专利名称：胎儿监护装置和方法
胎儿监护装置和方法
技术领域：
本发明涉及产前监护，尤其是涉及一种胎儿监护装置和一种胎儿监护方法。背景技术：
胎儿监护采用生物物理或生物化学的手段，对胎儿宫内发育和安危状况进行评价，是保障产妇和胎儿安全、实现优生优育的重要手段。胎心听诊是最早的胎儿监护方法，随着技术的发展，自超声多普勒(Ultrasound Doppler)效应1964年开始应用于胎儿临床监护，胎心率电子监护的普及率越来越高，市场的胎儿监护设备或系统大多采用此种方式。胎儿心率监护分析参数主要有基础胎心率(basal heart rate，BHR)、加速次数 (acceleration)、减速次数(deceleration)、高低变化段分钟数(high/low variation)、长变异周期和振幅(long term variation, LTV)，宫缩次数(uterus contraction, UC)，短变异(short term variation, STV)，月台动(fetal movement, FM)等。其中，胎心率短变异STV是一项衡量胎儿发育情况的重要指标，并且目前也是最精确最敏感的一项指标，在预测胎儿宫内缺氧或酸中毒甚至胎死宫内方面优于一些医院采用的传统人工判读的指标LTV。在利用超声多普勒(Doppler)效应获取胎心率时，物体反射回来的超声波(频率 f2)与声源发射的超声波(频率f\)之间的多普勒频移fD = 2*v*C0S(e)*fl/c，式中ν是被测物体与声源的相对速度，θ是声束与运动方向的夹角。母体翻转使v*cos(e)明显变化，导致多普勒频移fD变化明显，从而使传统的胎心率监护因母体翻转而不能正常使用。此外，胎动是母体感觉到的最早胎儿运动，是胎儿生命的客观象征之一，也是产科医生用来观察胎儿是否良好的重要指标。胎动正常预告胎儿宫内健康，胎动减少或消失，则提示胎儿缺氧或即将死亡，是胎儿需要立即抢救的警报信号。目前胎动监护的主要手段是孕妇凭主观感觉用胎动计数器来自数胎动，此方法需孕妇长时间静卧，难以坚持，而且技术结果由于受孕妇敏感度、羊水量等因素的影响，可信度不高。也有通过宫缩探头的宫缩压力信号对胎动信号进行检测的。从母亲腹部采集的原始压力信号比较复杂，除胎动外，还有宫缩以及母体用力、呼吸、咳嗽、发笑和体位变动引起的母体腹壁压力的改变。因此传统的胎儿监护系统经常存在母体翻转时导致检测到的胎儿生理信号异常， 使医护人员无法准确了解生理信息是否确实异常，导致误判。
发明内容基于此，有必要提供一种能够提供准确胎儿生理信号的胎儿监护装置。一种胎儿监护装置，包括用于监测胎儿生理信号的胎儿监测单元和接收并分析所述胎儿生理信号的信号分析单元，还包括用于监测母体运动信号的母体监测单元，所述信号分析单元还用于接收母体运动信号，并综合母体运动信号校准胎儿生理信号。
优选地，还包括对所述胎儿生理信号和母体运动信号进行前期处理的预处理单元。优选地，所述预处理单元通过有线或无线方式与所述信号分析单元连接。优选地，所述母体监测单元为运动传感器。优选地，所述运动传感器为机电传感器或光学传感器。优选地，所述运动传感器为加速度传感器、陀螺仪以及磁力计中的一种或组合。优选地，还包括电源管理单元，所述电源管理单元与胎儿监测单元、母体监测单元、预处理单元以及后处理单元连接。此外，还提供一种胎儿监护方法。一种胎儿监护方法，包括如下步骤获取胎儿生理信号；获取母体运动信号；综合母体运动信号校准胎儿生理信号。优选地，在综合母体运动信号校准胎儿生理信号的步骤前，对所述胎儿生理信号和母体运动信号进行预处理。优选地，所述母体运动信号为加速度、角速度、位置变化信息。上述装置和方法同时获取胎儿生理信息和母体运动信息，综合母体运动信息对胎儿生理信息进行校准，可准确了解胎儿状态。
图1为一实施例的胎儿监护装置模块结构图；图2是图1实施例中用多普勒超声单元拾取胎心率信号时的流程图。
具体实施方式以下结合附图和具体实施例对胎儿监护装置进行进一步说明。如图1所示，为一实施例的胎儿监护装置，该监护装置包括胎儿监测单元100、母体监测单元200、预处理单元300、后处理单元400和电源管理单元500。胎儿监测单元100 直接与后处理单元400连接，向其传送监测的胎儿生理信号。母体监测单元200通过预处理单元300对胎儿生理信号和母体运动信号进行前期的信号处理后，再发送给后处理单元 400。预处理单元300进行信号的前期处理包括信号放大、滤波等。预处理单元300可通过有线或无线方式与后处理单元400连接。胎儿监测单元100发送监测所得的胎儿心跳变化、监测的胎儿生理信号包括胎心率、胎动和宫缩等信息，可采用传统的监测装置或设备进行监测，例如采用超声方式获取胎儿心脏运动信息，采用压力传感器获取宫缩和胎动信息。本实施例的母体监测单元200监测的母体运动信息可以是位置变化、速度变化， 也可以是加速度变化。母体翻转是是使上述母体运动信号改变的一种常见运动形式。母体翻转会让超声方式获取的胎儿心脏运动信息产生伪影，或者使压力传感器接触不好，使宫缩和胎动信息不正常。故母体监测单元200具体为运动传感器。监测时，运动传感器设于母体腹壁并相对于母体腹壁位置固定，因此当母体相对于正常位置翻转时，运动传感器即时反映运动变化，获得母体运动信息。其中，母体监测单元200可采用的传感器可以为加速度传感器201、磁力计202以及陀螺仪203中的一种或多种。加速度传感器201获得重力加速度在其三轴上的分量，母体翻转时，各个分量会发生变化，依据各个加速度分量的变化情况，可以获知母体翻转情况。 磁力计202可获得地磁场三轴的分量得出母体相对于地磁北向的偏转角度。陀螺仪203则可测得人体前后、上下、左右三个方向的旋转角速度，从而得出翻转情况。本实施例优选地， 同时采用上述三种传感器，利用卡尔曼滤波将关于姿态变化的信息进行融合，实时获取人体姿态。母体监测单元200采用的传感器可以是机电的，也可以是光学的。预处理单元300具备分析胎儿生理信号的功能，此为传统技术手段，不再赘述。除此之外，本实施例的胎儿监护装置中，预处理单元300还需要将母体监测单元200进行前期信号调理工作，过滤随机噪声，减少温漂对母体监测单元200的影响。后处理单元400需综合考虑胎儿生理信号，以及母体运动信息，在检测得到的胎儿生理信号中滤除母体运动信息，尤其是翻转信息，经过各种模式识别算法(如独立分量分析、贝叶斯算法、支持向量机以及神经网络等)，获得校准后的胎儿生理信号。电源管理单元500与胎儿监测单元100、母体监测单元200以及后处理单元400连接并进行供电管理。电源管理单元500可采用直流或交流供电，或无线供电。另一实施例中，一种胎儿监护方法包括如下步骤获取胎儿生理信号。胎儿生理信号包括胎心率和胎动信息，可采用传统的监测装置或设备进行监测，例如采用超声方式获取胎儿心脏运动信息，采用压力传感器获取宫缩和胎动信息。也可通过加速度传感器201获取胎动信息。获取母体生理信号。母体生理信号主要为母体运动信息。其中母体运动中对胎儿生理信号影响较大的是母体翻转，例如母体翻转会让超声方式获取的胎儿心脏运动信息产生伪影，或者使压力传感器接触不好，使宫缩和胎动信息不正常。可采用姿态传感器来获得母体翻转信息，传感器设于母体腹壁并相对于母体腹壁位置固定，对母体运动状态进行实时监测。综合母体运动信号校准胎儿生理信号。在检测得到的胎儿生理信号中滤除母体运动信息，尤其是翻转信息，经过各种模式识别算法，获得校准后的胎儿生理信号。优选地，本实施例的方法在综合母体生理信号校准胎儿生理信号的步骤前，对所述胎儿生理信号和母体运动信号进行预处理，主要是对信号进行滤波和放大处理。如图2所示，是本实施例在用多普勒超声单元拾取胎心率信号时的流程图。在滤波处理单元中，可以利用独立成分分析(ind印endent component analysis, ICA)算法、贝叶斯算法、支持向量机以及神经网络等实现胎儿生理信号中母体运动信号的滤波。在利用ICA算法实现对母体运动信号的滤波时，利用他们是不同类型的信号，认为它们是相互独立的。按照统计独立的原则，采用某种特定的优化准则将其中的独立分量一一分解。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求
1.一种胎儿监护装置，包括用于监测胎儿生理信号的胎儿监测单元和接收并分析所述胎儿生理信号的信号分析单元，其特征在于，还包括用于监测母体运动信号的母体监测单元，所述信号分析单元还用于接收母体运动信号，并综合母体运动信号校准胎儿生理信号。
2.如权利要求1所述的胎儿监护装置，其特征在于，还包括对所述胎儿生理信号和母体运动信号进行前期处理的预处理单元。
3.如权利要求2所述的胎儿监护装置，其特征在于，所述预处理单元通过有线或无线方式与所述信号分析单元连接。
4.如权利要求1所述的胎儿监护装置，其特征在于，所述母体监测单元为运动传感器。
5.如权利要求4所述的胎儿监护装置，其特征在于，所述运动传感器为机电传感器或光学传感器。
6.如权利要求5所述的胎儿监护装置，其特征在于，所述机电或光学传感器为加速度传感器、陀螺仪以及磁力计中的一种或多种。
7.如权利要求1所述的胎儿监护装置，其特征在于，还包括电源管理单元，所述电源管理单元与胎儿监测单元、母体监测单元以及信号分析单元连接。
8.一种胎儿监护方法，其特征在于，包括如下步骤获取胎儿生理信号；获取母体运动信号；综合母体运动信号校准胎儿生理信号。
9.如权利要求8所述的胎儿监护方法，其特征在于，在综合母体运动信号校准胎儿生理信号的步骤前，对所述胎儿生理信号和母体运动信号进行预处理。
10.如权利要求8或9所述的胎儿监护方法，其特征在于，所述母体运动信号为加速度、 角速度、位置变化信息。
全文摘要
本发明涉及一种胎儿监护装置，包括用于监测胎儿生理信号的胎儿监测单元和接收并分析所述胎儿生理信号的信号分析单元，还包括用于监测母体生理信号的母体监测单元，所述信号分析单元还用于接收母体运动信号，并综合母体运动信号校准胎儿生理信号。此外，还涉及一种胎儿监护方法，包括如下步骤获取胎儿生理信号，获取母体运动信号，综合母体运动信号校准胎儿生理信号。上述装置和方法同时获取胎儿生理信息和母体运动信息，综合母体运动信息对胎儿生理信息进行校准，可准确了解胎儿状态。
文档编号A61B19/00GK102485180SQ201010574940
公开日2012年6月6日 申请日期2010年12月6日 优先权日2010年12月6日
发明者张腾, 王磊, 郭彦伟, 黄邦宇 申请人:中国科学院深圳先进技术研究院