Digital Implementation of a Laser Doppler Perfusion Monitor

Abstract: Under 20 års tid har Perimed AB utvecklat och tillverkat LDPM- och LDPI-instrument som är baserade på en analog filterkonstruktion. De analoga komponenterna i konstruktionen är komplexa och icke-linjära med hänsyn till frekvens och de driver även med temperaturen. Funktionen hos konstruktionen beror också kraftigt av att de analoga komponenterna trimmas in under produktionen. Det här examensarbetet syftar till att ta fram en alternativ design baserad kring en digital signal processor. Den digitala signalbehandlingsmetod som beskrivs baseras på väl förankrade laser-Doppler perfusionsteorier. Den implementerade signalbehandlingsalgoritmen beräknar perfusionen ur en samplad fotodetektorström, som har filtrerats till AC- och DC-komponenter med hjälp av ett analogt detektorkort. Algoritmen producerar en råperfusionssignal genom att beräkna en frekvensviktad summa av fotodetektorströmmens effektspektrum. Kompensation för detektorns brus och normalisering med ljusintensitet har också implementerats. Den presenterade implementationen har verifierats mot ett exemplar av LDPM-enheten PF 5010 som har använts som referensinstrument vid alla mätningar. Mätningar in vitro har påvisat liknande mätresultat som referensinstrumentet för en referensvätska med hög perfusion och även för ett statiskt mätobjekt. Vidare har implementationen verifierats med mätningar in vivo på hud, vilket har påvisat nära nog identiska signalnivåer och gensvar på värmeprovokationer som referensinstrumentet. Den demonstrerade uppfinningen förenklar tillverkningen av instrumenten eftersom antalet komponenter reduceras avsevärt och därmed antalet produktionstester. Användandet av en DSP reducerar dessutom instrumentets temperaturkänslighet eftersom den ersätter flera temperaturkänsliga komponenter.