挑戰(zhàn):

設(shè)計(jì)一個(gè)低功率光學(xué)胎心率監(jiān)聽儀，以避免使用超聲波對(duì)胎兒造成的傷害。

解決方案:

使用NI LabVIEW軟件和NI硬件設(shè)計(jì)，利用高級(jí)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)胎心率監(jiān)護(hù)儀。

“采用LabVIEW，我們成功實(shí)現(xiàn)了數(shù)字同步檢測(cè)和自適應(yīng)濾波技術(shù)”

胎心率(FHR)檢測(cè)是一種用于胎兒出生前判斷胎兒健康狀況，并幫助識(shí)別胎兒缺氧或受壓迫等潛在危險(xiǎn)的主要方法。早期檢測(cè)的目的是為了降低胎兒發(fā)病率和死亡率。

目前，胎心率探測(cè)最常用的方式是多普勒超聲波，標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)前胎兒健康測(cè)試為胎兒無負(fù)荷試驗(yàn)(NST)。這些測(cè)試通常在有連續(xù)波儀器的醫(yī)院內(nèi)完成。

盡管目前的超聲波胎心率檢測(cè)儀有了很大的改進(jìn)，價(jià)格不斷降低，體積也更加小巧，我們?nèi)匀恍枰_的傳感器校準(zhǔn)和一定的專業(yè)知識(shí)，從而正確地操作檢測(cè)儀。此外，此類儀器對(duì)移動(dòng)相當(dāng)敏感，而且胎兒長(zhǎng)期暴露在超聲波下可能導(dǎo)致的安全性問題目前還未有定論。因此，現(xiàn)在對(duì)檢測(cè)儀的使用還僅限于進(jìn)行短時(shí)間測(cè)試。

另外一種測(cè)量胎心率的方法是胎兒心電圖(FECG)，但其步驟更加復(fù)雜，實(shí)用性也更差。并且，目前市面上還沒有出現(xiàn)商用的無創(chuàng)傷性FECG設(shè)備。

最近，有人提出了一種仍然處于研究階段的光學(xué)方法，該方法采用鹵素?zé)艋蜴u絲燈作為光源，通過光電倍增來實(shí)現(xiàn)檢測(cè)。然而這些技術(shù)成本高，需要高光強(qiáng)，并且由于儀器尺寸和功耗限制而難以實(shí)現(xiàn)。

光學(xué)胎心率檢測(cè)系統(tǒng)

我們的研究團(tuán)隊(duì)提出了基于光電血管容積圖(PPG) 信號(hào)的低功率光學(xué)技術(shù)，以無創(chuàng)傷性地檢測(cè)胎心率。PPG信號(hào)是由光線經(jīng)過血液脈動(dòng)調(diào)制后產(chǎn)生的。醫(yī)生或技術(shù)員用LED燈(低于68 mW)照射孕婦腹部，光束經(jīng)由母親和胎兒的血液循環(huán)進(jìn)行調(diào)制。可穿透的最大光波波長(zhǎng)是890 nm。該混合信號(hào)可通過使用數(shù)字信號(hào)處理得到的自適應(yīng)濾波進(jìn)行分析，并采用孕婦的食指PPG作為參考輸入。

使用LabVIEW 圖形化系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件和NI硬件開發(fā)光學(xué)胎心率 (OFHR)檢測(cè)系統(tǒng)。在OFHR系統(tǒng)中，SNR由于入射功率的降低而隨之降低;激勵(lì)信號(hào)為調(diào)制后的光束。系統(tǒng)可實(shí)施同步檢測(cè)，LabVIEW中的軟件子程序使用NI 9474數(shù)字輸出模塊在計(jì)數(shù)器端生成調(diào)制頻率。