可穿戴式家用胎心胎动监护设备研制

发布时间：2020-07-15 16:43

【摘要】：社会发展带来生活质量的巨大改变,也提升了全民对身体健康的关注。而胎儿作为一类特殊的群体,它的健康更是受到每一位孕妇、每一个家庭以及社会的重视。近些年来,随着高龄孕妇数量不断增长,二胎全面开放,胎儿健康逐渐成为一个关注热点。现阶段,孕妇都是通过定期孕检来了解胎儿发育状况,而在日常的更多时间里,却依然没有方式了解到胎儿健康状况。一旦胎儿健康出现问题,例如发生胎儿窘迫,很难及时被发现并进行有效处理,甚至会造成严重且不可挽回的后果。所以在胎儿整个发育阶段进行实时的健康监护,显得尤为重要,也符合孕妇的心理需求。胎心电和胎动作为两项最重要也是最直观的生理指标,对诊断胎儿健康与否具有重要意义。对日常胎心率、胎心电波形变化、以及胎动数量的统计和分析,可以清晰准确的判断胎儿健康,也可以作为孕检时医生诊断的参考依据。但胎心电和胎动信号非常微弱,而且受到孕妇本身以及环境产生的大量噪声影响,很难被准确有效的检测和特征提取,所以如何采集到高质量的胎心电和胎动信号,并进行准确的胎心电信号提取、胎心率和胎动计数,具有重要的研究价值,而胎儿健康监护设备的研发更是能够填补日常胎儿健康监护需求的空白。因此,本文针对胎心电和胎动监护设备的研发,做了一定的工作。主要工作内容有以下几点:(1)研究了胎儿监护技术的整个发展历程,包括信号采集方法、设备、提取算法等,并明确了胎心电和胎动监护的临床意义。同时,对胎心电和胎动的产生和特点、干扰因素、临床监护标准等进行总结分析,并提出了相关系统设计要求。(2)根据提出的系统设计要求,明确了胎心电和胎动监护硬件系统方案,并完成了整个设备样机的开发,包括采集传感器的设计,整个硬件电路的设计,PCB板和设备外壳的设计,以及下位机工作程序的开发。(3)针对硬件采集系统的设计,进行了上位机控制和显示软件的开发,用于控制设备工作并接收设备传输的数据,进行实时的显示、存储和处理,并采用独立分量分析和自适应滤波算法提取胎心电信号,采用差分阈值法和小波变换算法实现孕妇心率、胎儿心率和胎动的判断和计数。(4)通过对孕妇的实际数据测试,验证了开发样机的使用可行性和可靠性,并使用本文算法对标准数据库数据和实采数据进行处理分析,明确了算法的有效性和准确性。从测试结果可以看出,本文设计的系统满足技术指标和实际使用要求,为相关胎儿健康监护产品的研发提供了一个有效的参考。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH77
【图文】：

频谱,采集设备,信号频谱

号主要成分为母体心电，在其基础上叠加着更小周期的胎心电Ｒ波信号。当然，这只是逡逑理想状态，一般情况下，混合信号中还包含着基线漂移、大量的肌电噪声、工频和电磁逡逑千扰等，使得胎心电信号Ｒ波会淹没其中而无法分辨。如下图１－２所示，胎心电信号的逡逑有效频段在０．０５－２００Ｈｚ；母体心电信号有效频段在０．０５－１５０ＨＺ；基线漂移为低频信号，逡逑频段在０．５Ｈｚ以下；电磁干扰为高频噪声；而肌电信号作为白噪声，会在全频段均匀分逡逑布，这使得混合信号无法通过简单的频谱滤波来进行噪声和干扰的消除，而需要通过自逡逑适应滤波、盲信号分离等其他算法来实现目标信号和干扰信号的分离，从而有效提取出逡逑胎心电信号。这也成为了非侵入式胎心电检测准确性提高的最大阻碍，当然也是发展潜逡逑力所在，代表着未来胎儿监护的发展方向，所以吸引了很多的科学家、高校教授团队在逡逑胎心电提取算法上做了大量的研宄，也得到了一定的研宄成果，但目前还是存在准确率逡逑偏低、实用性较差等问题需要进行改善。同时

电波,心房肌,形图,胎儿

从胎儿头皮或是孕妇腹部体表采集到的胎儿心电图和成人的心电图相比，除了信号逡逑幅值更小、信噪比更低外，在形态学和临床诊断价值上基本一致。正常胎儿心电波形也逡逑同样包含ＱＲＳ波群、Ｔ波、Ｐ波等波段，并有相应的参数指标［４５］，如下图１－３所示：逡逑Ｋ逦ＲＨＩ＇ｕＪｐｍ逦ｒ逡逑Ｉ邋Ｔ逦｜逡逑．－．－ｓ－ｒ＾ＴＴＮ％邋ｐｒｒｒ，｛！＾＼ｒｒ＾ＶｒＴｉ．逡逑Ｉｌｌ逦ｊ逦１波＿逦丨；逡逑嗯邋ｒｒｌｊｌ邋；邋ｊ邋ｉ逦ｌｙ逦ｊ邋＾逡逑ｉ，ｋ问隔逦ｋＨ邋￣邋ｈｒｊ逦；逡逑ＱＲＳ邋波逦ｌ＿．邋ｉＭ＊￣ｎｉ逦订波形逡逑图１－３正常胎心儿电波形图逡逑１）

胎动,异常的,综合指标,羊水

胎动异常出现后，都需要采用进一步的检查例如胎心监测、羊水检测等手段逡逑来进行综合指标的判定，最终确定异常的原因，从而针对性的进行治疗。胎动异常的具逡逑体诊断流程如下图１－５所示：逡逑９逡逑

【参考文献】