Parçacık Hızı Echo

Bu deneyin amacı, laminer boru akışı olarak da bilinen Hagen Zoi akışında iki boyutlu, anlık hız alanları elde etmektir. Yankı parçacık görüntüsü kullanılarak LOC simetrisi veya E-P-I-V-E-P-I-V doğrulama ölçümleri, 50: 50 su ve gliserin karışımının devridaim borusu akışında gösterilir. Burada kullanılan boru akış sistemi, akışı sağlamak için bir akvaryum pompası tarafından sağlanan sabit bir basınç kafası kullanır.

Akış sisteminin boru duvarına bir faz dizilimli ultrason probu monte edilir ve B modu ultrason görüntüleri yayınlanır. Sıvı, akışın hareketlerini sadık bir şekilde takip eden içi boş cam küreler veya izleyici parçacıklarla oturtulur. Ultrason görüntüleri daha sonra alınır, bir PC'ye aktarılır ve ticari parçacık görüntüsü veloc simetri yazılımı ile uyumlu bir görüntü formatına dönüştürülür.

Çapraz korelasyon algoritmaları, iki boyutlu hız alanlarını hesaplamak için ardışık ultrason B modu görüntülerine uygulanır. Sonuç olarak, vektör alanları, topluluk ortalaması, saf stres ve girdap gibi ilgilenilen akış miktarlarını hesaplamak için analiz edilir. Bu teknik, temel akışkanlar dinamiği hakkında bilgi sağlayabilse de, örneğin arteriyel veya interventriküler akışlar gibi biyomedikal uygulamalar da dahil olmak üzere pratik akış sistemlerinde kullanılabilir ve sıklıkla kullanılır.

Sıvılaştırılmış biyokütle ve sıvı kullanarak devam eden deneylerimiz bu teknikte bizi ilgilendiren şeydi. EP IV sistemini kurmak için işe pompaları açarak başlayın. Bu, devridaim borusu akışını sabit bir oranda başlatacaktır.

Ardından, ultrason probuna su bazlı bir topikal jel uygulayın. Jel, prob yüzü ile boru arasındaki ultrason ışınının iletim kaybını en aza indirir. Daha sonra, duvar boru bağlantı parçalarına sahip özel olarak yapılmış bir prob montajı kullanarak, ultrason probunu ultrason makinesindeki dış boru duvar gücüne takın.

Tüm sistemler yüklendikten sonra, ultrason ekranında canlı bir görüntü akışı görünecektir. 2D modu, doğrusal probun EPIV ölçümlerini alması için varsayılan ayardır. İlk olarak, nominal 10 mikrometre içi boş cam kürelerin uygun kuru ağırlığını, akış sistemine eklendiğinde nihai konsantrasyonları milyonda yaklaşık 17 ağırlık parçası olacak şekilde ölçün.

Daha sonra, havzadan bir hacim sıvı çıkarın ve konsantre bir parçacık çözeltisi oluşturmak için parçacıkları sıvıya ekleyin. Parçacıklar, akış sistemine eklendiğinde, ultrason kontrast maddeleri veya izleyici parçacıklar olarak işlev görecektir. Konsantre partikül çözeltisini su havzalarına karıştırarak devridaim borusu akış sistemine ekleyin.

Cam küreler daha sonra ultrason monitöründe görüntülenebilir. Birkaç dakika sonra, cam küreler sistem boyunca eşit olarak dağıtılacaktır, Bu nedenle bu prosedürün en zor kısımlarından biri net yüksek çözünürlüklü ultrason görüntüleri elde etmektir. Bu görüntülerin kalitesini en üst düzeye çıkarmak için, akış hızının apriori tahminlerine dayalı olarak kazanç odak noktalarını ve dinamik aralığı ayarlıyoruz.

Ultrason görüntülerinin analizi ile bu parametreleri anında daha da optimize ediyoruz. Görüntü derinliğini üç santimetreye ayarlamak için ultrasonun kontrol panelindeki derinlik kontrol düğmesini kullanın. Ardından, 2D kazanç düğmesini kullanarak, görüntünün parlaklığını, tohum parçacıkları gösterge panelinde net bir şekilde görünecek şekilde artırmak için toplam görüntü kazancını ayarlayın.

Boru duvarlarından saçılmayı azaltmak ve ultrason sinyalinin derinlikle ilgili zayıflamasını telafi etmek için zaman kazancı telafisi kaydırıcılarını ayarlayın. Bu, 2D modunda boru duvarlarının üstündeki ve altındaki fazla görüntüyü kaldıracaktır. Kontrol panelinin üst kısmında soldan sağa doğru bulunan düğmeler genişliğe, odak frekansına ve kare hızına karşılık gelir.

Analiz için mümkün olan en yüksek fiziksel çözünürlüğü, frekansı ve kare hızını elde etmek üzere görüntüyü daha fazla ayarlamak için bu düğmeleri kullanın. Ardından prob çalışma frekansını 10 megahertz'e ayarlayın ve kare hızını saniyede 49,5 kare olarak ayarlayın. Bu dört parametrenin doğal olarak birbirine bağlı olduğunu unutmayın.

Sonuç olarak, belirli bir ultrason görüntü taraması için, uzamsal ve zamansal çözünürlük arasında bir değiş tokuş vardır. Sınırlı yanal çözünürlük nedeniyle, cam küreler yanal yönde lekelenecek ve görüntüde elipsoidler olarak görünecektir. Parametreler optimize edildikten sonra, cihaz üzerindeki ultrason kontrol panelinde veri toplama zamanı gelmiştir.

Yeni bir deney başlatmak için yeni sınav düğmesine basın. Hasta altında. Soyadı olarak boru akışını ve ad olarak tarihi girin.

Hasta kimliği alanına test numarasını girin. Ultrason taraması, önceden ayarlanmış maksimum 1000 ila 1.500 görüntüye ulaşıldığında otomatik olarak başlayacaktır. Tarama devam ederken yeni bir tarama döngüsü başlar.

Tohum parçacığı, sorgulama alanı başına yaklaşık 10 parçacık ile keskin bir şekilde odaklanana kadar görüntüleme parametrelerinde ayarlamalar yapın. Tarama kayıt döngüsünü yeniden başlatmak için ultrason kontrol panelindeki dondurma düğmesine basın. Yeterli sayıda ideal görüntü elde edildikten sonra, dondurma düğmesine basın.

Ardından, ultrason kontrol panelindeki C döngü düğmesine basın. Analiz setindeki tüm ultrason görüntülerini dahil etmek için tüm görüntüleri seçin. Analiz için görüntüler seçildikten sonra, seçilen ultrason görüntüleri setini kaydetmek için görüntü saklama düğmesine basın.

Görüntüler kaydedildikten sonra, ultrason kontrol panelindeki arşiv düğmesine basın. İstendiğinde, yerel sabit sürücüye kaydedilecek küçük pencereden ilgilendiğiniz syn döngüsünü seçin. Ardından sınavı bitir'i seçmek için fare imlecini kullanın.

Arşiv düğmesine basın ve önce daha fazlasını seçmek ve ardından disk yönetimini seçmek için fare imlecini kullanın. Bu, kaydedilen silindir döngüsünü veya silindir döngülerini parçacık görüntü hızı simetrisini veya PIV yazılımını çalıştıran PC'ye aktaracaktır. Görüntüler yakalandıktan ve kaydedildikten sonra, ultrason görüntüsü, analiz için tıpta dijital görüntüleme iletişiminden veya DICOM dosyasından ortak bir fotoğraf uzmanları grubuna veya JPEG resim dosyasına dönüştürülmelidir.

DICOM dosyalarını JPEG'lere dönüştürmek için DICOM to jpeg dot m çalıştıran bir MATLAB komut dosyası kullanın. Bu komut dosyası şirket içinde yapılmıştır ve burada gösterilen web adresinden eğitim amaçlı olarak edinilebilir. Dosya dönüştürüldükten sonra, yazılımda Law Vision'dan Davi yazılımını açın.

Davi simgesine çift tıklayın, yeni proje'yi seçin, ardından PIV'yi seçin. Araç çubuğunda, görüntüleri içe aktar'ı seçin ve numaralı dosyalar aracılığıyla içe aktar'ı seçin. Ardından açılır menüde, JPEG ultrason görüntülerinin saklandığı klasörü bulun ve setin ilk görüntüsüne çift tıklayın.

Bu, yalnızca sıvıyı içeren analiz için bir ilgi alanı tanımlamak için bu numaralı kümedeki tüm ultrason görüntülerini içe aktaracaktır. Maskeyi oluşturmak için bir maske uygulayın, koordinatları, DICOM dosyasındaki bilgilere ve piksel boyutları bilgisine dayalı olarak iki x ve y koordinat noktası kullanarak dikdörtgen bir alanı girin. Daha sonra, dvu'daki ana kontrol panelinde, içe aktarılan görüntüleri içeren mevcut proje altında bulunan sekmeye tıklayın.

Toplu işleme etiketli tabloyu seçin. Bu, PIV artı PIV zaman serisi ağacını kullanarak işlemler listesinden toplu işleme için Davi'nin vektör işleme penceresini etkinleştirir, vektör hesaplama parametrelerini seçin ve 64 piksele 64 pikselden 12 piksele 12 piksele %50'lik bir örtüşme ile azalan sorgulama boyutuyla çoklu geçişi seçin, göreli vektör aralığı kısıtlamasını tümüne ve ardından mutlak vektör aralığı kısıtlamasını beş piksele ayarlayın. Ardından, gürültüyü bastırmak ve vektör alanlarını yumuşatmak için bir medyan filtre uygulayın.

Vektör işleme için bir sonraki adımda, vektör hesaplama parametresi menüsünde veri aralığı eşittir maskelenmiş alan kullan kutusunu işaretleyin. Vektör hesaplama parametrelerinin optimum seçiminin akış geometrisine, akış özelliklerine, görüntü çözünürlüğüne, izleyici parçacık yoğunluğuna ve istenen kantitatif akış analizine bağlı olduğunu unutmayın. Toplu işleme ekranının solunda istenen tüm parametreler ayarlandıktan sonra, işlenecek toplam görüntü sayısını seçin.

İşlemeye başla'ya tıklayın. Bu, çapraz korelasyon algoritmalarını kullanarak ardışık ultrason görüntüleri arasındaki yer değiştirme alanını hesaplayacaktır. İşlenen verileri analiz etmek için UCV vektör alanlarını DAVO'dan txt dosyaları olarak dışa aktarın.

Bunu yapmak için, proje ekranındaki JPEG görüntü dalı altında, vektör yer değiştirme dalını seçin. Araç çubuğunda dışa aktar sekmesini seçin. Dosya türünü seçin.

E txt'ye sorun. Dışa aktarma klasörü oluştur'u seçin ve dışa aktar'ı seçin. Ardından, MATLAB komut dosyasını çalıştırarak dosyayı MATLAB'da açın.

Dışa aktarılan vektör alanları B-X-X-X-X-X do TXT olarak adlandırılır, burada X, birden 99.999'a yükselen bir sayıyı temsil eder. Her dosya, not defteri kullanılarak görüntülenebilen dört veri sütunu içerir: görüntüdeki vektörün bir x konumu, görüntüdeki vektörün iki Y konumu, yer değiştirmenin veya akış bazında yer değiştirmenin üç X bileşeni ve duvarı tanımlayan yer değiştirmenin dört y bileşeni. X ve Y'nin ultrason görüntüsündeki uzamsal koordinatlara karşılık geldiği X ve Y'nin bir fonksiyonu olarak hız vektör alanı U'yu hesaplamak için normal yer değiştirme kullanımı, bu ilk olarak piksel cinsinden ölçülen X ve Y'nin yer değiştirme alanı D'nin, piksel üzerinden metre birimlerinde verilen görüntü ölçeklendirme parametresi M kullanılarak metre cinsinden ölçülen bir yer değiştirme alanına dönüştürülmesiyle yapılır.

Daha sonra, yer değiştirme alanı, delta T'nin saniyedeki kare sayısı cinsinden verilen kare hızı üzerinden bire eşit olduğu delta T görüntüleri arasındaki süpürme düzeltmeli zamansal ayrıma bölünür ve yer değiştirme alanı, ultrason görüntüsünün görüntü genişliği boyunca süpürülmesi için geçen süreye bölünür. Özetle, X ve Y'nin U'su, X ve Y'nin M çarpı D ile delta'ya bölündüğüne eşittir T.DICOM, doğal olarak, görüntü ölçeklendirme parametresi M'yi hesaplamak ve süpürme düzeltmeli zamansal ayrımı hesaplamak için gereken bilgileri sağlayan bir dosya yapısını depolar. Bu çalışmada Delta T, M piksel başına 77 mikrona, FPS 49.5'e ve B saniyede 25.047 piksele eşittir.

Son olarak, ortalama hızın normal profillerini ve ilgilenilen diğer akış miktarlarını hesaplarken topluluk ortalama hız vektör alanlarını hesaplayın. EPIV'in kullanışlılığını göstermek ve ölçüm belirsizliğini değerlendirmek için, bu videoda açıklandığı gibi iki boyutlu, anlık hız alanları ve laminer boru akışı elde edildi, bu anlık vektör grafiği her dördüncü sütunda bir hız vektörlerini gösterir ve arka plan renk kontur haritası hız büyüklüğüne karşılık gelir. Hız vektörünün iki boyutlu uzamsal konumu, D üzeri D ve X üzeri D ile gösterilir, burada D, üst duvardan ölçülen radyal konumdur.

D, boru çapıdır ve X, boru girişinden ölçülen akış açısından konumdur. Sütunlar boyunca hız vektörlerinin görünen parabolik şekli, ölçümlerin boru akışı için beklenen hız profili ile tutarlı olduğunu gösterir. 1000'den fazla anlık vektör grafiğinin ortalaması alınarak hesaplanan topluluk ortalaması alınmış vektör grafiği, ortalama hız alanının bir temsilini sağlar.

Ayrıca, anlık vektör alanlarındaki rastgele gürültü hatalarının ortalamasını da alacaktır. Hız vektörleri öncelikle akış yönündedir. En büyük hızlar boru merkez hattında meydana gelir.

Boru duvarlarında hızlar sıfıra düşmüştür ve akış kabaca simetriktir, yatay yöndeki sıralar boyunca topluluk ortalaması alınan vektör grafiğinin ortalaması alınarak elde edilen boru yarıçapı boyunca ortalama akış bazında hız profili burada gösterilmiştir. Ayrıca laminer boru akışı için beklenen ortalama hız profili de gösterilmiştir. Deneysel koşullar göz önüne alındığında.

EPIV ölçümleri ile beklenen higgin pozo profili arasındaki uyum, boru merkez hattının yakınında en iyisi ve boru duvarlarının yakınında en kötüsüdür. Duvara yakın büyük farklılıklar, muhtemelen, bu bölgelerde yüksek görüntü yoğunlukları üreten boru duvarının kavisli yüzeyindeki ultrason dalgalarının güçlü yansıması ve kırılmasından kaynaklanmaktadır, duvardaki yüksek yoğunluklar, ölçüm hatasına yol açan parçacık yoğunluklarını gizler. Bu tekniğin geliştirilmesiyle, mühendislik veya biyolojik akış sistemlerinde akışkanlar dinamiğini inceleyen araştırmacılar artık optik olarak opak akışkanlarda veya optik olarak opak geometriler aracılığıyla hız alanının uzamsal zamansal varyasyonlarını elde edebilirler.

Bu videoyu izledikten sonra, EPIV'in nasıl çalıştığını, sınırlamalarını ve ticari bir ultrason makinesi kullanarak bir EPIV sisteminin nasıl kurulacağını ve çalıştırılacağını iyi anlamalısınız.