便携式经颅多普勒系统设计及信号处理技术的研究

发布时间：2017-09-29 18:20

  本文关键词：便携式经颅多普勒系统设计及信号处理技术的研究

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【摘要】：脑血管病的主要诱因包括心律不齐、高血压、血管中形成栓子(血细胞聚集形成的细胞团)和血管壁附着沉积物等,它们导致了局部血流动力学状况改变。对颈内动脉颅内段(ICA)、大脑中动脉(MCA)、大脑前动脉(ACA)、大脑后动脉(PCA)和基底动脉(BA)等脑动脉的血流状况进行实时、准确的检测,对脑血管病的诊断具有重要价值。经颅多普勒技术能够实时检测脑动脉血流状况,该方法具有无创、便捷、可重复的优点,适于一般性检查。研制的便携式经颅多普勒系统硬件具有便携、高精度等特点,快速进行超声发射与接收、回波处理、数据采集、系统控制和数据传输等操作。硬件的模拟电路部分从血流回波信号中提取多普勒频移信号,将其调整为两路正交信号；数字电路部分以FPGA和USB芯片为核心,对正交信号进行数字采样并通过USB与系统软件进行通信。系统软件接收硬件传输的数字频移信号,计算信号的功率谱,通过频率分量的功率强度计算相应的流速分布；软件同时将系统控制参数传输给硬件,通过改变FPGA产生的时序信号间接控制硬件的功能。本文使用滑动离散傅里叶变换、自回归模型和离散小波三种方法计算血流频移信号的功率谱,比较不同方法计算的流速分布。针对血流可能出现不同流向的特点,使用Hilbert变换从正交信号中分离不同流向的频移信号,再计算不同流向的流速分布。由于频移信号中丰富的频率分量和噪声会对Hilbert变换产生干扰,将正交信号合成复数信号计算功率谱,使不同流向的频率分量分处于功率谱两侧,可以更加快速、准确地计算流速分布。根据处理效果和算法时间,研制的系统使用复数滑动离散傅里叶变换计算流速分布。该算法快速、准确,满足实时监测的需要。针对流速图中存在的散点噪声,使用平滑降噪与区域相关性降噪两种方法进行抑制。与区域相关性降噪相比,平滑降噪算法更简单,图像整体效果更好,更适于实时监测。
【关键词】：TCD 系统构建 信号处理
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R743;TN911.7
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 TCD系统的原理10-13
• 1.2.1 TCD系统血流测速原理10-12
• 1.2.2 PW方式与CW方式12-13
• 1.3 国内外研究现状13-15
• 1.4 论文研究内容及意义15-16
• 1.5 论文组织结构16-19
• 第二章 便携式TCD系统设计与实现19-35
• 2.1 硬件需求分析19-20
• 2.2 硬件整体功能20-23
• 2.2.1 模拟电路20-21
• 2.2.2 数字电路21-23
• 2.3 模块分析23-30
• 2.3.1 信号选通及放大模块23-25
• 2.3.2 数字采样模块25-27
• 2.3.3 倍频模块27-29
• 2.3.4 CW发射功率控制模块29-30
• 2.4 软件需求分析30-31
• 2.5 控制及显示软件设计31-33
• 2.6 本章小结33-35
• 第三章 TCD信号研究及处理35-49
• 3.1 TCD信号研究35
• 3.2 TCD信号主要处理方法35-39
• 3.2.1 滑动离散傅里叶(SDFT)功率谱分析36
• 3.2.2 自回归(AR)模型功率谱估计36-38
• 3.2.3 离散小波(DWT)功率谱分析38-39
• 3.3 血流方向的获取39
• 3.4 信号处理与分析39-48
• 3.4.1 信号相位调整39-42
• 3.4.2 实际TCD信号处理42-47
• 3.4.3 处理复数信号47-48
• 3.5 本章小结48-49
• 第四章 血流流速图研究及处理49-55
• 4.1 信号降噪与图像降噪49
• 4.2 降噪算法实现与比较49-54
• 4.2.1 平滑降噪50-52
• 4.2.2 区域相关性降噪52-54
• 4.3 本章小结54-55
• 第五章 总结与展望55-57
• 5.1 总结55-56
• 5.2 展望56-57
• 致谢57-59
• 参考文献59-63
• 硕士期间发表论文63

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 高智玉;王雯;王维宝;刁加桂;;缺血性脑血管病与冠心病的相关性研究[J];中华老年心脑血管病杂志;2015年12期

2 郑娟娟;;经颅多普勒与颈动脉超声检测缺血性脑血管疾病的临床价值[J];中国实用医药;2015年25期

3 高一鹭;王文志;;脑血管病流行病学研究进展[J];中华神经科杂志;2015年04期

4 龙厚满;张可帅;;经颅多普勒超声在脑外伤后综合征血流动力学中的临床应用[J];中国伤残医学;2014年01期

5 周陈;张佩兰;;经颅多普勒超声与磁共振血管造影对急性缺血性卒中阿替普酶静脉溶栓后血管再通的对比研究[J];中国现代神经疾病杂志;2013年12期

6 顾勤;詹青;赵江民;顾斌贤;王勤鹰;余敏;姜嘟嘟;张桂运;;3D数字减影血管造影对缺血性脑血管病病因筛查与干预的临床价值探讨[J];中华临床医师杂志(电子版);2012年06期

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本文编号：943539