山越 芳樹¹, 篠塚 憲男², 三輪 空司¹

Yoshiki YAMAKOSHI¹, Norio SHINOZUKA², Takashi MIWA¹

¹群馬大学大学院工学研究科, ²胎児医学研究所

¹Graduate School of Engineering, Gunma University, ²Laboratory for Fetal Medicine Research

キーワード : cardiotocograph, fetal well-being monitoring, Fourier IQ detector, fetal heart rate, fetal breathing movement

胎児心拍数陣痛図測定装置（cardiotocography: CTG）は分娩管理用途に，また妊娠後期の胎児に対する健康管理モニタとして広く使われてきている．しかし，CTGは基本的に連続波ドプラ法であり超音波ビーム方向に分解能が無いなど，測定対象が妊娠後期の比較的大きな胎児に制限されるという問題がある．さらに，CTGでの心拍数測定精度やその応答性については多くの議論があり，高精度で高い時間分解能を持つ胎児心拍数測定への要求も強い．本研究では，妊娠中期からの胎児の健康管理を行うために胎児心拍数，胎動，呼吸様運動など種々の胎児情報を，母体腹壁に装着したトランスジューサを用いて長時間測定出来る胎児モニタ（胎児Behaviogram）を開発することを目的としている．超音波ドプラ信号を検波するハードウエアとして実時間複素フーリエ解析法によるデジタル直交検波法を開発し専用のLSIを試作した．また，妊娠中期胎児モニタ用の超音波トランスジューサとして比較的浅い位置でのブラインド領域を低減させた二つの超音波トランスジューサを試作した．さらに，信号処理法として複素信号処理による高精度心拍数推定法を開発し，呼吸様運動の計測のためにフィルタドArcTan法による変位推定を組み入れた．また，これら信号処理法の最適化のために模擬胎児ドプラ信号生成用シミュレータを新たに構築した．

Cardiotocography (CTG) is widely used for management of delivery and monitoring of fetal well-being in latter pregnancy. Because conventional CTG uses a continuous-wave Doppler system, it is difficult to apply it to relatively small fetuses in early pregnancy. Much more precise estimation of fetal heart rate is required in CTG. Moreover, qualitative measurement of fetal movement is also required from the point of view of fetal well-being. In this paper, we discuss a new fetal-behaviogram for monitoring of fetal well-being from middle pregnancy that we developed. It can measure information such as fetal heart rate, fetal movement, and fetal breathing movement. The hardware for this system consists of a LSI for the fetal monitor, which can measure 20ch complex Doppler signals in the depth direction using a new digital IQ detector based on Fourier analysis, transmitting wave generator, ultrasonic controller, and buffer memory. Two ultrasonic transducers for a fetus in middle pregnancy have been newly designed to reduce the blind region in the shallow depth. We also developed a robust and precise estimation algorithm for fetal heart rate and displacement of fetal breathing movement using a filtered arc-tangent method.