本文關(guān)鍵詞：不同狹窄程度血管中血流最大速度及對應(yīng)頻率提取研究

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【摘要】：近年來,隨著生活水平的提高和醫(yī)療技術(shù)的快速發(fā)展,心腦血管疾病的發(fā)病率和發(fā)現(xiàn)率大大提高,而動脈血管病變,頸動脈血管狹窄,動脈血管粥樣硬化是導(dǎo)致心腦血管疾病的重要發(fā)病因素。臨床上,對動脈血管的檢測主要用于超聲檢測技術(shù),但很難準(zhǔn)確提取出狹窄血管中的血流速度和血管病變程度,因此研究頸動脈在不同狹窄程度情況下提取血管中血流最大速度及其對應(yīng)最大頻率規(guī)律有重要意義。血流最大速度,也即超聲多普勒最大頻率。通過從血流多普勒功率譜確定最大頻率,進(jìn)而計算血流最大速度是臨床及研究廣泛應(yīng)用的方法。常用的包括簡單閾值法、百分比法、閾值交叉法、混合法、改進(jìn)的百分比法、幾何法等。這些方法雖簡單易行,但由于存在固有頻譜展寬及譜估計窗口展寬,確定最大頻率存在困難。另一方面,血流信號容易被噪聲干擾。在實際檢測中,不同噪聲水平會污染血流頻譜,從中提取的最大頻率存在不同程度的失真,會降低最大速度估計的可靠性和準(zhǔn)確性。為了克服傳統(tǒng)方法的不足,David等人提出從多普勒功率譜中確定正常血管血流最大速度的新方法。結(jié)果表明,在正常血管中,血流最大速度對應(yīng)的最大頻率位于多普勒頻譜下降沿的中間位置。由于頻譜下降沿的位置是通過功率最大值與最小值之差確定,在計算過程中噪聲會相互抵消。因此,該方法有效避免了噪聲干擾,其準(zhǔn)確性和可靠性較傳統(tǒng)方法高。然而,該研究針對正常血管,血流流態(tài)呈拋物線分布的穩(wěn)流情況。在臨床實踐中,硬化斑塊會造成血管狹窄,血流流態(tài)變得復(fù)雜,對應(yīng)的多普勒頻譜會加寬。上述的頻譜下降沿中位法不再適用。因此,研究不同程度狹窄血管的血流最大速度提取對血管疾病的檢測和診斷更具臨床意義。本文研究了狹窄血管中血流速度與多普勒功率譜的對應(yīng)關(guān)系,確定了不同狹窄程度血流最大速度與功率譜中對應(yīng)頻率的變化規(guī)律,獲得了狹窄血管中血流最大速度提取的新方法。首先建立雙邊軸對稱狹窄血管幾何模型,通過求解納維一斯托克斯方程(Navier-Stokes equations,NSEs)得到不同狹窄程度的血流流速分布,并據(jù)此移動在聲場中血管內(nèi)的每個粒子；在觀測時間窗口內(nèi),每個粒子的加窗信號在頻域中的功率譜為對應(yīng)線譜與sinc函數(shù)卷積的平方,將它們疊加起來可獲得血管段的血流多普勒頻譜。與速度分布中的最大值比較,根據(jù)二者交叉點確定其在功率譜中對應(yīng)的最大頻率位置。在理論計算中,分別提取了正常(0%)、及5%、10%、20%、30%、40%狹窄血管最大頻率在頻譜中的位置,確定了不同狹窄程度血流最大速度與功率譜中對應(yīng)頻率的變化規(guī)律,獲得了根據(jù)血管狹窄程度或血流最大速度范圍從血流功率譜中提取血流最大速度的新方法。理論計算表明,不同狹窄程度血流最大速度對應(yīng)最大頻率在功率譜下降沿的位置不同；正常血管對應(yīng)于功率譜下降沿的中位,并隨狹窄程度增加下移,其下移量與狹窄程度近似成直線趨勢變化。狹窄程度增大至40%時,最大頻率位于下降沿0.32倍位置。為驗證該方法的有效性,本文還進(jìn)行了計算機(jī)仿真實驗。對不同狹窄程度的血管模型用Field Ⅱ仿真超聲多普勒血流信號,應(yīng)用短時傅里葉變換計算對應(yīng)的功率譜,確定最大頻率位置,并與理論計算的結(jié)果相比較。結(jié)果表明,本文方法的仿真實驗結(jié)果與理論計算有較好的一致性,證明了方法的有效性和正確性。研究結(jié)果有助于準(zhǔn)確提取狹窄血管血流的最大速度。
【關(guān)鍵詞】：超聲多普勒 血流最大速度 狹窄血管 多普勒頻譜 最大頻率 血流檢測
【學(xué)位授予單位】：云南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：R543
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-18
• 1.1 研究目的和意義9-10
• 1.2 研究背景10-14
• 1.2.1 心腦血管疾病及其危害10-11
• 1.2.2 血管狹窄與動脈粥樣硬化11-13
• 1.2.3 超聲多普勒在狹窄血管血液動力學(xué)檢測上的應(yīng)用13-14
• 1.3 國內(nèi)外研究狀況14-16
• 1.4 論文的主要工作16-18
• 第二章 狹窄血管超聲多普勒血流功率譜的新方法和原理18-34
• 2.1 超聲多普勒血流檢測原理18-21
• 2.1.1 多普勒效應(yīng)18-19
• 2.1.2 超聲多普勒檢測血流原理19-20
• 2.1.3 多普勒檢測血流方法20-21
• 2.1.4 多普勒頻移信號的解調(diào)方法21
• 2.2 狹窄血管模型21-23
• 2.2.1 動脈局部狹窄21-22
• 2.2.2 雙邊軸對稱狹窄血管模型22-23
• 2.3 血流的流速分布23-30
• 2.3.1 納維-斯托克斯方程簡介(NSEs,Navier-Stokes equations)23-24
• 2.3.2 血流的流速分布24-30
• 2.4 多普勒血流的功率譜計算30-33
• 2.5 血流最大速度的確定方法33-34
• 第三章 實驗和結(jié)果34-56
• 3.1 理論計算及結(jié)果34-41
• 3.2 仿真實驗41-45
• 3.2.1 Field Ⅱ簡介41-42
• 3.2.2 仿真實驗的基本思路42
• 3.2.3 主要的數(shù)學(xué)方法42-45
• 3.3 仿真實驗結(jié)果45-53
• 3.4 定量對比分析53-56
• 第四章 總結(jié)及進(jìn)一步工作56-59
• 4.1 全文結(jié)論56-57
• 4.2 下一步的研究規(guī)劃57-59
• 參考文獻(xiàn)59-62
• 附錄 碩士就讀期間科研成果62-63
• 致謝63-64

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本文編號：868853