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对胎儿监护的主要方法是检测胎儿心率,而超声多普勒测量胎儿心率是一
种很好的无创方法。但是,由多普勒胎儿监护仪测量得到的原始信号包含有母
体运动,胎儿呼吸等干扰信号,从而使得胎心率的提取很困难。本文主要工作
是对多普勒胎心率提取算法的改进研究,由于多普勒胎心信号是噪声干扰较严
重的非平稳窄带信号,本文将小波消噪和时频分析相结合的方法引入到多普勒
胎心信号处理中。
本文首先通过讨论Haar小波、dmey小波等六种不同小波基对白噪声信号和
仿真多普勒信号的分解后的统计特性,仿真胎心信号的强制消噪、混合型阈值
heursure)消噪等五种小波阈值滤波的误差结果,建立了多普勒胎心信号在小波
降噪处理中关于小波基函数选择和阈值滤波方法选择的标准。研究表明以dmey
小波基和混合型阈值(heursure)消噪对多普勒胎心信号进行小波降噪是合适
的。采用dmey小波为小波基,heursure阈值滤波方法对两组实际多普勒胎心信
号样本进行了小波消噪实验,取得了较明显的降噪效果(降噪后信号的信噪比
均提高20db以上)。
其次本文研究分析了短时傅里叶变换(STFT),Wigner-Vill时频分布
(WVD),平滑伪Wigner-Vill时频分布(SPWD)和连续小波分析(CWT)四种
时频分析方法的各自优缺点,讨论了这四种时频分析方法对单分量信号和多分
量信号的时频分析精度,研究表明平滑伪Wigner-Vill时频分布对复杂多分量信号
的时频分析精度最理想,较适宜对胎心信号进行时频分析。以平滑伪Wigner-Vill
时频分析方法对胎心信号样本进行了时频分析实验,得到了较平滑且信噪比高
的时频分布曲线,从而可以很简单准确地计算胎心率。
再次本文利用数字式胎心仪,数据采集卡,PC机实现了胎心监护系统,实
验讨论了传统信号处理方法与本文提出的信号处理方法得出的结果。实验结果
表明:传统算法处理得到的包络相关曲线虽然用人眼能大致看出其变化规律,
能识别信号的峰值点,但在计算处理时,由于峰点处扰动很大,很难准确地计
算出胎儿的心率;而时频分布曲线更平滑,抗干扰能力更强,从而大大提高了胎
心率判别的可靠性和精度。本文对一个33周的正常胎儿心率进行了监护实验,
得到了比传统方法更稳定合理的实验结果,证明了本文算法的可行性。
最后,对本文的工作进行了总结,提出了文中的不足及工作展望。
关键词:胎儿心率,超声多普勒胎心信号,小波降噪,时频分析