多普勒胎儿监护仪系统关键技术研究

摘要

胎儿监护是保障产妇和胎儿安全、实现优生优育的重要手段，胎心率电子监护是目前在临床上得到最广泛使用的胎儿监护方法之一。胎儿监护仪对胎心率、宫缩信号进行检测，并标记胎动，同时把这些数据信息传送到中央监护站，由中央监护站完成病人检查记录的保存、分析和管理。我国最早从事胎儿监护仪专题研究的是泰山医学院产期监护研究中心，他们在1982年研制成功了ST-1型数字式胎儿监护仪。现在，国内胎儿监护仪产品大都是基于PC的电脑胎监，或者是简单的手持式超声多普勒胎心仪(仅能监听胎心音或者简单计数)。 本文研究分析了近年来胎儿心率检测的多种方法，确定了本文采用的胎心率检测方案：根据超声多普勒原理，对回波信号进行包络检测，然后再通过数字信号处理算法来提取生成胎心率曲线。通过对传统自相关算法的分析研究，发现其运算量较大，需要使用高速处理器方可实现，成本较高。本文使用“平均频移自相关算法”来提取胎心率，运算量较小，适合在DSP系统中实现，成本较低，而且临床适应性良好，可以满足实际的监护要求。 在胎儿心率检测方法研究的基础上，本文介绍了已完成的硬件电路设计和软件算法分析。硬件电路设计是基于DSP5402芯片完成的，主要包括数字信号处理电路、电源管理电路、时钟电路、程序存储器的扩展，接口电路设计等；软件部分主要是在CodeComposer Studio(CCS)环境下完成了系统硬件初始化和对胎心监测临床应用的胎心参数识别算法的设计与实现。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究背景

1.2胎心率电子监护的研究现状和临床意义

1.3胎心率电子监护系统简介

1.3.1系统的结构和功能

1.3.2胎儿监护仪的设计

1.3.3家庭胎监仪的设计

1.3.4中央监护站和系统联网方案的设计

1.4本文的主要工作

第二章胎儿心率的检测方法研究

2.1胎心信号检测基本原理及常用的信号检测算法

2.1.1多普勒效应

2.1.2常用的信号检测算法

2.2传统自相关算法提取胎心率

2.2.1基本原理分析

2.2.2自相关处理技术

2.2.3胎心率自相关处理

2.3平均频移自相关算法提取胎心率

2.3.1平均频移自相关方法

2.3.2平均频率的时频分布曲线的获取

2.3.3相关算法

2.4仿真算程序设计

2.5算法仿真结果及结论

2.5.1 Matlab7.0简介

2.5.2算法仿真结果及结论

第三章胎心仪硬件系统设计

3.1 DSP的发展和应用

3.2 C5402的结构、原理

3.2.1 C5402的总线结构

3.2.2 C5402的中央处理单元

3.2.3 C5402的存储器空间组织

3.3 DSP系统的开发

3.4系统构成和工作原理

3.5胎心仪硬件系统设计

3.5.1电源管理电路

3.5.2时钟电路

3.5.3程序存储器的扩展

3.6接口电路的设计

3.6.1模拟量输入接口

3.6.2 RS-232串行通信接口

3.6.3 USB串行通信接口

第四章软件设计与实验分析

4.1软件系统分析

4.1.1软件流程图设计

4.1.2软件开发技术

4.2系统硬件初始化设计

4.3信号处理相关参数指标分析实验

4.3.1胎心率基线分析实验

4.3.2胎心率加速分析实验

4.3.3胎心率减速分析

4.3.4长变异分析

4.3.5短变异分析

4.3.6宫缩

4.3.7胎动分析

第五章结论与展望

参考文献

致谢