胎心率(FHR)检测是一种用于胎儿出世前判别胎儿健康状况，并协助辨认胎儿缺氧或受压迫等潜在风险的首要办法。前期检测的意图是为了下降胎儿发病率和死亡率。
现在，胎心率勘探最常用的办法是多普勒超声波，规范的产前胎儿健康测验为胎儿无负荷实验(NST)。这些测验一般在有接连波仪器的医院内完结。
虽然现在的超声波胎心率检测仪有了很大的改善，价格不断下降，体积也愈加细巧，咱们依然需求准确的传感器校准和必定的专业知识，然后正确地操作检测仪。此外，此类仪器对移动适当灵敏，而且胎儿长时刻暴露在超声波下或许导致的安全性问题现在还未有定论。因而，现在对检测仪的运用还仅限于进行短时刻测验。
别的一种丈量胎心率的办法是胎儿心电图(FECG)，但其过程愈加杂乱，实用性也更差。而且，现在市面上还没有呈现商用的无创伤性FECG设备。
最近，有人提出了一种依然处于研讨阶段的光学办法，该办法选用卤素灯或钨丝灯作为光源，经过光电倍增来完结检测。但是这些技能本钱高，需求高光强，而且由于仪器尺度和功耗约束而难以完结。
光学胎心率检测体系
咱们的研讨团队提出了依据光电血管容积图(PPG) 信号的低功率光学技能，以无创伤性地检测胎心率。PPG信号是由光线经过血液脉动调制后发生的。医师或技能员用LED灯(低于68 mW)照耀孕妈妈腹部，光束经由母亲和胎儿的血液循环进行调制。可穿透的最大光波波长是890 nm。该混合信号可经过运用数字信号处理得到的自适应滤波进行剖析，并选用孕妈妈的食指PPG作为参阅输入。
运用LabVIEW 图形化体系规划软件和NI硬件开发光学胎心率 (OFHR)检测体系。在OFHR体系中，SNR由于入射功率的下降而随之下降;鼓励信号为调制后的光束。体系可施行同步检测，LabVIEW中的软件子程序运用NI 9474数字输出模块在计数器端生成调制频率。
在接收机端，低噪声放大和同步检测保证以最小噪声功率保存到有用信息。24位的NI USB-9239 模数转换器(ADC) 下降了量化噪声的影响。一旦完结数字化，信号经自适应噪声消除器(ANC)技能处理后从混合信号中提取胎儿PPG。
用腰带将胎儿探针(主信号)和孕妈妈腹部衔接，使IR-LED与光电勘探器坚持 4 cm的间隔。将参阅探针和母亲的食指衔接。由于所选的 IR-LED只能发射68 mW的最大功率，因而设定OFHR体系的作业光学功率小于世界非电离辐射防护委员会(ICNIRP)规则的87 mW。为了调制IR-LED，运用软件子程序发生725 Hz的调制信号，经由NI 9474计数器端连至LED驱动(图1)。在图1中，孕妈妈腹部的分散反射光由低噪声光电勘探器丈量，并将其标明为I (M1, F)的方式，其间M1和F别离标明母亲腹部和胎儿对信号的影响。
图1：OFHR体系框图中的硬件模块由LabVIEW程序完结
低噪(6 nV/Hz1/2)跨阻放大器将电流转换成电压。参阅探针(衔接于母亲的食指)由IR-LED和一个内置前置放大器的固态光电二极管组成。来自该探针的信号标明为I (M2);M2代表母亲对信号的影响。该通道无需同步检测，由于食指的光电血管容积图具有高信噪比(SNR)。
NI USB-9239 24位分辨率数据收集模块以5.5 kHz的速率同步收集来自两个探针的信号。在数字域履行解调、信号滤波和信号估量。软件完结了包含调制信号生成、同步检测算法、降采样、高通滤波、和自适应噪声消除(ANC)算法。
规划团队选用LabVIEW来完结整个算法以及部分仪器。在完结ANC算法的预处理和运用今后，LabVIEW将显现胎儿信号和胎心率的成果。
图2a显现了OFHR体系的 实验室原型和图形化用户界面，并给出了孕妈妈食指PPG(上)、腹部PPG(中)、以及胎儿的估量PPG(下)。
图2a：OFHR样机
图2b显现了三个可选的显现，包含数字同步或锁相放大器(LIA)、自适应噪声消除器(ANC)、及心律轨道。前两个显现可用于辅佐开发，第三个显现用于标明胎心率相对时刻的值。用户可在线调查数据或将其保存用于进一步剖析。
图2b：OFHR体系的图形化用户界面
完结开发之后，咱们依据来自6个怀孕35到39周不等的临床目标一共24组数据测验了体系的功能性，数据由马来西亚国民大学医疗中心供给。一切参加本研讨的胎儿都由产科医师查看处于健康状况，且出世时无并发症。
在研讨中，咱们在光学及超声波胎心率之间获得了0.97的相关系数(p值小于0.001)，最大差错为4%。临床成果显现探针越接近胎儿安排(不限于脑部或臀部)，越可以进步信号质量及检测精度。
定论
研讨团队选用低本钱、低功率的IR灯及商业可用的硅勘探器开发出了新式的OFHR勘探体系。经过运用LabVIEW，咱们可以快速方便地完结数字同步检测和自适应滤波技能。与规范丈量办法(多普勒超声波)比较，咱们丈量的胎心率成果精度是较高的。依据计划的新颖性，现在咱们正在请求其商业范畴运用的专利。
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