Bộ công thơng
viện nghiên cứu điện tử, tự động, tin học hóa

Báo cáo tổng kết đề tài cấp bộ năm 2007

nghiên cứu thiết kế, chế tạo
máy siêu âm doppler xuyên sọ Chủ nhiệm đề tài: Ths . trần văn tuấn
Hµ néi, 12.2007 BỘ CÔNG THƯƠNG
VIỆN NGHIÊN CỨU ĐIỆN TỬ, TIN HỌC, TỰ ĐỘNG HÓA
o0o
Nghiên c u,thi t k ,ch t omáysiêuâmDopplerxuyên s
Báocáo c p b n m2007
1
TÓM T T TÀI
M ctiêu c a tài
Làmch các v n k thu t,thi t k ch t omáysiêuâmDopplerxuyên s , o
vàhi nth ph v n t cdòngch ytrongcác m chmáunão.
Tìnhhìnhnghiên c u n cngoài:
Siêuâmxuyên s -TranscranialDoppler(TCD) cáp d ngthu nti n tr em
quathóp pháthi n t máunão,nãoúngth y,unão…tuynhiên c ng cch
nh ng i l nquakhekh pthái d ng,siêuâmnãochobi uhi ngiánti p c a
kh ichoánch haibán c u.Xu h nghi nnay c acáchãng s nxu tmáynh
DWL ( c),Rimed(Israel)làchora icácserie d ng bànvàdi ng,tích h p
cácch c n nghi nth và x lý k tqu tr giúpcácbác s .Cácti n b m i âytrong
l nh v c i n t vàcôngngh thôngtin t oracácmáy o g nnh ,ítnhi u h nvà
ch t l ngcao h n.
Tìnhhìnhnghiên c u trong n c
Trongnh ng n m g n ây t l ng i m c b nh m chmáunão t ngnhanh các
n c ôngNamÁtrong ócóVi tNam. âylà m ttrongnh ngnguyênnhânchính

3
M C L C
CH NG 1 T NGQUAN V SIÊUÂMDOPPLER 6
1.1. K THU TSIÊUÂMDOPPLER 7
1.1.1. Nguyênlíchung v siêuâmDoppler 7
1.1.2. udòsiêuâmDopplervà v trícác c a s th mdò 10
1.1.3. M t s k thu tDoppler 12
1.1.4. Cáchth cth hi nthôngtin t siêuâmDoppler 15
1.1.5. C s xây d ngch ngtrình x lýtínhi uDoppler 16
1.1.6. M t s ngd ngtrongkh osátm chmáu 19
1.2. KH OSÁT M T S MÁY ODOPPLERXUYÊN S HI N I21
CH NG 2 THI T K MÁY OSIÊUÂMDOPPLER 24
2.1. CH TIÊUCH T L NG C AMÁYSIÊUÂMDOPPLER 24
2.2. THI T K PH N C NGMÁYSIÊUÂMDOPPLER 24
2.2.1. Thi t k t ngth máy osiêuâmDoppler 24
2.2.2. Thi t k kh iphátxung 26
2.2.3. Thi t k kh ithu 31
2.2.4. Ph n t chuy n m ch 39
2.2.5. Máytínhnhúng 41
2.2.6. Thi t k m chcáchly 43
2.2.7. Thi t k kh ingu n 44
2.2.8. Thi t k ghép n iph n c ng 45
2.3. XÂY D NGPH N M MCHOMÁYSIÊUÂMDOPPLER 47
2.3.1. Ch c n ng c aph n m m 47
2.3.2. Nh ngnguyên t ctrongthi t k ph n m m: 47
2.3.3. Xây d ngph n m m 48
CH NG 3 TH NGHI MVÀ ÁNHGIÁ K TQU 54
3.1. PH NGPHÁP ÁNHGIÁ 54
3.2. TH NGHI M, ÁNHGIÁPH N C NGVÀPH N M M: 54
3.2.1. K tqu th nghi mvà ánhgiáph n c ng 57

Hình2-11-S nguyênlýMC1496 34
Hình2-12-S táchsóng 35
Hình2-13-LTC1569 36
Hình2-14-S khâuS/H s d ngLF398 37
Hình2-15-LTC1564 38
Hình2-16-S ghép n ichoAD7687 39
Nghiên c u,thi t k ,ch t omáysiêuâmDopplerxuyên s
Báocáo c p b n m2007
5
Hình2-17-S kh i c aHV2301 40
Hình2-18.Ph i h pgi acáckhóa c aHV2301 40
Hình2-19: nhch pmáytínhnhúngTS-7300 42
Hình2-20-ADum3400và3401 44
Hình2-21-S d ngADumtrong m chcáchly 44
Hình2-22: S thi t k kh ingu n 45
Hình2-23-S ghép n iph n c ng 46
Hình2-24-Thi t k m tsaumáy 46
Hình2-25-Thi t k m ttr cmáy 47
Hình2-26: S t ch cph n m m 48
Hình2-27-Giaoti pgi amáytính v icáckh ich c n ng 49
Hình2-28-Giaoti p v iCPLD 50
Hình2-29- i ukhi n b l c 50
Hình2-30-SiêuâmDoppler m chmáu g m m ch o,máytínhvàph n m m 52
Hình2-31-S ch ngtrình 53
Hình3-1: nhch p m ttr c c amáy 55
Hình3-2: nhch p m tsau c amáy 55
Hình3-3: nhch pphíatrong c amáy 56
Hình3-4Xungsiêuâmphátra t CPLDXC95108 57
Hình3-5Xung t n s 8M(ho c4M,2M)vàxung d chpha90 t ora t CPLD 57
Hình3-6 M c i náp+Vpp1/-Vpp1 58

siêuâmDopplerxuyên s trong n c áp ngcácyêu c u k thu t c nthi t c a m t
máyTCDhi n i, v igiáthànhphù h pth c s là m tgi ipháp úng ngiúpgi i
quy tnhu c u c pthi t v trangthi t b y t chocác c s khám b nhtrong n c. ó
c nglà m ttrongcác m ctiêu c a tàinày.
cóth thi t k ch t omáysiêuâmDopplerxuyên s ,ban uchúngtôiti n
hànhtìmhi u v nguyênlý c asiêuâmDoppler, c i mvà v trí t udòsiêu
Nghiên c u,thi t k ,ch t omáysiêuâmDopplerxuyên s
Báocáo c p b n m2007
7
âm,cách x lýtínhi uDoppler,cácthôngtinhuy t ngthu cvà cbi t c n
kh osát,rútracác c i m,ch tiêu k thu tchung c acácmáyTCD c a m t s
hãng n iti ng,làm c s chothi t k c amình.Cáctìmhi unàylà n idungchính
ctrìnhbàytrongch ngI.
1.1.K THU TSIÊUÂMDOPPLER
1.1.1. Nguyênlíchung v siêuâmDoppler.
a.Hi u ngDoppler
Hi u ngDoppler ctìmravào n m1845doChristianJohannDoppler
(1803–1853),hi u ngnày cphátbi unh sau:
- N usóngsiêuâmphátra t m tngu nphát c nh n m t uthu c nh
thìt n s thu b ng t n s phát
- N ucós chuy n ng t ng igi a uthuvà uphátthìt n s mà u
thunh n ckhác v i t n s t ingu nphát.C th , t n s t i uthu l n h n (nh
h n) t n s sóngsiêuâmt i uphátkhi uthuvà uphátchuy n ngl i g n
nhau(raxanhau).
Gi thi t r ngngu nvà uthuchuy n ngtrêncùng m t ngth ng.Khi
ó, m iliên h gi a t n s
S
f c asóngâm t o b ingu nphátchuy n ngvà t n s
sóng
R

R
R
f
cv
cv
f .
/1
/1
-
-
=
Thànhph n m u s cóth ctri nkhaitheokhaitri nnh th c:

!
2
)1(
1)1(
2
+
-
++=+ x
nn
nxx
n
i v ix<<1cóth b quacácthànhph n b ccaonên:
S
RS
R
f
c

c a v n t c,hình nh i t ngvàthôngth nglàdùng xác nhdòngch y c a
m chmáutrong c th .
)(tv
0
f
fr
uphát
u thu
T c
Transducer
M chmáu
ph
Hình1-1 S ph n x c acác t bàomáu
i v itr ng h p c akh osát m chmáu, uphátvà uthulà t nh,ngoài
ra uphátvà uthucóth khôngcùng n mtrên m t ngth ng.Gi s
t
làgóc
Nghiên c u,thi t k ,ch t omáysiêuâmDopplerxuyên s
Báocáo c p b n m2007
9
t o b i h ngtruy n t ivàph ngchuy n ng c a v tth kh osát,còn
r
làgóc
t o b iph ngchuy n ng c a v tvà h ngthu.Khi ó t c v ttán x t ng i
v i uphát s là:
t
v cos. và t c v ttán x t ng i v i uthu s là
r
v cos. .
r

c
vf
c
vf
f
-
+
-=+-=D
Khi
tr
»
,tacó cos.
2
c
vf
f
S
-=D
trong ó cos.v là v n t c t ng i c a v tph n x /tán x so v i uthu/phát.
T côngth ctrêntacóth suyra v n t cdòngch y . âylàcôngth cch o
dùngtrongkh osát v n t cdòngch y m chmáu.
cos 2
.
o
f
fc
v
D
=
V i f

b
0
4
00
0
.
2
a
hf
kIf
I(f)
10
=
Trong ó:
0
I
làc ng c asóngphát,khih=0cm,
0
a làh s tt d nc a
biên sóng(dB/cmMHz),hlàkho ngcách t udòt idòngmáu,blàh s , v i
cácmôsinhh clà1.2và i v i x nglà2.
Khi ó, t n s sóng t i ulà t n s c ng c asóngtánx ng clàl n
nh t, t ng ng v i áp ng t n s c c i, t n s nàyph thu cvào v trí c nkh o
sát. ctr ng t n s cxác nhnh ph ngtrìnhtrên,khikho ngcách t b
chuy n i t im chmáubi nthiên t 1 n10cm,thìtn s t i ubi nthiên t 8 t i
1MHzph thu cvào sâuc am chmáu.
Nghiên c u,thi t k ,ch t omáysiêuâmDopplerxuyên s
Báocáo c p b n m2007
11
b.C a s th mdò:

c uchocácthông s cho áp ngpha- t n s c agi i i uch ,nh ngsinhra1sai s
phép okhi t c máuch m,nh h n0.1m/s.Tínhi uDopplerthu c s d ng b
gi i i uch vuông(3,4,5).Các b l c(6,7)lo ib m t s thànhph n t tínhi u
Nghiên c u,thi t k ,ch t omáysiêuâmDopplerxuyên s
Báocáo c p b n m2007
13
nh n v . B d chpha(8)vàb t ng(9,10)t oratínhi uâmthanh. udò t oratín
hi uâm t ptrungtheo h ngtr c.
S kh ic athi tb siêuâmliênt c:
G
0
90
FFT Monitor
Controller
0
90
v
fo
1 2 3
6
4
87
5
Q
I
9
10
G1
G2
Hình1-6-Modulech c n ngchính c athi t b siêuâmliên t c

t c cácv tríxác nh. Cácthi tb Dopplermàu s d ngnguyênlýcng(gate),
thôngtin cthunh n t m t s l ncácth tích l y m u.ThôngtinDoppler c
thunh n t m i c ng cchuy n ithànhtínhi umàuch nglênhình nh t ng
ngtrênhìnhsiêuâmhaichi u.Dòngch y h ng v udò cmãhóamàu và
dòng r ixa udò cmãhóamàuxanh.Nh c i mc athi tb:mu ncóch t
l ngmàuchiti tthìt c t o nhph ich mlivàmu ncót c t o nhcaothì
ch t l ngmàul ib gi m.
+/Doppler n ng l ng
Trong m tvài n m g n ây,ng itadùngsiêuâm n ng l ng(PowerDoppler),
ch kh osát l nbiên c atínhi uDoppler– l nc asóngph n h ivàtánx
Nghiên c u,thi t k ,ch t omáysiêuâmDopplerxuyên s
Báocáo c p b n m2007
15
tr v udòt cácph n t chuy n ngtrongvùngkh osát. S mãhóamàu d a
trêntínhtoán l nbiên c atínhi uDopplervàcácdòngch yth hi n b ng n t
gammàuduynh t,trong ó sáng t ic avùngmàuph thu cvào l nc a n ng
l ngtánx.Giátr trungbìnhca n ng l ngcabiên khôngph thu cvào
h ngc avector v n t cnên nh yc athi tb cao h nso v itr ng h p s d ng
Dopplermàu.Ngoàira,Doppler n ng l ngcòncó khu ch icao,khôngph
thu cgóc
q
vàkhôngcóhi n t ngaliasing.Nh c i mc ak thu tnàylàkhông
xác nh c h ngc adòngch yvà b h nch vùngsâudo ctínhgi mâmc a
môitr ngtruy nâm.
1.1.4. Cáchth cth hi nthôngtin t siêuâmDoppler
Cónhi ucáchkhácnhautrongvi cth hi ncácthôngtinnh n c t hi u
ngDoppler,vi c l ach ncáchth hi nph thu cDopplermodevàlo ithôngtin v
dòngch y c nthi tchonh ng ngd nglâmsàng.
a.Th hi n b ngâmthanh
T n s tínhi uthu clà

-
ộự
ổửổử
ờỳ
=
ỗ ữ ỗữ
ờỳ
ốứốứ
ờỳ
ởỷ
õynlh s t c mỏu,
p
nlh s n ng mỏuc a t bo,
m
dM
fkV= lt n s
Doppler c c i t ng ng v i v n t c c c i. M t ph tớnhi uDopplerph thu c
ỏng k vot l gi a r ngchựmtia t iv ngkớnhmchmỏu,do úktqu
nh l ng v n t cnúichungph thu cvo r ngc achựmsiờuõm, s nh h ng
v ngkớnhm chmỏu.
kh osỏtv ỏnhgiỏphõn b v n t cng itath ng s d ngph ngphỏp
phõntớchph tớnhi uph ct ptrờn.Ph t n s theoth igiang ilph Doppler,biờn
c a m ithnhph n cbi uth b ngmuho ctheothang xỏmc amnhỡnh.
N uquỏtrỡnhphõntớchdi nraliờnt cthỡph t n s s cth hi ntheoth igian
th c,trờnph t n s cúth bi uth c ph v n t ctheotớnhtoỏn b ngcụngth c
Doppler.Ph t n s chotabi tcúbaonhiờuh t v tch ttonờn m t t n s nh t nh
t i m ith i i m.
c.Th hi ntheo t nglo i v n t c
T ph t n s hayph v n t c t ng h p t ton b cỏctớnhi unờutrờnt i m i
th i i m,ng itacúth tỏchra t nglo i ngcong v n t criờngbi tvth hi n

l ivào ctr n v i t n s láivà l irasau b tr n s có t n s quanh t n s lái.
Hình1-9: K thu tWRT
Nghiên c u,thi t k ,ch t omáysiêuâmDopplerxuyên s
Báocáo c p b n m2007
18
+FFTph c
FFTph clà k thu tchophépthu ccácthôngtintrênmi n t n s mà
không c n x lý b sung. S kh i c aFFTph c:
Hình1-10: K thu tFFTph c
S d ngphépbi n iFFTph cchophépxác nh h ng c adòngch y. N u
thànhph nth clàch nvàthànhph n o l thì k tqu c aphépbi n FFTph clà
th c. N uthànhph nth clà l vàthànhph n olàch nthìphépbi n iFFTph c
cho k tqu là o.
v Cácthu ttoán x lýtínhi u:
H u h tcác h th ngsiêuâmDopplerth ngdùngph ngphápdòvuôngpha,
thu c l iratrongmi nth igian òi h i m tvàiquátrìnhgi imã s d ng k thu t
t ng t ho c k thu t x lý s . K tqu x lý t k thu t s cho k tqu t t h n k
thu t t ng t .Cácthu ttoán cchialàmhainhómchính:thu ttoántrênmi nth i
gianvàthu ttoántrênmi n t n s . D i âylà s t ngquát c a h x lýtínhi u
s
Hình1-11: S t ngquát c a h x lýtínhi u s
Nghiên c u,thi t k ,ch t omáysiêuâmDopplerxuyên s
Báocáo c p b n m2007
19
H g m m tboard x lýtínhi u,hai b chuy n iA/Dvàhai b chuy n i
D/Avà m t b nh trên m ch. M tyêu c uchung c acác h x lýtínhi u s v
chuy n itínhi u, h còn c n b l ckh aliasingvàcác b l ckhôiph ctínhi u.
M tthànhph n m uch t c a t t c cácthu ttoánDSPlà m t s l ng l ncác
toán t toán h c l p l i. th cthi cnh ngtoán t này,vi x lývàcác b ng
x lý s d ngph n m mmôph ngvàvicode. th cthicáctoán t toán d uph y

m chcóm t l nh ,dòng ngmchvà t nhmch m tph nb r gâyradòngxoáy
làm t n s Dopplerthay i,trên l iraâmthanhtangheth yti ngù,còntrênmáy
phântíchph choth ycácthànhph n v n t cphân b dàntr ivàh ngc adòng
ch yluônthay i.
ctínhc anh p p:
Nêulên s thay i v n t cdòngch yquachuchuy ntim,ph thu cvàoch c
n ngtimvàtìnhtr ngmchmáu(th ng l u,h l uvà t iv tríkh osát), ctính
này cth hi n d ngsóngph .
dòngch ybìnhth ng,trongthìtâmthus cógia t c tng t vànhanh
chóng t t c l nnh t(S),sau ógi mxu ngnhanhchóngvàth pnh t thìtâm
tr ng(D).
Phântíchph c ngchophépxác nh t n s trungbình(M)c atínhi uDoppler
thu c:
T
mean
0
1
M V
dt
T
=
ò
Giátr nàyliênquantr cti p v i l u l ngmáuch ytrongm ch: Q
MA
=
V i Q: l u l ngdòngch y
A:ti tdi n c tngangc alòngm ch.
Trongmchmáu v iti tdi n u, t n s trungbìnhcàng l n l u l ngmáu
ch ycàng l n.Tráil i, n u t n s trungbình t ngt i m t i mnào óthìti tdi nc a
m cht ivùng ó b h pl i.

Ngu n g cc atínhi u: t hìnhd ngc aph sóngchophéptaxác nhmch
máu angkh osátlà ngm chhaytnhm ch.
1.2.KH OSÁT M T S MÁY ODOPPLERXUYÊN S HI N I
CácmáysiêuâmDopplerxuyên s hi nnay cnhi unhà s nxu tquantâm,
nghiên c uvànângcaoch t l ngvàcung c pthêmnhi uti ních,ngàycàngkh ng
nhkh n ng,vaitrò c anótrongch n oáncác b nh v m chmáunão.Xu h ng
hi nnay c acáchãng s nxu tmáysiêuâmDopplerlàchora icácserie d ng
bànvàdi ng,tích h pcácch c n nghi nth và x lý k tqu tr giúpcácbác s .
Cácti n b m i âytrong l nh v c i n t vàcôngngh thôngtin t oracácmáy
o g nnh ,ítnhi u h nvàch t l ngcao h n.
ch t omáysiêuâmDopplercó y các ctr ng c a m tmáy ohi n
i,chúngtôi ãti nhànhkh osátmáysiêuâmxuyên s c a m t s hãngnh DWL
( c),Remed(Israel)hayAtys c aPháp,Spencer c aTrungQu c,….
CácmáysiêuâmDopplerxuyên s c acáchãngcónhi uhình d ng,kích
th ckhácnhau, s d ng m tho chai udò, m tthi t b cóth dùngnhi ulo i u
dò v icác t n s khácnhaunh TCD-II c aConteclàmvi c v i udò2Mvà4M,
BasicTCDcóth ho t ng v i3lo i udò2M,4M,8M,TCDPMD150ch làm
Nghiên c u,thi t k ,ch t omáysiêuâmDopplerxuyên s
Báocáo c p b n m2007
22
vi c v i udò2M.Vi c l ach nlo i udòtùythu cvào v trí m chmáu c nkh o
sát.Cácthi t b cóth cthi t k cókh ithu,phátghép n i v i m tmáytính
bàn,ho cmáytínhxáchtay,cácthi t b tiênti n h nth ngdùngmáytínhnhúng,
kh ithuvàkh iphátvàocùng m tkh i.
Cácthi t b cchúý nhi nnaych y ulàthi t b Dopplerxung,cókh
n ng i ukhi n sâu l y m u, i ukhi n c t n s xungphát,côngsu tsóngsiêu
âm,hi nth ph FFTtheoth igianth c, x lýtínhi u t c cao.
Sau âylà m t s máy osiêuâmDopplermàchúngtôithamkh o:
Hình1-12:BasicTCD(AtysMedical-Pháp)
Hình1-13:TCD-IIsinglechannel(Contec-Trungqu c)