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超声多普勒胎心监护梅花探头声场的研究

刘鹏  
【摘要】:高出生缺陷率已经成为影响我国人口质量的一个严重问题,因此加强胎儿监护十分必要。目前胎儿监护领域中,较为通用的胎儿监护方法就是利用超声多普勒技术对胎儿心率进行监测,这种方法的特点是:在保证安全和无创的同时并能准确而且有效地发现在妊娠过程中各种原因所造成的胎儿异常。 多普勒胎心检测系统是通过超声探头来获取胎儿心率信息的,探头性能的优劣将直接影响检测结果的准确性。本文重点研究了超声多普勒梅花探头的声场特性,首先对探头所用的单晶片换能器声场进行建模分析及仿真,在此基础上再运用波的干涉叠加原理对多晶片阵列声场进行建模分析及仿真,以指导探头晶片阵列的数量选择和合理的空间分布,提出一种新式探头设计方案。旨在提高探头性能,使探头具有更加优异的声场覆盖能力和传感能力,从而提高超声多普勒胎心监护设备的临床使用效果。具体包括下面3个部分内容: 1)超声多普勒超声梅花探头的结构组成以及技术参数:包括工作频率,机电耦合系数及机电转换系数,品质因素,阻抗特性,指向性及声场特性,发射声功率及效率,灵敏度,声输出安全性,声学匹配层,为超声多普勒探头和胎心检测系统整机性能的改善提供了理论指导和技术支撑。 2)超声多普勒梅花探头声场分布仿真:根据胎心检测系统中的超声衰减特征,分析导致探测声能衰减的原因,建立其超声衰减模型;在超声衰减模型的基础上对包括单晶片声场和阵列声场进行建模分析,单个晶片是构成阵列的基本单元,对单晶片声场建模分析后,利用波的干涉叠加原理可以得到整个晶片阵列的声场分布;比较研究探头的晶片空间分布方式,晶片数量、尺寸以及发射频率对声场性状的影响,据此提出一种新式探头的设计方案,并应用于胎心检测系统中,旨在改善胎心检测系统系统的整机性能。 3)超声多普勒梅花探头声场实测方法研究:设计了一种使用针式水听器的声场实测系统,能在脱水的自由场中得到垂直于声波辐射方向的各个不同深度平面的声场分布图和声输出参数。 通过对超声多普勒梅花探头的声场分布的研究,旨在为进一步改善超声多普勒探头和胎心检测系统整机性能提供理论指导,提高超声多普勒胎儿监护设备监护结果的准确性。


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