基于線陣CCD的血流變測量方法研究.pdf

1、血液粘度是表征血液流變特性的重要參數(shù)之一，反應(yīng)了血液的流動特性。臨床觀察發(fā)現(xiàn)，高血壓、心肌梗塞、缺血性腦卒中等疾病的發(fā)展過程中都會引起相應(yīng)的血液粘度值的增大或減小；頭痛、眩暈、記憶力減退等癥狀，大多是隨著血液粘度的升高而出現(xiàn)，隨著血液粘度的降低而緩解。因此，血液粘度的檢測對這些疾病的預(yù)防和早期診斷有著重要的指示作用。檢測血液粘度的醫(yī)療器械為血液流變儀，本文考慮到，目前比較成熟的兩種血液流變儀——錐板式和壓力式血流變儀，其系統(tǒng)相對復(fù)雜、測

2、量時間較長、難以做到便攜性的特點，以求研究一種新型的血流變儀來提高系統(tǒng)的整體性能。
　　本文介紹了血液流變儀的分類和研究進展，提出了一種基于毛細管中血液流速測量粘度的方法：基于血液流變學(xué)的卡森流體模型、泊肅葉定律及其修正式等理論，建立了毛細管中血液流速與粘度的關(guān)系式，從而把粘度的測量轉(zhuǎn)移到流速測量上來，進而簡化了系統(tǒng)的復(fù)雜度、降低了測量時間。
　　毛細管內(nèi)血液流速測量系統(tǒng)的主要過程為：將內(nèi)徑為0.5mm，管長為100mm的毛

3、細管水平放置于線陣CCD（電荷耦合器件）和平行光光源之間，毛細管左端浸入血液樣品內(nèi)，這樣，血液樣品在毛細現(xiàn)象的作用下自然地流動，利用線陣CCD對毛細管中有無液體區(qū)域的信號輸出差異提取血液樣品的邊緣點信息，從而得到一系列血液樣品的離散位移，再加上已知的線陣CCD掃描周期，可以獲得血液樣品的流速曲線，最終達到測量血液粘度的目的。
　　線陣CCD輸出的是電壓信號，需要轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號方便進一步的處理，采用視頻信號專用的模擬信號轉(zhuǎn)換器對電壓

4、信號進行處理，進而輸出灰度值。實際觀察可以看到，血液樣品邊緣點不是特定的一個象元，而是由多個象元組成的灰度值漸變的區(qū)域，因此需要定位到具體的邊緣點。本文提出了一種自適應(yīng)的邊緣點檢測算法，可以實時的提取邊緣點的信息而不必存儲一幀信號的所有數(shù)據(jù)，并且自適應(yīng)于漸變區(qū)的小幅度變化，具有消耗低、實時性強的特點。采用FPGA（現(xiàn)場可編程邏輯門陣列）作為系統(tǒng)的核心，用于系統(tǒng)的驅(qū)動設(shè)計、圖像邊緣點的提取和PC端的數(shù)據(jù)傳輸，加快了系統(tǒng)的開發(fā)進程，提高了整

5、體性能。
　　使用C++ Builder對PC端軟件進行設(shè)計，用于血液樣品流速曲線和粘度的顯示。然后，進行了紅墨水、人體全血和不同紅細胞壓積人體血液的流速曲線的顯示與流動特性的分析，驗證了本系統(tǒng)的可行性。最后，對人體血液樣品進行了10次相同條件下的表觀粘度測量，測得低切平均值為6.940mpa*s，高切平均值為2.298mpa*s，這與正常參考值在一定程度上是吻合的，且一次的測量時間不會超過15s，可以看出，本系統(tǒng)具有系統(tǒng)簡便、測