激光寬場(chǎng)多普勒血液流速系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、血液與人體健康不可分割，通過研究血液微循環(huán)系統(tǒng)可以得到身體組織病變情況，例如燒傷、眼底疾病等。傳統(tǒng)血液流速的檢測(cè)方法主要是超聲波，但是超聲波橫向分辨率不足，只能夠測(cè)量動(dòng)脈和較粗靜脈血流，無法檢測(cè)血液微循環(huán)系統(tǒng)。而采用激光多普勒測(cè)血流，可以滿足血液微循環(huán)系統(tǒng)檢測(cè)橫向分辨率的要求，又具有無創(chuàng)性、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在臨床醫(yī)學(xué)上有廣泛的應(yīng)用價(jià)值，所以在國內(nèi)外醫(yī)療器械方面?zhèn)涫荜P(guān)注。
　　通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)研究了多種激光多普勒血液流速系統(tǒng)后，本設(shè)

2、計(jì)摒棄單點(diǎn)和掃描式測(cè)血流的方法，而選擇目前具有代表性的激光寬場(chǎng)多普勒成像測(cè)血流技術(shù)做為主要研究對(duì)象。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　1.深入學(xué)習(xí)光外差干涉理論和血液灌注成像理論，結(jié)合激光多普勒血液流速系統(tǒng)特點(diǎn)，對(duì)光源、圖像傳感器等關(guān)鍵器件進(jìn)行選型。綜合分析現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了一種新式檢測(cè)光路系統(tǒng)。
　　2.完成高幀頻圖像采集系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)，包括：圖像傳感器控制電路、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)交互電路、同步動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器(SDRA

3、M)控制電路、單片機(jī)STC51接口電路和CY7C68013A外圍電路。在PCB設(shè)計(jì)階段進(jìn)行串?dāng)_仿真和反射仿真，確定器件走線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、端接方式、板層結(jié)構(gòu)等規(guī)則約束，并繪制PCB板。
　　3.激光寬場(chǎng)多普勒血液流速系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，包括：FPGA時(shí)鐘管理程序設(shè)計(jì)、圖像傳感器控制程序設(shè)計(jì)、SDRAM讀寫程序設(shè)計(jì)、CY7C68013A讀寫程序設(shè)計(jì)、CY7C68013A固件程序和 USB2.0上位機(jī)控制程序設(shè)計(jì)等。程序模塊之間采用仿順序操作和并

4、行操作相結(jié)合的方式進(jìn)行交互，并利用Modelsim-Altera對(duì)每個(gè)邏輯模塊進(jìn)行仿真。最后，利用Labview中的VISA控件完成了上位機(jī)界面制作，并與高幀頻圖像采集系統(tǒng)建立通信。
　　4.利用自主設(shè)計(jì)的高幀頻圖像采集設(shè)備搭建了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，對(duì)活體皮膚組織進(jìn)行成像，系統(tǒng)采樣幀頻為8kfps，得到組織血液微循環(huán)系統(tǒng)灌注成像圖最大分辨率為64x64，并能夠清晰看到血流圖變化。通過進(jìn)一步白板實(shí)驗(yàn)研究，消除了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)噪聲對(duì)血流成像產(chǎn)生的影響