胎儿心电信号检测系统技术方案

本发明专利技术提出了一种胎儿心电信号检测系统，包括：第一电极组安装于母体的肩部，第二电极组安装于母体的腹部，用于采集母体腹部信号；信号采集模块与获取母体腹部信号，并将母体腹部信号发送至AD转换模块；AD转换模块对母体腹部信号进行模拟‑数字转换，生成数字信号形式的母体腹部信号；控制模块对母体腹部信号进行前置处理和滤波，发送至通信模块；通信模块将母体腹部信号转发至上位机；上位机采用flank双极导联体系对母体腹部信号进行分析，并利用分量分析方法从母体腹部信号中分离出初步的胎儿心电信号。本发明专利技术能够实现从体表提取出微弱的胎儿心电信号，并根据胎儿心电图相关参数，做出相应疾病的诊断。

Fetal ECG signal detection system

The invention provides a fetal ECG signal detection system, including: a first electrode group is arranged in the mother's shoulder, the second electrode group is arranged in the mother's abdomen, for collecting the maternal abdominal signal; maternal abdominal signal acquisition and signal acquisition module, and the maternal abdominal signal sent to the AD conversion module, AD conversion module to simulate; digital conversion of the maternal abdominal signal, maternal abdominal signal generating digital signal form; control module for pre-processing and filtering of the maternal abdominal signal, is sent to the communication module; the communication module will be forwarded to the maternal abdominal signal PC; PC using flank bipolar lead system analysis of the maternal abdominal signal, and fetal ECG signal preliminary the separation from the maternal abdominal signal using the method of component analysis. The invention can extract weak fetal ECG signals from the body surface, and make the diagnosis of the corresponding diseases according to the related parameters of fetal electrocardiogram.

【技术实现步骤摘要】
胎儿心电信号检测系统
本专利技术涉及心电监测
，特别涉及一种胎儿心电信号检测系统。
技术介绍
据统计，2004年婴儿死亡率为10.63％0“1；而且我国弱智儿童中很大一部分是由于胎儿出生过程中处于缺氧、缺血的窘迫状态所导致。根据临床经验，如果能够对胎儿进行及时有效的监护，部分孕产妇死亡以及残疾婴儿是可以避免的，围产儿死亡中25％是可以避免的。母婴死亡率是国际社会评价一个国家和地区妇幼保健水平的核心指标，良好的孕期监护是孕产妇和胎儿安全的可靠保证，近年来随着围产医学的发展，对胎儿监护的内容和准确性要求也越来越高，胎儿监护方法呈多方位发展。胎儿心电信号是反映胎儿宫内生理活动的客观指标之一,通过围产期胎儿心电监护可以早期诊断妊娠期及分娩期的胎儿宫内缺氧及先天性心脏病等疾病,降低围产儿发病率与死亡率。目前常用的有三种：超声多普勒胎儿监护仪、胎儿心音监护仪和胎儿心电图。其中超声多普勒胎儿监护仪应用最广，超声多普勒胎儿监护仪是一种利用超声波的物理特性，向孕妇发射并接受其回音信号，从而帮助诊断胎儿是否发育异常的仪器，然而目前对于利用超声多普勒原理提取胎儿心电信号对胎儿本身的健康影响还未知，而且利用超声探头来获取胎心率易受胎动和母体宫缩运动的干扰，精确度不高。胎儿心音监护仪大多采用贝尔式听诊原理，其只能听到胎儿的声音，包括胎儿的心跳，蹬脚及打嗝声，但对胎儿的健康状况的评判并不能给出有用的信息。胎儿心电信号的电极检测方法主要有直接法和间接法两种。直接法又称为头皮电极法，是指孕妇在分娩过程中，将电极放置于胎儿头皮直接获得比较稳定的纯胎儿心电图。其缺点是只能用于产时，无法进行长期的围产监护，且属于有创检测，有发生感染的可能，现已不是研究重点。间接法又称为腹部胎儿心电法，通过将电极置于孕妇腹部表面提取信号，然后通过硬件电路滤波和软件处理便可提取出清晰的胎儿心电。该法属于无创伤操作，对孕妇和胎儿均无损害，且操作简单，可以在妊娠期对胎儿进行连续心电监护，是目前较好的无创检测方法。胎儿心电图(FetalElectrocardiogram，FECG)是一种针对孕妇子宫内胎儿的心电检测方法，包含了有关胎儿健康状况的重要信息。胎儿心电图是通过安置在胎儿或孕妇体表的电极，记录胎儿心脏每一个心动周期发生的电位变化及传导过程，应用特制的胎儿心电图机显示得到。胎儿心电检测是对孕期中的胎儿健康状况进行监测的有效手段，其信号电位变化的方向、次序和时间等具有一定的规律，有较高的诊断应用价值。从胎儿心电信号中不仅能提取胎儿的平均和瞬时心率变化，而且能反映胎儿心脏活动的全貌。完整的胎儿心电信号与成人心电图类似，包含P波、QRS波群及T波，当胎儿出现异常时，心电波形的形态变化比心音、心动等发生得更早、更敏感。通过对孕期中胎儿心电图的分析，可及时发现胎儿生长发育过程中的异常状况，以便及早采取相应的医疗措施进行产前治疗。另外少数异常心电图室胎儿先天性心脏病的表现，因此可及早终止妊娠，或进行宫内修补手术，降低围产儿发病率与死亡率，实现优生优育。因此，目前临床上广泛使用胎儿心电监护仪。胎儿心电监护采用非侵入性方法经孕妇腹壁测定胎儿心电图，由于电极不是直接接触胎儿，而是置于母体腹壁，中间要经过羊水、子宫壁、母体腹壁层，因此在母体腹壁表面获得的胎儿心电图(FECG)一般只有几十微伏，而且混叠在母体心电图(MECG)中，频率相当(母体分布在1～35HZ，胎儿在1～40HZ)。所以，在FECG监测时要求消除MECG的干扰和其他噪声干扰。这种无创方法获得的胎儿心电图主要是用来监测胎儿在母体内的健康状况，有助于早期诊断出胎儿先天性心脏病及胎儿宫内缺氧、窘迫等症状，以便提早采取治疗措施，保障胎儿健康安全。因此，获得清晰的胎儿心电信号，对围产医学研究和临床应用，提高围产医学质量，保障优生优育都具有十分重要的意义。胎儿动态心电图机，是国内一款采用无创方法提取到纯净胎儿心电信号的设备。胎儿动态心电图机，是跨电子、计算机、临床医学、生物工程等多学科的综合性生理信号监测分析系统。胎儿心电图机，为非侵入性操作，对母儿无害，操作简便容易掌握，可在整个孕期多次测定。孕18周前、孕28―34周间因监测成功率低而不宜进行此项检查。胎儿心电图的应用，可绘出各种胎儿心电图形，结合临床情况进行分析，寻找原因及病理情况，往往是妊娠期或分娩期的并发症或合并症状引起，使胎儿心电图发生了一定的改变，这些情况多数是可逆的，如能及时处理，可以恢复正常，甚至挽救胎儿的生命。少数异常胎儿心电图是胎儿先天性心脏异常疾患的表现，可考虑及早终止妊娠，以达到优生的目的。胎儿心电图是胎儿监护方法之一，有时还要结合其它方法，如彩超、血液生化测定等，最后作出正确的判断。这些仪器的应用相辅相成，取长补短，相互而可取代。鉴别胎心率异常类型，如胎儿心率或心率异常，在产前做出诊断。协助检测出胎儿先天性心脏病。进行胎儿宫内发育迟缓的监护，通过胎儿心电图检测，能够发现胎儿慢性缺氧。如羊水过少，过期妊娠、巨大儿、胎儿畸形等。通过接收胎儿心脏电生理活动的电波，描记心脏电生理活动的综合向量波形。根据异常电生理活动的波形特征，推测引起电生理活动异常的可能原因。精确区分胎儿心脏每一搏动的微妙变化，它比多普勒监护更敏感，更能体现胎儿心脏是否处于缺血或缺氧状态，是早期诊断胎儿窘迫的敏感指标。胎儿心电信号的发展已经有几百年历史，自1906年Cremer首次提出采用电极导联无创测得胎儿的心电信号(FECG)开始，有关胎儿心电的研究报道一直延续不断。1943年Ward和Kennedy在美国首先报道用胎儿心电图机测出胎儿心电图。SouThern于1957年应用向量系统和示波器，成功地检测到完整的胎儿心电图。至1960年胎儿心电图已经能够在示波器上显示出来，并能记录保存供以后分析使用。在1961年，Trocellier和Surean成功消除孕妇心电波，获得纯粹的胎儿心电图。胎儿心电图不仅能够客观的反映胎儿心脏的电生理活动，还能间接的反映出胎儿孕期生长、健康情况。心电图是目前使用中较好的观察胎心的方法，具有很高的研究意义和临床应用价值。目前世界上众多专家学者在研究胎儿心电监护仪。李智等人采用DSP芯片作为嵌入式系统的主控制器，结合自适应噪声抵消原理，研制了一种基于DSP的自适应胎儿心电图仪。王家达等人研制了一种基于S3C2410的无线胎儿心电监护仪]，利用Samsung公司的嵌人式S3C2410微处理器，结合无线通信技术实现了胎儿心电的远程监护；采用基于遗传算法的改进型IIR自适应滤波器实现胎儿心电信号的无创实时提取，。此设计前段的硬件模拟处理电路比较简单，A/D转换使用S3C2410内部自带的8通道10位A/D转换，很难达到高精度采集。李琦研制了一种基于SOPC蓝牙无线通信的家用胎儿监护呼吁仪，此系统的SOPC模块使用Altera公司的EP1C12Q24OC8芯片为主板，蓝牙通信模块使用CSR公司的单芯片BCM04，音频信号由心率信号提取器从传感器采集的胎儿心音信号中提取，再结合蓝牙传输模块，数模转换模块，自相关算法实现胎儿心率的提取存储等功能。此设计采用了新型的高集成度的SOPC技术和速度快、范围广的蓝牙通信技术，但胎儿心电数据的获取采用了对胎儿本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种胎儿心电信号检测系统，其特征在于，包括：第一和第二电极组，信号采集模块、AD转换模块、控制模块、电源模块、通信模块、上位机，其中，所述第一电极组安装于母体的肩部，所述第二电极组安装于母体的腹部，用于采集母体腹部信号；所述信号采集模块与所述第一和第二电极组相连，用于获取母体腹部信号，并将所述母体腹部信号发送至AD转换模块；所述AD转换模块对所述母体腹部信号进行模拟‑数字转换，生成数字信号形式的母体腹部信号，并发送至所述控制模块；所述控制模块接收到数字信号形式的母体腹部信号后，对所述母体腹部信号进行前置处理和滤波，发送至所述通信模块；所述通信模块分别与所述控制模块和所述上位机相连，用于将所述母体腹部信号转发至所述上位机；所述上位机根据接收到的来自所述通信模块的母体腹部信号，采用flank双极导联体系对所述母体腹部信号进行分析，并利用分量分析方法从所述母体腹部信号中分离出初步的胎儿心电信号，进而对所述初步的胎儿心电信号进行线性滤波，滤除基线噪声干扰，得到最终的胎儿心电信号，其中，所述上位机采用分量分析方法从所述母体腹部信号中分离出以下信号：母体的P波、QRS波、T波；胎儿的P波、QRS波、T波，根据上述信号计算胎儿心率，并根据所述胎儿心率诊断以下内容：胎儿是否存活、胎位及多胎妊娠、鉴别胎儿是否存在异常及异常类型；所述电源模块分别与所述信号采集模块、AD转换模块、控制模块和通信模块相连，用于向所述信号采集模块、AD转换模块、控制模块和通信模块进行供电。...

【技术特征摘要】
1.一种胎儿心电信号检测系统，其特征在于，包括：第一和第二电极组，信号采集模块、AD转换模块、控制模块、电源模块、通信模块、上位机，其中，所述第一电极组安装于母体的肩部，所述第二电极组安装于母体的腹部，用于采集母体腹部信号；所述信号采集模块与所述第一和第二电极组相连，用于获取母体腹部信号，并将所述母体腹部信号发送至AD转换模块；所述AD转换模块对所述母体腹部信号进行模拟-数字转换，生成数字信号形式的母体腹部信号，并发送至所述控制模块；所述控制模块接收到数字信号形式的母体腹部信号后，对所述母体腹部信号进行前置处理和滤波，发送至所述通信模块；所述通信模块分别与所述控制模块和所述上位机相连，用于将所述母体腹部信号转发至所述上位机；所述上位机根据接收到的来自所述通信模块的母体腹部信号，采用flank双极导联体系对所述母体腹部信号进行分析，并利用分量分析方法从所述母体腹部信号中分离出初步的胎儿心电信号，进而对所述初步的胎儿心电信号进行线性滤波，滤除基线噪声干扰，得到最终的胎儿心电信号，其中，所述上位机采用分量分析方法从所述母体腹部信号中分离出以下信号：母体的P波、QRS波、T波；胎儿的P波、QRS波、T波，根据上述信号计算胎儿心率，并根据所述胎儿心率诊断以下内容：胎儿是否存活、胎位及多胎妊娠、鉴别胎儿是否存在异常及异常类型；所述电源模块分别与所述信号采集模块、AD转换模块、控制模块和通信模块相连，用于向所述信号采集模块、AD转换模块、控制模块和通信模块进行供电。2.如权利要求1所述的胎儿心电信号检测系统，其特征在于，所述上位机还用于提供所述母体腹部信号和胎儿心电信号的可视化结果，通过显示母体腹部...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙彪，郭英，
申请(专利权)人：孙彪，郭英，
类型：发明
国别省市：天津,12