基于線陣CCD的血流變測(cè)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(dòng)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(guò)程中都會(huì)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(cè)對(duì)這些疾病的預(yù)防和早期診斷有著重要的指示作用。檢測(cè)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(duì)復(fù)雜、測(cè)

2、量時(shí)間較長(zhǎng)、難以做到便攜性的特點(diǎn)，以求研究一種新型的血流變儀來(lái)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(jìn)展，提出了一種基于毛細(xì)管中血液流速測(cè)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(xì)管中血液流速與粘度的關(guān)系式，從而把粘度的測(cè)量轉(zhuǎn)移到流速測(cè)量上來(lái)，進(jìn)而簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的復(fù)雜度、降低了測(cè)量時(shí)間。
　　毛細(xì)管內(nèi)血液流速測(cè)量系統(tǒng)的主要過(guò)程為：將內(nèi)徑為0.5mm，管長(zhǎng)為100mm的毛

3、細(xì)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(xì)管左端浸入血液樣品內(nèi)，這樣，血液樣品在毛細(xì)現(xiàn)象的作用下自然地流動(dòng)，利用線陣CCD對(duì)毛細(xì)管中有無(wú)液體區(qū)域的信號(hào)輸出差異提取血液樣品的邊緣點(diǎn)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(dá)到測(cè)量血液粘度的目的。
　　線陣CCD輸出的是電壓信號(hào)，需要轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)方便進(jìn)一步的處理，采用視頻信號(hào)專用的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換器對(duì)電壓

4、信號(hào)進(jìn)行處理，進(jìn)而輸出灰度值。實(shí)際觀察可以看到，血液樣品邊緣點(diǎn)不是特定的一個(gè)象元，而是由多個(gè)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(diǎn)。本文提出了一種自適應(yīng)的邊緣點(diǎn)檢測(cè)算法，可以實(shí)時(shí)的提取邊緣點(diǎn)的信息而不必存儲(chǔ)一幀信號(hào)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(shí)時(shí)性強(qiáng)的特點(diǎn)。采用FPGA（現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門(mén)陣列）作為系統(tǒng)的核心，用于系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)、圖像邊緣點(diǎn)的提取和PC端的數(shù)據(jù)傳輸，加快了系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)進(jìn)程，提高了整

5、體性能。
　　使用C++ Builder對(duì)PC端軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，用于血液樣品流速曲線和粘度的顯示。然后，進(jìn)行了紅墨水、人體全血和不同紅細(xì)胞壓積人體血液的流速曲線的顯示與流動(dòng)特性的分析，驗(yàn)證了本系統(tǒng)的可行性。最后，對(duì)人體血液樣品進(jìn)行了10次相同條件下的表觀粘度測(cè)量，測(cè)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(cè)量時(shí)間不會(huì)超過(guò)15s，可以看出，本系統(tǒng)具有系統(tǒng)簡(jiǎn)便、測(cè)