超声多普勒术中及浅表血流模拟系统的研制

发布时间：2017-03-26 15:12

  本文关键词：超声多普勒术中及浅表血流模拟系统的研制，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：研究目的:由于超声多普勒流量计的发展,许多新产品具有超声发射信号较小,需声窗贴于血管表面进行测量等特点,这些都与以前的产品有一定的差异,因此对于此功能验证方面,尚无相应的国行标要求。针对已有的国行标中的试验方法,我们已经有了对应的测试模体,但是对于上述试验都有其局限性,均不能有效满足术中超声血管流量计和浅表血管超声多普勒测量仪的检测需要。因此需研制能满足浅表血管超声诊断设备(超声发射信号较小)和术中血管超声诊断设备(需声窗贴于血管表面进行测量)测量需求的血流模拟系统。该系统能实现模拟血管与声窗的最小距离可调,最大限度去除声窗与血管之间的超声信号的衰减,使之既能满足测量信号较小,同时可以测量流量与流速。研究方法:通过对血液的声学特性进行研究,对比现有的血流测量模体的优缺点,选择合适的材料和零部件,研制完成能满足浅表血管超声诊断设备(超声发射信号较小)和术中血管超声诊断设备(需声窗贴于血管表面进行测量)测量需求的血流模拟系统。通过液晶触摸屏直接输入流速,操作方便,仿血管浸泡在液体中,可直接接触便于使用。提供专用的脉冲通路,脉冲模式下仿血液不经过缓冲器直接到达仿血管,2条通路通过电磁阀自动控制实现切换。该系统既能满足测量信号较小,同时测量流量与流速。对该系统的准确性进行计量验证,以满足实际使用要求。最后编制使用说明书和设备操作规程,完善设备管理程序。研究结果:控制系统包括液晶触摸屏、单片机控制板、驱动板和蠕动泵。液晶触摸屏实现人机交互,用于显示运行状态,输入设定参数。单片机控制板和液晶触摸屏进行通信,接收液晶屏输入的各种参数通过驱动板控制蠕动泵的运行。液路由仿血管、仿血液、液路管、3通电磁阀、储液罐、缓冲罐和水槽组成。仿血管共有4路,内径分别是1mm、2mm、3mm、4mm。液晶触摸屏有主界面、系统信息、定标界面和运行界面。在定标界面可进行流速定标或流量定标。1、2、3、4号仿血管可以单独进行流速定标。在运行界面可选择恒流运行模式或脉冲运行模式,可选择1、2、3、4号仿血管设置运行流速。现有的血流式多普勒体模的仿血管包埋在仿组织内部,难以用于浅表及术中超声多普勒超声血管检测仪的检验和校准。本系统的仿血管浸泡在液体中,可方便的用于浅表及术中超声多普勒超声血管检测仪的检验和校准。现有的血流式多普勒体模通过旋钮手动调节电机转速,再观察流量计的液面示数,多次调整才能达到期望的流速,本系统通过液晶触摸屏直接输入流速,操作方便。现有的血流式多普勒体模的仿血液必须经过缓冲器,模仿脉搏的脉冲信号会被消弱。本系统具有2条通路,恒流模式下仿血液经过缓冲器,脉冲模式下仿血液不经过缓冲器直接到达仿血管,2条通路通过电磁阀自动控制实现切换。结论:经过综合评价,通过测量和计算对本系统进行线性评价。仿血流系统所采用的蠕动泵其流量-转速之间满足近似的线性关系,实际使用时,可以通过测少数转速情况下的流量,拟合出对应线性函数,即可对泵的流量-转速关系定标;仿血流系统测量段的4种管道,其管内最大流速与蠕动泵转速也呈现较好的线性关系,但在转速较高时(300-360r/min)可能发生转捩而导致流速与转速之间偏离简单线性关系,实际使用系统时,亦可以通过测少数转速情况下的流速,拟合线性函数对其流速-转速关系进行定标;仿血流系统模型较为复杂,难以以简单物理模型去近似,可以看出其最大流速与平均流速(可由流量计算)的测量结果与U_max=2U_mean的简单关系有一些偏差,但不影响最终判断结果。
【关键词】：超声多普勒 术中 浅表 血液流量计 模体
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH814.92;R445.1
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-10
• 第1章 绪论10-22
• 1.1 本论文研究的目的和意义10-13
• 1.2 本选题研究领域历史、现状、发展趋势分析13-21
• 1.2.1 超声多普勒发展史及理论基础13-15
• 1.2.2 超声多普勒流量测量15-16
• 1.2.3 超声波流量计在各领域中的应用16-18
• 1.2.4 医学超声的发展史18-20
• 1.2.5 发展趋势20-21
• 1.3 本章小结21-22
• 第2章 现有超声多普勒流速测量仪介绍和系统设计22-35
• 2.1 现有超声多普勒流速测量仪介绍22-25
• 2.2 技术方案分析和系统设计25-34
• 2.2.1 技术方案分析25-29
• 2.2.2 系统设计29-34
• 2.3 本章小结34-35
• 第3章 试验方法及结果35-46
• 3.1 操作流程35-38
• 3.1.1 灌充仿血液35
• 3.1.2 启动35
• 3.1.3 方向识别能力检测35-36
• 3.1.4 血流探测深度检测36
• 3.1.5 取样容积位置准确度检测36-37
• 3.1.6 流速(流量)准确度检测37-38
• 3.2 线性评价38-45
• 3.2.1 蠕动泵流量与转速关系测量与计算38-39
• 3.2.2 仿血流系统管内流速分析与近似计算39-41
• 3.2.3 仿血流系统管内最大流速测量41-45
• 3.3 本章小结45-46
• 结论46-48
• 参考文献48-51
• 致谢51

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