[发明专利]一种高精度的胎儿心脏监测装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及超声波无损探测技术，具体涉及利用超声波传播特性监测胎儿心脏的装置与方法。

背景技术

胎儿先天性心脏病简称胎儿先心病。据报道胎儿先天性心脏病占我国出生婴儿的8%~12%，意味着我国每年有12万~20万的先天性心脏病患儿出生，其中复杂的、目前治疗手段尚不能达到良好治疗效果的或出生后早期易死亡的先心病约占20%，是新生儿及儿童期的主要死亡原因之一。据统计，每1000个新生儿中约有6个患先天性心脏病，按人口出生率及先天性心脏病发病率，估计我国每年有15万病儿出生。先天性心脏病是危害儿童及成人健康与生命的残酷“杀手”。

目前，在胎儿18-20周可以通过心电图或B超检测胎儿是否有先天性心脏。如果判断出先天性心脏病不严重易治愈则可以继续妊娠把胎儿生下来；如果是很复杂的先天性心脏病，出生以后手术也很难治愈，这种患者可以在怀孕的早期终止妊娠，这对家庭、社会都是有帮助的。但是其实胎儿发育6周就有心脏，可是现有的技术必须接近20周才能探测到胎儿是否患有先天性心脏病，若检测到患有先天性心脏病，由于目前检测精度不高，且已经怀孕近20周，所以判断是否严重和是否终止妊娠对于医生和家人来说都是一个难题。

对胎儿进行心电图检测其基本原理与普通心电图类似，通过接收胎儿心脏电生理活动的电波，在心电图纸上描记心脏电生理活动的综合向量波形。测定胎儿心电图有宫内探测及腹壁探测两种，前者必须将探查电极经阴道置入宫腔，不宜作为孕期监护。腹壁探测将探查电极置于孕妇的腹部，胎心电激励所产生的微弱电流需通过羊水、羊膜腔、宫壁及母腹壁方能到达与母体体表相接的电极，故接收信号很弱，通常需在孕16周后测出的胎儿心电图才能观察到较为完整的波形，并可对胎儿心电图图形形态作出分析判断。

对胎儿进行B超检测，通过发射超声波，穿过母腹壁、宫壁、羊膜腔、羊水到达胎儿再到胎儿心脏，然后经过反射后穿过胎儿，经过羊水、羊膜腔、宫壁及母腹壁后接收反射的超声波，由此对胎儿心脏评测。目前B超检测胎儿心脏的精度不高，主要体现在：

（1）接收的反射超声波信号微弱，不易检测到。由于胎儿小，且在母体的子宫羊膜腔内，子宫有羊水，发射波和反射回波都要经过母腹壁、宫壁、羊膜腔及羊水，因此传播路径长，衰减大，反射超声波信号微弱。且目前B超是基于线扫描，发射波多，遇到不同的介质反射折射现象严重，反射回波强度小。

（2）发射的超声波是脉冲，持续时间短，很容易漏检且检测精度受限。根据香农信息理论，信号携带的信息与信号的频宽时宽积成正比，由于B超硬件目前的换能器只能发送窄带信号，若用B超相控阵，其频带带宽也受限于相控阵技术，而没有得到较大的提高。因此受其带宽的限制，使得发送信号的带宽窄，而且单纯地增加频率会使发射的超声信号的穿透能力变弱，无法穿透母腹壁、子宫。另外脉冲持续时间又短，由此可以发射的超声波携带的信息少。为避免漏检，需要较长的观察时间，但是增加观察时间会增加总的辐射量，对胎儿有影响。

（3）对接收的反射超声波的检测是基于幅度的检测。根据参数检测理论，幅度的检测精度远远低于频率的检测精度。幅度的检测精度只与信号长度成正比，而幅度的检测精度与信号长度的立方成正比。

（4）由于检测物是胎儿，发射功率受限，观察时间受限。检测精度的提高可以通过提高发射功率来提高发射信号的信噪比，一是可以增加接收信号的幅度强度，二是可以提高发射信号携带的信息量。但是提高发射功率会使得辐射增大，对胎儿有影响。增加观察时间，可以提高发射信号携带的信息量，同时也可以提高接收信号的幅度检测精度，但是增加观察时间会增加总的辐射量，对胎儿有影响。

综上，受到发送信号类型、观察时间、所用频率、一定的发射功率的相互制约和影响，使得目前的B超检测的精度不高，有改进的空间。

发明内容

针对目前对胎儿心脏的监测方法精度不高使得在胎儿比较大时才能判断出是否患有先天性心脏病，本发明提出一种高精度的胎儿心脏监测装置与方法。该方法通过装置的多频扇形拼盘式发射端发射一个连续宽频的超声信号，并且实现发射能量汇聚于发射点，发射波穿过母体子宫后到达胎儿心脏，心脏的跳动会引起反射回波反射位置和强度的变化，高灵敏度阵列接收端接收反射回波，通过寻找反射参考点来寻找胎儿心脏，再通过单点发射，多路接收来测评胎儿的心脏。本发明通过如下技术方案实现：