止向量選擇流程。與PCA-樣，具有去除的母體 貢獻(xiàn)的矩陣M被去堆疊W給出胎兒ECG。
[0086] 與PCA-樣，腹部ECG(AECG)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于母體QRS位置之前的近似~200樣本(0.35* 平均(RR間隔））和在母體QRS位置之后的~450樣本(0.75*平均(RR間隔）），運(yùn)產(chǎn)生圖4中所 示的650樣本，如上文所討論的。
[0087] 然后，該數(shù)據(jù)經(jīng)歷基于格拉姆-施密特正交化的正交投影W衰減母體ECG。所構(gòu)建 的數(shù)據(jù)中的最大向量的法線提取并且被稱(chēng)為具有維度m X 1的U矩陣。所構(gòu)建的數(shù)據(jù)被稱(chēng)為 具有維度m X n的Avg。通過(guò)如W下等式中所描述的格拉姆-施密特正交化的應(yīng)用，從Avg投 影出向量U。在一個(gè)實(shí)施例中，重復(fù)該流程，直到最大向量幅度小于扣V。其他闊值是可能的， 例如1、2或low。
[0089]在圖10中示出了該流程應(yīng)用到圖4的數(shù)據(jù)的結(jié)果。在具有四個(gè)通道的實(shí)施例中，對(duì) AECG數(shù)據(jù)的所有四個(gè)通道重復(fù)0P。一旦已經(jīng)針對(duì)所有4個(gè)通道提取胎兒ECG，PCA和基于自適 應(yīng)規(guī)則的胎兒QRS檢測(cè)器之一被用于提取胎兒屯、率。W下在表1中所示的結(jié)果指示跟隨有基 于自適應(yīng)規(guī)則的方法的〇P(能夠填充缺失的胎兒QRS位置W及移動(dòng)胎兒QRS位置)跨不同的 數(shù)據(jù)集產(chǎn)生小于20的胎兒RR間隔測(cè)量結(jié)果。在另一實(shí)施例中，OP跟隨有PCA。
[0090] 圖11示出了由所提出的方法所提取的腹部ECG 122和胎兒ECG跡線120,并且黑點(diǎn) 表示如基于胎兒頭皮電極(被用于檢查胎兒ECG的性能)所注釋的胎兒QRS位置。注意，對(duì)齊 是相當(dāng)接近的。圖12示出了在去除母體QRS的空間濾波之后從緩存器所提取的胎兒屯、率，留 下緩存器中的原始胎兒ECG。圖12還包括利用用作金標(biāo)準(zhǔn)的胎兒頭皮電極所獲得的胎兒屯、 率。PCA或OP方法可W被用于提取干凈的巧CG和實(shí)現(xiàn)步驟或模塊S108中的魯棒的胎兒屯、率 提取。
[0091] 識(shí)別胎兒QRS的PCA聚類(lèi)(圖2的步驟或模塊S108)
[0092] 在圖13中示出了圖2的步驟或模塊S108的PCA方法的子步驟。
[0093] 在S300處，方法開(kāi)始。
[0094] 在S302處，接收關(guān)于從步驟或模塊S106所衰減的母體QRS的數(shù)據(jù)。
[00M]在S304處，應(yīng)用基線漂移去除技術(shù)。運(yùn)可W是要么中值濾波器要么帶通濾波器(例 如從IHz到IOOHz)，要么基線漂移去除的其他等效技術(shù)。在圖14中示出了輸入(來(lái)自S106的 母體衰減的ECG)，并且在圖15中描繪了運(yùn)樣的濾波器的輸出。
[0096] 在步驟或模塊S306處，經(jīng)過(guò)濾的信號(hào)被傳遞到自動(dòng)闊值模塊。經(jīng)優(yōu)化的闊值例程 選擇最小化闊值交點(diǎn)之間的間隔的方差，同時(shí)約束闊值交點(diǎn)的數(shù)量W保持在胎兒屯、跳的生 理上合理的范圍內(nèi)。闊值電平從零變化到最大信號(hào)值，然后從零變化到最小信號(hào)值。在每個(gè) 闊值處，記錄闊值交點(diǎn)的數(shù)量，連同闊值交點(diǎn)之間的時(shí)間和闊值交點(diǎn)之間的時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)偏 差。該方法后面的假定在于，期望的屯、臟成分的R峰將與基線偏離超過(guò)來(lái)自正態(tài)分布噪聲信 號(hào)的大部分貢獻(xiàn)。在運(yùn)種情況中，在闊值交點(diǎn)的數(shù)量處于生理上合理的范圍（例如，表示30 與200次屯、跳每分鐘的屯、率）內(nèi)的約束的情況下，最佳闊值是最小化闊值交點(diǎn)間隔的標(biāo)準(zhǔn)偏 差的一個(gè)(主要來(lái)自噪聲的闊值交點(diǎn)間隔將比來(lái)自有規(guī)律的屯、跳的那些具有更大的標(biāo)準(zhǔn)偏 差)而且，在存在具有類(lèi)似的交點(diǎn)計(jì)數(shù)和變化性統(tǒng)計(jì)數(shù)字的許多闊值的情況下，選擇具有最 小絕對(duì)值的闊值，因?yàn)檫\(yùn)將往往保存低幅度真實(shí)屯、跳，同時(shí)可能允許最小數(shù)量的噪聲，其將 在稍后的階段處被分離。圖16展示了在ECG信號(hào)的60秒長(zhǎng)段時(shí)由該算法所找到的闊值84和 若干超闊值屯、跳82。
[0097] 在S308處，取得經(jīng)過(guò)濾的ECG的片段和闊值交點(diǎn)82時(shí)刻的列表。對(duì)于每個(gè)闊值交點(diǎn) 而言，緊接地在交點(diǎn)之前和之后的信號(hào)的一部分(在運(yùn)些繪圖中，該持續(xù)時(shí)間是闊值交點(diǎn)之 前的50ms到闊值交點(diǎn)之后的50ms)被附加到矩陣，其中，每個(gè)矩陣行表示潛在的PQRS屯、臟波 并且與闊值交點(diǎn)對(duì)齊。在圖17中圖示了運(yùn)一點(diǎn)，其中，隨時(shí)間繪制闊值交點(diǎn)周?chē)拿總€(gè)信號(hào) 片段。在該繪圖中，人們可W看到許多片段具有類(lèi)似的形狀一一運(yùn)些是算法被設(shè)計(jì)為隔離 的期望的屯、臟波。在實(shí)施例中，運(yùn)些交點(diǎn)82被用于采集looms信號(hào)片段。預(yù)期片段的其他長(zhǎng) 度（例如，50ms、200ms、500ms和1秒）。
[0098] 運(yùn)些f信號(hào)片段(其中，f是片段的數(shù)量)用作PCA應(yīng)用到的f X g矩陣中的行。前n個(gè) 成分被用于將屯、臟波與噪聲分離(在該實(shí)施例中，n = 3,但是預(yù)期其他值）。運(yùn)找到最大變化 的有序維度。圖18將來(lái)自圖17的信號(hào)片段顯示為該新PCA空間中的點(diǎn)。應(yīng)當(dāng)存在表示彼此類(lèi) 似的真實(shí)的巧RS波的密集聚類(lèi)和表示噪聲的更多分布的點(diǎn)集，其將往往具有大的變化。針 對(duì)該分析的假定在于，屯、臟成分將比噪聲彼此更類(lèi)似，并且噪聲貢獻(xiàn)將全部是不同的。在運(yùn) 種情況中，當(dāng)投射到"PCA空間"中時(shí)，屯、臟貢獻(xiàn)形成生理上合理數(shù)量的單元的分立聚類(lèi)86; 而噪聲貢獻(xiàn)將遍及空間分布。
[0099] 在S310處，方法WK均值聚類(lèi)繼續(xù)進(jìn)行W找到表示巧RS波的聚類(lèi)。該聚類(lèi)的中屯、被 用于通過(guò)測(cè)量從片段到聚類(lèi)的中屯、的距離將置信度值分配給每個(gè)片段。具有更靠近該聚類(lèi) 86的中屯、的點(diǎn)的片段比更遠(yuǎn)離的點(diǎn)更可能被認(rèn)為是fQRS波。即，在一個(gè)實(shí)施例中，置信度與 距離的倒數(shù)成正比。然后，來(lái)自每個(gè)通道的信號(hào)片段時(shí)間和置信度的該列表被傳遞到W下 所描述的融合算法。
[0100] 在一個(gè)實(shí)施例中，使用K均值聚類(lèi)，但是可W等效地使用其他技術(shù)，例如分層聚類(lèi)、 基于強(qiáng)度或基于分布的聚類(lèi)。在K均值情況中，潛在組的數(shù)量從1變化到n(在該情況中5)。由 于運(yùn)是概率技術(shù)，因而在組的每個(gè)步數(shù)處，重復(fù)技術(shù)多次。在每個(gè)迭代處，如果聚類(lèi)將表示 真實(shí)的屯、跳，則每個(gè)所找到的聚類(lèi)是基于最后的屯、率、平均R間間隔、和R間間隔的標(biāo)準(zhǔn)偏差 來(lái)評(píng)價(jià)的。在該過(guò)程的結(jié)尾，被選擇為"真實(shí)"聚類(lèi)的聚類(lèi)是最小化R間間隔的標(biāo)準(zhǔn)偏差的一 個(gè)并且是生理上合理的（例如，在30-200bpm之間的屯、率，或者如果受檢者年齡是已知的，貝U 更窄地定義的范圍）。圖18顯示被確定為表示屯、臟波的聚類(lèi)，其中，圓86指示表示真實(shí)屯、臟 波的點(diǎn)的最高密度。
[0101] 在步驟或模塊S312處，聚類(lèi)被用于識(shí)別哪些闊值交點(diǎn)可能由屯、跳造成并且將置信 度指示分配給每個(gè)屯、跳。該步驟W W下方式利用PCA聚類(lèi)結(jié)果。具有在"真實(shí)屯、跳"聚類(lèi)86的 中屯、附近的PCA表示的闊值交點(diǎn)被假定為是真實(shí)屯、跳，并且離該聚類(lèi)的中屯、的距離用作可 靠性的指示器。使用基于K均值的屯、跳分配，分配給"真實(shí)屯、跳"聚類(lèi)的所有屯、跳被包括為潛 在的屯、跳。計(jì)算運(yùn)些點(diǎn)離聚類(lèi)的中屯、的距離的標(biāo)準(zhǔn)偏差，并且該數(shù)量被用于計(jì)算每個(gè)點(diǎn)的Z 得分一一每個(gè)點(diǎn)到離聚類(lèi)中屯、的距離，通過(guò)聚類(lèi)距離的標(biāo)準(zhǔn)偏差歸一化。該Z得分用作可靠 性指數(shù)，其中較低的Z得分(表示更靠近聚類(lèi)中屯、并且因此更常規(guī)的屯、跳)指示高可信屯、跳。 圖19的頂部跡線90示出現(xiàn)在具有所識(shí)別的潛在的屯、跳的原始ECG跡線底部跡線92指示與每 個(gè)分類(lèi)相關(guān)聯(lián)的置信度，其中，較高的線對(duì)應(yīng)于較大的置信度。
[0102] 基于自適應(yīng)規(guī)則的胎兒QRS識(shí)別（圖2的步驟或模塊S108)
[0103] 通道或者通道的極性（R峰的方向）的最佳組合可W在記錄之間不同。為了檢測(cè)R 峰，首先向通道和極性的不同組合應(yīng)用基本峰檢測(cè)器。然后，基于所檢測(cè)的峰數(shù)和屯、率變異 性來(lái)對(duì)不同的組合進(jìn)行排序。對(duì)具有最多的所檢測(cè)的峰和最少的屯、率變異性的（一個(gè)或多 個(gè))通道的組合被指定為其峰然后輸出為胎兒QRS位置的勝出組合。通道的可能組合是：
[0104] a*chl+b*ch化c*ch3+d*ch4
[01化]其中，a、b、C和d可W呈現(xiàn)針對(duì)80個(gè)可能的獨(dú)特組合中的四個(gè)通信系統(tǒng)所得的0、1 和-1的值，排除[曰，6，(3，(1] = [0,0,0,0]，因?yàn)楸仨毷褂弥辽僖粋€(gè)通道。首項(xiàng)系數(shù)可^是1和-1，因?yàn)镽峰將向上還是向下去(通道的極性)是未知的。如果存在關(guān)于通道中的一些通道的 極性的置信度，則人們可W減少可能組合的集合。對(duì)通道的每個(gè)組合進(jìn)行峰值檢測(cè)。為了對(duì) 不同的組合進(jìn)行排序，測(cè)量所檢測(cè)的峰數(shù)和所得的屯、率變異性(RR間隔的標(biāo)準(zhǔn)偏差）。如果 使用錯(cuò)誤的極性或者如果僅使用具有不佳的SNR的通道，則所得的峰數(shù)和屯、率變異性可能 是不佳的。勝出組合應(yīng)當(dāng)具有服從生物學(xué)約束的大量的檢測(cè)到帶有低屯、率變異性的峰。運(yùn) 些約束針對(duì)母體和胎兒屯、跳可W是不同的。圖20示出了該技術(shù)和如何進(jìn)行通道組合的排序 的范例。圖20中的每個(gè)點(diǎn)128投影到最佳擬合線上。得到最高投影量級(jí)的通道組合130是勝 利組合。在該特定記錄中，通道的最佳組合是(化1+化2+化3-化4)，其意指所有通道對(duì)較好 的峰值檢測(cè)有貢獻(xiàn)。通道3具有仍然提供一些有用的信息的低SNR。從混合物去除通道3提供 第二最佳組合。最佳方案將通道的極性反轉(zhuǎn)。
[0106] 計(jì)算針對(duì)每個(gè)通道所要求的度量可W是計(jì)算密集的。預(yù)期了較少計(jì)算密集的實(shí)施 例。人們可W使用較短的記錄（10秒而不是1分鐘記錄)來(lái)確定通道的最佳組合并且然后將 所檢測(cè)的極性應(yīng)用到整個(gè)記錄。人們可W使用80個(gè)組合的子集，例如僅考慮2個(gè)通道的任何 組合。從4個(gè)通道中挑選一個(gè)的簡(jiǎn)化版本也產(chǎn)生良好的結(jié)果。在運(yùn)種情況下，通過(guò)向信號(hào)X和 其負(fù)-X二者應(yīng)用峰值檢測(cè)和選擇來(lái)給出最大中值峰值幅度的極性來(lái)確定通道極性。然后， 最佳通道被選擇為給出最小屯、率變異性的一個(gè)。
[0107] 由于巧CG常常在腹部記錄中是弱的，因而幾乎所有峰檢測(cè)器將使一些峰錯(cuò)位或者 使峰完全缺失。因此，可W有益的是，通過(guò)估計(jì)缺失屯、跳和移動(dòng)所檢測(cè)的峰的位置來(lái)對(duì)峰檢 測(cè)器的輸出做出校正。應(yīng)用W下兩個(gè)規(guī)則W已經(jīng)正確識(shí)別的峰的最小更改對(duì)所檢測(cè)的峰做 出保守的校正：
[0108] 1)當(dāng)RR間隔大于整個(gè)記錄的中值RR間隔的1.3倍時(shí)，識(shí)別缺失屯、跳。然后，相等地 使一個(gè)或多個(gè)新屯、跳散布在相鄰峰之內(nèi)。
[0109] 2)當(dāng)一對(duì)RR間隔(RRk，RRk+1)示出W下圖案之一時(shí)，峰是錯(cuò)位的：（a)RRk含0.9x中 值RR跟隨有RRk+1 M . Ix中值RR，或者(b)RRk M . Ix中值RR跟隨有RRk+1 < 0.9x中值RR。將 錯(cuò)位的峰移動(dòng)到相鄰峰之間的中途。
[0110] 運(yùn)兩個(gè)規(guī)則W已經(jīng)正確識(shí)別的峰的最小更改來(lái)對(duì)所檢測(cè)的峰做出保守的校正。類(lèi) 似方法可W被用于去除額外峰。然而，在所圖示的實(shí)施例中，未去除額外峰，因?yàn)槲礄z測(cè)到 許多額外峰。圖21-23提供了運(yùn)些規(guī)則可W如何改進(jìn)峰值檢測(cè)的范例。
[0111] 圖21圖示了在校正之前和之后的RR間隔。峰134可能是錯(cuò)位的，并且峰132可能是 缺失的。圖22示出了在缺失屯、跳是可能的時(shí)的RR間隔（上圖）并且下圖示出了填入的屯、跳。 圖23示出了在誤識(shí)別峰時(shí)的RR間隔（上)和移動(dòng)到更可能位置的峰（下）。上圖中的垂直虛線 表示在校正之前的胎兒峰位置的估計(jì)。在下圖中，垂直虛線表示在校正之后的胎兒峰位置 的估計(jì)。
[0112] 在有或沒(méi)有來(lái)自PCA算法的峰的情況下，峰時(shí)間的列表可W基于方法的過(guò)往性能 而分配標(biāo)準(zhǔn)置信度并且然后傳遞給W下所描述的融合算法。
[011引融合胎兒QRS
[0114]融合巧RS被設(shè)計(jì)為考慮W下事實(shí):沒(méi)有單個(gè)通道或方法在