经颅多普勒半自动血流检测系统研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:njuchen1986
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经颅多普勒超声检测自上世纪八十年代末引入到国内已有二十多年的历史,至今仍以手工搜索为主。手动操作存在的问题是重复性差,对操作者的要求较高,并且难以实现对病人的长时间监护。针对上述情况,本论文提出一种可便于实现自动化操作的脑血流检测与监护系统。论文分析了完成一次检测时人工搜索的全部动作,根据人工搜索的过程将实现原理分解成三部分:平面运动、角度调整和压力调整。考虑到在机构运动学和动力学上的合理性,运用MATLAB仿真技术,对超声探头的角度调整范围进行了模拟,同时借助ANSYS软件校核关键零部件。经颅多普勒检测系统各个自由度均可单独控制。因机构要求运动自由度具有一定的保持力,论文选用的三个自由度控制电机为舵机,另一个为直流电机加蜗轮蜗杆传动。并选用AVR单片机用于方便输出PWM控制信号。考虑到实验中电机的实时性和方便调试,特意制作了上位机控制软件。为正确有效地搜索血管的位置,本文分析了探头可能的运动轨迹并依此设计控制方案。为未来经颅多普勒血流全自动搜索的实现,论文介绍了TCD检测的检测原理,并分析了多普勒信号的处理过程,随后对常用的超声信号处理方法做了分析。上层软件的制作可以将检测到的信号准确地显示出。通过相应的处理获得的信号数据可作为未来电机的反馈以实现闭环控制,最终达到血流自动检测的目的。通过实验表明,本系统可以完成人工搜索的全部动作,并且完成可以通过按键操作完成。探头可以实现对一般人颞窗的搜寻,搜索范围为半径18mm的圆内。可调整探头方位至与血管成最小角度处,角度调整范围为绕X、Y轴各36。探头转动时,探头可自动产生纵向移动,移动范围为2mm。检测过程中,检测到的血流信号可以即时能过上层软件显示在显示器上,并计算出血流的重要参数如血流最大速度、平均速度等。论文提出的半自动化颅内血流检测系统可以代替目前主流的搜索方式,为自动化的实现提供了硬件前提。相信未来全自动化经颅多普勒系统的实现可以有力地推广此项技术,最终使得在家庭中的应用成为可能。
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