Elektroniczna aparatura medyczna IIIzib.mchtr.pw.edu.pl/downloads/Przedmioty/EAMEB/EAMEB3.pdf · Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu

2016-11-14

1

Człowiek- najlepsza inwestycja

Projekt współfinansowany przez Unię Europejskąw ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Elektroniczna aparatura medyczna

SEMESTR V

Elektroniczna aparatura

medyczna

IIIPomiary pr ędko ści

przepływu krwi

2016-11-14

2

Metody pomiaru pr ędkości przepływu krwi

- ultrad źwiękowe (nieinwazyjne, inwazyjne)

- pomiar czasu przelotu

- z emisj ą ciągłą (CW)

- z emisj ą impulsow ą

- z pojedyncz ą bramk ą

- z wielokrotn ą bramk ą

- laserowa optyczna (perfuzja), ew. pomiar inwazyjny w nacz yniu

- elektromagnetyczna (inwazyjna)

- NMR

ϕcos)/(1 vcDt += ϕcos)/(2 vcDt −=

ϕϕ cos2

)(1

)(1

cos 212 c

vD

vcvc

Dtt =

+−

−=−

D

cttv

2

cos)( 212 ϕ−=

v – średnia pr ędko ść przepływucząstek

c – prędko ść propagacji fali

D - średnica

Metody pomiaru pr ędkości przepływu krwiMetody ultrad źwiękowe

Pomiar czasu przelotu

2016-11-14

3

Rozpraszanie ultrad źwięków przezkrew

Propagacja fal ultrad źwię-kowychw tkankach – krew jest tak żetkank ą!!!

Elementy/niejednorodno ści owymiarach mniejszych oddługo ści fali - rozpraszanie

Metody pomiaru pr ędkości przepływu krwiMetody ultrad źwiękowe wykorzystuj ące rozpraszanie fal ultrad źwiękowych przez krew

Rozpraszanie ultrad źwięków przez krew

Właściwo ści krwi Gęsto ść ρ (g/cm 3) wsp. ściśliwo ści β [m 2 N]10-10

Erytrocyty 1.092 3.41Plazma 1.021 4.09Powietrze 0.0012 2.3*10 -7

Poprzecznik rozproszenia – miara skuteczno ści elementu rozpraszaj ącego -stosunek strumienia energii fal rozproszonych do nat ężenia fali padaj ącej naprzeszkod ę (ma wymiar powierzchni)

Metody pomiaru pr ędkości przepływu krwiMetody ultrad źwiękowe wykorzystuj ące rozpraszanie fal przez krew

2016-11-14

4

Właściwo ści krwi Gęsto ść ρ (g/cm 3) wsp. ściśliwo ści β [m 2 N]10-10

Erytrocyty 1.092 3.41Plazma 1.021 4.09Powietrze 0.0012 2.3*10 -7

Poprzecznik rozproszenia dla erytrocytu :

r – średni promie ń erytrocytu (kilka µm)

k– liczba falowa

β, ρ - ściśliwo ść i gęsto ść, indeks „e” – erytrocytu, indeks „o” – osocza

długo ści fali λ w zakresie kilku MHz, przy pr ędkości propagacji c=1500m/swynosz ą ułamek mm (np. 0.5mm dla f=3MHz)

Poprzecznik rozproszenia ro śnie z 4 pot ęgą częstotliwo ści emitowanej!

σπ β β

βρ ρρ ρsc

e o

o

e o

e o

k r=

−+

−+

4

9

1

3

3

2

4 62 2[( ) ( ) ]

Metody pomiaru pr ędkości przepływu krwiMetody ultrad źwiękowe wykorzystuj ące rozpraszanie fal przez krew

c

fk

πλπ 22 ==

Porównanie poziomu ech pochodz ących od ścian naczynia i od krwinek

Metody pomiaru pr ędkości przepływu krwiMetody ultrad źwiękowe wykorzystuj ące rozpraszanie fal ultrad źwiękowych przez krew

2016-11-14

5

e t j t( ) exp( )= ω

Fala emitowana w chwili odbicia od celu, z=z o+vt(przybli żaniu si ę celu odpowiada ujemna pr ędkość idodatnia zmiana cz ęstotliwo ści fali tzw. cz ęstot-liwo ść dopplerowska):

Zjawisko Dopplera

Fala emitowana:

Fala propaguj ąca:

Metody pomiaru pr ędkości przepływu krwiMetoda ultrad źwiękowa z emisj ą ciągłą CW (Continuous Wave)

))/)((2exp())/(2exp())/(2exp())(exp()( 0 cvtztfjcztfjzftjkztjte −−=−=−=−= ππλπω

Faza sygnału w chwili odbicia od celu:

)/)((2)( 0 cvtztft +−= πθ

λπ2=kfc /=λfπω 2=

))(exp()( kztjte −= ω

Częstotliwo ść fali w chwili odbicia od celu – pochodnafazy sygnału:

Fala odbita powraca do układu nadajnik/odbiornik,doznaj ąc takiej samej zmiany fazy, ale cz ęstotliwo ść„emitowana” przez cel wynosi f r:

Zjawisko Dopplera


Jeśli v<<c: f f v co ≅ −( / )1 2

)/1(/21

cvfdtdfr −== θπ

2)/1()/1(/21

cvfcvfdtdf roo −=−== θπ

2016-11-14

6

f f v co ≅ −( / )1 2

Różnica mi ędzy cz ęstotliwo ścią emitowan ą a powracaj ącą do odbiornika:

∆ f vf c≅ 2 /

Zjawisko Dopplera


Częstotliwo ść fali odbita i powracaj ącej do układu nadajnik/odbiornik,wynosi f o:

W pomiarach przepływu krwi zazwyczaj wyst ępują następujące warunki:f~=106Hz, v~=10-100cm/s, ∆f~= 103Hz, ∆f/f~=10 -3. Różnica mi ędzy cz ęstotliwo ściąemitowan ą i odbieran ą jest znikoma, stosowanie filtracji nie pozwoli naodseparowanie tak blisko poło żonych siebie widm. Wymagane jestzastosowanie specjalnej techniki pomiaru tej ró żnicy i zarazem wydobywaniainformacji o pr ędkości przepływu – jest to tzw. demodulacja koherentna,polegaj ąca na zdudnieniu sygnału odbieranego z sygnałem emitowanym .

Wzmacniacz odbiornika – wzmac-nia sygnał we, z racji du żej dyna-miki sygnałów i tzw. przeciekuwzmocnienie ograniczone (~10x).Dalsze wzmocnienie – zademodulatorami.

Generator główny dostarczasygnał do nadajnika, sygnałyodniesienia do demodulacji, ew.inne sygnały steruj ące.


2016-11-14

7

Separacja sygnałów dopplerowskichpochodz ących od przeciwnych kierunkówprzepływu krwi wymaga demodulacjikwadraturowej – dwóch demodulatorów(koherentnych, iloczynowych). Na jeden znich podawany jest sygnał wyj ściowywzmacniacza oraz sygnał odniesienia, nadrugi za ś sygnał wyj ściowy wzmacniaczaoraz sygnał odniesienia przesuni ęty w fazieo pi/2 (czyli w kwadraturze).

Informacja o kierunku przepływuzakodowana jest w relacji fazowej mi ędzyskładowymi sygnałów wyj ściowych obudemodulatorów.


Schemat blokowy i sygnały w przepływomierzu CW


2016-11-14

8

Schemat blokowy i widma sygnałów w przepływomierzu CW

)cos()( tte Ω= ])cos[(])cos[()cos()( ttttR −+ −Ω++Ω+Ω= ωω

Sygnał emitowany (A) odebrany (B)


)]cos()2cos()cos()2cos()2cos(1[5.0)cos()()( tttttttRtD −−++ +−Ω+++Ω+Ω+=Ω= ωωωω

)]sin()2sin()sin()2sin()2[sin(5.0)sin()()( tttttttRtQ −−+− +−Ω+−−Ω+Ω=Ω= ωωωω

Sygnały po demodulacji kwadraturowej (C, D)



)]cos()[cos(5.0)( tttD −+ += ωω )]sin()sin([5.0)( tttQ −+ +−= ωωSygnały po filtracji pasmowej (E,F)

2016-11-14

9

)cos()(2/ ttQD −=+ ωπ )sin()(2/ ttDQ +−=+ ωπSygnały za sumatorami (H,G)



Sygnały za przesuwnikami fazy )]sin()sin([5.0)(2/ tttD −+ −−= ωωπ )]cos()cos([5.0)(2/ tttQ −+ +−= ωωπ

Podstawowe parametry sygnału dopplerowskiego pr ędko ści przepływu krwi (s.d.p.p.k.)

Widmowa g ęsto ść mocy (widmo) s.d.p.p.k.


2016-11-14

10

Schemat blokowy przepływomierza dopplerowskiego CW i widmowa g ęsto ść mocy sdppk

Składowe sygnału i ich widma.

Implikacje dla toru sygnałowego.


Podstawowe parametry sygnału dopplerowskiego pr ędko ści przepływu krwi

Widmowa g ęsto ść mocy (widmo) s.d.p.p.k .

Częstotliwo ść średnia F śr – wydatek (np. w aorcie wst ępującej, wymagaznajomo ści warto ści średnicy naczynia)

Częstotliwo ść maksymalna Fmax – ocena zw ężeń (np. tętnicy szyjnej)

Fmax i F śr – ocena zw ężeń, ocena wła ściwo ści ło ża naczyniowego poni żejpunktu pomiaru (np. opór ło żyska)


2016-11-14

11

FfG f df

G f dfsr = ∫

∫

( )

( )

Częstotliwo ść średnia widma:

Częstotliwo ść maksymalna(obwiednia) widma (CDF –dystrybuanta znormalizowanegorozkładu widmowej g ęsto ści mocy):

F f CDFmax ( . . )= = ÷0 9 0 99

Spektrogram

Podstawowe parametry sygnału dopplerowskiego pr ędko ści przepływu krwi


Widmo sygnału dopplerowskiego uzyskanego w okolicy bifurkacji t ętnicy szyjnej – niejednoznaczno ść – potrzeba ograniczenia obszaru rozpraszania

Czas →

←częstotliw

ość


2016-11-14

12

Rozwi ązanie – ograniczenie czasu trwania emisji i odbioru sygnału – metodaimpulsowa

Widmo sygnału dopplerowskiego uzyskanego w okolicy bifurkacji t ętnicy szyjnej – niejednoznaczno ść – potrzeba ograniczenia obszaru rozpraszania


Metody pomiaru pr ędkości przepływu krwiMetoda ultrad źwiękowa z emisj ą impulsow ą z pojedyncz ą bramk ą PW (Pulsed Wave)

Zasada pomiaru pr ędko ści przepływu krwi metod ą impulsow ą

TE – czas emisji (okre śla liczb ę wyemitowanych okresów fali)

TD – czas gł ęboko ści (okre śla poło żenie obszaru pomiaru)

TG – czas otwarcia bramki (wraz z TE okre śla rozmiar obszaru,w którym prowadzony jest pomiar)

TPRF – czas powtarzania impulsu

2016-11-14

13

Idea pomiaru pr ędko ści przepływu krwi metod ą impulsow ą

Te – czas emisji (okre śla liczb ę wyemitowanych okresów fali US)

Td – czas gł ęboko ści (okre śla poło żenie obszaru pomiaru)

Tg – czas otwarcia bramki (wraz z TE okre śla rozmiar obszaru, wktórym prowadzony jest pomiar)

Tprf – czas powtarzania impulsu

Idea pomiaru pr ędko ści przepływu krwi metod ą impulsow ą

2016-11-14

14

Schemat blokowy prostego przepływomierza impulsoweg o

Przepływomierz z demodulatorem i filtrem dolnoprzepustow ym ipróbkowaniem tzw. baseband’u

T – przetwornik

N – nadajnik

A – wzmacniacz

M – mieszacz (demodulator)

FDP – filtr dolnoprzepustowy

US – układ steruj ący

S&H – układ próbkuj ący z pami ęcia


Metoda ultrad źwiękowa z emisj ą impulsow ą z pojedyncz ą bramk ą PW (Pulsed Wave)

Obserwujemy przesuni ęcie czasowemiędzy kolejnymi echami. Jest onozerowe, je śli stała jest pr ędkość celu,tj. poło żenie kolejnych ech nie ulegazmianie, warto ści w momentachpomiaru (próbkowania) s ą takie same.

Sygnał po demodulacji echa po kolejnych emisjach

echa w przypadku zerowej pr ędkości celu

2016-11-14

15

Obserwujemy przesuni ęcie czasowemiędzy kolejnymi echami. Je śli celporusza si ę, poło żenie kolejnych echulega zmianie - s ą przesuni ętewzgl ędem siebie w fazie!!!!

Warto ści w momentach pomiaru(próbkowania) s ą różne.

Jeśli cel porusza sie ze stał ąprędkością, przesuni ęcia fazowemiędzy kolejnymi echami s ą

jednakowe.


Sygnał po demodulacji echa po kolejnych emisjach

echa w przypadku pr ędkości celu różnej od 0

Metoda ultrad źwiękowa z emisj ą impulsow ą z pojedyncz ą bramk ą PW

Obserwujemyprzesuni ęcie czasowemiędzy kolejnymiechami. Je śli celporusza si ę, poło żeniekolejnych ech ulegazmianie - s ąprzesuni ęte wzgl ędemsiebie w fazie!!!!

Wartości w momentachpomiaru (próbkowania)są różne.

Jeśli cel porusza sie zestałą prędko ścią,przesuni ęcia fazowemiędzy kolejnymiechami s ą jednakowe.

echa w przypadku zerowej prędkości celu


2016-11-14

16


Obserwujemy przesuni ęcieczasowe mi ędzy kolejnymiechami. Je śli cel porusza si ę,poło żenie kolejnych ech ulegazmianie - s ą przesuni ęte wzgl ędemsiebie w fazie!!!!

Wartości w momentach pomiaru(próbkowania) s ą różne.

Jeśli cel porusza sie ze stał ą

prędkością, przesuni ęcia fazowe(czasowe) mi ędzy kolejnymiechami s ą jednakowe.Przesuni ęcie to jest równe:

tv

cTs PRF=

2


Schematy blokowe przepływomierzy impulsowych

Przepływomierz z filtrem pasmowoprze-pustowym i próbkowaniem sygnałuwysokiej cz ęstotliwo ści tzw. RF (RadioFrequency).

Przepływomierz z demodulatorem ifiltrem dolnoprzepustowym ipróbkowaniem sygnału w pasmiepodstawowym tzw. baseband’u


2016-11-14

17

Przepływomierze impulsowe

Uwaga: próbkowanie odbywa si ę z częstotliwo ścią fprf (czyli kilka-kilkana ście kHz)!!

Uwaga: próbkowanie odbywa si ę z równie ż z częstotliwo ścią fprf (czyli kilka- kilkana ście kHz), mimo że próbkowany jest sygnał RF -o częstotliwo ści kilku MHz!!

Z demodulacj ą do basebandu

Z próbkowaniem RF

Pomiar pr ędko ści z informacj ą o kierunku przepływu

Detekcja kierunku ruchu – poprzez analogi ę do demodulacji kwadraturowej jak wprzypadku CW.

Sygnał w kwadraturze uzyska ć można przesuwaj ąc o π/2 spróbkowany sygnał RF(poniewa ż sygnał stanowi ący cz ęść urojon ą sygnału analitycznego jestprzesuni ętą o 1/4 okresu fali emitowanej replik ą części rzeczywistej)

sin(2πf0t)= cos(2πf0t-π/2)=cos(2πf0(t-∆t)),

2πf0∆t= π/2, ∆t=1/(4f0)

operacja przesuni ęcia równowa żna jest zastosowaniu w stosunku do sygnału RFdrugiego układu S&H próbkuj ącego z opó źnieniem o 1/4 okresu fali emitowanej,


2016-11-14

18

Ograniczenia metody impulsowej

Minimalny czas obserwacji (NT PRF) umo żliwiaj ący wyznaczenie pewnej minimalnejczęstotliwo ści f min , związanej z minimaln ą prędkością vmin wynosi 1 okres f min , stądminimalna mierzalna pr ędkość (f – częstotliwo ść emisji, f prf – częstotliwo śćpowtarzania emisji):

NTf v

c

fPRF = =1 1

2min min v

c f

NfPRF

min =2

W metodzie impulsowej dokonujemy próbkowania z okresem T PRF. Maksymalnamierzalna cz ęstotliwo ść fmax powinna spełnia ć warunek Nyquista. Maksymalnaprędkość jest ograniczona przez warunek:

fv

cf

f PRFmax = ≤

2

2

Metody pomiaru pr ędkości przepływu krwiMetoda ultrad źwiękowa z emisj ą emisj ą impulsow ą z pojedyncz ą bramk ą PW (Pulsed Wave)

Maksymalna pr ędkość jest ograniczona przez warunek:

vc f

fPRF

max ≤2 2f

v

cf

f PRFmax = ≤

2

2

efc

vd8maxmax ≤

f – częstotliwo ść emitowana, v - pr ędkość przepływu, c – pr ędkość propagacjifali, f prf – częśtotliwo ść powtarzania emisji.

TPRF określa maksymaln ą głęboko ść (odległo ść od źródła fali), na której mo żliwyjest jednoznaczny pomiar (c – pr ędkość propagacji fali):

Iloczyn maksymalnej pr ędkości i gł ęboko ści pomiaru jest wobec tegoograniczony:

2/max PRFcTd ≤

Ograniczenia metody impulsowej

Metody pomiaru pr ędkości przepływu krwiMetoda ultrad źwiękowa z emisj ą emisj ą impulsow ą z pojedyncz ą bramk ą PW (Pulsed Wave)

2016-11-14

19

Metody pomiaru pr ędkości przepływu krwiMetoda ultrad źwiękowa z emisj ą impulsow ą z wielokrotn ą bramk ą

CCA – tętnica szyjna wspólna, ECA – t ętnica szyjna zewnętrzna, ICA – t ętnica szyjna wewn ętrzna

Przepływomierz z emisj ą impulsow ą z wielokrotn ą bramk ą – schemat blokowy

Master clock – generator głównyNAD – nadajnikODB – wzmacniacz odbiornika,

z regulacj ą wzmocnienia(poło żenia bramek bramek!)

DEM kwadr. – demodulator kwadraturowyS&H – układ próbkuj ący z pami ęciąFPP – filtr pasmowo-przepustowyD, Q – sygnały akustyczne w kwadraturzeWZM – wzmacniacze, wła ściwo ści dostosowane do sygnału (RF, baseband,

akustyczny)


2016-11-14

20

Wstęp do obrazowania rozkładu pr ędkości (CFM –Color Flow Mapping - kolorowa mapa przepływu)

Obszar pomiaru z wielokrotn ą bramka


pojedyncza bramka mapa pr ędkości –wielokrotna bramka

dla wielu linii

Color Flow Mapping

2016-11-14

21

Różne typy obrazowania 2D, kolorowa mapa pr ędko ści (CFM) i sonogram

Kolorowa mapa pr ędkości – wynik pomiaru pr ędkości przepływu krwi w wposzczególnych punktach obszaru obejmuj ącym całe naczynie b ądź komoryserca, zakodowany przy pomocy skali barw. Długo ść obszaru daj ącegopojedynczy wynik jest rz ędu 1mm, co odpowiada kilku okresom falinadawanej.

CFM (kolorowa mapa pr ędko ści)

Dwie metody

– analizy fazy sygnału (bliskie metodzie impulsowej)

- analizy opó źnienia mi ędzy kolejno odbieranymi liniami

Analiza opó źnienia mi ędzy kolejnoodbieranymi liniami – wyznaczana jestfunkcja korelacji wzajemnej Rr 12 dlafragmentów kolejno odebranych linii ech r 1i r 2 i poszukiwane jej maksimum

2016-11-14

22

Procedura:

- kolejne linie dzielone s ą na segmenty

- obliczane s ą estymaty funkcji korelacjiwzajemnej dla tych samych segmentów wkolejnych liniach

- poszukiwane s ą poło żenia maksimów funkcjikorelacji wzajemnej

CFM (kolorowa mapa pr ędko ści)

Estymator funkcji korelacji wzajemnej dla dwóchsegmentów z kolejnej pary linii (N s – liczbapróbek w segmencie, m – opó źnienie dla któregoobliczana jest funkcja korelacji):

∑−−

=+

−=

1

02112 )()(

1)(

mN

ks

s

mkrkrmN

mR

Kardiotokografia

2016-11-14

23

Detekcja rytmu serca płodu (kardiotokografia) oraz ruchów płodu

ultrasonogram 2D/M brzucha ci ężarnej

Klatka piersiowa/przepona

Struktury serca

Kardiotokografia

pomiar cz ęsto ści skurczów serca płodu (na podstawie analizykorelacyjnej sygnału dopplerowskiego powstaj ącego w wyniku ruchówstruktur serca płodu), wynik - parametr Fetal Heart Rate (FH R)

- równoczesna detekcja skurczów macicy (czujnik przemiesz czenia lubciśnienia)

2016-11-14

24

FHR a skurcze macicy – zapis KTG.

Analizowany jest przebieg FHR i jego zmiany wywołane przezskurcze macicy, ruchy płodu, ew. czynniki zewn ętrzne (oksytocyna)

Detekcja ruchów płodu i rytmu serca płodu (kardiotokografia )

Wymagania stawiane przetwornikom s ą całkowicie odmienne odstawianych w przypadku pomiaru pr ędkości przepływu! Nale ży zapewni ćrozbie żny rozkład ci śnienia, by ograniczy ć skutki ruchów płodu.

Metoda – oprócz detekcji ruchów struktur serca – umo żliwia równie ż

detekcj ę innych ruchów wyst ępujących w obszarze rozpraszania, np.ruchów pseudooddechowych płodu.

Detekcja ruchów płodu i rytmu serca płodu (kardiotokografia )

ultrasonogram M brzucha ci ężarnej

2016-11-14

25

Detekcja ruchów płodu i rytmu serca płodu (kardiotokografia )Schemat blokowy układu cz ęści FHR kardiotokografu

Schemat jest identyczny ze schematem przepływomierz a do pomiaru pr ędkości przepływu krwi. Ró żnica le ży w zastosowanych cz ęstotliwo ściach emitowanych oraz pasmach filtrów. Ze wzgl ędu na potrzeb ę uzyskania rozbie żnej wi ązki (przeciwnie ni ż przy pomiarze pr ędkości przepływu krwi) oraz niskiego tłumienia stosowane s ą niskie cz ęstotliwo ści emitowane – 1MHz do 2MHz.

Prędkości ruchów struktur serca le żą poni żej ok. 80mm/s, pr ędkości ruchów powierzchni klatki piersiowej wynosz ą średnio ok. 10mm/s). Przy f emitowanej 2MHz częstotliwo ści dopplerowskie le żą w przedziale kilkana ście- kilkadziesi ąt Hz, rzadko przekraczaj ą 150Hz.

Metoda laserowa optyczna (LDA)

2016-11-14

26

Pomiar perfuzji, mikrokr ążenia ew. pomiar inwazyjny w naczyniu)

Metody pomiaru pr ędkości przepływu krwiMetoda laserowa optyczna

Penetracja i rozpraszanie światła w skórze

Naskórek – odbicieSkóra wła ściwa - włókna kolagenu - rozpraszanieErytrocyt – dysk ~10 µm – odbicie światła (ew. wielokrotne)


2016-11-14

27

Większo ść fotonów podlega rozproszeniu nastrukturach skóry. Fotony odbite/rozproszoneprzez krwinki b ędą wykazywa ć przesuni ęciedopplerowskie (zmian ę częstotliwo ści). Jeślierytrocytów jest dostatecznie du żo – mo żewyst ąpić wielokrotne odbicie, pojawi si ę rozmyciewidma sygnału dopplerowskiego (dodawanie/odejmowanie przesuni ęć dopplerowskich).

Zjawiska zachodz ące w skórze (mikrokr ążeniu)


Przepływomierz LDA (LDF)zasada pomiaru


2016-11-14

28

Jeśli liczba fotonów wykazuj ących przesuni ęcie dopplerowskie i niewykazuj ących tego przesuni ęcia, padaj ących na powierzchni ę fotodetektora,jest du ża – nastąpi zdudnienie (demodulacja koherentna) i na wyj ściu detektorapojawi ą się odpowiednie produkty tej demodulacji.

Zastosowanie dwóch fotodetektorów i wzmacniacza ró żnicowego poprawiastosunek sygnału do szumu.

Przepływomierz LDA (LDF)


iisnVf λαα /)cos(cos −=∆i

i nf

c=λ

V – prędkość erytocytu (kilka cm)n – współczynnik refrakcji światła we krwi (1.33)

f i – częstotliwo ść fali padaj ącej (1013Hz)αi – kąt padania fali wzgl ędem wektora Vαs – kąt rozpraszania fali wzgl ędem wektora V

∆ f i – przesuni ęcie dopplerowskie (kilkana ście Hz)

Przepływomierz LDA (LDF) rozpraszanie i przesuni ęciedopplerowskie dla mikrokr ążenia


2016-11-14

29

Schemat blokowy toru odbiorczego i przetwarzania sygnału

Oznaczenia

FD - fotodetektorI/U – przetwornik pr ąd/napi ęcie

> – wzmacniaczeFGP – filtr dolnoprzepustowyFDP – filtr górnoprzepustowyA/D – przetwornik analogowo-cyfrowyACP – 1-y moment zwykły widmowej g ęsto ści mocy składowej zmiennej sygnału, proporcjonalny do skutecznej warto ści pr ędkości krwinek

DC – składowa stała sygnału dopplerowskiego


Schemat blokowy toruodbiorczego i przetwarzaniasygnału

Obliczanie sygnału perfuzji:

LDP=(ACP-N)*CF/(DC)2

gdzie

N – poziom szumu zwi ązany ze składow ą DC, szacowany na podstawie pomiaru składowej DC dla materiału wolnego od ruchomych cen trów rozpraszaj ących dla kilku długo ści fali;

CF – współczynnik kalibracji (wyznaczany z wykorzysta niem modeli fizycznych lub wyizolowanych tkanek)

Normalizacja sygnału ACP wzgl ędem DC wynika z konieczno ści eliminacji wpływu fluktuacji poziomu emisji laserowej.


2016-11-14

30

mieszanie optyczne w fotodetektorzeprędkość kilka cm/s

dł. fali 632.8nmprzesuni ęcie dopplerowskie rz ędu kilkunastu - kilkudziesi ęciu Hzmiara perfuzji – pr ędkość średnia - pierwszy moment zwykły widma


Metoda elektromagnetyczna

2016-11-14

31

Krew stanowi poruszaj ący si ę przewodnik w poluindukcji magnetycznej B. Powstaje siłaelektromotoryczna E.

Napięcie mi ędzy elektrodami woltomierza wynosi:

gdzie Q- wydatek obj ętościowy (dla rozkładuparabolicznego pr ędkości), a- promie ń naczynia

BvE x=a

BQU

π2=

2

2vaQ

π=

Metody pomiaru pr ędkości przepływu krwiMetoda elektromagnetyczna

Documents

Elektroniczna aparatura medyczna IIIzib.mchtr.pw.edu.pl/downloads/Przedmioty/EAMEB/EAMEB3.pdf · Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu