基于多通道EHG信号的产程中胎儿心率变异分析方法及装置与流程

本发明涉及数据处理领域，更具体地说，特别涉及一种基于多通道ehg信号的产程中胎儿心率变异分析方法及装置。

背景技术：

1、在分娩临床过程中，医生通过实时监测子宫活动(uc)和胎心率(fhr)来判断胎儿在子宫内的状态，并进行临床决策。具体的，在确定了产妇的分娩风险之后，医生主要关注胎儿的fhr的信息，比如基线、变异，加速，减速等特征。其中fhr在子宫收缩(uc)影响下的减速特征更是临床中的关键特征，比如早期减速、变异减速、晚减速、延长减速等等，它能提供关于胎儿潜在的缺氧，酸中毒等风险提示。从而及早的进行临床决策，降低分娩风险。这些减速的特征，最显著的参考点都是基于uc的过程。

2、子宫活动(uc)监测是分娩监测的重要测量指标之一。传统的子宫监测方法如子宫内压力导管(iupc)可以充分监测子宫收缩的幅度和频率；然而，它需要胎膜破裂，并伴有罕见但严重的并发症。目前，它的无创替代方案toco是最广泛的应用。然而，外部toco测量精度低，并依赖于探头放置的位置，且仅能反映出子宫压力的整体变化。

3、子宫肌电图(ehg)是一种创新的技术，通过在母亲腹部表面放置电极，测量子宫生物势变化，并提供实时图谱。与toco相比，ehg接触电极的位置要求较低，能够提供更精确的子宫活动信息，且能通过多通道电极提供更多的局部测量信息。这些测量与子宫收缩的电生理根本原因有关，因此ehg能够提供更详细的诊断信息。

4、目前产科主要通过ctg的方式实现临床胎儿监测，它是这一种基于toco的技术。toco本身仅能反映子宫腹部表面的整体机械力学变化，敏感性较低，且极易受到toco探头放置位置的影响，从而发生错误的监测，影响到临床的诊断。因此，需要对现有技术进行改进。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于多通道ehg信号的产程中胎儿心率变异分析方法及装置，以克服现有技术中所存在的问题。

2、为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种基于多通道ehg信号的产程中胎儿心率变异分析方法，包括以下步骤：

4、s1、实时监测产妇腹部区域的n个通道的ehg信号，其中，n为正整数；

5、s2、为每个通道所覆盖的产妇腹部区域预置一经验权重ωi，其中，i取值范围为1-n；

6、s3、以设定时间段为一个计算窗口，在设定频带的范围内，计算每个通道的均方根rms功率pi，再对n个通道的均方根rms功率pi加权之后的功率序列其中，pit为pi的转置，再对所述功率序列进行归一化处理，得到功率序列

7、s4、对多数功率序列进行低通滤波处理，得到全局的腹部表面的子宫活动数据序列；

8、s5、提取所述子宫活动数据序列的宫缩特征；

9、s6、将所述宫缩特征输入到预先训练的胎儿监护模型中，以判断胎儿的状态。

10、进一步地，所述步骤s1中通过在产妇腹部区域布置n个电极实时监测n个通道的ehg信号。

11、进一步地，所述步骤s3中均方根rms功率pi的计算公式为：

12、

13、n为窗口的长度，x为ehg信号采样点。

14、进一步地，所述步骤s4中还包括对子宫活动数据序列进行降采样到设定频率。

15、进一步地，所述步骤s5具体包括：

16、设定宫缩基线特征的时间窗口为设定时间窗口，以固定步长移动检测窗口中功率序列中的最低值和最高值，并得到最高值和最低值之间的差值pv，以最低值的10％个点中，计算其均值作为宫缩基线ucbase；

17、设定宫缩检测的阈值参数th1＝ucbase+pv/4，有效宫缩的幅度＞2*th1，且幅度持续大于th1的时间在第三时间段；

18、设定有效宫缩的最大值为宫缩顶点ucpeak，有效宫缩上升沿超过th1的时刻ucstart，有效宫缩下降沿小于th1的时刻ucend；

19、利用腹部设定的两个电极的差分数据，提取出胎儿心电信号fecg，并识别出胎儿心电信号fecg的r波，计算rr间隙，以得到fhr序列；

20、以第四设定时间段为滑动平均计算窗口，设定滑动周期为第五时间段，提取fhr序列的基线，以得到胎心率基线fhrbase；

21、以胎心率基线为参考，计算fhr的变异参数vfhr＝fhr-fhrbase；

22、将变异参数vfhr＞第一设定值的数据点，记为待定加速数据序列点fhracc，将vfhr<-第一设定值的数据点，记为待定减速数据序列点fhrdec，分别对待定加速数据序列点fhracc和待定减速数据序列点fhrdec所在的序列位置进行计数，记下连续序列位置超过设定时间的开始位置和结束位置，分别得到胎心率加速特征段和减速特征段。

23、进一步地，所述胎儿监护模型的训练步骤为：

24、选择多个子宫活动数据序列的特征点宫缩顶点ucpeak、有效宫缩上升沿超过th1的时刻记ucstart、有效宫缩下降沿小于th1的时刻ucend、胎心率基线fhrbase、胎心率加速特征段和减速特征段以及所对应的胎儿的状态数据作为数据集；

25、将所述数据集划分为一定比例的训练集和验证集；

26、将所述训练集输入值神经网络进行训练，得到胎儿监护模型，并采用验证集进行验证。

27、本发明还提供一种根据上述的基于多通道ehg信号的产程中胎儿心率变异分析方法的装置，包括：

28、监测模块，用于实时监测产妇腹部区域的n个通道的ehg信号，其中，n为正整数；

29、预置模块，用于为每个通道所覆盖的产妇腹部区域预置一经验权重ωi，其中，i取值范围为1-n；

30、计算模块，用于以设定时间段为一个计算窗口，在设定频带的范围内，计算每个通道的均方根rms功率pi，再对n个通道的均方根rms功率pi加权之后的功率序列其中，pit为pi的转置，再对所述功率序列进行归一化处理，得到功率序列

31、低通滤波模块，用于对多数功率序列进行低通滤波处理，得到全局的腹部表面的子宫活动数据序列；

32、提取模块，用于提取所述子宫活动数据序列的宫缩特征；

33、判断模块，用于将所述宫缩特征输入到预先训练的胎儿监护模型中，以判断胎儿的状态；

34、所述监测模块、预置模块、计算模块、低通滤波模块、提取模块和判断模块依次连接。

35、本发明还提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述的基于多通道ehg信号的产程中胎儿心率变异分析方法的步骤。

36、本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述的基于多通道ehg信号的产程中胎儿心率变异分析方法的步骤。

37、与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明通过多通道ehg信号进行产程中胎儿心率变异分析，通过对每个通道设置权重，提取子宫活动数据序列的宫缩特征，以准确判断胎儿的状态。