一种基于随机共振的超声多普勒胎心监测系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及医学检测技术领域，尤其设及一种基于随机共振的超声多普勒胎屯、监 测系统及方法。
【背景技术】
[0002] 在母亲子宫内W及分娩过程中，可能会造成胎儿暂时性缺血、缺氧而引起胎儿营 养不良、生长发育迟缓、胎儿窘迫、甚至窒息、死亡等问题。大量临床证明，胎屯、电子监护能 有效发现妊娠过程中胎儿的异常，具有十分重要的临床意义。因此、准确实时地计算出胎儿 的瞬时屯、率对于判断胎儿在母体内的健康状况具有极其重要的意义。通常情况下，胎屯、信 号可W通过超声多普勒、生物电极和微音器获取，其中超声多普勒方法具有精度高、抗干 扰能力强、通用性好、易于实现的特点，得到广泛的应用，例如多普勒胎屯、检测仪。
[0003] 一方面，胎屯、体积小、运动幅度位移弱W及多普勒胎屯、检测仪的灵敏度不足，影响 对早期孕周胎儿的监测，容易引发误检；为提高胎屯、检测测量精度，需要提高超声福射剂 量。另一方面，通过增加超声福射剂量可W减少误检情况，但是福射剂量过大，会影响胎儿 的神经系统和大脑的生长发育；为减少超声福射对胎儿的生理影响需要降低超声福射剂 量。运样，灵敏度和福射剂量两者就形成了矛盾。
[0004] 出于超声波福射剂量对胎儿有影响的担屯、，医生会不断调低传感换能器的发射功 率，甚至会低于医疗仪器标准。该做法固定更加安全，但采集的反射回波也会更加微弱，对 检测电路的灵敏度提出了新要求。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种基于随机共振的超声多普勒胎屯、监测 系统及方法，可W实现低福射量情况下的胎屯、屯、率检测。
[0006] 第一方面，本发明提出了一种基于随机共振的超声多普勒胎屯、监测系统，包括：
[0007] 超声接收器，用于接收根据周期胎屯、屯、率信号形成的超声波回波信号W及噪声信 号；
[0008] 带通滤波器，用于选择超声波载波频率的回波信号；
[0009] 解调检波器，用于分离所述回波信号与本振载波信号的乘积结果中的低频调制信 号和高频载波信号；
[0010] 绝对值电路，用于获取所述低频调制信号中包括胎屯、屯、率的包络信号；
[0011] 还包括：
[0012] 随机共振电路，用于获取所述包络信号中的周期胎屯、屯、率信号。
[0013] 可选地，所述随机共振电路包括求和子电路、积分子电路和反馈电路，所述求和子 电路其中，所述求和子电路包括第一运算放大器和第二放大器；
[0014] 所述第一运算放大器的反相输入端通过第一电阻获取胎屯、屯、率信号，W及通过第 二电阻获取噪声；正相输入端通过第=电阻接预设电压；输出端通过第五电阻与所述第二 放大器的反相输入端电连接；输出端通过第四电阻与反相输入端电连接；
[0015] 所述第二放大器的正相输入端通过第六电阻连接预设电压，输出端通过第屯电阻 与反相输入端电连接。
[0016] 可选地，所述积分子电路包括第=运算放大器，所述第=运算放大器的反相输入 端与所述第一随机共振子电路的输出端，正相输入端通过第九电阻连接预设电压，输出端 通过电容与反相输入端连接；
[0017] 所述第二乘法器的第二端连接至所述第=运算放大器的输出端，第=端经由第二 可变电阻的第一端和第二端连接预设电压；所述第二可变电阻的第=端通过第十=电阻连 接第=运算放大器的反相输入端。
[0018] 可选地，所述反馈电路包括第四运算放大器，所述第四运算放大器的正相输入端 通过电阻连接预设电压，反相输入端通过第十电阻与运算放大器的输出端连接，输出端经 由第一可变电阻的第一端和第二端连接预设电压，输出端通过第十二电阻与反相输入端连 接；所述第一可变电阻的第=端通过第十二电阻连接第=运算放大器的反相输入端；
[0019] 所述第一乘法器的第一端与第二端连接至所述第四运算放大器的输出端，第=端 连接至所述第二乘法器的第一端。
[0020] 可选地，所述监测系统还包括脉冲整形电路，所述脉冲整形电路用于整形所述周 期胎屯、屯、率信号为数字脉冲方波信号。
[0021] 可选地，所述监测系统还包括微处理器，所述微处理器用于检测所述数据脉冲方 波信号的频率得到胎屯、屯、率。
[0022] 可选地，所述监测系统还包括低通滤波器，所述低能滤波器设置在所述解调检测 器与所述绝对值电路之间，用于滤除所述高频载波信号。
[0023] 可选地，所述监测系统还包括音频放大器，所述音频放大器用于放大所述低频调 制信号。
[0024] 第二方面，本发明又提供了一种基于随机共振的超声多普勒胎屯、监测方法，其特 征在于，包括：
[0025] 超声接收器接收根据胎屯、屯、率信号形成的超声波回波信号W及噪声信号；
[00%] 带通滤波器选择超声波载波频率的回波信号；
[0027] 解调检波器分离所述回波信号与本振载波信号的乘积结果中的低频调制信号和 高频载波信号；
[0028] 绝对值电路获取所述低频调制信号中包括胎屯、屯、率的包络信号；
[0029] 随机共振电路获取所述包络信号中的胎屯、屯、率信号。
[0030] 可选地，所述随机共振电路获取所述包络信号中的胎屯、屯、率信号，采用W下计算 式： 阳的 11 车-=".V-7"'.'-f.V(/) At 阳0巧其中，a和b为双稳态系统模型的系统，s(t)为包含噪声的周期胎心。率信号，s(t) =Acos(c〇nt) +r(t)，rW为噪声值，Acos(Wnt)为周期胎心。率信号。
[0033] 本发明通过设置随机共振电路，将夹杂在噪声中的胎屯、屯、率包络信号检测出来， 福射量少、灵敏度高。
【附图说明】
[0034] 通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理 解为对本发明进行任何限制，在附图中：
[0035] 图1是本发明提供的超声多普勒胎屯、监测系统框图；
[0036] 图2是本发明提供的带通滤波器的电路原理图；
[0037] 图3是本发明提供的本振信号产生电路原理图；
[0038] 图4是本发明提供的解调检波器的电路原理图；
[0039] 图5是本发明提供的低通滤波器的电路原理图；
[0040] 图6是本发明提供的绝对值电路的电路原理图；
[0041] 图7是本发明提供的低通滤波器的电路原理图；
[0042] 图8是本发明提供的随机共振电路原理图；
[0043] 图9是本发明提供的随机共振电路的动力学方程数据流程图； W44]图10是图9提供的随机共振电路的输入输出信号效果图； W45] 图11是本发明提供的脉冲整形电路示意图；
[0046] 图12是本发明提供的微处理器的功能原理框图；
[0047] 图13是本发明提供的低福射量超声功放模块示意图。