基于虚拟仪器的胎儿心电图仪的研制

　　介绍了一种基于虚拟仪器的电脑胎儿心电图系统。该系统由两部分组成：以PIC单片机为核心硬件的数据采集装置和PC平台的处理系统。

　　硬件电路功耗低，直接采用端口供电。软件平台采用可视化语言LabView6.1编程实现，由于使用其大量成熟软件模块，大大提高了开发效率。介绍了LabView实现的匹配滤波器等算法，并改进了匹配滤波的模板更新。临床试用取得了满意效果。

　　1 前言

　　虚拟仪器是机技术与仪器相结合产生的一种新型仪器模块，它通常是由计算机、模块化的功能硬件与带有数据处理、过程控制的可视化软件构成。本系统使用NI公司出品的LabView6.1图形语言编程实现。LabView采用图标代替传统的文字代码实现编程，图标代表的程序模块都是NI公司开发的成熟程序模块，因此，采用LabView编程可以大大提高系统开发效率。

　　胎儿监护及围产期监护是产科中一项重要的监护措施。常用的胎儿监护方法有：超声多普勒监护、胎心音监护和胎心电监护。其中，胎儿心电监护因其从母体腹部提取胎儿心电信号，对母体和胎儿无创，特别是能同时观察胎儿心电图，其优点明显，是产科常用的诊断方法。

　　虽然腹部心电信号拾取方便，但是，母体腹部信号复杂，信噪比低，特别是一般母体心电信号比胎儿心电信号大10-20倍，而且胎儿心电约有10%-30%与母体心电重合，形成复杂的QRS波群，并且胎儿心电的频谱与母体心电的频谱重叠。这些因素给胎儿心电的检测带来了比较大的困难。学者们探索了一系列的信号处理方法解决这个，包括：匹配滤波法[1]、自适应滤波法[2]等。本系统采用比较常用的匹配滤波法。

　　2 系统的实现

　　2.1系统概要

　　本系统由硬件数据采集器和普通PC机两部分组成，通过RS-232口连接。PC机上的应用程序采用图形化编程语言LabView6.1实现。硬件数据采集器采样获得的数据以串行通信的方式发送给PC机，PC机上的软件通过RS-232接口模块读入波形数据，并送预处理模块，工频陷波和抑制基线漂移后，进行匹配滤波去除母亲心电的干扰，最终在显示器上显示胎儿心电信号的波形。另外，PC机也可以串行通信方式控制硬件数据采集器的工作状态，如调整增益、时间常数等。

　　2.2 硬件信号采集系统

　　系统硬件由前置放大、工频陷波、主放大器、单片机系统等几部分组成。前置放大器将导联传人的信号适当放大后，送工频陷波器陷波，以防止可能出现的过强工频干扰阻塞系统放大通道。随后，信号经过主放大器和末级放大器几万倍放大之后，单片机控制的A/D对其进行400