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胎儿心电信号的提取及远程监护系统的研究

综 述REVIEW

研究的热点。

1.2 腹部胎儿心电法

腹部胎儿心电法是完全无创的,该法采用三电极结构,通过置电极于母体腹部和胸部同时获得母体和胎儿的心电信号,再通过硬件电路的滤波、除噪和软件的处理便可提取出清晰的FECG。该法操作简单,可持续对胎儿进行检测,对母体及胎儿均无损害,加之孕妇腹部心电信号节律清楚,因此,是目前较好的无创检测方法[5]。但是孕妇腹部信号是一个典型的复杂生理信号,从第一次检测出FECG到现在五十多年间,国内外众多学者作了大量的研究工作来获取纯净的FECG。

处理腹部胎儿心电信号的主要困难在于:心电信号本身是一种低频、微弱的信号,而胎儿的心电信号则更加的微弱。母体腹部心电信号复杂、信噪比低,特别是母体心电信号比胎儿心电信号大5~20倍,胎儿心电信号常被母体的心电信号和噪声所淹没。在时域中,胎儿心电信号约有10%~30%与母体的心电信号融合;在频域中,胎儿心电频谱与母体心电频谱大部分重叠,整个信号的非平稳性十分强烈,不易区分。分娩期间胎儿的移动导致胎儿心脏位置难以确定,妊娠期间胎儿至腹部的电传导特性经常发生变化。这些特点都给胎儿心电图信号的采集和检测带来很大困难,用常规的方法很难提取出清晰稳定的FECG。又因FECG的提取不仅在临床医学诊断上具有重要意义,而且在信号处理上还是一个典型的信号处理与检测问题,近几十年来,国内外专家学者们探索了许多信号处理方法来解决这个问题。目前最常用的方法有匹配滤波法[6]、自适应滤波法 [7-10]、主分量分析法[11]和独立分量分析法[12-18]等。

另外,其它用于FECG提取的算法[19-21]还包括APA干扰对消法、基于RLS-ANC自适应滤波法、多通道噪声抵消技术、基于聚类分析和模糊模式识别的方法以及基于奇异值分解的技术等。但是这些算法要么提取出的FECG效果不令人满意,要么算法的性能对电极的放置位置有特殊要求,有的算法甚至还存在建模难和不易实现的问题等,所以在FECG的提取中不常用。

2 胎儿远程心电监护系统

家庭医疗保健工程(Home Health Care Engineering,HHCE)正随着人类对健康的重视和远程医疗的发展而逐渐走进人们的生活。它提倡的是一种“在家就医,自我保健,远程诊断”的理念,将高科技与医疗设施结合起来。因此胎儿远程监护系统的出现符合21世纪医疗费用日益高涨以及人们对后代生活质量高要求的趋势,同时可实现医疗资源共享,提高边远地区的医疗水平。基于无线通信网的远程监护系统主要由监护终端、无线远程传输网络和医院或社区监护中心组成[22]。通过该系统,孕妇在家中即可随时进行胎儿心电信号的采集和记录,患者可以在一定范围内自由移动,而不必受监护装置的限制[23,24],并可将采集到的心电数据通过电话线或互联网传输给医院,由专家进行远程诊断,实现远程医疗服务[25]。虽然远程胎儿心电监护有着众多的优势和极大的发展前景,但目前国内该类产品的研究还处于发展阶段,功能简单使用尚不普遍。世界各国在此领域的研究均投入了大量资金,但依然主要是使用价格昂贵的仪器完成医疗数据采集,然后通过PC / internet 网络完成数据远程传输和诊断。当前较为常见的无线通信技术有CDMA[26]、GPRS以及蓝牙技术[27,28]等。

2.1 胎儿远程心电监护系统的发展

早在1906年Gremer就首先经腹壁记录到胎儿心电,但并未用于产科临床。1957年Edward Hon进行胎儿心电图的研究并于1958年最早对胎儿心率监护进行报道,今天普及于世界的胎儿心率监护仪,就是在他当年研制的仪器原型上改进的。他开创了以腹壁诱导心电法监测胎儿心率,并将瞬时胎儿心率图记录下来的先河。1964年超声多普勒效应被用于妇产科临床,在检测胎儿心率方面取得成功,为胎儿心电监护仪的普及提供了条件。1971年在新泽西州和1972年在阿姆斯特丹,分别召开了胎儿监护仪规格化及其用语统一化的国际会议,从此大批通用胎儿监护仪投放市场,普及于各发达国家[29]。

随着电子胎心监护技术广泛应用的同时,也出现了一系列的问题。电子胎心监护技术只能限制在医院做,而且大多数医院只在门诊时间做,因此,孕妇特别是高危孕妇需要增加复诊次数,造成经费、交通、精力、体力的消耗增加,也造成医院拥挤、看病难的现象;当孕妇在家中感到胎儿有异常时也不能及时得到必要的监护。我国地域广阔,经济发展不平衡,许多基层医院无电子胎心监护设备。因此,寻求一种既方便孕妇又能及时发现胎儿宫内安危的检测手段,显得非常迫切。随着我国通讯事业的快速发展,城乡民用固定电话的普及以及胎儿电子监护技术的广泛应用,远程胎儿电子监护应运而生。孕妇与胎儿远程监护是将孕妇和胎儿监护与远程监护技术相结合的一门新技术。早在1988年美国就提出远程医疗的概念,通过远程通讯技术和计算机网络,为患者提供更加方便、经济、及时的监护手段。到目前为止,远程胎儿监护的发展已有十多年的历史,章小维[30]等详述了目前通用的胎儿监护方法就是对胎心率进行监测, 远程胎儿监护系统多采用普通电话线进行信息传送。使用电话线传送主要有两种方法: 一种是模拟数据的传输, 它不经过任何处理,直接将信号由耦合器传送到电话线上, 再由医院用胎心监护仪将这些声音数据转换为胎心率。其优点是能够使用市场上

综 述REVIEW

可以买到的仪器, 不需做任何改动。但缺点亦很明显, 该系统所采用的在线监护方式将长时间占用电话线,同时, 由于采用声耦合方式, 对噪声较敏感;另一种方法为数字数据传输,它的特点是将传输信息转化为数字信号后再送入电话线传输, 利用误差检测算法可在嘈杂的电话线中实现自动无误差的数据传输。但公用电话网的传输率很低, 只适合传输较分散的数据,不适合图像的传送。

2.2 胎儿远程心电监护系统的应用

胎儿远程心电监护是近几年发展起来的一门新兴技术,一经应用到临床, 立即受到孕妇和医生的普遍欢迎。它将孕妇和胎儿的健康状况与远程医疗技术结合在一起, 采用特殊的信号提取方法得到胎儿心电、心率等生理数据,利用远程医疗技术, 将上述信息发送给医生进行诊断或鉴别。胎儿远程监护实现了孕妇-专家 、家庭-医院、基层医生-专家、基层医院-医疗中心紧密联系的开放式分布监护。为适应社会需求,应大力发展胎儿远程监护系统,使更多的孕妇可得到这种方便的监护;无力购买昂贵电子胎心监护仪的单位,用价格较低的终端监护仪与上级监护中心连接,使他们管理的孕妇能够享受到远程中心专家的监护。

目前胎儿远程心电监护系统存在的主要问题是[30]:基于电话网的心电信号传输速度较慢且干扰较大;腹壁外的胎儿心电提取,会受到较多较大干扰,如孕妇放置探头的位置等。随着仪器设备的进一步改进,远程监护收集信息可以扩大,如孕妇的心率、血压、血氧饱和度、多胞胎的心电数据,以及在家中可检测的项目如尿蛋白、血糖、体重等均可通过网络传递到医院监护中心进行储存, 这不仅方便孕妇对专家进行实时咨询,还可以对医学数据进行统计分析和总结,以供其他医生查询和借鉴,并为他们提供诊断指南。因此,胎儿远程监护将成为围产医学领域中家庭监护及社区监护的一项重要内容,有着非常广泛的应用和发展前景。

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质控与计量

QUALITY CONTROL & MEASUREMENT

在新压力表安装前或使用一段时间后应进行周期检定,或对其示值有疑问时也应进行检定,以确保压力表的正常运行。为了保证检定的准确性,标准器的选择至关重要。如果不能完全理解检定规程中量传比的含义,只对标准器的测量范围进行选择,即测量范围等于或略大于被检表的测量范围,对于其准确度等级的选择不知如何计算,致使被检表的示值难以确定,不能客观反映出仪表的工作状况,这种潜在的隐患是非常危险的,因此必须科学而合理地选择标准器。

1 标准器的选择依据

在《JJG52—1999弹簧管式一般压力表、压力真空表和真空表检定规程》中对标准器的误差要求为:标准器的允许误差绝对值应不大于被检表允许误差绝对值的1/4。

2 标准器的选择方法

标准器的选择应分两步进行:① 首先求出被检压力表允许误差的绝对值,再将其乘以1/4得标准器允许误差绝对值。② 将标准器允许误差绝对值除以测量上限再乘以百分数得准确度等级。

下面举例加以说明:检定一块0~4MPa(1.6级)的一般压力表,应选择什么准确度等级的精密压力表作标准器?

(1) 选择相同上限标准器的准确度等级:

被检压力表允许误差绝对值:4×1.6%=0.064 MPa ;标准器允许误差绝对值:1/4×0.064=0.016 MPa ;标准器的准确度等级:0.016/4×100%=0.4%;所以标准器的准确度等级0.4%。

⑵ 选择6MPa 为上限的标准器的准确度等级:被检压力表允许误差绝对值:4×1.6%=0.064 MPa ;标准器允许误差绝对值:1/4×0.064=0.016 MPa ;标准器的准确度等级:0.016/6×100%=0.27%。

检定规程中精密压力表准确度等级系列为:0.06、0.1、0.16、0.25、0.4、0.6级。按照检定规程中的规定:标准器的允许误差绝对值应不大于被检表允许误差绝对值的1/4,因此选择0.25级。

其他量程和准确度等级的一般压力表均可采用以上方法来确定标准器的准确度等级。

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如何选择检定压力表的标准器

Selection of the Standard for Testing Pressure Gauge

[摘 要] 本文介绍了检定一般压力表标准器的选择方法,此方法可以避免因错误选择标准器而使被检表的示值难以确定,保证了检定的准确性。[关键词] 标准器;压力表;压力表检定[中图分类号] TH812;TB9 [文献标志码] A doi:10.3969/j.issn.1674-1633.2010.03.021[文章编号] 1674-1633(2010)03-0065-01

唐辉,商洪涛,刘文

(北京军区总医院 医工科,北京 100700)

TANG Hui,SHANG Hong-tao,LIU Wen (Medical Engineering Department, General Hospital under Beijing Area Command, Beijing 100700, China)

收稿日期:2008-12-05

作者邮箱:jingtang@719@https://www.doczj.com/doc/1e5548206.html,

Abstract: This article introduces the choosen method of testing pressure gauge standard,which may avoid choosing the wrong standard and can assure the testing accuracy.

Key words: standard;pressure gauge;pressure gauge test

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