Zweidimensionale Abbildungsverfahren zur quantitativen Rekonstruktion der Blutströmungsgeschwindigkeit mittels Ultraschall-Doppler-Technik in der medizinischen Diagnostik:
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| Published: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
1995
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| adam_text | Titel: Zweidimensionale Abbildungsverfahren zur quantitativen Rekonstruktion der Blutströmungsgeschwindigk
Autor: Xu, Shanyin
Jahr: 1995
Inhaltsverzeichnis V Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 1 2 Die Streueigenschaften des Blutes 5 2.1 Die physikalischen Eigenschaften des Blutes.................. 5 2.2 Das Streumodell des Blutes .-. ......................... 6 2.2.1 Erythrozyten als individuelle kugelförmige Streuer........... 7 2.2.2 Blut als isotropes inhomogenes Kontinuum............... 11 2.2.3 Das Hybrid-Modell............................ 15 3 Systemmodell zur Flußabbildung 21 3.1 Das allgemeine Modell im Reflexionsbetrieb.................. 21 3.2 Beschreibung der Ubertragungsstrecke als lineares zeitvariantes System ... 25 3.3 Vertauschbarkeit eines zeitinvarianten und eines Zeitvarianten Systems .... 30 3.4 Vereinfachung des allgemeinen Modells..................... 32 4 Flußabbildungskonzept der Ultraschalltechnik 38 4.1 Das Doppler-Verfahren.............................. 38 4.1.1 Das CW-Doppler-Verfahren....................... 38 4.1.2 Das PW-Doppler-Verfahren....................... 42 4.2 Das TS-Verfahren................................. 46 4.3 Auflösung und Mehrdeutigkeit.......................... 48 4.3.1 Die Ambiguity-Funktion......................... 49 4.3.2 Auflösung und Mehrdeutigkeit des CW-Doppler-Verfahrens...... 51 4.3.3 Auflösung und Mehrdeutigkeit des PW-Doppler-Verfahrens...... 52 4.3.3.1 Sinus-Burst-Signal....................... 52 4.3.3.2 Chirp-Burst-Signal....................... 54 4.3.3.3 Vergleiche............................ 55 4.3.4 Auflösung und Mehrdeutigkeit des TS-Verfahrens........... 56 5 Verfahren zur Rekonstruktion des 2D-Geschwindigkeitsvektorfeldes 58 5.1 Problemstellung.................................. 58 5.2 Bestimmung des Geschwindigkeitsvektorfeldes aus zwei CFTBildern..... 60 5.2.1 Grundprinzip............................... 60 5.2.2 Bestimmung der relativen Lage zweier Antennen............ 62 5.3 Rekonstruktion des Geschwindigkeitsvektorfeldes aus mehreren CFI-Bildern . 68 5.3.1 Problemstellung.............................. 68
VI Inhaltsverzeichnis 5.3.2 Die Methode der gewichteten Mittelung ................ 69 5.3.2.1 GMK-Methode......................... 70 5.3.2.2 Empfindlichkeitsanalyse.................... 71 5.3.2.3 GMS-Methode......................... 74 5.3.2.4 Erwartungswert und Varianz des rekonstruierten Geschwindigkeitsvektorfeldes ....................... 75 5.3.2.5 GMV-Methode......................... 80 5.3.3 Die Methode der kleinsten Quadrate.................. 85 5.3.4 Vergleiche der Rekonstruktionsmethoden.............-. . . 87 5.3.5 Die Wirkung eines Wandfilters...................... 91 6 Technische Realisierung und experimentelle Ergebnisse 97 6.1 Ein CFVI-System zur Rekonstruktion eines 2D-Geschwindigkeitsvektorfeldes 98 6.2 Experimentelle Untersuchungen.........................100 6.2.1 Untersuchungen an einem Phantom...................100 6.2.1.1 Rekonstruktion aus zwei CFI-Bildern.............102 6.2.1.2 Rekonstruktion mittels der KQ-Methode...........102 6.2.1.3 Rekonstruktion mittels der
GM-Methode...........103 6.2.1.4 Rekonstruktion mittels der KQ-Methode aus einem kleinen Meßwinkelbereich........................106 6.2.2 Untersuchung an einem biologischen Objekt..............106 6.3 Die Referenzmessung mit Laser-Doppler-Anemometer.............108 6.3.1 Der Laser-Doppler-Anemometer..................... 110 6.3.2 Das Flußmodellsystem.......................... 113 6.3.3 Die experimentellen Ergebnisse..................... 114 7 Zusammenfassung und Ausblick 119 Anhang 122 A Berechnung der Zeit-Frequenz-Korrelationsfunktion x{ T if) 122 A.l Für ein Sinus-Burst-Signal............................122 A.2 Für ein Chirp-Burst-Signal............................123 B Erwartungswerte und Varianzen von Fehlerempfindlichkeiten 125 C Die Varianz des rekonstruierten Geschwindigkeitsvektorfeldes 129 C.l GMK-Methode..................................129 C.2 GMS-Methode...................................130 C.3 KQ-Methode .....................;............. 130
Inhaltsverzeichnis VII Liste der verwendeten Symbole 132 Literatur 136
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