用于膀胱容积测量的超声检测系统研究

发布时间：2020-05-28 14:45

【摘要】：据统计国内泌尿系统患病率为33.4%,死亡率为1.39%,泌尿系统疾病患者众多,膀胱残余尿量常被用作诊断和治疗泌尿系统疾病的重要指标之一。目前,常用的膀胱残余尿量测量方法存在诸多问题,比如磁共振成像检查费用昂贵和检查持续时间长,植入式传感器生物相容性差和灵敏度低,电阻抗法存在与皮肤的电接触不可靠以及导致阻抗变化的因素较多等。为了解决这些问题,研究人员专注于超声成像系统测量膀胱容积的研究,超声成像系统凭借其无创、无辐射和可重复扫描的优点被广泛应用于医学检查。然而,现在的超声成像系统仍然存在很多问题,比如成像系统算法复杂,导致测量时间长;空间分辨率低,引起成像不清晰,影响测量结果。针对现有技术存在的问题,本文设计了一种无需成像的超声膀胱容积检测系统。首先,本文提出了一种新型的膀胱容积测量算法——“三点定位”算法,实现了对膀胱容积的测量;设计了一种新型的超声探头结构——“三阵元”超声探头,实现了超声波的三方向发射与接收;对现有的超声回波信号处理算法做出了优化,采用希尔伯特解调算法提取超声信号的包络线,提高了容积测量效率。结果表明,本文设计的超声检测系统实现了测量时间小于5s和测量结果相对误差率低于10%的设计目标。此系统可以用于泌尿系统疾病患者残余尿量的检测,测量结果可以作为尿潴留和尿失禁疾病诊断的重要依据。
【图文】：

2014 年，AlbertKim 团队开发出使用可闻声提供40mm，直径 8mm），该系统由可闻声频范围内的机械了感应范围，解决了感应供电中常见的未对准问题， 1-1 是植入膀胱的应变传感器的示意图，图 1-2 是应的运行机制是：扬声器发出声音，压电悬臂充当声学将声能转换成电能来对电容器充电；当悬臂不振动时器的阻抗值，存储的电荷通过对压力敏感的 LC 槽放振荡时，它会发出一个高频信号，该信号可以使用外部于测量的压力。经实验证明，接收器的最远应答距离关系。但是，此方法带来了功率、生物兼容性和遥测膀胱组织可能会在一段时间后发生纤维化，这会改变能力，使得该技术无法长期使用。

图 1-2 应变传感器系统功能示意图[5]2017 年，Mi Kyung Kim 等人提出了一种带有多级电阻梯的植入式膀胱容积传感器，如图 1-3 所示，它采用多级电阻梯形结构，当膀胱体积改变时，与相对的导轨接触的臂的数量改变，这导致传感器的总电阻的离散变化[6]。具体来说，他们设计了一个不同长度的 4 级电阻梯，以监测膀胱容积的逐渐变化。同时，，传感器材料具有生物相容性，在体温和血液 pH 值下都很稳定，且易于制造，而且通过掺入各种离子可以很容易地调节电阻和降解速率。图 1-4（a）是猪膀胱的离体实验光学图像，结果如图1-4（b）所示，阻抗值随膀胱容积变化呈现出离散变化。但是，这种方法不能精确地定量描述膀胱具体的容积值，没有实际应用意义。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R445.1;TB559

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