狹窄血管超聲多普勒血流信號的計算機(jī)仿真及其分析.pdf

1、血管狹窄是一種常見的動脈血管疾病，與鄰近血管內(nèi)細(xì)胞異常增生、血栓形成和遠(yuǎn)端血管缺血等有密切的聯(lián)系，因此血管狹窄的無損檢測對臨床具有重要的意義。目前已有B型超聲成像、連續(xù)波(cw)和脈沖波(Pw)超聲多普勒檢測、彩色血流成像等技術(shù)被用于血管狹窄程度的估計。研究發(fā)現(xiàn)：CW和PW超聲多普勒技術(shù)具有較好的估計精度，其中提取的超聲多普勒信號的特征參數(shù)，如狹窄處最大流速、狹窄下游頻譜展寬指數(shù)(STI)等，在臨床上已獲得一定程度的應(yīng)用。為尋找對血管狹

2、窄程度敏感的超聲多普勒信號參數(shù)，本文希望通過計算機(jī)仿真方法研究不同血管狹窄程度、不同血流流速下的超聲多普勒信號特征。 論文先使用有限元分析(FEM)的方法計算血液流場，然后使用LMo提出的仿真算法合成狹窄血管各個位置的超聲多普勒信號，最后分析血液流速場和仿真多普勒信號的最大頻率、平均頻率和帶寬等頻譜參數(shù)在狹窄血管不同位置的變化趨勢。 論文對不同血管狹窄情況(包括單邊狹窄和雙邊對稱狹窄，狹窄程度從10％到90％)和不同血流

3、流動狀況(穩(wěn)恒流和脈動流)下的血流流速場分布和超聲多普勒血流信號進(jìn)行仿真研究。仿真實驗的具體方法為：先給定狹窄血管模型和相應(yīng)的仿真條件，然后用ANSYS軟件對狹窄血管內(nèi)的血液流速場進(jìn)行計算，再通過MATLAB編程從血液流速場信息得到仿真超聲多普勒信號的功率譜密度函數(shù)，并進(jìn)一步合成狹窄血管內(nèi)超聲多普勒仿真信號，最后對合成的超聲多普勒仿真信號進(jìn)行短時傅里葉變換(STFT)，并計算相應(yīng)的頻譜參數(shù)。 從仿真實驗的結(jié)果可以看出，血管狹窄所

4、引起的血流狀況的改變主要表現(xiàn)為：狹窄段血流速度加快，狹窄越嚴(yán)重狹窄段流速越快；狹窄出口處流速分布離散度增大，超聲多普勒信號頻譜展寬；狹窄下游可能出現(xiàn)反向血流和渦流，頻譜上出現(xiàn)負(fù)頻率信息。若使用不同的頻譜參數(shù)估計血管的狹窄程度，結(jié)果表明：平均頻率相比最大頻率和頻譜寬度有較好的估計精度。脈動血流的仿真結(jié)果還表明：脈動流時由于各個心動周期時相的流動狀況相互作用，所以狹窄下游流動狀況要比穩(wěn)恒血流時更復(fù)雜，相應(yīng)地，仿真超聲多普勒信號的頻譜特性也體