使用LabVIEW和NI硬件精确安全地测量胎儿心率

　　挑战:

　　设计一个低功率光学胎心率监听仪，以避免使用超声波对胎儿造成的伤害。

　　解决方案:

　　使用NI LabVIEW软件和NI硬件设计，利用高级数字信号处理技术设计一个胎心率监护仪。

　　“采用LabVIEW，我们成功实现了数字同步检测和自适应滤波技术”

　　胎心率(FHR)检测是一种用于胎儿出生前判断胎儿健康状况，并帮助识别胎儿缺氧或受压迫等潜在危险的主要方法。早期检测的目的是为了降低胎儿发病率和死亡率。

　　目前，胎心率探测最常用的方式是多普勒超声波，标准的产前胎儿健康测试为胎儿无负荷试验(NST)。这些测试通常在有连续波仪器的医院内完成。

　　尽管目前的超声波胎心率检测仪有了很大的改进，价格不断降低，体积也更加小巧，我们仍然需要精确的传感器校准和一定的专业知识，从而正确地操作检测仪。此外，此类仪器对移动相当敏感，而且胎儿长期暴露在超声波下可能导致的安全性问题目前还未有定论。因此，现在对检测仪的使用还仅限于进行短时间测试。

　　另外一种测量胎心率的方法是胎儿心电图(FECG)，但其步骤更加复杂，实用性也更差。并且，目前市面上还没有出现商用的无创伤性FECG设备。

　　最近，有人提出了一种仍然处于研究阶段的光学方法，该方法采用卤素灯或钨丝灯作为光源，通过光电倍增来实现检测。然而这些技术成本高，需要高光强，并且由于仪器尺寸和功耗限制而难以实现。

　　光学胎心率检测系统

　　我们的研究团队提出了基于光电血管容积图(PPG) 信号的低功率光学技术，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产生的。医生或技术员用LED灯(低于68 mW)照射孕妇腹部，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。该混合信号可通过使用数字信号处理得到的自适应滤波进行分析，并采用孕妇的食指PPG作为参考输入。

　　使用LabVIEW 图形化系统设计软件和NI硬件开发光学胎心率 (OFHR)检测系统。在OFHR系统中，SNR由于入射功率的降低而随之降低;激励信号为调制后的光束。系统可实施同步检测，LabVIEW中的软件子程序使用NI 9474数字输出模块在计数器端生成调制频率。