体表子宫电(EHG)数据采集系统的研制及其应用

　　1　引　　言

　　本世纪初,Veit首次从体表记录了人的妊娠子宫的电活动[1]。1950年,Steer和Hertsch将这一信号定义为体表子宫电信号(EHG,eletrohystrogram)[2]。1993年,法国Compiegne大学工作组发表综述文章,认为EHG信号能够反映肌肉纤维兴奋的原始过程,是妊娠和分娩监护的有效手段[2]。从此,开始了对EHG信号的深入研究。

　　然而,以往的研究采用的都是单导联记录[1][2]。由于子宫电信号没有固定的起搏区域,单导联记录必将损失子宫活动的位相信息。为了更全面地了解子宫收缩状况,我们设计了一套多导同步的体表子宫电数据采集系统。同时考虑到后续数据处理的方便,选用Windows95作为应用程序开发平台。

　　目前,进行Windows95下的多导同步数据采集存在着诸如各通道间的同步,系统结构的复杂化,Win-dows95环境下短时间定时困难等问题。我们在软、硬件设计时都给以了充分的考虑,并在我们实现的多导体表子宫电数据采集系统中得到了解决。

　　2　数据采集系统

　　2.1　EHG信号特点

　　子宫平滑肌的兴奋和收缩是EHG信号的表现和结果。在子宫收缩时,EHG信号表现为峰电活动频繁的爆发波。产妇分娩时,爆发波出现的频率约为每10分钟3次,幅值随被试个体以及实验条件的不同差异较大,变化范围由100μv到1.8mv,占据的频段范围为0.1—3Hz。随着产程的进展,EHG信号表现为幅值升高,频率加快,每次爆发波的持续时间延长。

　　2.2　数据采集系统

　　数据采集系统框图如图1所示。16导联EHG信号经电极耦合进入前置放大器,再经放大滤波网络后进行模/数转换。采集卡上的单片机以200Hz采样率在定时中断内读取模/数转换器的输出,送入外部RAM中暂存,在定时中断外则将RAM中存储的数据经并口通讯送入笔记本电脑。由笔记本电脑中的应用程序进行数据处理和显示。

　　电极连接采用的是单极导联加公共端型式。16导联Ag-Agcl电极按顺序排为4行4列,依次贴置在子宫体上对应腹部体表。公共端和地电极放置在产妇臀部。为了保证通道间采样的同步性,每导联信号都有各自的前置放大器及放大滤波网络。前置放大器采用由双运放电路变形而来的串联型多通道生物电放大器[3]。因其不但具备高输入阻抗,高共模抑制比等优点,而且需要的器件较少,电路结构简单。

　　各导联信号经前置放大后得到10倍的增益,然后经截止频率分别为0.1Hz和25Hz的二阶高通和4阶低通滤波。得到的交流成分再进行100倍放大。

　　模/数转换器选用两片8通道、14位精度的MAX126。其模拟输入范围为-2.5V～+2.5V,因其14位的精度以及模拟部分共1000倍的信号放大倍数,可以分辨0.6μV的信号,适宜宫缩信号的采集;另外,MAX126内部有4个同步的采样/保持器,使得通道间采样的同步性很高。