Cardiovascular biomechanics: ultrasound assessment of the arterial tree flow and pressure waves via electrical analogies
Creators: name: Κουτσουρίδης, Γρηγόρης Γεράσιμος Στέλιου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2009
Subjects: Αριθμός Womersley A
Καρδιαγγειακή νόσος ΚΑΝ
Ταχύς μτασχηματισμός Fourier FFT
Παλμική κυματική ταχύτητα ΠΚΤ
Λόγος στασίμου κύματος τάσεως VSWR
Ρυθμός φωτεινότητας B-mode
Womersley number A
Cardiovascular disease CVD
Fast fourier transformation FFT
Pulse wave velocity PWV
Voltage standing wave ratio VSWR
Brightness mode B-mode

description: Στην παρούσα εργασία, παρουσιάζεται μια θεωρητική προσέγγιση των κυματικών φαινομένων και των φαινομένων ανάκλασης σε αιμοφόρα αγγεία, με εξαγωγή εξισώσεων οδευόντων κυμάτων, για την εκτίμηση της ΠΚΤ, με τις κατάλληλες παραδοχές, βασισμένη στα κυματικά φαινόμενα σε γραμμές μεταφοράς για διάφορες περιπτώσεις αιμοφόρων αγγείων (Womersley Numbers) και διακριτών μεταβάσεων και διακλαδώσεων αντίστοιχα. Το θεωρητικό μέρος κλείνει με μια εκτενή μελέτη του καρδιακού έργου που εκπονείται από την αριστερή κοιλία και την ενσωμάτωση της σταθεράς απόσβεσης στις εξισώσεις, που πλέον περιγράφουν πλήρως τη ροή ισχύος κατά μήκος ενός αιμοφόρου αγγείου με απώλειες, άνευ απωλειών και προσαρμοσμένου ή μη. Τέλος, στο πειραματικό μέρος της παρούσης εργασίας, οι 2 και 3-σημείων μέθοδοι εφαρμόζονται, τόσο για καθετηριασμένους αισθητήρες πίεσης όσο και για τα RF δεδομένα ενός σαρωτή υπερήχων, με στόχο την συγκριτική εκτίμηση της ΠΚΤ και της φασικής σταθεράς σε έναν σωλήνα πολυουρεθάνης άνευ απωλειών, υποθέτοντας Newtonian Ροή υπό την παρουσία ανακλάσεων. Ωστόσο, λόγω των χαρακτηριστικών κεραίας του γραμμικού στοιχειο-μετατροπέα υπερήχων, που έχουν να κάνουν με το διάγραμμα ακτινοβολίας του, η μη επεμβατική εκτίμηση της πίεσης απέτυχε να δώσει αξιόπιστα αποτελέσματα για την τοιχωματική κίνηση των αγγείων και έτσι μια νέα πειραματική διάταξη κατασκευάσθηκε για μια μελλοντική μελέτη της αρχής λειτουργίας του σαρωτή υπερήχων.
description: In this project, a theoretical approach for the wave and reflection phenomena in blood vessels is presented, extracting traveling wave equations, for the estimation of the PWV, under the appropriate assumptions, based on the wave phenomena on transmission lines for different cases of blood vessels (Womersley Numbers) and discrete transitions or bifurcations respectively. The theoretical part is ending with a thorough investigation of the cardiac work done by the left ventricle and the embedment of the attenuation constant in the equations, now fully describing the power flow along a lossy, lossless and/or a matched blood vessel. Finally, in the experimental part of this project, the 2 and 3-point methods are applied, both for catheterized pressure wires and for the RF data of an ultrasound scanner, in order to comparatively estimate the PWV and the phase constant in a lossless polyurethane tube, assuming Newtonian Flow under the existence of reflections. However, due to the antenna properties of the linear array ultrasound transducer, having to do with its radiation pattern, the non-invasive pressure assessment failed to give reliable results for the vessel wall motion and a new experimental setup was built for a future investigation of the ultrasound scanner’s function principle.