基于DSP的超声多普勒胎儿监护仪研究与实现

　　0引言

　　胎心率及宫缩压是目前对胎儿监护的重要生理指标。国标定义超声多普勒胎儿监护仪:由超声探头、宫缩压力传感器及与之相连接的仪器组成，采用超声 多普勒原理，具有监测和储存胎心率、宫缩数据的功能，并可设置报警。胎心信号的获取，本系统采用了国际上最常用的一种无创监测方法即超声多普勒法，它具有 探测灵敏度高、使用方便、对胎儿影响低等优点。宫缩压力信号的获取，本系统采用了外置探头，与内置探头相比，操作简单，安全无感染。

　　为了分辨出胎儿心跳剧烈变化是否正常，采用一个胎动标记有助于医生判断，孕妇在胎动时按下胎动标记开关。为了准确快速实时的估算出相关监护参数，本系统采用了以Tl公司的TMS32oLF24O7A为核心的DSP处理模块进行各项数据处理。

　　1超声探头工作原理与实现

　　1.1多普勒效应的应用

　　多普勒效应应用在胎心率检测方面的原理是从含有胎心运动信息的超声回波中获得胎心多普勒频移信号，此信号能够反映出胎心运动速率的变化，据此计 算胎心率值。心脏壁的收缩，心脏瓣膜的启闭以及心血管的扩张等都会引起一系列的机械运动，当通过发射晶片向胎儿心脏处发射超声波时，接收到的回波将被这些 机械运动所调制，即在回波信号中必然含有多普勒频移信号，频移量一般在50Hz一20OHz之间，对回波信号进行解调等处理后则可以得出胎儿的心跳信号。 但是胎儿心脏过小以及羊水和子宫壁的影响使得多普勒频移信号并不明显，这就要求采用广角多晶片发射探头，而且要求加大信号的发射功率，提高信噪比，然而若 发射功率过大势必会对胎儿造成影响，目前国标一般要求发射功率不超过I0mW/cm2，发射频率为IMHz~3MHz。

　　1.2超声探头的实现

　　基于多普勒频移原理的超声探头实现电路分为超声波的产生、发射、回波放大、信号解调、滤波放大等五个部分。其具体硬件结构图如图1所示。

　　信号产生部分输出2MHZ正弦波，其频率稳定，谐波少。本部分电路采用典型的皮尔斯振荡器。电路中，石英谐振器置于反馈网络的振荡回路中，作为一个感性元件，并与其他回路元件按照一定的构成原则组成三点式振荡器，频率稳定度提高到10-5~10-6数量级。

　　由于发射晶片为容性负载，为实现容性负载的匹配，保证发射信号无明显失真，本电路采用变压器藕合的方式将发射信号加在发射晶片两端，放大后的信号还要同时送给解调模块作为载波使用。此部分电路同时起到前后隔离的作用，使负载对振荡信号无影响。