1 导言
进步人口出世质量，下降围产儿的逝世率是妇幼保健作业的一项重要内容。据核算，我国弱智儿童数量十分巨大，很大部分是因为胎儿在生长进程中常常处于缺氧、缺血的困顿情况而导致发育不良或早产［1］。核算资料标明，围产儿逝世中25％是能够避免的。明显在围产期对胎儿进行监护，避免胎儿受损是十分必要的。胎心率监护是现在临床上常用的一种胎儿监护办法。胎心率的监护办法首要有三种：无影响实验、宫缩负荷实验和催产素激惹实验。无影响实验的胎心率监护是现在临床上运用最广泛的办法。进行胎心率监护首要要检测胎心率，新近的办法有母体腹壁心电图、体外心音图、胎儿心电图等［2］。当时胎心率检测办法可分为有损检测和无损检测。有损检测首要选用头皮电极的办法来检测胎心率，行将电极置于胎儿头皮直接测得胎儿心电信号后得到胎心率，它只能在临产进程胎儿头部娩出后才可运用；而无损检测首要选用超声多普勒办法，即由胎儿心脏的物理运动形成超声的多普勒效应来检测胎心率，可适用于产前和临产期监护。胎心率剖析就是在经过上述办法获得胎心率数据后进行的剖析，由剖析得出的一些目标来判别和猜测胎儿情况。一种有用的胎心率剖析办法需求经过许多临床数据的剖析，树立起详细目标、曲线形状类型和胎儿健康情况之间的相应联系，猜测胎儿发育情况，才干使剖析办法具有实践的临床运用价值。现在在临床上运用的各种不同厂家的机型其剖析办法也各不相同［3～5］，都是在各自许多的临床数据剖析堆集后树立起来的算法模型。
尽管现在对选用胎心率监护来判别胎儿发育情况好坏还存在许多的争辩［6］，可是拥护运用胎心率监护的仍是绝大部分，所以对胎心率剖析办法的研讨也不断在开展。跟着信号收集和检测技能的不断进步及胎心率剖析办法的开展，胎心率监护必将成为一种临床上更为有用的胎儿监护办法。
2 胎心率剖析办法开展情况
在核算机进行胎心率剖析之前，首要选用肉眼辨认和凭医师的临床经验来判别胎儿发育情况。直至70年代末80年代初，用核算机对胎心率进行在线式（on-line）或离线式（off-line）的剖析［5］，才使胎心率剖析有了定量化的目标。肉眼辨认和核算机的定量化剖析比较，前者一致性差，精确度低，人为主观要素影响大。在未运用核算机剖析胎心率时，引起胎心率监护争辩的很大原因是因为短少一致性杰出的客观目标［7］。RobertGagnon等人对核算机剖析和肉眼辨认进行比照，成果发现即使是同一个妇产科专家，在经过一段时刻后，对同一曲线的辨认也不一样，更何况是不同专家之间，可见肉眼辨认的一致性很差，不适合进行客观确诊［8］。现在跟着核算机功用的日益进步，各种新式的剖析办法也逐渐被应用到胎心率剖析上来发掘胎心率监护曲线内部隐藏着的更为重要的信息，以寻觅愈加精确的剖析办法。现在正在被运用或处于研讨中的剖析办法有许多，既有线性，又有非线性，既有时域，又有频域。下面临一些首要的办法进行总述。
2.1 时域剖析
时域剖析办法是最常用、最老练的剖析办法。现在在临床上实践运用的胎心率监护仪都是选用对胎心率的时刻序列进行线性剖析。例如牛津公司的System8000［5］、Hew-lett-Packard公司的HP8040［9］等。选用线性时域剖析，首要要根据临床要求确认胎心率曲线各个监护目标的界说，然后选用相应的数学手法例如核算、扫描、判别比较等从曲线形状上来辨认核算各个目标，最终根据目标归纳判别胎儿的健康情况。研讨人员选用线性时域剖析法经过近20年的许多临床实验，使这些目标已经有了较为一致的曲线形状上的界说，常见的目标如胎心率基线、胎心率加快、减速、胎心率的动摇起伏和频率等，并树立了各个目标和胎儿键康情况、储藏巨细之间较清晰的联系，得出了能够较好地用胎心率目标来评判别胎儿情况的规范［10］。所以选用线性的时域剖析已根本到达临床运用要求。关于详细体系，其数据收集办法、收集速度、运用单位等不同，其相应的各目标界说和规范也略有不同，详细的算法也有必定不同。
2.2 频域剖析
频域剖析相对时域剖析而言，仅仅将心率数据经过快速傅立叶改换（FFT）将时刻域转换到频域，相应地选用频域参数例如谱密度、谱能量等来树立衡量胎儿情况的目标。和时域剖析类似，剖析某时刻段的心率谱，一起记载对应时刻段胎儿的生理和病理情况。对必定量的胎心率数据样本进行剖析比照、调查核算，树立其某个频谱参数和相应的胎儿情况之间的联系，然后到达能猜测胎儿健康程度的才干。VanWoerdenEE等人选用能量谱剖析胎儿心率改变和胎儿行为，成果发现有正常面部运动时段的能量谱在面部运动频率处有一个波峰，而没有面部运动的时段对应的能量谱就没有峰值呈现［11］，如图1所示。而AbboudS等人选用能量谱经过腹壁母体心电图来剖析胎儿心率改变，他们从15个怀孕32～41周的孕妈妈身上获得母体心电图后选用正交相关函数、数字滤波和快速傅立叶改换等得到能量谱［12］。剖析能量谱得出了两个反映心率长变异和短变异的目标，并和信号在时域剖析中得出的变异进行比较，发现有杰出的一致性（r＝0.937）。
图1在有正常面部运动的CF1情况期，胎心率改变的相对谱密度（注：纵坐标A.U.表明相关谱密度的肯定单位，RM指示面部运动所在的频率方位。
2.3 人工神经网络剖析
人工神经网络是一类仿生物神经网络原理的信息处理体系，与传统信息处理体系有着实质不同，是以并行性、容错性、非线性和自学习性等为首要特征。胎心率是一种随胎儿健全情况、老练程度不同而不断改变的，一起胎心率很简略受低血氧、贫血、酸中毒、宫缩等要素影响［1］，简略地凭线性办法或许还不足以最精确地反映胎儿情况，应该以多种要素归纳考虑来进行确诊。选用神经网络办法能够将多个要素一起进行考虑，恰当地应用到对胎心率的确诊和辨认能够获得较好的作用。现在研讨人员首要用神经网络办法来结构小的专家体系进行猜测和辨认隐藏在曲线内部的信息。KelthRDF等人选用4个输入节点别离表明减速的面积、深度、时长及改变，5个隐层节点，3个输出节点别离表明不是减速、是减速、是一个严峻减速来结构了一个BP神经网络模型如图2所示，在经过106次随机样本输入，每个样本大约重复输入了2193次。网络学习一直到差错小于0.1后中止，然后对116个时刻长度为15min的不知道片段进行辨认，辨认完后再进行第2次的随机辨认，一起由妇产科专家、助产士、工程师、临床运用的监护仪进行相同办法的辨认作为对照。成果发现网络的辨认成果和妇产科专家的辨认成果有最高的契合率，一起对同一样本的辨认又比专家的一致性要高，并且远远好于现在在临床上运用的监护仪的专家契合率［13］。DevoeLD等人选用神经网络来猜测胎儿的预后情况和确认关于足月孕妈妈无负荷实验的每次监护的最佳时刻距离［14］。他们发现接连的或隔天的胎心率情况能够较好地猜测下一天的胎心率情况，然后能够依照必定的时刻距离进行监护，而避免了无规则地盲目监护。他们还由此得出胎心率的长变异是供给猜测的最好目标，并和选用回归方程的办法比较，神经网络办法猜测出的成果要来得好。
2.4 混沌剖析
混沌理论是专门用于描绘介于线性和随机两者之间边界问题的一类混沌现象。研讨人员在研讨操控胎心率的生理机制后，得出胎儿心率既不是一个简略的线性改变，也不是彻底的随机进程，是处于这两者之间的边界问题即混沌现象，所以用混沌办法来剖析胎心率或许更好地了解胎心率的整个生理机制。ChaffinDG等人选用相位空间重建技能和维数剖析，研讨了12条从正常孕妈妈中得到的胎心率曲线，用时延办法得到相位空间吸引子，其特征和那些非线性混沌体系具有一致性，提醒了胎心率的改变是由一个非线性混沌体系操控的［15］。RenzoGG等人选用分形算法来估测胎心率的改变情况［16］，他们剖析了健康足月胎儿的心率，得到一个大的中心吸引子，并伴有许多随机的能量投射，而当心率曲线变得有问题时，吸引子就变小，能量投射数目也相应减小，当胎儿进一步退化，则吸引子变得十分小，并且根本上没有能量投射。他们还指出，在提前阑珊的胎儿中，吸引子在其轨道上失去了本来的杂乱性而变得更小、更狭隘，并且和D2维值的下降相一致。
图2 输入节点所表明的意义和BP神经网络的构成
图3 胎心率曲线和相应的时频能量分布图：（1）31周孕期；（2）38周孕期
2.5 匹配盯梢（MatchingPursuits，MP）
MetinAkay等人研讨和总结了前人单独在时域或频域中的FHR剖析技能，提出了根据时域和频域的匹配盯梢法（MP）来剖析FHR。因为匹配盯梢法能在时刻—频率平面得到杂乱的能量结构，例如从尖脉冲状到继续的活泼动摇型，而这样的结构用能量谱办法和小波剖析都是无法在时刻—频率平面得到的。用MP办法去调查胎心率的动摇是因为传统的傅立叶改换不能反映动摇很少的信号，而小波改换因其傅立叶改换只支撑一个很小频带，也不能反映频带很宽的信号结构。MetinAkay等人用MP办法去调查胎心率的时频特征时，发现其能量结构契合上述所述的杂乱结构［18］，这使得用传统傅立叶改换到频域中去剖析或运用小波改换剖析都不能很好地反映胎心率信号的特征。MetinAkay等人用MP办法调查了怀孕31周和38周健康的孕妈妈，发现相关于31周胎心率而言，38周的胎心率信号中能够得到更多的小块高频成份，并且频率值也更高一些。尽管两者都有长的水平状结构，可是38周的心率曲线对应的水平状结构对应更高的频率值，如图3所示。明显不同孕周的胎心率监护曲线经过此办法能够进行区别，并判别胎儿发育是否杰出。进一步发现运用MP办法能够十分灵敏地检测出动态改变的FHR信号中的搅扰，能够进步对胎心率监护曲线的置信度。
3 评论
胎心率监护进程是一个杂乱的进程。因为对临产前胎心率的检测是经过母体腹壁得到，若选用心电信号办法，则受母体的心电、肌电等各种生物电信号的搅扰；若选用超声波多普勒办法检测，则简略受母体的腹壁运动、胎儿自身的移动以及母亲肥壮等生理结构的影响。加上胎儿自身的心脏又那么细小，电信号和心脏壁、血流的运动都十分细小，所以要得到高质量的胎心率是一个很杂乱的技能进程［18］，而胎心率信号质量的凹凸决议了胎心率监护的可信度［19］。相同，得到胎心率数据后对其剖析也是一个杂乱的进程：首要选取恰当的监护目标，根据目标树立起一个牢靠的算法模型和剖析办法，再由算法模型对许多的临床数据和记载进行求解，并运用核算学手法对目标成果进行核算、比照、剖析，树立起目标和胎儿病理生理情况之间的杰出联系，并选取相应目标的正常值规模，然后使剖析具有辅佐确诊的功用［20］。
现在对胎心率的监护是否有用还存在必定的不合和争辩，研讨人员发现胎心率曲线并不能精确反映胎儿的健全情况，例如宫内逝世的胎儿并不都是由类似的病理原因引起的，有些胎儿逝世前还表现出正常形状的胎心率监护曲线，这使有些研讨人员对胎心率监护持怀疑态度［6］。一起，胎心率所受影响的要素许多，如不同的临产阶段有不同的改变情况，或许受药物、麻醉等影响，这使得对胎心率的确诊需求进行归纳考虑，而不能简略地用单个胎心率曲线目标来反映胎儿情况［21］。现在对胎心率的监护目标还没有一个彻底一致的规范正常值，施行胎心率监护的规范化还有许多作业要做。例如关于哪些孕妈妈需求进行监护，监护多长时刻得到的胎心率才确保有用，信号丢掉率到达多少才或许引起记载不精确，各类参数的精确度需求满意多少才干契合核算和判别的要求，正常监护一般需距离多少时刻等等。
因为胎心监护还没有严厉的规范存在，所以现在正在临床上运用的不同公司的仪器参照的规范也各不相同，包含根据的目标界说不一样，数目不一样，参数取值规模不一样等多方面，并且每种仪器所运用的胎心率检测进程也或许不一样，使得胎心率数据选用的单位、精度和相一起刻收集的数据量也或许不一样，这都影响到核算机对数据的剖析，必然也很难使各仪器的参照规范之间到达彻底一致。妇产科医师有必要根据所运用的仪器的规范来确诊。现在临床上运用的不同公司的仪器，其确诊规范都是经过很长时刻的临床试用，做过许多的各种类型孕妈妈、各个怀孕时刻、临产阶段的监护，根本包含了一些临床常见的曲线类型，树立了曲线目标和胎儿生理病理情况之间较好的相互联系，使这些参数根本能够反映胎儿的各种生理病理情况，根本契合临床监护的需求，并企图树立了这些参数的正常规模值。
现在对各类胎心率剖析办法已有许多，除了上面的所述外还有小波剖析等，并且还在不断研讨中，但大多仍是停留在理论的研讨上，真实应用到临床辨认和确诊还适当少，并且根本还没有十分契合临床实践运用要求的办法。象上述介绍的各种非线性办法，现在还都仅仅一些尝试性的作业，真实能要应用到临床还有许多的数据堆集、剖析、核算作业要做，以使得对应办法树立起杰出的剖析目标和胎儿生理病理情况之间的联系，除此之外，确诊辨认和猜测的精确率的进步还要能够满意长时刻监护剖析的要求，剖析和确诊速度要能够满意实时监护的要求，能够对信号质量进行估量并能进行自适应地调整算法参数等。跟着研讨人员的不断深入研讨，能够信任，更好的、更契合临床要求的剖析算法将会真实使胎心率监护趋向规范化。
