Устройство для определения частоты сердечных сокращений плода

Диагностика состояния плода актуальная и крайне важная задача акушерства. Ведь проблема досрочной проверки повреждений внутриутробного состояния плода одна из главных в нынешней перинатологии. Наряду с этим важна эффективность и точность диагностики тяжелого состояния беременной и требует быстрого лечебного воздействия [2, с.316].

Применение фетальных доплеров сократило показатели заболеваний и смертности в 2,5 раза. С помощью таких устройств можно определить следующие показатели: сердцебиение плода, внутриматочное давление, активность, частоту и звук сердцебиения плода. Отклонение от нормы каждого показателя может быть направлением к разному роду заболеваниям.

Эффект Доплера основан на изменении частоты сигнала при отражении от движущихся объектов по сравнению с исходным. [1,с.1200]

Актуальность проблемы мониторинга сердцебиения плода повергает к постоянному развитию и созданию новых моделей фетальных доплеров и прочих устройств для определения сердцебиения плода. Поэтому разработка аппарата для определения частоты сердечных сокращений является актуальной.

Структурная схема разрабатываемого устройства приведена на Рис.1.

Рисунок 1. Структурная схема разрабатываемого устройства

Устройство работает следующим образом: перед проведением обследования ультразвуковой датчик размещается в абдоминальной области пациентки таким образом, чтобы формируемый ультразвуковой луч был направлен в область расположения сердца плода. Блок управления передачей-приемом формирует сигнал возбуждения Уз – датчика, который подается на вход усилителя мощности.

Усилитель мощности производит усиление мощности сигнала, и далее сигнал возбуждения поступает на ультразвуковой датчик. Принятый датчиком доплеровский сигнал (эхо-сигнал) от движущихся структур сердца плода поступает на входной усилитель. После входного усиления АЦП выполняет преобразование сигнала из аналоговой в цифровую форму с частотой дискретизации FS, соответствующей полосе принимаемого сигнала.

Высокоскоростной АЦП позволяет представить доплеровский сигнал на несущей частоте в виде цифровой последовательности отсчетов. Формирователь квадратурных составляющих сигнала осуществляет перенос спектра доплеровского сигнала на нулевую частоту с одновременным образованием его синусных и косинусных составляющих. Формирователь контрольного объема выполняет с помощью двух сумматоров. Полосовой фильтр выполняет фильтрацию сигнала в полосе частот от F1 до F2. Амплитудное детектирование, выполняемое с помощью амплитудного детектора, сводится к вычислению модуля комплексного числа и может быть реализовано как табличным способом, так и с помощью алгоритма итерационного поворота вектора. Формирователь ЧССП осуществляет поиск пиков автокорреляционной функции и определяет расстояние между ними. Выделение строба приема для сигнала сердцебиений плода выполняется в адаптивном формирователе приемного строба. Панель управления содержит кнопку вкл./выкл, регулировку громкости динамика. Генерация сигнала начинается после включения. Затем этот сигнал усиливается до нужной мощности и подается на ультразвуковой датчик.

С помощью пьезоэлемента, входящего в состав датчика, происходит преобразование электрического сигнала в механические колебания. Акустическая волна, прошедшая в тело пациента, отражается от акустических неоднородностей матери и плода и принимается той же пьезопластиной.

Принятый амплитудно – модулированный сигнал усиливается входным усилителем. Далее с помощью демодулятора убирается несущая частота, остается только модулированный сигнал. Полосовой фильтр осуществляет фильтрацию сигнала. Амплитудный детектор выделяет пики сигнала, соответствующие сердцебиению ребенка.

Усилитель усиливает сигнал до диапазона слышимости человека (20 Гц-20 кГц).

Оценка работы сердечно-сосудистой системы плода проводится при каждом плановом обследовании беременной.

Она позволяет ранее выявить возможные нарушения, различные отклонения и заболевания. Важными параметрами обследования сердца является сердечный ритм и частота сердечных сокращений (ЧСС) плода.

Для определения этих данных используется доплеровский метод на основе эффекта Доплера, который основан на изменении частоты сигнала от движущихся объектов по сравнению с первоначальной.

При помощи разрабатываемого устройства потребуется менее одной минуты, чтобы определить сердца плода. Вследствие очень малой интенсивности ультразвукового излучения, обследование безвредно и не имеет ограничений по применению.

Разрабатываемое устройство позволяет реализовать принцип – «Ребенок должен родиться не только живым, но и здоровым».