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    图2是从孕妇体表不同位置取得的8导心电信号[7],采样率为500Hz,采样时间为5秒,图中横坐标代表采样点数,纵坐标是相对幅值(不是实际幅度值)。前5条曲线是通过将导联电极放置在母体腹部来获得的,测得的ECG分别为,1X,2X,3X,4X,5X;后三条曲线是电极放置在母体胸部获得,测得的ECG为,6X,7X,8X。从图中我们可以观察到孕妇腹部信号中包含有胎儿心电信号,但同时也混有比较强的母体心电和噪声干扰。然而,后面三条曲线中几乎观测不到胎儿心电。这在很大程度上是因为胎儿心脏与母亲胸部距离较远导致的。    
                            图2 孕妇体表8导信号
        很明显,胎儿心电的分离完全符合ICA的假设条件,因此,用ICA的方法来分离胎儿心电信号是可行的。下文中用Matlab合成信号逼近这8个信号作为输入信号进行仿真实验。其中有三个超高斯(2、3、8),两个亚高斯(1、5),三个高斯(4、6、7),分别代替母体心电信号、母体呼吸噪声、胎儿心电信号及其他噪声,合成的8个信号如图3所示:
          图3 合成的8个信号
    2. 胎儿心电信号分析
    2.1胎儿心电信号的时域特征
    正常胎儿心电图是由一系列波群组成的,图4所示为典型胎儿心电信号,信号的各个段波群反映各个不同阶段心电信号的变化,由于QRS波变化相对比较集中,因此,图5给出了其在一个周期内的进一步分解图。   图4 典型胎儿心电信号  图5 典型胎儿心电信号周期波形
    (1) P波:就是最初产生偏离的波,它反映的是心房除极过程中的电位变化,它代表的是两个心房的去极。
    (2) QRS波群:就是由于心室激活而产生的最大波,它反映的是心室肌在除极过程的电位变化情况。正常人的时间间隔为0.08-0.12秒。通常,典型QRS波群指的是三个波群紧密相连;其中,Q波为第一个向下的波,但是P波不一定一直出现。R波为QPS波群第一个向上的波,S波是继R波之后第一个向下的波。广义上,QRS代表心室肌的除极波,但并不是每个QRS波群都同时具有Q、R、S这三个波
    (3) PR间期:以P波为起点到QRS复合波,即心房肌从开始除极到心室肌开始除极的时限。正常间期是0.12-2.0秒。
    (4) ST段:是QRS波群之后,T波之前的那段平线。ST段在确定病理学,如心肌梗塞、局部缺血等方面是十分重要的。正常情况下,它被用来作为测量其它波形的等势线。
    (5) T波:是指心室肌在复极过程中引起的电位变化。
    (6) QT间期:代表的是整个心室肌从开始除极到复极完毕所用的总时间。QT间期体现了心室肌肉的激活与恢复间期。通常情况下我们并不采用QT,而是采用修正过后的QT(QTC)QTC=QT+1.75(心室率-60)。
    2.2 胎儿心电信号频域特点
    胎儿心电信号的各成分如频谱图6所示。人体心电信号的频率比较低,频率范围主要集中在0.05~100Hz,而其能量的绝大部分都集中在0.5~45Hz之间,而在这部分信号中,QRS波群的能量占了很大的比例,QRS波群的峰值一般是在10~20Hz之间,主要分布在心电信号的中高频域区,这一点在心电信号中是非常突出的一个重要特征。这一特征将最易识别的信号部分定位在QRS波群中。P波与T波位于0.5~10Hz之间,S-T的频域带在0.7~2Hz之间,基线漂移与运动伪迹在7Hz以下,肌电干扰主要集中在30~2000Hz之间,工频干扰主要集中在50Hz及其倍频附近。
                  图6 心电信号波形频谱图[8]
    由于QRS波形所特有的特殊形态和频谱特征,它是人体心电信号的基础部分,在心电信号的分析与检测中有着重要的地位,对QRS波群的可靠检测与识别是心率失常的重要参考依据。此外,也只有在QRS波群确定之后,计算和分析心电信号的其他细节信息才有可能实现。
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