Đề tài : Nghiên cứu, thiết kế chế tạo máy siêu âm doppler xuyên sọ

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

6932
04/8/2008

hà nội - 2007








BÁO CÁO
KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI NCKH VÀ PTCN
CẤP BỘ NĂM 2007
Đề tài:
NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO
MÁY SIÊU ÂM DOPPLER XUYÊN SỌ
(Mã số: 143.07 RD/HĐ-KHCN)





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

d n ntàn t tvà t vong ng icótu i.Do v yvi c s d ngsiêuâmDoppler
xuyên s (TranscraniaDopplersonography-TCD)– m tph ngphápth mdòhuy t
ngkhôngch ymáu,nh m ánhgiátìnhtr ngtu nhoàncác m chchínhtrongnão
làvi clàm r t c nthi t.
Domáysiêuâmxuyên s v ncòn tti n i v inhi u c s khámch a b nh
trong n cnênvi ctrang b v ncòn h nch . n ctahi nnay,vi cnghiên c uvà
ch t omáy osiêuâmy t nh Dopplertimthai,Doppler m chmáuliên t c ã c
ti nhành t icôngtyAMEC.Tuynhiênvi cnghiên c uDopplerxungnóichungvà
Dopplerxuyên s nóiriêngch a c tra. H n n a,vi c s hóatínhi usiêuâm
Doppler aracácphépphântíchvà x lý s ch a cnghiên c u y .
N idungnghiên c u
· Kh osát,nghiên c ucácnguyênlýho t ngvàph ngphápch t o
máysiêuâmDopplerxuyên s
· Thi t k ch t oph n c ng
Nghiên c u,thi t k ,ch t omáysiêuâmDopplerxuyên s
Báocáo c p b n m2007
2
· Thi t k ,pháttri nph n m m x lýtínhi u
· Vi tch ngtrìnhph n m mtrênmáytính
· Th nghi m t icác c s khám b nhvà ánhgiá k tqu
Ph ngphápnghiên c u
· S d ngcácquytrình,quychu nhi n itrongthi t k ,ch t othi t b
o l ngtínhi usinh h ctrongy t
· u t t ptrungvàocáclinhki ncó ph mch t t tvà m inh thi n
naynh b khu ch inhi uth p,FPGA(FieldProgrammableGate
Array),DSP(DigitalSignalProcessor),…
· ào t o, t phu nvà s d ngcáccông c pháttri ntrên h nhúng
· Thi t k vàph nbi nthi t k
Nghiên c u,thi t k ,ch t omáysiêuâmDopplerxuyên s
Báocáo c p b n m2007

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

3.2.2. K tqu th nghi mvà ánhgiáph n m m 59
CH NG 4 K TLU N 60
Nghiên c u,thi t k ,ch t omáysiêuâmDopplerxuyên s
Báocáo c p b n m2007
4
M C L CCÁCHÌNH
Hình1-1 S ph n x c acác t bàomáu 8
Hình1-2 - uphátvà uthu 9
Hình1-3: V trícác c a s th mdò 11
Hình1-4:Hình nh t udò t i c u s th mdòTranstempotal 11
Hình1-5:Cácthànhph n c b n c a m tmáysiêuâmDoppler 12
Hình1-6-Modulech c n ngchính c athi t b siêuâmliên t c 13
Hình1-7-S kh i c athi t b siêuâmxung 14
Hình1-8: K thu t l cpha 17
Hình1-9: K thu tWRT 17
Hình1-10: K thu tFFTph c 18
Hình1-11: S t ngquát c a h x lýtínhi u s 18
Hình1-12:BasicTCD(AtysMedical-Pháp) 22
Hình1-13:TCD-IIsinglechannel(Contec-Trungqu c) 22
Hình1-14:TCDPMD150(Spencer- M ) 23
Hình2-1- S t ngth máysiêuâmDoppler 25
Hình2-2- S kh iphátvàkh ithu c amáysiêuâmDoppler 25
Hình2-3-D ngxungphát 26
Hình2-4-Xungphátyêu c u 27
Hình2-5-Gi n phátxung c aCPLD 28
Hình2-6-IC i ukhi nphátxungMD1711 29
Hình2-7-S ghép n iCPLD v iMD1711 30
Hình2-8-S kh i c aAD8331 31
Hình2-9- áp ng t n s c aAD8331 32
Hình2-10: S ph ngphápIn-phase/quadranturedemodulation 33

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

Hình3-7 M c i náp0/+Vpp1 58
Hình3-8 M c i náp-Vpp2/+Vpp2 59
Hình3-9Môph ngph tínhi uDopplertheoph ngphápFFTph c 59
Nghiên c u,thi t k ,ch t omáysiêuâmDopplerxuyên s
Báocáo c p b n m2007
6
CH NG 1 T NGQUAN V SIÊUÂMDOPPLER
Taibi n m chmáunão(TBMMN)là b nhlýth ng g p,có t l t vongcao.
nh ng n cpháttri nTBMMN nghàngth basau b nhtim m chvàungth .
Theobáocáo c a T ch cY t Th gi i, t l ng i b TBMMN m ihàng n mdao
ng t 0,1 n0,25%, t l trungbình t 0,5-0,8%dân s và t ng d ntheo l a
tu i.Nh ng n m g n ây m t s n ccôngnghi ppháttri n, t l TBMMNcó
gi m,nh ng l icóxu h nggia t ng ph n l ncác n ctrênth gi i,trong ócó
Vi tNam.Nhìnvàocon s th ngkênày,chúngtath y c nthi tph i s mcung c p
cácph ngpháp,thi t b ch n oán m c tu nhoànmáu,kh osáttìnhtr ng m ch
máunão n t ng b nhvi n c p t nh, c phuy n ng idân cch n oán, i utr
k pth igiúp h nch nguy c ,gi m t l m c b nh,bi nch ng, t vong. M ttrong
cácthi t b cókh n ngcung c pcácthôngtin h uíchchovi cch n oánchínhlà
máysiêuâmDopplerxuyên s .
SiêuâmDopplerxuyên s (TCD)làthi t b khôngxâmnh p o v n t cmáu
trongcác ng m chnão, s d ng udòsiêuâm. D avàophépphântíchph ,các
bác s cóth bi t cthôngtin v huy t ng. S thay i c acácch s huy t ng
liênquan ncáclo i b nhnh coth t m nhho cphình ng m ch, m c t n
th ngnão,…Ph ngpháp onày cbi t h uíchchovi cki mtra m t s l ng
l ncác ng m chnãovàcung c pnhi uthôngtin h tr c l ccácbác s trongvi c
ch n oánchínhxáccác b nh v m chmáunão.
MáysiêuâmDopplerxuyên s ngàycàngtr nênph bi ntrongcác b nhvi n
trênth gi i, cbi tlàcácthi t b siêuâmxung.Tuynhiên,trong i uki nhi nnay,
giá c a m tchi cmáysiêuâmcònquácaoso v ikh n ngtàichính c anhi u b nh
vi n c p t nh, c phuy n c a n cta.Vi cti nhànhnghiên c u,thi t k ,ch t omáy

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

f thu c t i uthuchuy n ngxác nh b icôngth c:
S
S
R
R
f
vc
vc
f .
-
-
=
Do smvv
SR
/2,
»
i vi dòng ch y mch máu,
s
m
c
/
1500
»
nên
cvv
RS
<<
, vì v y:
S
S

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

v
f ).1( -»
Nghiên c u,thi t k ,ch t omáysiêuâmDopplerxuyên s
Báocáo c p b n m2007
8
trong ó
SRRS
vvv
-
=
là t c t ng i c a uthuso v ingu nphát.Do v y t n
s Dopplerhay l chDopplercó d ng:
S
RS
SR
f
c
v
fff .
-
=D=-
Ngh alà t n s o c t i uthuchuy n ngxakh ingu ncó t n s nh
h n t n s o c t ingu nphátvàng c l ikhi uthuchuy n ng v phíangu n
phát t n s o c t i uthu l n h n t i uphát.
b.NguyênlýsiêuâmDoppler:
Khi m tchùmsóngsiêuâm v i t n s xác nh(chophép iqua cnh ng
ch m ngnh t c a h p s , c g ilà c a s th mdò) t icác ng m chchínhtrong
não, m tph nsóngâm s b ph n x trêncác y u t h uhìnhtrong m chmáumàch
y ulà h ng c u.Sóngâmph n x nh n c t i b ph nthusóng v i m t t n s khác
v ichùmsiêuâmphát i. S thay i t n s nàylà c s xác nh c l n, h ng

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

t
v
t bào
uphát
u thu
Hình1-2 - uphátvà uthu
T n s Dopplersinhrado v ttán x /ph n x cóth tính c n ugi thi t:
· V ttán x /ph n x là uthuchuy n ng r ixa uphát v i t c )cos(.
t
v
· uthuchuy n ng r ixakh i v ttán x /ph n x v i t c )cos(.
r
v .
i unày t ng ng v ivi c uthuchuy n ng r ixa uphát v i t c
rt
vv cos.cos.
+
m c d u c uphátvà uthu u ngyên.Do v y l ch
Doppler s là:
).
2
cos().
2
cos(.
2
)cos.(cos
.
trtrS
rt
S

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

0
=2-10MHz,
f
D
n mtrongph mvi t n s nghe c t 50Hz-10kHz.
Phântíchcác k tqu này,ng itacóth xác nh ccácch s v v n t c
c acác ng m chchínhtrongnão.Chínhvìth siêuâmxuyên s tr thành m t
ph ngphápkhôngch ymáu ánhgiá m tcáchnhanhchóngvàliên t c v huy t
ngvàdi nbi n r ilo ntu nhoànnão.
Nghiên c u,thi t k ,ch t omáysiêuâmDopplerxuyên s
Báocáo c p b n m2007
10
1.1.2. udòsiêuâmDopplervà v trícác c a s th mdò
a. udòsiêuâm
âylà m ttrongnh ngph nquantr ng c a m tmáysiêuâmnóichung. u
dòcónhi m v phátsóngsiêuâm,nh nsóngsiêuâm d i l i, x lývàchuy n i
thànhcáctínhi u i n.Các udò r t a d ng v ch nglo ivàkíchth c.Thông
th ng, i v i t ng b ph ntrên c th s cónh ng udò t ng ng.Các udòcó
th cphânlo i t ng ng v icác k thu tsiêuâm:Siêuâm t ngquát(màuhay
Doppler)-Siêuâm s nph v i udòTV-Siêuâmtim(màu) v i udòTEE-Siêu
âmquangõtr ctràngTRUS-Siêuâmmô m m:tuy ngiáp,tuy nvú, m t-Siêuâm
m chmáuDoppler–TCD-Siêuâmkh p c .
udòsiêuâmcóm t nh h ng l n nch t l ngc athi tb.Ta c nxét
ncácnguyênlíl ach n t n s cho h sóngliênl cho c h sóngxung, t ótìmra
t n s âm t i u tínhtoán ctr ng t n s suygi m c ng sóngc am ch.Theo
lýthuy tRayleigh, c ng c asóngtánx s t l v i b c b nc a t n s .Tath ng
s d ng m tmôhình ngi n: s ph thu cgi a suygi mvàtn s gi thi tlà
tuy ntính, suygi m t ngtheo t n s .
Tánx ng cvàv trí udò nh h ng n ctr ng t n s – c ng sóng
siêuâm ctínhtheobi uth c:

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:

TrongsiêuâmDopplerxuyên s , v trí t udò r tquantr ng,ng itaph i
tìmcác v trí h p s m ngnh t t udòsaochosóngsiêuâmphátra b h pth ít
nh tvà t i c m chmáu c nkh osát.Cóba c a s thamdò:Transorbital,
Transtemporal,TransforaminaltrênHình1-3.
Hình1-3: V trícác c a s th mdò
Thôngth ngng ita s d ng c a s th mdòlàtranstempotal(th mdòquakhe
kh pthái d ng).
Hình1-4:Hình nh t udò t i c u s th mdòTranstempotal
Nghiên c u,thi t k ,ch t omáysiêuâmDopplerxuyên s
Báocáo c p b n m2007
12
1.1.3. M t s k thu tDoppler
Cácthi t b Dopplernhìnchung u g mcácph nchính: m t udò,kh i
phát,kh ithu, m tmáytínhvà m tmànhìnhhi nth .Kh iphát t otínhi ucó d ng
sóngliên t cho c d ngxungtheoyêu c u, g itínhi unày n uphát c a udò,
uthu c a udò s thucáctínhi uph n x t các t bàomáuchuy n ngvà g i
nkh ithu c amáy.Sau m t s khâu x lýtrongkh ithu,tínhi u c alên
máytính x lý,phântíchvà alênmànhìnhhi nth (Hình1-5).
Hình1-5:Cácthànhph n c b n c a m tmáysiêuâmDoppler
Hi nnay,cónhi uki uthi tb khácnhau cch t otheonguyênlíDoppler.
Cácthi tb nàykhácnhau v cáchth ctorasóngsiêuâm, ólàsiêuâmliêntc
(ContinuousWavehayCW–Doppler)vàsiêuâmxung(PulseWavehayPW–
Doppler).Ngoàiracòncóthi t b Dopplermàuho cDoppler n ng l ng.Sau ây
chúngtôi s l n l t c p t icác k thu tDopplerth ng c s d ng, ngth i
nêura u i m,nh c i m c a t ng k thu tDopplernày.
+/Siêuâmliênt c
ctr ng c acácthi tb này:khu ch id ih p,xác nh c h ngc adòng
ch y,tínhi uraaudio,2kênhphântíchph tínhi uDopplerth igianth c,bi u
âmvàcácthông s ch n oánc a t c máu ctínhtoán vàth hi ntrênmànhi n
th .Cáckh osát ãchoth yvi c s d ng b l cthông d i(2)chophépgi mcácyêu

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

Nh c i mc ak thu tnàylàkhôngnh nbi t ct a c a i mph nx .
u i mlàcóth o cnh ng v n t c r t l nmàph ngphápsiêuâmxungkhông
o c.
+/Siêuâmxung
Thi tb nàycó udòphátxungvàthuxungph n x t các t bàomáuho c
các v tph n x dichuy ntrong m chmáu.
Bomchsiêuâmxung k t h p v i b t odao ng t n s cao,tr n t n s , l c c u
ph ng, c ng,m ch l y m uvàl u m u, b l cthông d i, b d chpha,kh iphântích
ph ,tínhi uralàâmthanhvàtínhi uquansát c.
sâuvà r ngc ath tích l y m ucóth i ukhi n c.Xungsiêuâm
cphátracóchuk và urac a b gi i i uch cghil ivàl usau m tth i
giantr .Thi tb ch nh y v inh ngdòngch ytrong m tth tích l y m unh .
Nghiên c u,thi t k ,ch t omáysiêuâmDopplerxuyên s
Báocáo c p b n m2007
14
0
90
0
90
v
Hình1-7-S kh i c athi t b siêuâmxung.
Thi tb cóm t s h nch khi t c máu l ndotuântheonguyênlýNyquist
vàph thu cvào t n s trungtâmvà sâuc a i mkh osát
k
z
.
+/K thu tDopplermàu(siêuâmhaichi u)
Tínhi uDoppler cdùng t oramàu s cph lênhình nhsiêuâmhai
chi u.K thu tDopplermàu c s d ng xác nhcácmchmáu c nki mtra,
hìnhdngvàh ngc adòngch y,gócgi achùmsiêuâmvà m chmáu o v n

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

0
ff
+D .Thôngth ng
f
D
thu cph mvi t n s
nghe c.Saukhi x lý(l cthôngth p)ng itathu ctínhi uâm t n.Thông
quatínhi uâm t ncóth rútracácthôngtin c nthi t, b i v ytrong h u h tcácthi t
b ,tínhi u ckhu ch ivàphátqualoa.Âmthanhnghe ccónhi uâm s cvà
l nkhácnhaudonhi uthànhph n t n s cóbiên khácnhau.
b.Th hi n b ngph t n s
Trongvi ckh osátdòngch y d atrênhi u ngDoppler,tínhi uDopplerthu
ckháph ctpdocós hi ndi nc anhi uthànhph n v n t ctrong m tdòng
ch y.Trongmchmáucác t bàoch y v icác v n t ckhácnhau,do ót n s sóng
âmb tánx ng c t các t bàos khácnhau.Nh v yph tínhi uDopplert l v i
v n t cc acác t bàomáu.
N utoàn b ti tdi nngangc amch uch u nh h ngchùmsiêuâmxung,
m t ph c atínhi uDopplerthu c:
Nghiờn c u,thi t k ,ch t omỏysiờuõmDopplerxuyờn s
Bỏocỏo c p b n m2007
16
p
n
2n
nn
m
mm
1ff
S(f) S 1 11
n ff

-
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

trờnmnhỡnh.Thụngth ngcúcỏclo i ngcong:
Vmax: ngcongbi uth giỏtr t n s caonh ttheoth igian
Vmode: ngcongbi uth cỏc t n s cúbiờn l nnh ttheoth igian.
Vmin: ngcongbi uth cỏcgiỏtr t n s th pnh ttheoth igian
Vmean: ngcongbi uth cỏcgiỏtr v n t ctrungbỡnhtheoth igian:
ii
mean
i
VA
V
A
=
ồ
ồ
1.1.5. C s xõy d ngch ngtrỡnh x lýtớnhi uDoppler
x lýtớnhi uDoppler,ng itath ng s d ngcỏcphộpbi n iFFT
ph c,phộpbi n iHilbert,lýthuy t v i uch v l c s .
Cỏc h oDoppler nh h ngth ng s d ngcỏc k thu t:
Nghiên c u,thi t k ,ch t omáysiêuâmDopplerxuyên s
Báocáo c p b n m2007
17
+ K thu t l cpha:
H d atrênphépbi n iHilbertgâyratínhi u l chpha90 so v itínhi u
vào.Sau ótacóth s d ng b l cFIRho cIIR thu c áp ng t n s và áp
ngxungkhálý t ng.
Hình1-8: K thu t l cpha
+ K thu tWRT(weaverreceivertechnique)
H s d ng k thu tnàycòn c g ilà i uch IQ,tr ncáctínhi u s vuông
pha. B t odao ngbêntrong t oracácsóngvuôngpha,cácsóngnày s giúpxác
nh t n s láivàcáctínhi u l ira s nh v xungquanh t n s này.Tínhi uvuông

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

ngvàcáctoán t logic,cácthi t b DSP s d ng b nhânph n c ngvà m t n v
logic-s h c.ph ngphápnàychophép s d ngcác h DSPtrongcác ng d ngyêu
c u x lýtheoth igianth c.
1.1.6. M t s ngd ngtrongkh osátm chmáu
Quavi cphântíchph trongsiêuâmDoppler,tacóth tìmth ycác c i m
huy t ngsau:
H ngdòngch y: i v ithi tb Dopplerhaichi utacóth bi t cthông
tin v chi uchuy n ngc amáu.
S phân b t n s (v n t c)trongdòngch y v tríl y m u:chophépnh n
d ng b nhquaphân b v n t c.Th ng g p haid ng:
-Dòngch ytheo l p ctr ng b icác t bàomáuchuy n ngtheonh ng
ngsongsong v ithànhmchmáu,thànhph n v n t ccngnh ph t ng i
ngnh t.
- i v idòngch y r ilo n,chuy n ngc a t bàomáuít ngnh tvà ítcó
tr t t ,th hi n b i s l p y c a s ph ,d ngdòngch ynày g p dòngch yngang
quavùngh pkh ukính.
M t s b nh i nhìnhcóth nh nbi t d dàng b ngph v n t cnh :
Hi n t ngphình ngm ch:Dolòngmchmáu r ngranên t c dòngmáu
gi m i, l iraâmthanhtath yâmtr mdi,còntrênmáyphântíchph tath yphân
b t n s ch y u vùngtân s th p
Hi n t ng x v a ngm ch: i v imchmáubìnhth ng, ngmchvà
t nhmchcóti tdi n t ng i u,tráil itim chb x v a (cól p m bámtrên
thànhmch)ti tdi nthànhmchb thuhpli,theo nhlu tBecnouilli: v n t c
Nghiên c u,thi t k ,ch t omáysiêuâmDopplerxuyên s
Báocáo c p b n m2007
20
dòngmáuquach h p ót nglênvà l iraâmthanhtath yâm s ccao h nhayph
t n s phân b ch y utrênvùng t n s cao.
Hi n t ngthông ngtnhm ch:
Do ngm chvà t nhm chsongsong v inhaunên n ugi a ngm chvà t nh

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.

Khicót cngh n ngvào(th ng l u)thìs gia t cx yra r tch mvàkém,
nh th cácgiátr Ss nh h nbìnhth ng, k tqu d ngsóngb kìmhãmlàmcho
hìnhcó d ngtròn.
Cónhi uthông s c s d ng ánhgiácác ctínhtu nhoànc amáulà:
Ch s tr khángPourcelotRI(ResistanceIndex)
Nghiên c u,thi t k ,ch t omáysiêuâmDopplerxuyên s
Báocáo c p b n m2007
21
SD
RI
S
-
=
Ch s tr khángtu nhoànRIt onên b i y u t chènépho cdothànhmch
máuv.v…s nh h ng t i t c máu.Vìv ynghiên c utr khángtu nhoànlàc
s th mdòt c dòngmáu. T c dòngmáu t ngkhitr khángtu nhoàngi m,
vàng cl i.
Ch s nh p pc aGorlingPI(PulsatilityIndex):là i l ng ánhgiánng
l ngtrong ngm ch.Ch s choth y m c suygi msóngxungtiv tríkhác
nhautrong ngm ch;PIcàng l n, suygi mcàng l n.
H s m r ngph SBI(SpectralBroadeningIndex)là t s gi a v n t c c c
itik tâmthuvàtn s trungbìnhtith i i m ó.Vìtn s trungbìnhtrong
m chcób nhgi m,t s này t nglàm m r ngph .
M
E
AN
S
SBI
V
=

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)

Nghiên c u,thi t k ,ch t omáysiêuâmDopplerxuyên s
Báocáo c p b n m2007
23
Hình1-14:TCDPMD150(Spencer- M )
Quakh osát,chúngtôinh nth ycácmáy osiêuâmxungDoppler u g m
m t udòsiêuâmchophépphátxungvàthuxungph n x ,kh iphát,kh ithu, m t
máytính i ukhi nho t ng c akh iphátvàth chi n x lýtínhi unh n c t
kh ithu, m tmànhìnhhi nth các k tqu x lý,phântích t máytính.Cácthành
ph nchính c a m tmáysiêuâmDopplerxungvàliên t c ã cmô t trênHình
1-6vàHình1-7.
Cácmáysiêuâm c acáchãngnày uth amãncác y u c u k thu tsau:
· Côngsu tsóngsiêuâm <50mW/cm2.
· D ithông 150Hz n14000Hz(-6dB).
· Phát d ngxung 2-8MHz
· Côngsu tsóngsiêuâm:cóth i uch nh t 0-100%.
· sâu: t 10-150mm
· r ngxung: t 3-22mm.
· K t n imáytính
· Xu ttínhi uâmthanhvàhình nhphântíchph
D avàocác k tqu kh osátnày,chúngtôiti nhànhthi t k ,ch t omáysiêu
âmDopplerxuyên s áp ng y cácch tiêuch t l ngchung c acácmáysiêu
âmDopplerhi nnaytrênth tr ng,và h a h ncógiáthànhphù h p h n v i i u
ki ntrong n c.