基于相控聚焦超声辐射力的微血栓屏蔽系统研制

摘要

神经系统并发症是心血管外科手术后的常见并发症，该并发症不仅会导致患者残疾或死亡，也会给患者及其家庭带来沉重的经济和精神负担。神经系统并发症发生的原因与体外循环和手术操作中产生的各种微血栓有关，包括空气和麻醉气体等形成的气泡、脂肪碎片、病变区脱落的斑块等。如何有效地降低微创心血管手术中栓塞对患者神经系统的影响已经成为临床上需要迫切解决的问题。
　　现有屏蔽微血栓的方法大多数是采用机械阻挡装置，主要包括球囊闭塞装置、滤网保护装置、导管闭塞装置等。虽然这些机械装置可以在一定程度上屏蔽微血栓，但是，这些装置是否能真正降低神经系统并发症的发生概率依然没有在医学界达成一致。此外，机械阻挡装置在使用时需要侵入体内，操作不方便，价格昂贵，而且其使用过程中也可能会产生微血栓。基于诸多因素，机械阻挡装置无法在所有心血管外科手术中使用。利用相控聚焦超声辐射力屏蔽微血栓是近些年的一种新研究思路，并且已在临床取得了初步的应用效果。
　　本文基于这一研究思路，研制了适合于微创心血管外科手术的相控聚焦超声装置，相控聚焦超声可以在体外将多个超声阵元聚焦在颈动脉处，实现微血栓屏蔽的功能。本文研制的超声屏蔽微血栓装置主要包括超声波发射电路系统和控制软件系统两部分。基于FPGA设计的超声发生电路可以很好地实现多路信号输出，并可以产生不同焦点。基于Qt开发工具设计的软件系统很好地实现了对FPGA开发板的控制，为用户提供了一个良好的操作界面。利用该系统进行的模拟屏蔽实验的结果表明，本文提出的屏蔽方法具有一定的可行性。

目录

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 脑微血栓预防装置

1.3 超声辐射力屏蔽装置

1.4 本文研究内容及全文安排

第二章 微血栓屏蔽的力学模型分析

2.1 超声辐射力

2.2 声辐射力计算

2.3 微血栓屏蔽的力学模型

2.4 小结

第三章 微血栓屏蔽的相控聚焦超声系统设计

3.1 系统整体结构分析

3.2 硬件设计

3.3软件设计

3.4 经颅多普勒超声监测

3.5 小结

第四章 微血栓屏蔽系统性能测试与模拟实验

4.1 系统基本性能测试

4.2声场特性测量

4.3 微血栓屏蔽模拟实验

4.4 小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢

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