نوع مقاله: مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه صنعتی امیرکبیر، گروه مهندسی پرتوپزشکی

2 دانشگاه غلوم پزشکی تهران، گروه مهندسی و فیزیک پزشکی

10.22041/ijbme.2005.13579

چکیده

روش های مختلفی برای اندازه گیری و نمایش تغییرات سرعت جریان خون در شریان ها و وریدها پیشنهاد شده است. از این میان، سرعت سنج های فراصوتی بر پایه اندازه گیری فرکانس شیفت داپلر و محاسبه سرعت جریان خون از روی فرکانس شیفت استوار می باشند. با استفاده از منحنی سرعت– زمان یا طیف های حاصله در حوزه فرکانس که هر دو از خروجی های دستگاه به شمار می روند، وجود یا عدم وجود موارد غیرطبیعی و درجه گرفتگی عروق آشکار می گردد. در این تحقیق، طراحی و ساخت یک نمونه جریان سنج فراصوت پالسی مورد بررسی قرار گرفته است. سخت افزار ساخته شده شامل دو بخش آنالوگ و دیجیتال است. قسمت مدارات آنالوگ از نوسان ساز اصلی، مدار تولید سیگنال تحریک، فرستنده، گیرنده، تقویت کننده، دمدولاتور و مدار نمونه برداری از سیگنال تشکیل شده است. خروجی آنالوگ، توسط یک کارت مبدل آنالوگ به دیجیتال، به صورت کدهای دیجیتال تبدیل شده و به کامپیوتر انتقال می یابد. به علاوه، واحد کنترل دیجیتال کار نظارت بر مدارات آنالوگ را بر عهده دارد. پس از انتقال اطلاعات به کامپیوتر، محاسباتی از قبیل گرفتن تبدیل فوریه سریع، نمایش منحنی تغییرات سرعت جریان خون با زمان و محاسبه و نمایش اسپکتروگرام دوبعدی، همگی توسط نرم افزار نوشته شده در محیط Visual C++6 انجام می پذیرد. برای آزمایش سیستم، یک فانتوم داپلر با کنترل تمام الکترونیکی ساخته شد که از آن می توان برای آزمایش و کنترل کیفی سیستم های داپلر بالینی دیگر نیز استفاده کرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Design And Prototyping Of An Ultrasonic Pulsed Doppler System For Blood Velocity Measurement In Vessels

نویسندگان [English]

  • Nima Hemati 1
  • Mohammad Javad Abolhassani 2

1 Department of Medical Radiation Engineering, Amir Kabir University of Technology

2 Department of Medical Physic & Engineering, Tehran University of Medical Sciences

چکیده [English]

Nowadays, various methods have been suggested to measure and monitor blood velocity variation in arteries and veins. Ultrasonic velocimetry is one of these methods, which is based on Doppler shift frequency measurement and the blood flow velocity calculation using Doppler shift signal. Using velocity-time curves or frequency spectrum which is system outputs, the abnormal cases and the stenosis degree can be determined. In this study, the design and prototyping of a pulsed Doppler system are investigated. The design consists of analog and digital circuits. The analog section includes Master oscillator, stimulus generator, transmitter, receiver, RF amplifier, demodulator and signal sampling circuits. Analog Doppler signal is then converted to digital codes and transferred to PC via an analog to digital converter card. The controlling of analog circuits is also implemented by the digital control unit. After data being transferred to the PC, data analysis such as fast fourier transform (FFT), monitoring of blood velocity variation with time and computation of two dimensional spectrogram are implemented by a software which was written in the Visual C++6 environment. In order to test the system, a string Doppler phantom with full electronic control was built. This phantom also can be used to test and control the quality of the other clinical ultrasonic Doppler systems. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Ultrasound
  • Doppler
  • Blood velocimetry
  • Discrete fourier transform
  • 2 Dimensional spectrogram

[1]     Lunt MJ, Jenkinson DF, Kerr D; Transcranial Doppler blood velocity measurement-the effect of changes in velocity profile; Ultrasound in Med Biol 2000; 26: 1145-1151.

[2]     Sanchez I, Garcia NF, Fuentes M; Doppler ultrasound blood flow detector; Journal of the Mexican Society of Instrumentation 1998: 62-66.

[3]     Von Kruger MA, Evans DH; Doppler ultrasound tracking instrument for monitoring Blood flow velocity; Ultras in Medic & Biology 2002; 28: 1499-1508.

[4]     Evans DH, Mcdicken WN, Skidmore R, Woodcock JP; Doppler Ultrasound Physics, Instrumentation and Clinical Applications; John Wiley, Chi Chester; 1989.

[5]     Abolhassani MDJ; Monitoring of Cerebral Blood Flow in the Infants by Doppler Ultrasound; PhD Thesis; Imperial College UK 1994.

[6]     Krauss HL, Bostian CW, Raab FH; Solid State Radio Engineering; John Wiley & Sons; April 1980.

[7]     Barber DC, Rao U, Sherriff SB, Gardener D; Real-time analysis of Doppler waveforms; Ultrasonics 1987; 25: 87-89.

[8]     Svein B, Kjell K; Predictive analog to digital conversion of doppler ultrasound signals; IEEE Trans on Biomed Eng 1995; 42: 260-268.

[9]     Fish PJ; Non stationary broadening in pulsed Doppler spectrum measurements; Ultrasound in Med & Biology 1991; 17: 147151.

[10] Piero T; A tracking FFT processor for pulsed Doppler analysis beyond the nyquist limit; IEEE Transactions on Biomedical Engineering 1989; 36 (2): 232-237.

[11] Censor D, Newhouse V, Vontz T, Ortega H; Theory of ultrasound doppler-spectra velocimetry for arbitrary beam and flow configurations; IEEE Transactions on Biomedical Engineering 1988; 35 (9): 740-751.

[12] Hoskins P; Choice of moving target for a string phantom on the performance testing of Doppler ultrasound systems; Ultrasound in Med Biol 1994; 20: 781-789.

[13] Mc Carty K, Locke Dj; Test objects for the assessment of the performance of Doppler shift flow meters; Physics in Medical Ultrasound; 1986: 94-106.

[14] Walker AR, Phillips DJ, Powers JE; Evaluating Doppler devices using a moving string test target; Journal of Clinical Ultrasound 1985; 10: 25-30.

[15] نیما همتی؛ طراحی و ساخت یک سیستم داپلر پالسی فراصوت جهت بررسی عروق مغزی؛ پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تابستان 1382.