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胎儿监护就是在围产期以及分娩过程中,通过检测胎心率及宫缩压力等生理指标来了解胎儿的生长发育情况,从而及时消除影响胎儿的各种因素,限制群体中各种有害因素的出现和繁衍,保障孕妇和胎儿的安全,实现优生优育。做好孕期胎儿监护,对国家和家庭都有重要意义。
胎儿监护系统由胎儿电子监护仪和胎儿监护中心两部分构成。
胎儿电子监护仪克服了听诊胎心的缺点,可以实现连续观察胎心率、宫缩压、胎动情况,其中胎心率信号是反映胎儿心脏生理活动的一项客观指标,是表征生命体存在与否的最重要的生命参数。如何安全准确地获取胎儿心率值是胎儿电子监护仪的难点。本文基于超声多普勒技术设计了一种无创的简单可靠的胎儿电子监护仪,使用1M赫兹超声换能器,由于其衰减小,所以能大大降低发射功率、增加穿透深度、提高仪器综合灵敏度。胎儿电子监护仪的设计分为硬件电路设计实现和软件算法设计实现两部分。
硬件电路设计实现了超声信号的发射、接收、预放、解调、滤波、可控增益放大、取包络和宫缩压力测量等模拟电路;监护仪采用高性能低功耗STR912FW44X6T微处理器,兼顾信号处理运算和监护仪丰富外部功能的实现;通过GUI界面把结果清晰地显示给用户;采用高密度的NandFlash存储器大量存储本地监护数据,并可通过USB上传至胎儿监护中心;采用M22GPRS无线通信模块实现了胎儿监护数据的无线传输及语音通信,必要时可以方便地与监护中心系统进行无线通信,实现医生的实时监护,按需监护,免去了孕妇去医院检查的不便。
由于测量得到的原始信号成分非常复杂,干扰严重,为了能准确地从超声多普勒回波信号中提取反映胎儿心脏跳动的心率曲线,本文分析比较了近年来胎儿心率分析处理的多种方法,重点研究了自相关技术的实现;对自相关函数估值计算的三种方法:原位矩阵算法、FFT快速算法、提取公因子快速算,从计算量和准确度上进行了分析比较,最后采用了计算量少,嵌入式平台易于实现的提取公因子快速算法。
本文最后就胎儿监护中心系统进行了设计研究,实现了用户管理和数据传输、存储、管理等基本功能,尝试实现对胎心率的基线率、加速、减速以及变异和宫缩压力曲线进行分析,以此来协助医生诊断。