论文部分内容阅读
宫缩是临床上评价子宫活动的重要指标。子宫肌电(Electrohysterogram,EHG)信号是从孕妇体表记录的妊娠子宫的电活动信号,它能够较真实地反映子宫收缩情况。因此,EHG信号有望成为识别宫缩和预测早产的重要手段。目前关于EHG信号的分析研究大多基于通用的生理信号采集装置,存在着体积大、不方便携带和长期监护的缺点,缺少专业的EHG监测系统。为了能够长期监测孕妇的宫缩情况,本研究旨在设计一款低功耗的、可穿戴的EHG信号监测系统,可用于长期记录EHG信号,并通过实验室测试和临床数据采集分析,评估仪器的性能。主要研究包括:首先,根据EHG信号的特点,设计实现了低功耗、可穿戴的EHG信号监测系统。EHG监测系统由8个电极和压力分娩计(Tocodynamometer,TOCO)的传感器、信号采集模块,基于微控制器(Microcontroller,MCU)的下位机固件程序和上位机采集软件组成。其中信号采集模块完成了EHG信号、TOCO信号和打标信号的采集与发送;固件程序主要实现了MCU对信号采集模块的控制和上下机之间的通讯;上位机软件实现了对下位机的控制以及信号的显示和存储。其次,设计实验测试监测系统的性能,主要包括监测系统的功耗测试、压力定标、系统重复性、稳定性和一致性实验。实验结果表明,系统的功耗较低,能够实现长时间监护,压力定标能够将TOCO采集的电信号(m V)换算成为压力信号(mm Hg),并且样机的重复性、稳定性、一致性性能较好,为后期的临床实验提供了支持。然后,根据信号采集过程中出现的噪声,研究噪声去除的方法。噪声主要包括心电信号(母亲心电和胎儿心电信号)、50Hz工频干扰、基线漂移、呼吸信号以及孕妇动作信号。仿真EHG信号爆发波和噪声信号,通过叠加产生混合信号。研究低通滤波、小波分解与重构、经验模态分解、小波变换与经验模态分解相结合的去噪方法,并计算信噪比和均方根误差以评估各种方法的去噪效果。结果表明,小波变换和经验模态分解相结合的去噪效果要优于其他的去噪方法。最后,从临床上验证了EHG信号监测系统的实用性。设计临床采集实验,筛选合适的孕妇,采集其EHG信号。其中采集临产EHG信号171例,早产信号28例。对信号进行去噪预处理后,可以清楚地显示EHG信号波形和宫缩对应的爆发波,证明监测系统在临床使用中稳定、可靠。综上研究结果表明,EHG信号监测系统能够可靠地记录EHG信号。它具有可穿戴,低功耗和无线传输的优点,设计的去噪算法可以去除常见的噪声信号,直观地看到宫缩对应的爆发波信号,可用于后续的EHG信号识别算法研究,为将来系统广泛应用于临床和家庭奠定了基础。