Měření parametrů srdečních katetrů

Abstract

Diplomová práce se věnuje studiu fyzikálně-matematického modelu měřicího systému "srdeční diagnostický katétr - komůrka se senzorem tlaku", a to na základě měření frekvenční charakteristiky reálného systému. V úvodní části práce byl proveden teoretický rozbor problematiky hemodynamického monitorování a fyzikálně-matematického aparátu použitého pro modelování a verifikaci modelu. V rámci seznámení se současným stavem řešení problematiky bylo provedeno studium výzkumů M. Gardnera a Roberta A. Peury. Tato část práce zahrnuje popis problematiky a metody řešení vědeckých článků, které se staly základem pro řešení experimentální úlohy diplomové práce -měření frekvenční charakteristiky systému. Praktická část práce zahrnuje analýzu modelu s rozloženými parametry a modelu se soustředěnými parametry měřicího systému "katétr-snímač". V experimentální části práce byly popsány návrh a realizace metod měření frekvenční a přechodové charakteristiky systému. Ze signálů naměřených v obou experimentech byly stanoveny hodnoty poměrného útlumu a vlastní frekvence systému. Pro určení parametrů byly testovány tři metody: numerický výpočet - funkce tfest Matlab, "Half-power bandwidth method " a výpočet pro lineární model II. řádu podle Webstera. Na základě identifikovaných parametrů byla stanovena přenosová funkce systému. Získaná přenosová funkce byla použita pro vytvoření digitálního kompenzačního FIR filtru. Pro hodnocení výsledků inverzní filtrace byly použity korelační koeficient a parametr "Root Mean Square Error".

The diploma thesis deals with the study of the physical-mathematical model of the measuring system "cardiac diagnostic catheter - dome with pressure sensor", based on the measurement of the frequency response of the real system. The introductory part of the thesis includes theoretical analysis for issues of hemodynamic monitoring and physical-mathematical apparatus, which were used for modeling and verification of the model. By way of introduction to the current state of solution, there were two studies considered by M. Gardner and Robert A. Peura. This part of the thesis includes a description of the issue and the solution methods of scientific articles, which became the main solution for the experimental task of the thesis - measuring the frequency response of the system. The practical part of the thesis includes the analysis of the distributed parameter model and the lumped parameter model of the "catheter-sensor" measuring system. The proposal and implementation of methods for measuring the frequency and step response of the system were described in the experimental section of the thesis. The damping ratio and natural frequency values of the system were determined from the signals measured in both experiments. Three methods were used to determine the parameters: numerical calculation - tfest function Matlab, "Half-power bandwidth method" and calculation for II. order linear model according to Webster. The transfer function of the system was determined on the basis of identified parameters. The obtained transfer function was used to create a digital compensation FIR filter. The correlation coefficient and the "Root Mean Square Error" parameter were used to evaluate the results of inverse filtering.