基于扩展卡尔曼滤波的单通道胎儿心电监护系统

• 作者: 卜朝晖 周斌 安蒙蒙 尹晓晶 郑政
• 来源期刊: 电子测量技术
• 学科: 医学
• 关键词: 胎儿心电 单通道 扩展卡尔曼滤波 Vivado HLS SoC
• 年，卷（期）: 2020,（5）
• 所属期刊栏目: 研究与设计
• 页码范围: 11-17
• 页数: 7页
• 分类号: R318
• 语种: 中文
• DOI: 10.19651/j.cnki.emt.1903702

摘要

设计基于扩展卡尔曼滤波(EKF)算法的便携式单通道胎儿心电监护系统.建立母体心电的动态模型,利用该模型通过扩展卡尔曼滤波或扩展卡尔曼平滑(EKS)从孕妇的单通道腹部信号中估计出母体心电成分,然后与单通道腹部信号相减得到胎儿心电信号的估计.另外,针对孕妇存在心律不齐的情况,需要分别计算出孕妇自身心电信号在每个R-R间期变化的角速度.采用Xilinx公司的Vivado高层次综合(HLS)工具进行设计开发,通过C/RTL协同仿真将C语言编写的基于EKF的胎儿心电实时提取算法转化为寄存器传输级(RTL)硬件电路,缩短硬件开发周期并提高设计的可靠性,再利用Xilinx的片上系统(SoC)芯片zynq-7020 (XC7Z0201CLG484C)和高分辨率采样芯片ADS1298设计出一个便携式单通道胎儿心电监护系统.仿真和实验结果均表明,经过一个母体心动周期(约0.8s)可从孕妇腹部信号中提取出胎儿心电信号,提取准确性达93.40％,当系统时钟频率为100 MHz时,处理一个母体心动周期的数据所花的时间约为283 μs,适于临床对胎儿心电的实时监护.该胎心监护系统体积小、重量轻、连线简单、携带方便、容易操作,适合于社区医院和家庭使用,可以实现对胎心监护的可穿戴远程移动医疗.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	周斌		31	203	7.0	13.0
2	卜朝晖		1	0	0.0	0.0
3	尹晓晶		1	0	0.0	0.0
4	安蒙蒙		1	0	0.0	0.0
5	郑政		1	0	0.0	0.0