胎儿心电信号的无创提取:基于时间卷积编解码网络
曹石1
巩高1
肖慧1
方威扬1
阙与清2
陈超敏1
1.南方医科大学生物医学工程学院,广东 广州 5105152.南昌大学第一附属医院,江西 南昌 330006
摘要：目的 实现从孕妇腹壁混合心电信号中提取微弱的胎儿心电信号,为准确估计胎儿心率、分析胎儿心电波形等提供基础.方法 利用深度卷积网络(deep CNN)优越的非线性映射能力,本文提出了一种基于时间卷积编解码网络的非线性自适应噪声消除(nonlinear ANC)提取框架,以实现胎儿心电信号的有效提取.首先构建适用于处理胎儿心电信号的深度时间卷积网络(TCED-Net)模型作为非线性映射工具;然后以孕妇胸部心电信号为参考,利用该模型估计孕妇腹壁混合心电信号中的母体心电成分;最后从腹壁混合信号中减去所估计的母体心电成分,以得到完整的胎儿心电信号.实验利用合成心电数据(FECGSYNDB)和临床心电数据(NIFECGDB、PCDB)对方法性能进行测试与对比.结果 本文方法在FECGSYNDB上的胎儿R峰检测精度([F1]值)、均方误差(MSE)和质量信噪比(qSNR)分别达到98.89％,0.20和7.84;在NIFECGDB上的[F1]值达到99.1％;在PCDB上的[F1]值达到98.61％.在不同数据集中较之EKF([F1=]93.84％)、ES-RNN([F1]=97.20％)和AECG-DecompNet([F1]=95.43％)等现有性能最佳的算法,本文方法的R峰检测精度指标分别高出5.05％、1.9％和3.18％,均优于现有最佳方法.结论 与现有算法相比,本文方法可以提取出更为清晰的胎儿心电信号,对孕期进行有效的胎儿健康监护具有一定的应用价值.
关键词：胎儿监护自适应滤波时间卷积神经网络无创胎儿心电图胎心率信号
资助基金：国家重点研发计划(2019YFC0118805)
论文发表日期：2022-11-20
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 1672-1680 )
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