كاربرد مانيتورينگ جنين در سيستم پزشكي از راه دور

تهیه کننده: دکتر شیما طباطبایی، دانشکده مهندسی پزشکی – دانشگاه امیر کبیر

ویرایش و جمع آوری: دکتر سرور بهبهاني، مهندس محمد كريمي مريداني

دانشجوي دكتري مهندسي پزشكي (بيوالكتريك)، دانشگاه آزاد اسلامي واحد علوم تحقيقات

وضعيت خون رساني و ضربان قلب جنين شاخص باليني مهمي در تشخيص  بسياري از نارسايي‌‌هاي جنيني است. تشخيص و بررسي فعاليت قلب جنين به چند روش امكان پذير است. 1) الكتروكارديوگرام جنين 2) فنوكارديوگرافي 3) روش ماوراء صوت داپلر.
الكتروكارديوگرام جنين (FECG) اطلاعات بسيار مهمي درباره وضعيت جنين به‌دست مي‌دهد و در تشخيص اختلالات جنيني در طول بارداري و حتي مراحل زايمان بسيار مفيد است. بسياري از محققان و دانشمندان روي روش هاي تشخيصي جديد براي ارزيابي وضعيت جنين و مادر در ‌دوره هاي زماني ‌طولاني مدت، تحقيق مي كنند. تجزيه و تحليل وضعيت مادر و جنين با مانيتورينگ در بازه هاي زماني طولاني و يا حتي مانيتورينگ دائمي، ابزار قدرتمندي در آشكار‌سازي مشكلات و موارد خطرناك در طول بارداري است. روش هاي كمتر تهاجمي يا  مانيتورينگ خارجي مورد توجه بيشتر محققان قرار گرفته است. در تحقيق اخير  يك روش پردازش جديد، براي بهبود و افزايش قدرت سيگنال اخذ شده از قلب جنين، پيشنهاد شده است. در نتيجه ميزان  ضربان قلب جنين به طرز درست و صحيحي آشكار خواهد شد.

مــتــخــصــصــــان زنــــان و مــــامـــايـــي بـــا روش فنوكارديوگرافي جنيني، آشنايي زيادي ندارند، زيـرا

از نـظـر آنـان سونوگرافي داپلر بسيار قابل اعتماد است و در نتيجه به ميزان زيادي پذيرفته شده است. اما  استفاده از سونوگرافي داپلر ‌كه امــروزه بــه طــور وسـيـعــي مــورد اسـتـفــاده قـرار مــي‌‌گـيــرد، روش مـنــاسـبــي بــراي مـانيتـورينـگ طولاني مدت نيست.
تحقيق بر روي روش فنو كارديوگرافي براي سـنـجـش طولاني مدت قلب جنين بر پايه اين حـقـيـقـت مـعـروف آغـاز شـده بـود كه داده‌هاي حقيقي و حتمي تنها با اندازه گيري و سنجش طولاني مدت دريافت مي شوند و مي دانيد كه روش سونوگرافي اساسا براي اين هدف ساخته نشده است. مانيتورينگ خانگي جنين با روش فنوكارديوگرافي نسبت به فرايند اندازه گيري به وسـيـلـه اولتراسوند كه هم پيچيده و هم داراي هزينه بالايي است، برتري دارد.
‌در انتها داستاني چكيده از روش مانيتورينگ جـنـيـن در مـنـزل به منظور استخراج داده‌ها در  طولاني مدت و با هزينه كمتر، حاضر شده است. ‌ايـن روش شـامل  پردازش سيگنال آكوستيك (صوتي) آشفته  دريافتي از شكم مادر است.
وضـعـيت خون‌رساني و ضربان قلب جنين شاخص باليني مهمي در تشخيص  بسياري از نارسايي هاي جنيني است. ‌شناخت الگوهاي قلب جنين از قبيل ‌فعاليت پايه‌اي قلب، تغيير ضربان به ضربان، و غيره  بسيار مهم است. زيرا فقدان نامگذاري يا قرارداد مناسب مي تواند مشكل ساز باشد. تشخيص و بررسي فعاليت قلب جنين به چند روش امكان‌پذير است.

 الكتروكارديوگرام جنين (FECG)
اخذ مستقيم سيگنال ECG قلب جنين با الكترود مخصوص (نوع مار پيچي مرسوم تر است) كه وارد رحم شده و بعد از عبور از مايع آمنيونيك، به جنين اتصال مي يابد، استخراج مي شود. دامنه سيگنال مربوطه حدود 1 ميلي ولت است كه تقويت و ثبت آن با كيفيت خوب ميسر است (مانيتورينگ داخلي.) در صورتي كه ECG جنين از سطح خارجي بدن مادر اخذ شود، دامنه آن 200 تا 500 ميلي ولت است  و همراه با  ECG مادر و سيگنال حاصل از انقباضات عضلات رحم و  عضلات شكم و ديگر حركات داخل شكم مادر و جنين،  خواهد بود.
اخذ FECG در دوره هاي خاصي از حاملگي ميسر است و بعد از هفته 12 از سن بارداري زمان مناسب براي اين كار فرا مي رسد. در هنگام دريافت FECG، مادر بايد در آرامش كامل باشد و همچنين نويز برق شهر با تكنيك و فيلترينگ مناسب حذف شود.
FECG حاوي اطلاعات با ارزشي از قلب جنين است، ولي اخذ آن به ابزار ويژه و تخصص بالايي نياز دارد.

 Phonocardiography
فنوكارديوگرافي به معني ضبط صداي قلب است. در اين روش صداي قلب جنين كه ناشي از حركات مكانيكي مجموعه اجزاي متحرك آن است، مستقيما با گوشي پزشكي (استتوسكوپ) يا ميكروفن (همراه با آمپلي فاير صوتي) از سطح بدن مادر اخذ مي شود.
سيگنال به دست آمده حساسيت زيادي به نويز و اصوات مزاحم خارج بدن و داخل شكم مادر دارد و هنگام انقباض هاي رحمي امكان دريافت صداي قلب جنين به اين روش وجـود نـدارد. در صـورت تـوفيـق در اخـذ سيگنـال صـوتـي خـوب و شنيـدن صداهاي 1S و 2S،‌ تغييرات نرخ ضربان قلب را هم مي توان دنبال كرد. ضمنا خط پايه نسبتا كم نويزي خواهيم داشت.
روش ماوراء صوت داپلر ( شيفت داپلر)
در اين روش يك موج مكانيكي ماوراء صوت ‌با مبدل خاص به بدن اعمال مي شود وبازگشت امـواج از بـافـت هـاي مختلـف درون شكـم (كه مــربــوط بــه سـطــح مـرزي بـافـت هـاي مختلـف هـسـتـنــد) بـا مـبـدل مـخـصـوص از سـطـح شـكـم در‌يافت مي شود.
روش داپلر، به دو صورت موج پيوسته و موج پــالـســي قـابـل اعمـال اسـت. در روش اول تنهـا حركت آشكار مي شود و در روش دوم علاوه بر حركت قلب، موقعيت مكاني آن نسبت به مبدل نيز قابل شناسايي و نمايش است.
در اكـو كـارديوگرافي M-mode، امواج داپلر پـيـوسـتـه جـهـت بـررسي حركت در طول زمان به‌كار مي رود.
اولتراسوند پيوسته 
در ايــن روش نـيــز از پــديــده داپـلــر اسـتـفـاده مي‌شود. نزديك و دور شدن پروب به عضو با افـزايـش يـا كـاهـش فـركـانـس همـراه اسـت. اين اختلاف فركانس ها را پس از تبديل به الكتريسته يا تقويت در حد شنوايي مي توان شنيد. با اين روش مي توان صداي قلب جنين را شنيد. اين روش بعد از هفته 12  قابل اندازه گيري و استفاده است.
‌در اين راستا يك سيگنال صوتي پيوسته به فركانس 0f به طرف قلب جنين ارسال مي‌شود . اكوي ماورا صوت، وقتي قلب جنين به سوي چـشـمـــه مـــاوراء صـــوت حــركــت مــي‌كـنــد بــه فـركـانـس‌هـاي انـدكـي بيش از 0f و وقتي قلب جــنــيـــن از چـشـمـــه صـــوتـــي دورمـــي شـــود بـــه فركانس‌هاي اندكي كمتر از  0f تبديل مي شود. بر اساس اين تغييرات و وسايل مناسب مي‌توان صداي قلب جنين را شنيد و يا حركات آن‌را بر روي مانيتور  نشان داد.
يكي ديگر از كاربردهاي اثر داپلر براي تعيين سلامت جنين، تعيين مكان نقطه ورود بند ناف (شريان) به جفت است. اين اطلاعات وقتي مفيد است كه در اثر جا بجا شدن جفت (پلاسنتا پرويا) خـــونـــريـــزي وجـــود داشـتــه بــاشــد يــا بــه دلـيــل نـاسـازگاري  Rh لازم است ترانسفيوژن درون رحمي صورت گيرد.
مانيتورينگ  الكتريكي جنيني
اختراع خارق العاده مانيتورينگ الكتريكي جنيني در دنياي پزشكي زنان و زايمان باعث شد كه تشخيص ديسترس جنيني ديگر فرضي نباشد. با اطلاعات دقيق تشخيص قطعي ديسترس جنين و جلوگيري از مرگ يا موربيديته جنين ممكن شده است. البته مانيتورينگ دائمي بر مانيتورينگ مقطعي برتري دارد.
در حال حاضر دو روش مانيتورينگ كه ذكر خواهد شد به طور وسيعي مورد استفاده قرار مي گيرد، ليكن روش هاي ارزيابي جنين دائما در حال تغيير  هستند و نشان مي دهد كه كارايي اين روش ها به طور كامل رضايت بخش نيست.
مانيتورينگ خارجي
در اين نوع مانيتور، از اصل داپلر استفاده مي شود و امواج اولتراسونيك از طريق يك ترانسديوسر، به سمت قلب جنين هدايت مي شوند و تغيير فركانس آن ها كه ناشي از جـريـان خـون درون قلـب و عروق است، توسط يك سنسور اندازه گيري مي شوند، ترانسديوسر ( مبدل) را در محلي از شكم مادر قرار مي دهند كه قلب جنين به بهترين نحو شنيده شود، لذا لازم به پاره نمودن مامبران ها و داخل شدن به كاويته رحم براي انجام آن نيست.
البته مانيتورينگ خارجي از نظر اندازه گيري قلب جنين و قدرت و فشار انقباضات رحم دقت مانيتورينگ داخلي را ندارد. ‌براي كاهش  امپدانس از ژل استفاده مي شود. ترانسديوسر با كمربندي در محل مناسب روي شكم مادر ثابت مي شود. امواج برگشتي به درون يك ميكروپروسسور مي رود كه سيگنال دريافتي را با آخرين سيگنال مقايسه ‌مي‌كند.
براي تشخيص تفاوت سرو صدا با ضربانات قلب جنين، چند حركت قلبي از لحاظ الكترونيك بايد قابل قبول شناخته شوند تا ثبت شوند. اين ويرايش الكترونيك كيفيت مانيتورينگ خارجي جنين را بسيار بالا برده است.
مانيتور داخلي
سـرعـت ضربان قلب جنين با اتصال الكترودي مارپيچي و دوقطبي به جنين قابل اندازه‌گيري است. الكترود سيمي به پوست سر جنين وارد مي شود و قطب ديگر بال فلزي الكترود است. مايع واژينال يك پل الكتريكي ساليني درست مي كند كه چرخه را كامل مي كند و اجازه اندازه گيري اختلاف ولتاژ بين دو الكترود را مي دهد.
امـواج الكتـروكـارديـوگـراف جنيـن تقـويـت شـده و به دورن يك كارديومتر هدايت مي‌شوند. ولتاژ حداكثر موج  R قسمتي از الكتروكارديوگرام جنين است كه با اطمينان بيشتري يافت مي شود. دو سيم الكترود دو قطبي به الكترود مرجعي روي ران مادر وصل مي شود تا مزاحمت الكتريكي و نويزها را به حداقل برساند.
زمان t بر حسب ميلي ثانيه بين موج هاي  Rبه يك كارديومتر مي رود كه ضربان قلب جديدي با رسيدن هر موج جديد   Rتنظيم مي كند.
فنومن محاسبه دائمي ضربان قلب با فاصله R- R به عنوان beat to beat variability خوانده مي‌شود. الكترود سر جنين قادر به گرفتن و ثبت امواج الكتريكي قلب مادر نيز است. با اينكه دامنه  ECG مادر 5 تا 7 برابر جنين است ولي با الكترود جنيني اين سيگنال ها ضعيـف‌تـر از ECG جنينـي ثبـت مـي شـونـد. البتـه اگـر جنيـن مـرده بـاشـد، ممكن است سيگنال‌هاي مادري توسط كارديومتر تقويت شوند و به عنوان بهترين سيگنال بعدي ثبت شوند.

 ‌عوارض مانيتورينگ داخلي 
قـرار دادن الـكـتـرود روي صـورت، چشم يا عروق جفتي مي تواند خطر زا باشد. گير‌افتادن كورد ممكن است منجر به فشار شديد روي كورد و قطع جريان خون مادر به جنين شود. نفوذ الكترود به جفت  باعث موربيديته شديد مي شود. خطر عفونت در مادر و جنين نيز وجود دارد. براي مثال ريسك استئوميليت سر جنين و افزايش عفونت نفاسي (بعد از زايمان) وجود دارد.
به همين دلايل است كه روش هاي كمتر تهاجمي يا مانيتورينگ خارجي مورد توجه بيشتر محققان قرار گرفته است و تحقيقات زيادي براي بهبود روش هاي مانيتورينگ جنيني (با هدف كنترل دراز مدت)، صورت مي گيرد.
الگوهاي قلب جنين 
فقدان نامگذاري يا قرارداد مناسب مي تواند مشكل ساز باشد. ثبت عرضي يا طولي امواج،  ظاهر ضربانات قلب جنين را بسيار تغيير مي دهد. فاكتورهاي scaling توصيه شـده 30 ضـربـه در هـر سـانـتـي مـتر عمودي و cm/min3 سرعت حركت كاغذ است. وارياسيون قلب جنين در سرعت كمتر از  cm/min1 به طور كاذب نشان داده مي شود.
فعاليت پايه اي قلب
فعاليت پايه اي فعاليت قلب را كه به دور از acceleration يا deceleration ناشي از انقباضات رحمي باشد گويند كه در آن خصوصيات سرعت، تغيير پذيري ضربان به ضربان، آريتمي جنين تعريف شده است.
سرعت
هر چه جنين، بلوغ بيشتري پيدا كند ضربان قلب او كندتر مي شود. اين امر پس از تولد هم ادامه پيدا مي كند. ضربان قلب جنين هر هفته يك ضربان كاهش مي يابد (24 ضربه در دقيقه از هفته 16 تا ترم.) دليل اين امر را بلوغ سيستم پاراسمپاتيك مي دانند. ضربان قلب جنين به طور طبيعي بين 110 تا 160 ضربه در دقيقه است. (متوسط 120 تا 140 ضربه در دقيقه)
ضربان قلب پايه از متوسط ضربان قلب طي ده دقيقه كه با فاصله 5 گرد شود به دست مي آيد. حداقل طول دوره تحت نظر گرفتن ضربان قلب بايد دو دقيقه باشد. ضربان قلب كمتر از 110 ضربه در دقيقه برادي كاردي و بيشتر از 160 ضربه در دقيقه، تاكي كاردي محسوب مي شود. تعداد ضربان متوسط نتيجه عمل متقابل عوامل تند كننده و كند كننده روي پيس ميكر است. رسپتورهاي شيميايي جدار رگ نيز ضربان قلب را تحت تاثير قرار مي دهند. هيپوكسي و هيپر كاپني هر دو  سرعت ضربان قلب را تغيير مي دهند. هيپوكسي شديد و طولاني مدت به علت اثر مستقيم روي ميو كارد سبب افت طولاني مدت ضربان قلب مي شود. همين مسئله نشان مي دهد كه كنترل ضربان قلب جنين در شناسايي زود هنگام ديسترس جنيني و  ختم حاملگي در مراحل آخر بارداري مي تواند براي حفظ جان جنين حياتي باشد.
تغيير ضربان به ضربان
‌عمدتا تحت تاثير سيستم اتونوم است. اين بي نظمي در ضربان پايه اي قلب به عنوان تغيير پذيري پايه اي خوانده  شده و به دو نوع كوتاه مدت و دراز مدت تقسيم مي شود.
تغيير پذيري كوتاه مدت شامل تغيير پذيري لحظه اي از يك موج R به موج  Rبعدي است ( فاصله بين سيستول ها.) وجود آن در حالت طبيعي تنها توسط الكترودي كه مستقيما به سر جنين وصل باشد قابل تعيين است. (در مانيتور داخلي قابل تشخيص است.) ‌تغيير پذيري دراز مدت شامل تغييراتي است كه ظرف يك دقيقه انجام مي شود و سبب تموج خط زمينه‌اي مي شود. فركانس طبيعي اين امواج بين 3 تا 5 سيكل در دقيقه است. افتراق بين تغييرپذيري كوتاه و دراز مدت در همايشي در سال 1998 توصيه نشد، چون در عمل اين دو به عنوان يك واحد به چشم مي آيند و در عين حال دو سيكل در دقيقه يا بيش از آن تغيير از حد پايه به عنوان تـغـييـرپـذيـري پـايـه اي تعـريـف شـده اسـت. تغييـر پذيري طبيعي ضربان به ضربان قلب در حد 6 تا 25 ضربه در دقيقه قبول شده است.
آريتمي قلب
به  صورت براديكاردي، تاكي كاردي يا به طور شايع‌تر Spiking(نماي نوك نيزه اي) ناگهاني بروز مـي كـنـد. ثـبت آريتمي با استفاده از الكترودهاي ســري (در مــانـيـتــور داخـلــي) امـكــان‌پــذيـر اسـت. استفاده از تنها يك ليد در اين روش تفسير يافته ها را خيلي محدود   مي كند.
بيشتر آريتمي هاي فوق بطني اهميت خاصي نـدارنـد، مگـر همـزمـان بـا نارسايي قلبي ناشي از هيدروپس باشند  خيلي از آريتمي ها بلافاصله بـعــد از تـولـد از بيـن مـي رونـد، گـرچـه بـرخـي بـا اختلالات ساختماني قلبي همراه هستند كه در دوران بـارداري بـا سـونـوگـرافـي قـابـل تشخيص اســت.  در دوران بــارداري مــي تــوان بــا تـجـويـز ديگوكسين، وراپاميل  و … به مادر آريتمي جنين را كنترل نمود.
بــــه جــــز اكــســتــــرا ســيــســتـــول (extra systolic) آريـتـمـي‌هـاي بـطـني در جنين غير معمول است. آريتمي ها باعث اختلال در تفسير ضربانات قلبي حـين زايمان مي شوند. انجام اكو‌كارديوگرافي، بـررسـي آنـاتـومـي جـنـين و گاهي نمونه گيري از پــــوســــت ســــر انــجـــام مـــي شـــود. ولـــي بــهــتـــريـــن و كـم‌‌خطـر‌تـريـن روش اكـو كارديو گرافي است. به طور خلاصه الگوهاي ديسترس واقعي جنين بر پـايـه الگـوهـاي ضـرباني قلب، از اين قرار است: فـقــدان beat to beat variability بـه عـلاوه كنـدي سرعت‌هاي شديد يا تغيير پايدارسرعت زمينه اي يا هر دو است.
‌بــــا تــشــــديــــد هــيــپــــوكــســــي تــغــيــيــــرات در الكتروكارديوگرام جنين و موج هاي ST ، PR ايجاد مي شود. بررسي تغييرات ST سبب بهبود نتايج نشد ولي ميزان سزارين ناشي از ديسترس را كم كرد.

ضربان قلب جنين، سوار بر امواج ماوراء صوت داپلر

در اين روش يك موج مكانيكي ماوراء صوت با فركانس حدود 1 الي 2 مگا هرتز با مبدل خاص

به بدن اعمال مي‌شود و بازگشت امواج از بافت‌هاي مختلف درون شكم ( كه مربوط به سطح مرزي بافت هاي مختلف هستند) با مبدل مخصوص از سطح شكم در يافت مي شود.
نواحي بدون حركت درون شكم مادر، همان فركانس ارسالي را بازمي گرداند  ولي نواحي متحرك از جمله قلب جنين، بنا به پديده داپلر و بسته به جهت حركت نسبت به مبدل، فركانسي بيشتر يا كمتر از فركانس تحريك، انعكاس مي‌دهند.

‌يكـي از اصـول فيـزيـك شيفـت داپلـر است، وقتي يك منبع نوري يا صوتي به طرف يك ناظر حركت مي كند، از ديد مشاهده گر تغيير فركانس ايجـاد مـي شـود. وقتـي امـواج صـوتـي بـه جسم مـتـحــركــي بــرخـورد مـي كننـد فـركـانـس امـواج بـرگـشـتـي مـتـنـاسـب بـا سـرعـت و جـهت هدف متحرك تغيير خواهند كرد .
طـبـق فرمول داپلر تغيير فركانس متناسب با سـرعـت حـركت قلب نسبت به پروب خواهد بود. در صورتي كه قلب به مبدل نزديك شود، فركانس موج دريافتي بيشتر از ارسالي خواهد بود و اگر از مبدل دور شود، فركانس دريافتي كمتر از ارسالي خواهد بود.
‌در مـورد قـلـب جـنـين، تغييرات فركانس با فـرض f=2MHz در مـحـدوده 100 تا 1000 هرتز  خــواهــد بــود كــه سـيـگـنــال صــوتــي مـحـســوب مي‌شود. لذا با محاسبه تغييرات فركانس نسبت بـه تغييرات دامنه، يك سيگنال صوتي  بدست مي‌آيد كه پس از تقويت از بلند گو قابل پخش است. از اصل داپلر در زنان و مامايي براي تعيين حجم و سرعت جريان خون از عروق مادري و جنيني استفاده مي شود.
‌دو نـوع داپلر در پزشكي استفاده مي شود: امواج پيوسته و امواج ضرباني (موج پالسي)
نوع اول داراي 2 كريستال است كه يكي دائما امواج را فرستاده و ديگري دائما آن ها را ثبت مي‌كند و مي تواند فركانس هاي بالا را ثبت كند و استفاده از آن آسان است. متاسفانه غير انتخابي بوده و قادر به رويت عروق خوني نيست؛  در روش اول تنها حركت آشكار مي‌شود.
‌نوع ديگر (ضرباني) يك كريستال دارد كه پس از  فرستادن امواج مكث كرده تا امواج برگشتي را دريافت كند. گران‌تر بوده و به انرژي بيشتري نياز دارد ولي هدف گيري دقيق رگ و حتي نقشه برداري رنگي با اين نوع داپلر امكان پذير است.  تركيبات مختلف انواع داپلر مقدور است (duplex Doppler).
در روش دوم علاوه بر حركت قلب، موقعيت مكاني آن نسبت به مبدل نيز قابل شناسايي و نمايش است. تكنيك اخير در دستگاه هاي پيشرفته سونو-اكو پالسي- داپلر به كار مي رود و تكنيك پيوسته در دستگاه هاي معمولي جنين ياب كاربرد وسيع دارد.
‌در كاربردهاي معمول در زنان و زايمان، ‌قلب جنين در عمق 5 الي 20 سانتي متر زير شكم مادر واقع

مي شود كه عمق دقيق تابع مشخصات مادر و مرحله حاملگي آن است. فركانس مبدل نيز حدود 2 الي 5/2 مگا هرتز انتخاب مي شود. به طوري كه در حداكثر عمق فوق، نفوذ امواج ارسالي به خوبي صورت مي گيرد. هر چه فركانس بالاتري انتخاب شود، عمق نفوذ كمتر خواهد بود.
شدت موج مكانيكي اعمالي به  بدن مادر به دلايل  ايمني جنين ( پيشگيري از هر گونه صدمه احتمالي امواج به ژن ها و بافت هاي جنين ) به حدود 10mw/cm2 الي  15mw/cm2 محدود مي شود. لذا با توجه به حداكثر راندمان 50% مبدل، حدود 30mw/cm2 توان بايد به پروب اعمال شود.
با تكنيك شيفت داپلر در دستگاه هاي پيشرفته تا هفته هشتم حاملگي هم ممكن است حركت قلب يا جريان خون مقدور شود. ولي با دستگاه هاي ساده و معمولي حدود 10 الي 12 هفتگي اين كار مقدور است. از حدود 20 هفتگي به بعد تشخيص چند قلو به شرط استفاده از چند مبدل مستقل به طور همزمان مقدور است. براي اعمال موج از مبدل به بدن، از ژل يا روغن مخصوص براي حذف هر گونه تضعيف موج ناشي از حباب هوا بين مبدل و سطح شكم مادر، استفاده مي شود.
‌اخذ سيگنال به روش اولتراسوند داپلر آسان، ولي پردازش سيگنال به دست آمده نسبتـا مشكـل اسـت (بـه خصـوص استخـراج تعداد ضربان قلب جنين يا (FHR) امواج برگشتي به درون يك ميكروپروسسور مي رود  كه سيگنال دريافتي را با آخرين سيگنال مقايسه مي كند. ولي عملا مطمئن ترين روش مورد استفاده، اولتراسوند داپلر است. با اين روش حركت دريچه هاي آئورت و ميترال و ديواره هاي قلب قابل بررسي است.
حركت دريچه ها به علت سرعت بالا، شيفت فركانسي بيشتري نسبت به حركت كندتر ديواره هاي قلب ايجاد مي كند. لذا با فيلتر كردن مناسب سيگنال دريافتي مي توان بر روي حركت دريچه ها يا ديواره هاي قلب متمركز شد.
اجزاي اصلي دستگاه جنين ياب شامل:
1) مبدل ،2) بخش فرستنده ،3) گيرنده است.
مبدل( پروب)
مبدل شامل حداقل دو كريستال پيزوالكتريك براي تبديل سيگنال الكتريكي به امواج ماوراءصوتي (در نيمه فرستنده) و تبديل امواج ماوراء صوت به سيگنال الكتريكي (در بخش گيرنده) است.كريستال ها بر روي يك صفحه پلاستيكي واحد با چسب نصب شده اند.به طوري كه هيچ حبابي بين كريستال ها و صفحات نباشد.
سطوح كريستال ها معمولا در يك صفحه قرار ندارند، بلكه نسبت  به هم زاويه بسيار كمي دارند. به طوري كه تمركز دريافت امواج بر روي عمق مورد نظر حدود 10 سانتي متر باشد. جنس كريستال هاي فرستنده و گيرنده يكسان است ولي تعداد آن ها مي تواند متفاوت باشد به طوري كه مثلا كريستال دور تا دور به عنوان گيرنده عمل مي كند و يك كريستال در مركز آن ها به عنوان فرستنده عمل مي كند، ولي در انواع متداول ‌دو نيم قرص به قطر 5/2  سانتي متر به عنوان فرستنده – گيرنده به كار مي رود و فركانس تنها 2 الي 2/2 مگا هرتز است . اين نوع مبدل خيلي حساس است و اشعه باريكي توليد مي كند و FHR دقيقي ‌را به دست مي آورد، ولي موقعيت يابي پروپ براي دستيابي به يك سيگنال خوب مشكل است و نياز به سعي و خطاي زيادي دارد.
نوع چند كريستال، اشعه اي با زاويه باز حدود 40 درجه مي تواند ايجاد كند كه در عمق 10 سانتي متري از سطح بدن مادر قطر اشعه حدود 10 سانتي متر خواهد بود، لذا در اين نوع پروب موقعيت يابي پروب و مانيتورينگ پيوسته قلب جنين راحت تر از نوع اشعه باريك است.
فرستنده
شامل يك نوسان ساز موج سينوسي با فركانس حدود 2 مگا هرتز است كه اين سيگنال الكتريكي توليد شده پس از تقويت دامنه و توان و تطبيق امپدانس به كريستال فرستنده كـوپـل مـي شـود. بـراي داشتـن مـوج قـوي، فـركانس نوسان ساز بر اساس مشخصات كريستال بايد تنظيم دقيق شود. دامنه ولتاژ اعمالي به پيزو الكتريك  حدود چند ولت است كه محدود كننده آن توان مكانيكي اعمالي به بدن مادر و جنين است.
گيرنده
سيگنال الكتريكي دريافتي در كريستال گيرنده كه در واقع يك سيگنال FM است. پس از تطبيق امپدانس به تقويت كننده و تقويت دامنه و توان، عمل تبديل  FMبه AM صورت مي‌گيرد، به طوري كه تغييرات حركت قلب جنين به تغييرات دامنه يك سيگنال تبديل مي‌شود.
‌براي حذف اثر ناخواسته در بدن مادر و محدود كردن نويز،  فيلترينگ مناسب روي سـيـگـنـال AM حـاصـل صـورت مـي گيـرد و در طبقـه بعـدي سيگنـال حـامـل (f) تـوسـط آشكارسازي AM از سيگنال حذف مي شود و لذا پوش سيگنال وجود دارد كه يك سيگنال صوتي است و پس از فيلترينگ و تقويت آن توسط پيش تقويت كننده و تقويت كننده صوتي سيگنال نهايي به بلند گو اعمال مي شود كه همان صداي خروجي اصوات قلب جنين را به گوش پزشك و مادر مي رساند.
برخي اجزا  نظير منبع تغذيه جزء الزامات هر دسـتگـاه الكتـرونيكـي اسـت. ايـن بخـش شـامـل مـبـدل برق 220  ولت متناوب به ولتاژ مستقيم براي عملكرد بخش هاي مختلف دستگاه است و نيز مداري براي شارژ باطري وجود دارد.
‌بـراي ارتـبـاط  بـا كـاربـر و نـمـايـش و كـنـترل پيشرفته اطلاعات نيز بخش  مدارات و كنترل ديجيتال در دستگاه هاي جديدتر به كار مي رود ولي در دستگاه هاي قديمي تر اين بخش‌ها وجود ندارد و مدارات آنالوگ (غير ديجيتال) هستند .
‌در دستگاه هاي fetal   heart   recorder علاوه بر خروجي صدا، سيگنال FHRبر روي نوار كاغذي ثبت مي شود و امكانات ديگري نظير براي ثبت انقباضات رحم و…  وجود دارد.
داپلر عموما از دو طريق هموديناميك گردش خون را تخمين مي زند: اندازه گيري حجم جريان خون (مستقيم) و تخمين غير مستقيم سرعت با استفاده از آناليز امواج.
اندازه گيري فلوي خون
در اين روش امواج با فركانس 0f از ترانسديوسر به خون كه با سرعت  v حركت مي‌كند برخورد كرده و با فركانس fd باز مي گردند. Fd وابسته به زاويه تتا ( بين رگ و پرتو صوتي ) است.
عواملي كه  شيفت داپلر وابسته به آن ها است در شكل1 نشان داده شده است. نگراني عملي در مورد زاويه برخورد ( تتا) است. تا زماني كه اين زاويه كوچك نگه داشته شود كسينوس آن نزديك به يك خواهد بود. بازتر شدن زاويه به خصوص  بيشتر از 60 درجه، باعث خطاي قابل توجه اندازه گيري خواهد شد. محاسبه فلوي حجم خون (ميلي ليتردر دقيقه)  با اندازه گيري قطر رگ خوني مقدور خواهد بود.
متاسفانه ديامتر عروق طي سيكل قلبي متغير است و اندازه گيري آن به تغيير زاويه تتا بسيار حساس است. تحت بهترين شرايط تا 15% خطا گزارش شده و خطاهاي تا 50% غير عادي نيست .
آناليز موجي سرعت خون 
به علت خطاي اندازه گيري مستقيم از روش‌هاي غير مستقيم براي اندازه گيري حجم خون  استفاده مي شود . ارتباط موج سيستول و دياستول از زاويه ((تتا)) و قطر رگ مستقل است. ساده ترين شاخص  S / D ratio است.
ارزيابي جريان خون طي دياستول ميزان مقاومت رگي را تخمين مي زند. در افراد غير حامله تنها عروق كليوي و كاروتيد جريان خون دياستوليك مداوم دارند. طي حاملگي، عروق رحمي و نافي به طور معمول جريان خون دياستولي دارند و بستر عروقي جفت كم مقاومت و پر خون است. S/D  ratio در اين عروق ميزان خونرساني به جنين را ارزيابي مي كند.
‌در وريد نافي و عروق مغزي جنين هم جريان دياستوليك به حدي كه بتوان S/D را محاسبه كرد وجود دارد.
به علت تغييرات عدد آن به تنهايي از S/D  ratio جهت قضاوت در مورد حاملگي استفاده نمي شود مگر اينكه جريان خون دياستولي صفر يا  معكوس شده باشد. اين علامت بسيار شوم است و كاركرد نامناسب جفت و در مخاطره بودن جنين را مي‌رساند.
روش بهبود يافته ( اصلاح شده )براي مانيتورينگ قلب جنين
ECG جنين (FECG) اطلاعات بسيار مهمي درباره وضعيت جنين به‌دست مي دهد و در تشخيص اختلالات و ديسترس هاي جنيني در طول بارداري و حتي مراحل زايمان بسيار مفيد است.
سيگنـال هـاي دريـافتـي از شكم مادر ابتدا، به منظور برطرف كردن خط پايه و اثر انقباضات رحمي، پيش پردازش مي شوند. (منظور از پيش پردازش، اعمال تبديل هايي بر روي سيگنال است به نحوي كه امكان استخراج پارامترهاي معنادار از آن تسهيل شود، هدف از پيش پردازش كاهش نويز سيگنال و كم شدن حجم داده ها است)
سپس  ECG مادر (ECG M) به وسيله روش متوسط گيري همزمان و بدست آوردن نمـونـه حـاصـل از متوسط گيري برطرف و حذف مي شود. (متوسط گيري همزمان ساده‌ترين روش براي افزايش نسبت سيگنال به نويز در سيگنال هاي شبه پريوديك است. ابتدا لحظه شروع  موج ها مشخص و متوسط گيري همزمان اعمال مي شود.)
شناسايي ECG جنين به صورت واضح و بــدون نــويــز بــا عمليـات اتـوكـروليشـن بـدسـت مي‌آيد. FECG بوسيله روش كروليشن متقاطع بين دو كانالي كه قوي ترين ضربانات قلب جنين را نـشـان مي دهند، ‌بهبود مي يابد. (روش زياد كردن: براي بهبود كيفيت )
ايــــــن زيــــــاد كــــــردن يـــــا ارتـــقـــــاء كـــيـــفـــيـــــت (Enhancement) لازم است زيرا در سيگنال هاي حاصل از شكم مادر حتي بعد از حذف فعاليت پـايه اي قلب جنين،  انقباضات رحمي و ECG مـادر هنـوز در كـانـال هـاي كـروليت نشده نويز باقيمانده است.
پيك ها يا نقاط تيز R آشكار مي شوند و ضربان قـلـب جنيـن محـاسبـه و ثبـت مـي شـود. فنـومـن محاسبه دائمي ضربان قلب با فاصله R- R است. FHR بـــدســـت آمـــده بـــا اسـتـفــاده از اطــلاعــات الـكـتـروكـارديـوگـراف مـادر و جـنـيـنـي بـه ميزان  بيشتري هم تصحيح مي شود.

الكتروكارديوگرافي طولاني مدت جنين
ECG جنين (FECG) حاوي اطلاعات بسيار مهمي درباره وضعيت جنين است و در تشخيص اختلالات و ديسترس هاي جنيني در طول بارداري و حتي مراحل زايمان بسيار مفيد است.
بسيـاري از محققان و دانشمندان روي روش هاي تشخيصي جديد براي  ارزيابي وضعيت جنين و مادر در پريدهاي زماني طولاني مدت، تحقيق مي كنند.
تجزيه و تحليل وضعيت مادر و جنين با مانيتورينگ در بازه هاي زماني طولاني و يا حتي مانيتورينگ دائمي، ابزار قدرتمندي در آشكار سازي مشكلات و موارد خطرناك در طول بارداري است. استفاده از سونوگرافي داپلر كه امروزه به طور وسيعي مورد استفاده قرار مي گيرد روش مناسبي براي مانيتورينگ طولاني مدت نيست. به خاطر همين است كه اخيرا دانشمندان روي فرايندهايي تمركز نموده اند كه اطلاعات ضربانات قلب جنين و انقباضات رحمي را از روي سيگنال هاي حاصله از شكم مادر كسب مي كنند.
مانيتورينگ قلب جنين با استفاده از سيگنال هاي گرفته شده از شكم مادركه يك تكنيك غير تهاجمي است و امكان ارزيابي و مانيتورينگ جنين، براي بازه هاي طولاني مدت را فراهم مي آورد، با پردازش مناسب سيگنال هاي دريافتي تكميل مي شود.
اطلاعات  ضربه تا ضربه در مورد FECG الكتروكارديوگرافي جنين، از سيگنال هاي حاصله از شكم مادر اخذ مي شود. موج P نيز  پس از پردازش سيگنال هاي شكمي و متوسط گيري از  FECG قابل آشكار سازي است.
سيگنال هاي اخذ شده از شكم مادر نه تنها حاوي سيگنال هاي مورد نظر مثل قلب جنين FECG است بلكه همچنين سيگنال هاي ديگري را در بر دارد؛ سيگنال هايي كه دامنه آن هـا بسيـار بـالاتـر از سيگنـالـي اسـت كـه از طـرف قلـب جنيـن مي آيد (نويز ناشي از ماهيچه‌ها.)
‌وقتي كه FECG آشكار سازي مي شود ECG M منبع مهم آشفتگي است. اوج موج  R درالكتروكارديوگرام مادر 7 برابر اوج موج  R در FECG است.
سيگنال هاي مزاحم ديگر كه بيشتر از بقيه مورد توجه قرار مي گيرند؛ شامل: نويز خط پايه،  سيگنال هاي ناشي از انقباض عضلات (شكم مادر و يا ساير عضلات) و سيگنال حاصل از  انقباضات رحمي مخصوصا در طول ليبر هستند.
بعد از حذف تمام اين سيگنال هاي اضافه هنوز FECGآغشته به نويزهاي الكتريكي است و نسبت سيگنال به نويز (SNR) ضعيف است.
در تحقيق اخير  يك روش پردازش جديد، براي بهبود و افزايش قدرت سيگنال اخذ شده از قلب جنين، پيشنهاد شده است. در نتيجه ميزان ضربان قلب جنين به طرز درست و صحيحي آشكار خواهد شد.

مراحل ثبت و نحوه پردازش داده ها
فركانس نمونه گيري 400 هرتز است. سيگنال هاي ثبت شده با الكترودهاي تك قطبي (يوني

پولار)حاصل شد و همانگونه كه در شكل2 نشان داده شده است از12 الكترود كه بر روي شكم قرار داده شدند، استفاده شد.
پيش پردازش داده هاي ثبت شده  به منظور حذف و برطرف كردن تداخل نويز برق شهر، نوسانات خط پايه و  ECG M ، در 7 مرحله  صورت مي گيرد.
براي حذف تداخل 50 هرتز برق شهر از تكنيك متوسط گيري موثر با پنجره هايي از 8 نمونه، استفاده مي شود.
براي استخراج ECG جنين، نويز خط پايه (خط مبنا) و انقباضات رحمي به وسيله فيلتر ميان گذر ‌با پنجره زماني 75 ميلي ثانيه رفع مي‌شوند. موج  P و موج T از ECG مادر نيز در همين مرحله حذف مي شوند.
سيگنال بدست آمده داراي اطلاعاتي از ECG جنين، M ECG مادر و نويز تصادفي است. ECG مادر با

استفاده از روش متوسط گيري همزمان (coherent averaging) از سـيـگـنـــال مــورد نـظــر حذف مي شود و بدين ترتيب كه، مطابق ECG مادر كشف شده ؛ متوسط ECG مادر، هر بار از پيك موج R كم مي شود.
به خاطر اين واقعيت كه كمپلكس هاي QRS در داخل يك سيگنال متفاوت هستند، پس براي متوسط

گيري مناسب تر، قالب يا بخش متوسط گرفته شده، مطلوب سازي مي شود، در نتيجه تــفــــريــــق كــــردن يـــا كـــم نـمـــودن ECG مـــادر از سيگنال‌هاي دريافتي از شكم وي بهبود مي يابد.

از آنجايي كه روش متوسط گيري همزمان به طور قوي به اثرات آشفتگي ها (jittering) وابسته است، سيگنال ها هر باردرون يابي ‌مي شوند، پـس فـركـانـس نـمـونـه بـرداري نتيجه در حدود 2000 هرتز است.
شكل 3 سيگنال هاي اخذ شده را بعد از حذف  ECGمادر از سيگنال ثبت شده اصلي و از سيگنال تحريف شده نشان مي دهد.

محاسبه نرخ ضربان قلب جنين بر اساس اتو كروليشن
سيگنال هاي پيش پردازش شده با فيلتر ميان گذر در باند 15 تا 40 هرتز ‌فيلتر مي شوند زيرا  ECG

جنين ‌به طور كامل در اين باند فركانسي قابل دسترسي ا ست.
بعد از حذف اثرات ECG مادر، اغتشاشات كم فركانس خط مبنا يا پايه (كه ناشي از تغيير امپدانس تماس الكترود و بدن است.) سيگنال شكمي اساسا شامل ECG جنين و نويز تصادفي خواهد بود.
اتوكروليشن از سيگنال نمي تواند بر طبق ECGجنين براي آشكار سازي سرعت ضربان قلب جنين (FHR)  قابل استفاده باشد و اين به خاطر تفاوت فواصل  R-R است؛ تغيير پذيري كوتاه مدت شامل تغيير پذيري لحظه اي از يك موج R به موج R بعدي است ( فاصله بين سيستول ها) و ليكن اين اجازه را مي دهد تا كانال هايي با اطلاعات مناسب درباره فعاليت هاي قلبي جنين بدست آورد.
اين مسئله با اين حقيقت قابل شرح است كه حاصل عمل اتوكروليشن سيگنال هاي پريوديك (متناوب)

نيز  متناوب است؛ اما عمل اتوكروليشن نويز همچنان كه (lag) افزايش پيدا مي كند،  به سرعت كاهش مي يابد.
‌بـا آناليزعمل اتوكروليشن و واريانس آن استخراج 2 كانال كه حاوي قوي ترين سيگنال هاي ECG جنين هستند، امكان پذير است.
با فرض اينكه نويز  به ميزان يكسان در كانال‌هاي ضبط شده وجود دارد واريانس اتــوكــرولـيشـن در كـانـال هـايـي كـه حـامـل سيگنـال‌هـاي قـوي ECG جنيـن هستنـد، از كانال‌هايي كه حامل سيگنال هاي ضعيف هستند،  بزرگ‌تر است.
بـا ارزيـابـي كانال ها بر طبق واريانس و اختلاف عمل اتوكروليشن، كانال هاي با سيگنال هاي قوي ECG جنين قابل شناسايي و انتخاب هستند.
بـه مـوجـب ايـن فـرض كـه نـويز كروليت نمي شود، كراس كروليشن كوتاه مدت اطلاعاتي كه از قلب

جنين مي آيد را افزايش مي دهد. زماني، نتيجه اي بهتر از قبل گرفته مي شود كه محاسبه كراس كروليشن كوتاه مدت براي هر كانال، بواسطه اين واقعيت انجام گيرد كه؛ كراس كروليشن كوتاه مدت اغتشاشات و نويز ها  بزرگ‌تر از كراس كروليشن كوتاه مدت بين 2 كانال غير كروليت شده است.
در شكل4 عمل اتوكروليشن بين 2 كانال رسم شده است. يكي شامل يك سيگنال ECG  F شفاف و واضح ( شكل بالايي درقسمت الف) ديگري سيگنالي كه حاوي ECG  F بسيار ضعيف است كه قابل آشكار سازي نيست. ( شكل5 درقسمت ب)
فـاصله يا بازه زماني مطلوب براي آناليز واريانس عمل اتوكروليشن به صورت تجربي بدست آمده است

و در حدود 2/0 تا2/2 ثانيه است.
با افزايش مدت زمان عمليات اتوكروليشن، خاصيت تناوبي و پريوديك بودن از دست مي رود و اين حتي در مورد كانال هاي حاوي سيگنال هاي قوي ECG جنين  نيز اتفاق  مي افتد. اين پديده بر اين واقعيت استوار است كه  سيگنال هاي ECG داراي  تغييرپذيري هاي داخل و بين بخشي هستند.
شكل5 مانند شكل3 نشان دهنده ثبتي است كه اطلاعات مناسبي از ECG جنين دارد.
شكل 6، كراس كروليشن بين 2 كانال (كانال هاي شكل 2و4) نشان داده شده است. ECG مادركاملا حذف شده در حالي كه ECG جنين بهبود يافته است .
سرعت ضربان قلب جنين به صورت لحظه اي، بعد از عمل كراس كروليشن، در شكل 7 نشان داده شد.
قبل از انجام عمل متوسط گيري همزمان براي حذف اثر ECG مادر به طور كامل درون‌يـابي ضروري است. عمل اتوكروليشن براي آشكار سازي كانال هاي حاوي قوي‌ترين سيگنال هاي ECG جنين انجام مي گيرد.
وقتي كه 2 كانال با ECG شفاف بدست آمد مي‌توان سرعت ضربان قلب جنين يا   FHR را به طـور دقيـق تـري محـاسبـه نمـود زيـرا اطلاعات كانال ها درباره ECG جنين با هم ادغام مي شوند.

مانيتور جنين از راه دور  به روش فنوكارديوگرافي دراز مدت
مـــــانــيــتـــــور جــنــيـــــن از راه دور  يـــــك روش مانيتورينگ جنين در منزل به منظور استخراج داده ها

در طولاني مدت و با هزينه كمتر است. ايـن روش شـامـل  پردازش سيگنال آكوستيك (صوتي) آشفته  دريافتي از شكم مادر است.
اين پردازش بر اساس كشف و آشكار سازي صـدا هـاي دياستوليك و سيستوليك به وسيله قـرار دادن آن هـا در دو باند فركانسي مجزا، از طــريــق اتــوكـرولـيـشـن بـر روي فـواصـل زمـانـي پيش‌بيني شده، صورت مي گيرد. اتوكروليشن معياري براي تعيين مشابهت بين سيگنال هاي پي در پي است.  ‌يافته هاي حاصل از اندازه گيري هاي انجام شده از 47 خانم باردار انتخابي، نشان داد كـه استفـاده از ايـن روش بـه طور قابل توجهي (معني داري) داده هاي انتقالي به مركز كامپيوتر بـيـمــارسـتــان را كــاهــش داد. ايــن روش بـاعـث مي‌شود تا تنها داده هاي حاصل از پريود هاي زماني بسيار آشفته  كه بيانگر بروز مشكل براي جنين هستند به بيمارستان انتقال يابند .
بـــــــر پـــــــايـــــــه ايــــــن روش، يــــــك ســـيـــســـتــــــم فـنوكارديوگرافي (ضبط صداي قلب) جنين از راه دور، بــدون مـحــدوديــت در انــدازه گـيـري، مي‌تواند ايجاد شود.

فنوكارديوگرافي، روشي براي سنجش طولاني مدت قلب جنين

فنوكارديوگرافي (ضبط صداي قلب) يك ابزار مناسب براي ارزيابي وضعيت سلامت جنين است كه چندين سال است كه مورد توجه محققان و دانشمندان قرار گرفته است و مطالعات زيادي نيز در اين زمينه انجام گرفته است.يكي از ‌محاسن فنوكارديوگرافي، امكان اندازه گيري و سنجش ضربان قلب جنين در طولاني ‌مدت است. اين نكته مهمي است زيرا پارامترهاي فعاليت قلب جنين به ميزان زيادي تغيير پذيرند. مانيتورينگ خانگي جنين با روش فنوكارديوگرافي نسبت به فرايند اندازه گيري بوسيله اولتراسوند كه هم پيچيده و هم داراي هزينه بالايي است ، برتري دارد.

تحقيق بر روي روش فنو كارديوگرافي براي سنجـش طـولانـي مـدت قلـب جنين بر پايه اين حـقـيـقـت

معـروف آغـاز شـده بـود كـه داده هـاي حـقيقي و حتمي تنها با اندازه گيري و سنجش طولاني مدت دريافت مي شوند و مي دانيد كه روش سونوگرافي اساسا براي اين هدف ساخته نشده است.
‌يـك روش رايـج در سـنـجـش فـعـالـيت قلب جنين، اتو كروليشن است. در اين روش سيگنال دريـافـتـي بـا آخـريـن سيگنال مقايسه مي شود و شباهت ها  مشخص مي شود.
اتـو كـرولـيـشن توانايي تعيين و تخمين زمان شـــروع پـــريـــود ســيــســتــولـيــك ‌و ديــاسـتــولـيــك (صداهاي  2,S1S) حتي در آشفتگي هاي بسيار بالا را دارد.  با شناسايي اين صدا ها ، زمان ضربه تا ضربه beat to beat) Tbb) و تغيير پذيري آن قابل مـحـاسـبه است. علاوه بر اين، صداهاي جنيني اضافي (غير عادي) ؛ صداهاي انعكاسي، مور مور ها  و غيره نيز قابل شناسايي هستند.
در بعضي بازه هاي زماني (پريودهاي زماني)، سـيـگنال هاي صوتي (آكوستيك ) ثبت شده از شكم مادر بسيار آشفته شده به طوري كه بر شكل صـداهـاي 2,S1S  تـاثـير مي گذارند. براي غالب آمدن براين اشكال و براي بهره‌برداري از سطوح متفاوت اين تغيير شكل ها، روش و كروليشن بايد در دو پهناي باند فركانسي به كار گرفته شود .
داده اي كه از اين راه به دست مي آيد، مطالبات و احتياجات  تشخيصي را مرتفع نموده و بنابراين مي توان از آن براي مانيتورينگ جنين استفاده كرد.
با تجزيه و تحليل ركوردها و دادهاي ثبت شده، مشخص شد كه علاوه بر تعيين ميزان ضربانات قلب جنين، اطلاعات تنفسي جنين نيز ممكن است تحت پوشش قرار بگيرد. بـدين معني كه حركات تنفسي، بدون نياز به استفاده از سنسورهاي اضافي و تصاوير سونوگرافي گران قيمت قابل اندازه گيري هستند. اساس اين روش، ملاحظاتي است كه به كروليشن بين سيگنال هاي آكوستيك ( صوتي ) و حركات تنفسي، مربوط مي شوند.
مانيتور كردن و ارزيابي جنين براي دراز مدت، به نحو مطلوبي از طريق سيستم هاي پزشكي از راه دور انجام پذير است .
در حال حاضر سيستمي جامع و كامل، براي مانيتورينگ قلب جنين وجود دارد كه از طـريـق سـونـوگـرافـي قـابـل انجـام اسـت، البتـه سـونـوگـرافـي محدوديت هاي خود را در كاربردهاي دراز مدت (long term) دارد.
اين تحقيق به شرح يك روش كاربردي فشرده و  بسيار معتبر براي ارزيابي و مانيتورينگ جنين به مدت طولاني در منزل مي پردازد. اين روش يك سيستم پزشكي از راه دور را بر اساس فنوكارديو گرافي انفعالي (passive) شكل مي دهد.  فشرده بودن بدين معني است كه بعضي از قسمت هاي عمليات محاسباتي به وسيله واحدهاي كم هزينه قابل راه‌اندازي با باتري در منزل، قابل انجام است. در حالي كه تجزيه و تحليل جزئيات پريودهاي آشفته در مركز كامپيوتر بيمارستان به اجرا در مي آيد. در اين صورت تمام داده‌ها ي مورد نياز فشرده  شده و انتقال مي يابند .
سيگنال هاي شنوايي به وسيله سنسورهاي الكتروديناميك با پهناي باند پايين از شكم 45مادر، دريافت مي شوند و آنگونه كه صداي فعاليت قلب مادر را مهار مي كنند و از دريافت نويزهاي خارجي نيز جلوگيري مي نمايند. دامنه ECG مادر 5 برابر جنين است ولي با الكترودهاي مخصوص اين امواج را ضغيف‌تر از   ECG جنيني ثبت مي شوند.
با شناسايي دقيق صداهاي 2,S1S مي توان سه نوع از پريودهاي زماني را متمايز نموده و  تشخيص داد كه عبارتند از :
1-نسبتا بدون نويز، صداهايي كه به خوبي قابل شناسايي هستند .
2- با آشفتگي در سطح متوسط كه اجازه شناسايي بعضي صداهاي جنيني را با دقت بالا فراهم مي سازد، اما بعضي ضربه ها غير قابل تشخيص مانده و در ارزيابي هاي بيشتر هم ناديده گرفته مي شوند.
3- پريودهاي زماني بسيار آشفته كه بايد  از ارزيابي به طور كامل خارج شوند .
الف) اتوكروليشن بر روي مقاطع پيش بيني شده
‌سيگنال دريافتي در پهناي باند 100-20 هرتز به طور موثر فيلتر شده و شكل دهنده اولين باند كروليت

شده 1B خواهد بود. باند دوم 2B اجزاء مزاحم با فركانس پايين را  در فركانس قطع  fc فيلتر  مي نمايد.
در واقع فركانس قطع مناسب براي بدست آوردن حداقل نويز ممكن بين صداهاي   2,S1Sجستجو شده و انتخاب خواهد شد . مقدار مناسب fc بين 50 تا 70 هرتز است.
‌سيگنالي كه در 2 پهناي باند فركانسي اتوكروليت خواهد شد در شكل 8 نشان داده شده است .
در اغلب موارد، طيف فركانسي صداي  2S كه از بسته شدن دريچه هاي آئورت  و پولمونري (ريوي) سرچشمه مي گيرد، همان طور كه شكل 8 ديده مي شود، بالاتر قرار مي‌گيرد. همچنين شكل پنجره هاي زماني كه براي اتو كروليشن مهم هستند را نشان مي‌دهد.فاصله هاي بين پنجره ها، در اولين فاز از تخمين دقيق زمان ضربه (beat timing) مـي‌تـواننـد نـاديده گرفته شوند.  جمع شدگي بازه زماني در اولين فاز از اتوكروليشن زمان‌هاي محاسباتي مورد نياز را كاهش مي دهد.
بايد توجه داشت الگوريتم ها از برآوردهاي طيف فركانسي براي حذف فاصله هايي كه معمولا به خاطر پيچيدگي بالا و تغييرات فركانسي سيگنال، ناكارآمد هستند  استفاده مي كنند .

سيگنال هاي انشعاب دار (Splitted signal)
سيگنال هاي انشعاب دار در اثر انفكاك صداهاي قلبي بوجود مي آيند. در بعضي مواقع صداي 2S كه ناشي از بسته شدن دريچه هاي آئورت و پالمونري است به 2 قسمت تقسيم شده و در نتيجه سيگنالي كه دو نيمه و انشعابي خوانده مي شود ايجاد مي شود. مولفه اول   2A مربوط به بسته شدن دريچه آئورت و مولفه دوم  2Pمربوط به بسته شدن دريچه پولمونري است.درواقع در خلال دم، 2S به دو جزء قابل سمع مي شكند و 2, P2A اندكي از هم جدا مي‌شوند ، اما در طول بازدم اين دو با اتصال به هم يك صداي واحد S را تـوليـد مـي كننـد.در ايـن روش، زمـان 2S هميشـه بـه وسيله اولين اوج (peak) سيگنال شناسايي خواهد شد. همان طور كه مي دانيد اين peak به طور طبيعي با بسته شدن دريچه آئورت مطابق خواهد بود.

بهبود يا جبران تنفسي
تنفس يكي از مهم‌ترين علامت هاي وضعيت خوب و مناسب جنين است كه به طور  وسيعي بر روي آن تحقيق شده است. راه هاي متعددي براي استخراج ميزان تنفس جنين به وسيله بررسي تغييرات منحني  FHR اتخاذ شده است. مي دانيد در هنگام دم ضربان قلب افزايش و در هنگام بازدم كمي كاهش مي يابدكه به اين پديده Sinus Arrhythmia مي‌گويند.
در يك تحقيق جامع رابطه بين افزايش سيگنال قلبي و تنفس جنين  پيدا شده است. از آنجايي كه سنسور در اين روش قادر به تشخيص فركانس هاي نسبتا پايين زير 5/1 هرتز نيست، اين پـديـده مـي تـوانـد در ايـن روش بـراي شنـاسـايي حركت تنفسي شرح داده شود.
اثر دوم كه مورد استفاده قرار مي گيرد،  افزايش تغييـر پـذيـري  Tbb در طـول پـريود فعال از نظر تنفسي در مقايسه با وضعيت ثابت است. افزايش تغيير پذيري در زمان سيستول نيز مورد ملاحظه قـرار گـرفته است كه بديهي است نياز به تعيين بسيار دقيق از زمان هاي صداي قلب دارد‌.
سومين حالت ممكن براي شناسايي تنفس، اين است كه بيشترين  طول زمان احتمالي براي حركت هاي تنفسي جنين 1/ 1تا 3/1 ثانيه است .
بــراي نـشــان دادن حــركــات تـنـفـســي جـنيـن، سـيـگـنـال هـاي دريـافـتـي بـا فـيـلـتـر پـايـيـن گـذر با فركانس قطع )cut off ( 25 هرتز فيلتر شده  و يك مـنـحـنـي شـدت براي يك پنجره زماني انتخابي مناسب با يك نمونه همپوشاني به وسيله جمع كردن  ( كامل كردن ) شكل داده مي شود .

دياگرام مراحل كار
سيستم پزشكي از راه دور از دو بخش تشكيل شده است:
يك پردازنده خانگي كه با باتري ارزان قيمت كــار مــي كـنــد، آن قـسـمـت از پـردازش را كـه بـا قـابليـت هـاي الكترونيكي محدود اين پردازنده انجام مي شود  انجام مي دهد.
آنـاليـز جـزئيـات و فـراينـدهايي كه پريودهاي زماني به شدت آشفته دارند به وسيله كامپيوتر مركزي بيمارستان  صورت مي گيرد كه بخش دوم ايـن سيستـم پـزشكـي از راه دور را تشكيـل مي‌دهند .
اولـيـن قدم توليد دو باند فركانسي 2, B1B با استفاده از فيلتر باتروث است.
به دنبال آن، اتوكروليشن قسمت هاي مهم را بـــر طــبـــق صـــداهـــاي  2,S1S پــيــش بـيـنــي شــده ( با ايجاد تيغه )  از هم جدا مي كند و باعث ايجاد 2,Cr1Cr مي شود .
‌بر اساس اين موارد FHR ، Tbb و خط پايه و تغيير پذيري كوتاه مدت قابل محاسبه است. اگر سطح اعتماد به نتايج بدست آمده از اين پيش‌بيني پايين تر از محدوده از قبل تعريف شده باشد، كروليشن روي فواصلي براي 4 ضربه به منظور يافتن صداهاي قلبي مهم، تكرار مي‌شود . ‌اگر تلاش مجدد هنوز ناموفق باشد محدوده زماني كامل به مركز كامپيوتر در يك فرم فشرده منتقل مي شود.پيداكردن زمان صحيح صداهاي 2,s1s قدم بعدي است كه با تلاش براي پيدا كردن صداهاي اضافي و غير عادي صورت مي گيرد. قانوني كه در اينجا به كار مي رود از اين قرار است كه حداقل 5 نمايش موفق براي اينكه اين واقعه به عنوان يك پديده غير عادي (Irregularity) پذيرفته شود، مورد نياز است .
در نهـايـت واحـد خـانگـي سعـي در يـافتـن بعضـي از صداهاي حركات تنفسي دارد. داده‌هاي خروجي از اين فرايند (در زمان واقعي) (real time) موقتا در حافظه محلي جمع‌آوري شده و قبل از انتقال به مركز كامپيوتر  فشرده سازي مي شوند .
در مركز كامپيوتر اين فرايند كامل شده و تا حدود 32 بيمار تحت مراقبت ثابت و هم‌زمان  قرار مي گيرند .

داده ها – پاسخ ها
مجموعه اي از چندين هزار ثبت فنوكارديوگرافيك، گرفته شده از بيش از يك هزار بيمار در طول 5 سال

گذشته جمع آوري شده است. براي تحقيقات جامع تر، 47 فرد انتخاب شدند. در اين فاز از تحقيق موارد پر خطر پاتولوژيكي مستثني شدند. خانم هاي باردار ديابتي نيز در اين بررسي وارد شدند. ثبت هاي مشابه با تقريبا سيگنال هاي دريافتي با فركانس پايين يا صداهاي ضربان قلب مادري خيلي قوي،  رد شدند. ميزان تخمين درست از صداي   2,s1s براي تمام ثبت ها بالاي 92 % بود.
اندازه گيري و مانيتورينگ روي 28 نفر از آن 47 خانم انتخابي كه داراي سن بارداري 30 تا 40 هفته بودند به مدت 3 هفته با يك واحد مونيتورينگ تجربي انجام شد .
زمان متوسط اندازه گيري حدود 20 تا 40 دقيقه بود ولي در 6 نفر از مدت 5/1 ساعت هم فراتر رفت كه اين افزايش زمان به خاطر دريافت داده هاي كافي از وضعيت تنفس جنين بود. بايد در 30 دقيقه از زمان ارزيابي  جنين 30 حركت تنفسي داشته باشد.
تمام ارزيابي هاي تجربي بين ساعت هاي  صبح 9 تا 12 ظهر انجام شد زيرا در اين زمان قند خون جنين بالاتر و در نتيجه حركات وي از جمله فعاليت تنفسي اش حداكثر است.
وضعيت صحيح قرار گيري سنسورهاي آكوستيك بر روي شكم  بسيار مهم است و بايد مدام چك شود.  تنفس به كمك تكنيك تصوير سازي همزمان با تصوير سازي اولتراسوند، كنترل مي‌شود. زيرا استفاده از روش فنوكارديوگرافي به تنهايي براي ارزيابي وضع تنفس جنين، گيج كننده است. اكثر مشكلات  از پالس هاي مادري و حركات اعضاء و شكم جنين ناشي مي شود. تلاش هاي بيشتري براي بالا بردن و افزايش قابليت روش‌ها لازم است. ‌انتقال داده ها در فرم فشرده به مركز كامپيوتر بيمارستان صورت مي گيرد  كه حدود    15 %  از كل داده هاي جمع آوري شده را تشكيل مي دهد. در مركز كامپيوتر يك متخصص مامايي، بر نمايش منحني FHR و تغيير پذيري و حركات تنفسي  ثبت شده نظارت دارد .نتايج حاصل از آزمايشاتي كه بيشتر از جنين‌هاي سالم  به دست آمده نشان مي دهد كه با بهبود كيفيت ممكن است تعداد بيشتري از تشخيص ها‌ي حاصل از مانيتورينگ سيگنال‌‌هاي آكوستيك دريافتي به صورت صحيح براي وضعيت هاي risk high جنيني نيز به دست آيند.
‌امكان موفقيت بيشتر اين روش زماني است كه از آن در يك سيستم تله مديسن جديد استفاده شود كه اجازه مراقبت طولاني مدت (long term) جنين را فراهم مي سازد .
به عنوان اولين قدم يك سيستم مقدماتي با 8 واحد مانيتورينگ خانگي و يك مركز مراقبت بهداشتي كه در بيمارستان دولتي مادران كشور مجارستان، نصب شده است.
‌البته سيستمي كه در اين  كشور به كار رفته است قادر به آشكار سازي ضربه هاي extra systolic و انقباضات بيش از حد قلبي نيست همين طور سطح زيادي از آريتمي ها غير قابل تشخيص باقي مي مانند. اما  همين نمونه عملي مي تواند ‌راهگشاي ‌حل بسياري از مشكلات باشد.
از آنجا كه اطلاعات  صحيح و حتمي تنها با انـدازه گيـري و سنجش طولاني مدت دريافت مـي‌شـونـد؛ الكتـروكـارديوگرافي خارج از رحم جـنـيـنـي و مـانيتـورينـگ خـانگـي جنيـن بـا روش فـنـوكـارديـوگـرافـي نـسـبـت بـه روش هاي فعلي (سونوگرافي و مانيتور داخلي) كه هم پيچيده و هم داراي هزينه بالايي است، برتري دارد و لازم است با انجام تحقيقات عملي بيشتر در اين زمينه مشكلات و كمبود ها شناسايي شوند تا با رفع نـقـص‌هـاي مـوجـود، كـاربـردفـنـوكـارديـوگـرافـي دراز مدت از طريق سيستم پزشكي از راه دور، به طور وسيع امكان پذير شود.

منابع
1-شيما طباطبايي، فرزاد توحيد خواه، سمينار  فنـاوري اطـلاعـات، دانشگـاه صنعتـي اميـركبيـر،  دانشكده مهندسي پزشكي.

[2] Improved method for heart rate monitoring (Proceeding of the 2005 IEEE) NO.105.
[3] Long term phonocardiographic fetal home monitoring for telemedicine system (Proceeding of the 2005 IEEE). 1071 NO.
[4] Hand book of biomedical instrumentation.
[5] Concise – Williams Obstetrics-2005 .
[6]Neonatology-Nelson -2002 .
[7] A guide to: Physical Examination & History Taking-Bates-Barbara-2002 .
[8] Medical Physics -for medical & obstetrical students-Dr.shushtarian-2003.