اندازه گیری سرعت جریان خون با استفاده از روش لیزر داپلر

میزان سرعت خون در بافتهای مختلف بدن انسان نشانگر صحت یا عدم صحت کارکرد اندام های مختلف می باشد. به همین خاطر روشهای تهاجمی و غیرتهاجمی مختلفی برای اندازه گیری آن پیشنهاد شده است. لیزر داپلر روشی غیر تهاجمی برای اندازه گیری سرعت خون در بافت است. در این روش پرتو نور لیزر بر روی بافت تابانده می شود و در اثر تعامل با گلبولهای قرمز خون، در فرکانس نور تغییری بوجود می آید که پس از دریافت و پردازش سیگنال، میزان سرعت خون را نشان می دهد. صفر بیولوژیکی، انتخاب نامناسب پهنای باند پردازش سیگنال و تخمین نامناسب از طیف سیگنال، مشکلاتی هستند که مانع بکارگیری وسیع این روش بصورت بالینی است. در این پایان نامه این مشکلات بررسی و نسبت به حل آنها اقدام شده است. برای دستیابی به اطلاعات سرعت خون باید طیف توان سیگنال داپلر را محاسبه کرد. بدین منظور، روشهای تخمین طیف مبتنی برfft و پارامتری مقایسه و اثرات آنها، در حذف نویزهای موجود و محاسبه دقیقتر سرعت خون بررسی شده است. علاوه بر آن در اندازه گیری سرعت خون به روش لیزر داپلر هر چه سرعت خون پایینتر باشد، رنج اصلی فرکانسی سیگنال کمتر می باشد. بنابراین برای دستیابی به نسبت سیگنال به نویز بالاتر باید پهنای باند پردازش، متناسب با سرعت خون تغییر کند. لذا روشی ارایه شده است که قادر است رنج فرکانسی اصلی سیگنال را تعیین کرده و به طور تطبیقی پهنای باند پردازش را برای محاسبه الگوریتم تخمین سرعت تنظیم کند. نتایج آزمایشها نشان داد که تنظیم پهنای باند پردازش به طور تطبیقی نسبت به روشهای قبلی که از پهنای باند پردازش ثابت استفاده کرده اند، نه تنها مقدار صفر بیولوژیکی را کاهش می دهد، بلکه حساسیت و محدوده خطی بودن دستگاه اندازه گیری را نیز افزایش می دهد. سپس روشی جدید برای حذف اثر صفر بیولوژیکی بر اساس تحلیل ریاضی حرکت سلولهای خونی ارایه می شود. ضمنا بعد از پردازشهای انجام شده و محاسبه سرعت خون سیگنال اندازه گیری شده حاصل از روش لیزر داپلر به علت حرکت دیواره رگها که ناشی از مکانیزمهای کنترلی جریان خون می باشد، دارای نوساناتی است که در بسیاری از حالات تعیین دقیق پارامترهای سیگنال اندازه گیری شده را با مشکل مواجه می کند که از جمله مهمترین آنها مطالعه سیگنال پرخونی واکنشی می باشد. بدین منظور از 8 روش مبتنی بر ویولت برای حذف این نوسانات استفاده شده است. برای ارزیابی روشهای ارایه شده از آزمایشات in vitro به روی یک فانتوم که از لحاظ اپتیکی مشابه با عروق، پوست و بافت بدن انسان می باشد، استفاده شده است.