使用LabVIEW和NI硬件精確安全地測量胎兒心率

　　挑戰:

　　設計一個低功率光學胎心率監聽儀，以避免使用超聲波對胎兒造成的傷害。

　　解決方案:

　　使用NI LabVIEW軟件和NI硬件設計，利用高級數字信號處理技術設計一個胎心率監護儀。

　　“采用LabVIEW，我們成功實現了數字同步檢測和自適應濾波技術”

　　胎心率(FHR)檢測是一種用于胎兒出生前判斷胎兒健康狀況，并幫助識別胎兒缺氧或受壓迫等潛在危險的主要方法。早期檢測的目的是為了降低胎兒發病率和死亡率。

　　目前，胎心率探測最常用的方式是多普勒超聲波，標準的產前胎兒健康測試為胎兒無負荷試驗(NST)。這些測試通常在有連續波儀器的醫院內完成。

　　盡管目前的超聲波胎心率檢測儀有了很大的改進，價格不斷降低，體積也更加小巧，我們仍然需要精確的傳感器校準和一定的專業知識，從而正確地操作檢測儀。此外，此類儀器對移動相當敏感，而且胎兒長期暴露在超聲波下可能導致的安全性問題目前還未有定論。因此，現在對檢測儀的使用還僅限于進行短時間測試。

　　另外一種測量胎心率的方法是胎兒心電圖(FECG)，但其步驟更加復雜，實用性也更差。并且，目前市面上還沒有出現商用的無創傷性FECG設備。

　　最近，有人提出了一種仍然處于研究階段的光學方法，該方法采用鹵素燈或鎢絲燈作為光源，通過光電倍增來實現檢測。然而這些技術成本高，需要高光強，并且由于儀器尺寸和功耗限制而難以實現。

　　光學胎心率檢測系統

　　我們的研究團隊提出了基于光電血管容積圖(PPG) 信號的低功率光學技術，以無創傷性地檢測胎心率。PPG信號是由光線經過血液脈動調制后產生的。醫生或技術員用LED燈(低于68 mW)照射孕婦腹部，光束經由母親和胎兒的血液循環進行調制。可穿透的最大光波波長是890 nm。該混合信號可通過使用數字信號處理得到的自適應濾波進行分析，并采用孕婦的食指PPG作為參考輸入。

　　使用LabVIEW 圖形化系統設計軟件和NI硬件開發光學胎心率 (OFHR)檢測系統。在OFHR系統中，SNR由于入射功率的降低而隨之降低;激勵信號為調制后的光束。系統可實施同步檢測，LabVIEW中的軟件子程序使用NI 9474數字輸出模塊在計數器端生成調制頻率。