激光寬場多普勒血液流速系統(tǒng)關鍵技術研究.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)血液流速的檢測方法主要是超聲波，但是超聲波橫向分辨率不足，只能夠測量動脈和較粗靜脈血流，無法檢測血液微循環(huán)系統(tǒng)。而采用激光多普勒測血流，可以滿足血液微循環(huán)系統(tǒng)檢測橫向分辨率的要求，又具有無創(chuàng)性、操作簡單等優(yōu)點，在臨床醫(yī)學上有廣泛的應用價值，所以在國內外醫(yī)療器械方面?zhèn)涫荜P注。
　　通過查閱相關文獻研究了多種激光多普勒血液流速系統(tǒng)后，本設

2、計摒棄單點和掃描式測血流的方法，而選擇目前具有代表性的激光寬場多普勒成像測血流技術做為主要研究對象。主要研究內容如下：
　　1.深入學習光外差干涉理論和血液灌注成像理論，結合激光多普勒血液流速系統(tǒng)特點，對光源、圖像傳感器等關鍵器件進行選型。綜合分析現(xiàn)有實驗系統(tǒng)結構，設計了一種新式檢測光路系統(tǒng)。
　　2.完成高幀頻圖像采集系統(tǒng)硬件電路設計，包括：圖像傳感器控制電路、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)交互電路、同步動態(tài)存儲器(SDRA

3、M)控制電路、單片機STC51接口電路和CY7C68013A外圍電路。在PCB設計階段進行串擾仿真和反射仿真，確定器件走線拓撲結構、端接方式、板層結構等規(guī)則約束，并繪制PCB板。
　　3.激光寬場多普勒血液流速系統(tǒng)軟件設計，包括：FPGA時鐘管理程序設計、圖像傳感器控制程序設計、SDRAM讀寫程序設計、CY7C68013A讀寫程序設計、CY7C68013A固件程序和 USB2.0上位機控制程序設計等。程序模塊之間采用仿順序操作和并

4、行操作相結合的方式進行交互，并利用Modelsim-Altera對每個邏輯模塊進行仿真。最后，利用Labview中的VISA控件完成了上位機界面制作，并與高幀頻圖像采集系統(tǒng)建立通信。
　　4.利用自主設計的高幀頻圖像采集設備搭建了實驗系統(tǒng)，對活體皮膚組織進行成像，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。通過進一步白板實驗研究，消除了實驗系統(tǒng)噪聲對血流成像產生的影響