胎儿监护是保证围产期产妇和胎儿安全，完结优生优育的重要手法。智能胎儿监护是依据监护目标剖析胎儿健康状况，主动采纳相应措施的监护办法。
介绍了选用自带24位A/D转化器的MSC1210微处理器为中心器材，小波剖析算法处理数据为技能要害，并经过比较剖析监护目标，运用报警、界面提示和发动声振器办法来提示和主动采纳相应措施的智能电脑胎儿监护体系。临床试验标明：该体系具有较高的检测精度、较好的实时性和准确、友爱的智能操控。
1．导言
围产期和临产进程中对胎儿进行监护，能够及时发现胎儿宫内缺氧、困顿等危重症状，下降胎儿死亡率，进步临产质量。传统胎儿监护体系较为杂乱，功耗较高，人为搅扰多，不便于家庭监护和自我监护。
智能胎儿监护体系选用TI公司出产的带24位A/D转化器并具有较强的模仿功用和数字处理才能的MSC1210微处理器，该微处理器把输入通道挑选、缓冲、扩大、增益调整、A/D转化和数字处理集成到单片电路上，仅用一片集成电路即可完结胎心率、宫缩压力和胎动次数等监护目标的数据收集和对语音器、声振器的操控。智能胎儿监护的操控依据是胎心率，怎么准确及时得到胎心率是智能胎儿监护体系的操控条件。针对胎心多普勒信号具有信噪比低、非平稳的随机性特色，核算胎心率时呈现1/2、2/3和2倍心率，导致操控失误，这儿运用小波剖析结合两层阈值算法，准确、实时得到胎心率，保证了智能操控的有用进行。
2．智能电脑胎儿监护体系硬件规划
2.1智能电脑胎儿监护体系结构
智能电脑胎儿监护体系框图如图1所示。主要由超声多普勒胎心探头、宫缩探头、胎动探头，胎心信号调度电路（低通滤波、绝对值运算和包络提取等）、宫缩压力信号调度电路、语音操控、声振器、MSC1210微处理器和核算机处理体系组成。以MSC1210和核算机处理体系为中心。
MSC1210操控监护目标的收集和通讯，接纳电脑指令操控语音器和声振器。核算机体系完结智能操控、通讯操控、数据处理算法、监护显现等功用模块。
2.2信号调度电路
针对胎心率监护目标的重要性和胎心多普勒信号的杂乱性，这儿要点介绍胎心多普勒信号的条理电路。电路主要对多普勒胎心音信号进行低通滤波、绝对值运算和包络提取等预处理。低通滤波器选用截止频率为250Hz的二阶低通滤波器以滤除高频信号和搅扰。绝对值运算电路如图2。信号的强度增强一倍，进步了检测灵敏度。包络提取电路如图3所示，选用截止频率为10HZ的П形滤波和T形滤波相结合的低通滤波器。并联的二极管和电容对电路中的负信号进行约束，并对必定频带的高频信号进行消振。
2.3 MSC1210微处理器
智能胎儿监护收集体系选用美国德州仪器公司推出的功用很强的单片微机MSC1210作为处理器，MSC1210芯片集成了8051微操控器和FLASH存储器的精细摸数转化器，该芯片选用增强型8051单片机内核，缩短了指令履行周期，运用低功耗规划，内部集成了一个24位分辩率的模数转化器（ADC），其转化速度可达1000HZ，8通道多路开关，模仿输入通道测验电流源，输入缓冲器，可编程增益扩大器（PGA），内部基准电压源，8位微操控器，程序/ 数据Flash存储器和数据SRAM等。数字滤波器对输出的数据进行滤波。数字滤波器有快速、sin2和sin3三种。增强型8051内核有两个数据指针，其指令体系与规范8051的指令体系彻底兼容，其履行速度却比8051快3倍，因而可作业在低频，以下降功耗和噪声。为了减小搅扰，其模仿电源和数字电源别离供电。因为该芯片的集成度使智能胎儿监护体系硬件电路变得简略，电路规划愈加简练，芯片的外围元件十分少，然后使体系的可靠性得到了很大进步，并且大大缩短了开发周期，下降了开发本钱。MSC1210接口电路原理如图4。多普勒胎心信号和宫缩压力信号经IN0和IN2输入，经多路转化器后送入缓冲器，可变增益扩大器对输入信号进行扩大。胎动信号由MSC1210中止处理。MSC1210经RS485总线接纳电脑下达的操控指令，经P2口操控语音芯片完结语音提示功用，经过P1.7操控声振器完结主动胎儿唤醒功用。选用MSC1210作为微处理器更能准确、实时得到胎儿监护目标，为智能操控供给保证。
3 智能胎儿监护核算机操控体系
核算机操控体系运用Visual C++6.0为程序的开发环境，在Win2000环境中运转。针对体系处理的数据量大且实时性要求高的特色，体系编程时充分运用了多线程的思维。整个体系设置为5个线程，其间办理用户界面，呼使用户动作的线程为主线程，生计周期为整个程序的主存期，其它4个线程完结智能操控、通讯操控、数据处理算法、监护显现功用，生命周期便是线程函数自身。多线程思维的运用，使体系各个功用模块并行运转，能够大大进步CPU的运用率，满意了体系实时性的要求。其间数据处理算法和智能操控是操控体系要害。
3.1依据coif5小波的胎心音数据处理算法
上式阐明，小波改换是将离散信号在小波基函数上的投影，不同的m、n代表不同的分辩率（标准）和不同的时频（平移），小波函数正是经过不同的m、n来调理不同的局部时频和不同的分辩率，即小波的多分辩剖析特功用将信号在不同标准下进行多分辩的分化，并将交错在一起的各种不同频率组成的混合信号分化成不同频段的子信号，因而对信号具有按频带处理的才能。运用小波剖析进行信号噪声消除是小波剖析的一个十分重要的使用之一。
一个含噪声的一维信号的模型可表示为：
其间：s(i)为实在信号；e(i)为噪声；x(i)为含噪信号。在实践工程中，有用信号一般表现为低频信号或较平稳的信号，噪声信号则表现为高频信号，所以消噪进程可按以下办法进行处理。首要对实践信号进行小波分化，挑选小波并确认分化层数为N，则噪声部分一般包括在高频中。然后对小波分化的高频系数进行门限阈值量化处理。最终依据小波分化的第N层低频系数和经过量化后的1～N层高频系数进行小波重构，到达消除噪声的意图，即按捺信号的噪声，在实践信号中康复实在信号。
超声多普勒胎心音信号经过信号预处理电路，信号频率规模为0—500Hz，其间包括了低于4 Hz的胎儿心跳频率，所以对信号进行波形剖析和胎心率核算时应针对信号的低频信息，而不是高频信息；小波改换的多分辩剖析特性是跟着标准由细变粗，逐渐得到信号的高频到低频，从细节到滑润一系列成果。所以能够运用小波的多分辩剖析特性，经过选用适宜的小波基，优化分化层数，别离多普勒胎心信号的高频部分和低频部分，并将高频部分悉数除掉，得到包括悉数胎儿心跳信息的低频部分，经过低频信号频率，核算出胎儿心跳周期，得到胎心率。本体系经过很多试验和理论推导选用 小波函数。运用小波具有的正交性、近似对称性、较好的润滑度和正则性的长处，经过6层小波分化提取，得到8Hz以下的第6层低频信号。这时的低频信号基本上便是胎儿的心跳信号。
因为存在随机噪声搅扰，有必要对小波算法提取到的胎心音信号进行处理，本文选用两层阈值辨认噪声。首要核算起伏阈值为，核算公式为：
3.2 电脑胎儿监护的智能操控
针对以往胎儿监护只能医师经过研讨监护曲线图形来奉告胎儿健康状况，添加了医师作业量，不利于家庭监护。智能胎儿监护则要点考虑胎儿监护的智能化。智能监护的理论依据主要是依据实测胎心率和临床经验值。主要有界面色彩图形标识、语音提示和胎儿唤醒操控。为了添加智能操控的安全性和稳定性，这儿的胎心率是监护一段时刻内的平均值，段时刻巨细可经过界面自行设置。胎心率也受胎儿醒-睡状况的影响，声影响能使胎儿从睡觉转清醒状况，引起胎动、胎心率改动，对了解产前胎儿安危有重要意义。因而本体系可依据胎心率检测状况主动发动声影响唤醒胎儿，然后得到更有价值的胎儿监护曲线图。表1给出了智能胎儿监护体系胎心率监护值和智能操控对照表。
表1 胎儿监护智能操控措施表
胎儿心率（bpm） 临床分类 智能操控措施
>180 重度过速 赤色标识、语音提示
160~180 轻度过速 黄色标识
120~160 正常心率 绿色标识
100~120 轻度缓慢 黄色标识
100 重度缓慢 赤色标识、语音提示、发动声振
相邻心率>25 脐带受压 蓝色标识、语音提示
以上胎儿心率是临床经验值，监护医师可依据孕妈妈实践状况现场设定，也可人为设定或撤销以上智能操控。
4 定论
智能电脑胎儿监护体系选用MSC1210微处理器进行高速采样和通讯，运用coif5小波结合两层阈值算法提取胎心音信号，并当令参加智能操控。依据上述原理和结构规划的智能胎儿监护体系具有高精度、高实时性、抗搅扰才能强和合适家庭监护的特色，减轻了医师作业量，进步了围产期胎儿监护的临床价值。
