張昌戎　周峰

[摘 要] 超聲多普勒診斷儀以其無(wú)創(chuàng)、高效的特點(diǎn)成為醫(yī)院設(shè)備配置中重要的一項(xiàng)。在設(shè)備投入使用后，使設(shè)備性能處于最優(yōu)化狀態(tài)，是設(shè)備質(zhì)量控制的核心。傳統(tǒng)的B超已有檢定規(guī)程，國(guó)家應(yīng)該盡快推出彩色超聲多普勒診斷儀的檢定規(guī)程。并且按照每年檢測(cè)一次的頻率對(duì)彩超進(jìn)行質(zhì)量控制。本研究通過(guò)對(duì)彩色超聲多普勒的工作原理進(jìn)行回顧，研究了彩色超聲多普勒進(jìn)行質(zhì)控控制的參數(shù)選擇、具體檢測(cè)方法。

[關(guān)鍵詞] 超聲多普勒；質(zhì)量控制；參數(shù)

中圖分類號(hào)：R445 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：2095-5200（2014）03-083-03

引言

超聲診斷儀（后簡(jiǎn)稱超聲）以其無(wú)創(chuàng)、高效的特點(diǎn)在醫(yī)院臨床診斷中得到了廣泛應(yīng)用，其適用于人體心臟、腹腔臟器、甲狀腺等小器官、前列腺、子宮、卵巢等多個(gè)部位的生理病理檢查，并且與CT、MRI、X線機(jī)相比具有很高的收益率，是醫(yī)院設(shè)備配置中重要一項(xiàng)。在設(shè)備投入使用后，應(yīng)使設(shè)備性能處于最優(yōu)化狀態(tài)，關(guān)注設(shè)備臨床應(yīng)用的最優(yōu)化才是設(shè)備質(zhì)量控制的核心。國(guó)內(nèi)外對(duì)于超聲設(shè)備質(zhì)量控制的方法和思路進(jìn)行了探討[1-3]，提出應(yīng)通過(guò)一系列的規(guī)范檢測(cè)，早期發(fā)現(xiàn)細(xì)微質(zhì)量問(wèn)題，及時(shí)處理，降低因質(zhì)量問(wèn)題影響醫(yī)療服務(wù)的概率。我國(guó)目前國(guó)家強(qiáng)制檢定的醫(yī)學(xué)計(jì)量器具目錄中，暫沒(méi)有彩色超聲多普勒的檢定規(guī)程。本文通過(guò)對(duì)彩色超聲多普勒的工作原理的研究，提出對(duì)于彩色超聲多普勒進(jìn)行質(zhì)控控制的參數(shù)選擇、儀器設(shè)計(jì)等方法。

1 超聲診斷儀的工作原理

彩色超聲多普勒的測(cè)量是基于超聲多普勒原理。其原理是當(dāng)探頭對(duì)運(yùn)動(dòng)物體發(fā)射超聲波時(shí)，運(yùn)動(dòng)物體使反射的超聲波發(fā)生頻率偏移（如圖1），頻率偏移的大小為：

根據(jù)多普勒原理，當(dāng)反射的超聲波遇到運(yùn)動(dòng)的血流后，由血球產(chǎn)生的反射信號(hào)會(huì)引起多普勒頻移。對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行分析處理后就能得到血流的速度、方向等信息。

超聲圖像的紅色和藍(lán)色可以理解為根據(jù)多普勒效應(yīng)，物體輻射的波長(zhǎng)因?yàn)椴ㄔ春陀^測(cè)者的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生變化。在運(yùn)動(dòng)的波源前面，波被壓縮，波長(zhǎng)變得較短，頻率變得較高 （藍(lán)移blue shift）；在運(yùn)動(dòng)的波源后面時(shí)，會(huì)產(chǎn)生相反的效應(yīng)。波長(zhǎng)變得較長(zhǎng)，頻率變得較低 （紅移red shift）；波源的速度越高，所產(chǎn)生的效應(yīng)越大。根據(jù)波紅（藍(lán)）移的程度，可以計(jì)算出波源循著觀測(cè)方向運(yùn)動(dòng)的速度。

彩色多普勒超聲一般是用自相關(guān)技術(shù)進(jìn)行多普勒信號(hào)處理，把自相關(guān)技術(shù)獲得的血流信號(hào)經(jīng)彩色編碼后實(shí)時(shí)地疊加在二維圖像上，即形成彩色多普勒超聲血流圖像。

2 彩色超聲診斷儀的質(zhì)控主要參數(shù)選擇和檢測(cè)方法

超聲根據(jù)其應(yīng)用類別分類較多，衡量其技術(shù)性能的技術(shù)指標(biāo)也很多，如超聲的頻譜特性、幾何分辨率、對(duì)比度、探測(cè)深度、多普勒與彩色等技術(shù)指標(biāo)，這些指標(biāo)對(duì)于衡量超聲診斷質(zhì)量極為重要。

JJG639-1998《醫(yī)用超聲診斷儀超聲源檢定規(guī)程》中對(duì)于B超的輸出聲功率、患者漏電流、探測(cè)深度、盲區(qū)、側(cè)向分辨力、軸向分辨力、幾何位置誤差及囊性病灶橫徑誤差等參數(shù)做了詳細(xì)的規(guī)定，本文不再重復(fù)。張冠石[4]對(duì)美國(guó)醫(yī)院超聲成像系統(tǒng)質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)操作流程進(jìn)行了總結(jié)，羅列了常用及非常用檢測(cè)指標(biāo)，但其質(zhì)控檢測(cè)的核心檢測(cè)參數(shù)主要有幾何分辨率、偽像等參數(shù)，對(duì)于彩色超聲多普勒的血流速度、及血流方向等參數(shù)尚未涉及。筆者認(rèn)為超聲多普勒設(shè)備彩色血流部分的主要參數(shù)檢測(cè)應(yīng)包括彩色血流靈敏度、血流探測(cè)深度、最大血流速度、血流速度示值誤差、血流方向識(shí)別能力等內(nèi)容。彩色血流靈敏度是指儀器顯示血流顯像的能力。如果靈敏度低，那么小的分流及返流就顯示不出來(lái)，以超聲心臟檢查為例，其會(huì)對(duì)小的心內(nèi)分流及輕度的瓣膜關(guān)閉不全產(chǎn)生誤診。血流探測(cè)深度是在多普勒體模的仿組織材料中，超過(guò)該深度即不再能檢出多普勒血流信號(hào)處的最大深度。

3 超聲多普勒診斷儀質(zhì)量檢測(cè)儀器開(kāi)發(fā)

針對(duì)超聲圖像質(zhì)量檢測(cè)國(guó)內(nèi)進(jìn)行研究[5-7]，對(duì)于B超的體模（質(zhì)量檢測(cè)設(shè)備）已經(jīng)做了詳細(xì)的規(guī)定[8]，本文不再重復(fù)。超聲多普勒診斷儀的質(zhì)量檢測(cè)，檢測(cè)設(shè)備尚需開(kāi)發(fā)?；诔暥嗥绽盏脑恚俣ǘ嗥绽阵w模和仿血流組織與人體組織有很好的相關(guān)性，能夠設(shè)計(jì)出以下模型。

基于超聲多普勒仿血流體模的原理進(jìn)行的質(zhì)量檢測(cè)，如下圖2所示。

根據(jù)圖1和公式1所示的多普勒原理，在已知頻移、超聲發(fā)射頻率及夾角θ的情況下，可計(jì)算得出血流速度。

多普勒體模（以后簡(jiǎn)稱體模）由超聲仿組織（TM）材料組成，聲速為（1540±10）m/s（23℃），衰減為（0.5±0.05）dB/（cmMHz） （23℃），其與聲窗的夾角有0°和30°兩種。恒流泵驅(qū)動(dòng)儲(chǔ)血罐中的血流流動(dòng)至緩沖器。流量范圍為（0.014-1140）mL/min。轉(zhuǎn)子流量計(jì)共有2個(gè)，用來(lái)測(cè)量血液流速，量程范圍分別為（1-10）L/h和（6-60）L/h。 仿血流儲(chǔ)罐容量為1000mL，緩沖器容量為500mL。

3.1 彩色血流靈敏度

檢測(cè)方法為按照?qǐng)D2連接測(cè)量系統(tǒng)，調(diào)節(jié)恒流泵功率，使仿血流速較高，將探頭對(duì)準(zhǔn)體模中的仿血液，調(diào)節(jié)被檢設(shè)備的總增益，TGC對(duì)比度和亮度，保持血流圖像清晰可見(jiàn)。將多普勒測(cè)量系統(tǒng)中仿血流速度從零逐漸增大至被檢測(cè)儀器顯示出彩色血流圖，讀取此時(shí)的血流速度即為被檢儀器的彩色血流靈敏度。

3.2 血流探測(cè)深度

檢測(cè)方法為按照?qǐng)D2連接測(cè)量系統(tǒng)，調(diào)節(jié)恒流泵功率，使仿血流速較高，將探頭對(duì)準(zhǔn)體模中的仿血液，調(diào)節(jié)被檢設(shè)備的總增益，TGC對(duì)比度和亮度，保持血流圖像清晰可見(jiàn)。沿體模表面平移探頭，使其與仿血管的距離由小變大，當(dāng)頻譜圖形不斷減弱至消失時(shí)，停止移動(dòng)。用電子游標(biāo)沿其軸線方向測(cè)量聲窗表面至仿血管上表面的距離及為血流探測(cè)深度。

3.3 最大血流速度

檢測(cè)方法為按照?qǐng)D2連接測(cè)量系統(tǒng)，調(diào)節(jié)恒流泵功率，使仿血流速較高，將探頭對(duì)準(zhǔn)體模中的仿血液，調(diào)節(jié)被檢設(shè)備的總增益，TGC對(duì)比度和亮度，保持血流圖像清晰可見(jiàn)。逐漸增加仿血流速度，調(diào)節(jié)被檢設(shè)備的幀頻、取樣容積和位置等，使之測(cè)量血流速達(dá)到最大，讀取檢測(cè)系統(tǒng)此時(shí)的血流速度，即為被檢設(shè)備的配套探頭所能檢測(cè)到的最大血流速度。endprint

3.4 血流速度示值誤差

檢測(cè)方法為按照?qǐng)D2連接測(cè)量系統(tǒng)，將探頭對(duì)準(zhǔn)體模中的仿血液，調(diào)節(jié)被檢設(shè)備的總增益，TGC對(duì)比度和亮度，并調(diào)節(jié)檢測(cè)系統(tǒng)的仿血流速速，使得被檢設(shè)備彩色成像最佳。分別讀取多普勒測(cè)量系統(tǒng)和被檢色斑測(cè)量的血流速度，按公式（2）計(jì)算相對(duì)誤差，即為被檢設(shè)備配套探頭時(shí)的血流速度顯示誤差。

3.5 血流方向識(shí)別能力

按照?qǐng)D2連接測(cè)量系統(tǒng)，將探頭對(duì)準(zhǔn)體模中的仿血液，調(diào)節(jié)被檢設(shè)備的總增益，TGC對(duì)比度和亮度，形成均勻聲像圖。多普勒顯示模式，應(yīng)無(wú)方向顛倒和旁路現(xiàn)象。彩色血流成像模式，當(dāng)血流朝向探頭時(shí)，其應(yīng)顯示紅色；當(dāng)血流背離探頭時(shí)，其應(yīng)顯示為藍(lán)色。即被檢設(shè)備識(shí)別血流方向。

4 小結(jié)

本文回顧超聲多普勒診斷儀的工作原理，研究其設(shè)備的結(jié)構(gòu)和組成，并對(duì)檢測(cè)方法進(jìn)行了具體探討?？梢钥闯?，超聲多普勒診斷儀在臨床應(yīng)用頻度很高，重要性也高。在傳統(tǒng)的B超已有檢定規(guī)程后，國(guó)家應(yīng)該盡快推出彩色超聲多普勒診斷儀的檢定規(guī)程。并且按照每年檢測(cè)一次的頻率對(duì)彩超進(jìn)行質(zhì)量控制，此外如果超聲診斷儀是新安裝或是維修后也需要進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 盧征峰.超聲波影像設(shè)備質(zhì)量控制檢測(cè)方法[J].中國(guó)醫(yī)療設(shè)備，2011，26（7）：21-26.

[2] 劉倚河.強(qiáng)化質(zhì)控控制管理，提高超聲影像水平[J].實(shí)用醫(yī)技雜志，2010，17（12）：1190-1191.

[3] 王艷麗，金寶榮.影響超聲圖像質(zhì)量的變量因素及控制對(duì)策[J].數(shù)理醫(yī)藥學(xué)雜志，2007，20（1）：85-86.

[4] 張冠石.美國(guó)醫(yī)院超聲成像系統(tǒng)質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)操作流程[J].中國(guó)醫(yī)療設(shè)備，2013，28（3）：26-28.

[5] 李健.便攜式數(shù)字化超聲波檢測(cè)儀器的研究[D].西安科技大學(xué)，2005.

[6] 王丹，史瑞琴，周志國(guó)，等.超聲圖像偽像形成原因和識(shí)別的分析[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2010，31（12）：8-9.

[7] 王龍，李德玉，趙樹(shù)魁，等.超聲醫(yī)學(xué)遠(yuǎn)程診斷及質(zhì)量控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程，2002，15（5）：369-373.

[8] 朱鳳岐，朱承剛，程洋，等.在用B超儀器質(zhì)量檢測(cè)應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)[J].中國(guó)計(jì)量，2013，（08）：100-101.endprint

3.4 血流速度示值誤差

檢測(cè)方法為按照?qǐng)D2連接測(cè)量系統(tǒng)，將探頭對(duì)準(zhǔn)體模中的仿血液，調(diào)節(jié)被檢設(shè)備的總增益，TGC對(duì)比度和亮度，并調(diào)節(jié)檢測(cè)系統(tǒng)的仿血流速速，使得被檢設(shè)備彩色成像最佳。分別讀取多普勒測(cè)量系統(tǒng)和被檢色斑測(cè)量的血流速度，按公式（2）計(jì)算相對(duì)誤差，即為被檢設(shè)備配套探頭時(shí)的血流速度顯示誤差。

3.5 血流方向識(shí)別能力

按照?qǐng)D2連接測(cè)量系統(tǒng)，將探頭對(duì)準(zhǔn)體模中的仿血液，調(diào)節(jié)被檢設(shè)備的總增益，TGC對(duì)比度和亮度，形成均勻聲像圖。多普勒顯示模式，應(yīng)無(wú)方向顛倒和旁路現(xiàn)象。彩色血流成像模式，當(dāng)血流朝向探頭時(shí)，其應(yīng)顯示紅色；當(dāng)血流背離探頭時(shí)，其應(yīng)顯示為藍(lán)色。即被檢設(shè)備識(shí)別血流方向。

4 小結(jié)

本文回顧超聲多普勒診斷儀的工作原理，研究其設(shè)備的結(jié)構(gòu)和組成，并對(duì)檢測(cè)方法進(jìn)行了具體探討?？梢钥闯觯暥嗥绽赵\斷儀在臨床應(yīng)用頻度很高，重要性也高。在傳統(tǒng)的B超已有檢定規(guī)程后，國(guó)家應(yīng)該盡快推出彩色超聲多普勒診斷儀的檢定規(guī)程。并且按照每年檢測(cè)一次的頻率對(duì)彩超進(jìn)行質(zhì)量控制，此外如果超聲診斷儀是新安裝或是維修后也需要進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 盧征峰.超聲波影像設(shè)備質(zhì)量控制檢測(cè)方法[J].中國(guó)醫(yī)療設(shè)備，2011，26（7）：21-26.

[2] 劉倚河.強(qiáng)化質(zhì)控控制管理，提高超聲影像水平[J].實(shí)用醫(yī)技雜志，2010，17（12）：1190-1191.

[3] 王艷麗，金寶榮.影響超聲圖像質(zhì)量的變量因素及控制對(duì)策[J].數(shù)理醫(yī)藥學(xué)雜志，2007，20（1）：85-86.

[4] 張冠石.美國(guó)醫(yī)院超聲成像系統(tǒng)質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)操作流程[J].中國(guó)醫(yī)療設(shè)備，2013，28（3）：26-28.

[5] 李健.便攜式數(shù)字化超聲波檢測(cè)儀器的研究[D].西安科技大學(xué)，2005.

[6] 王丹，史瑞琴，周志國(guó)，等.超聲圖像偽像形成原因和識(shí)別的分析[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2010，31（12）：8-9.

[7] 王龍，李德玉，趙樹(shù)魁，等.超聲醫(yī)學(xué)遠(yuǎn)程診斷及質(zhì)量控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程，2002，15（5）：369-373.

[8] 朱鳳岐，朱承剛，程洋，等.在用B超儀器質(zhì)量檢測(cè)應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)[J].中國(guó)計(jì)量，2013，（08）：100-101.endprint

3.4 血流速度示值誤差

檢測(cè)方法為按照?qǐng)D2連接測(cè)量系統(tǒng)，將探頭對(duì)準(zhǔn)體模中的仿血液，調(diào)節(jié)被檢設(shè)備的總增益，TGC對(duì)比度和亮度，并調(diào)節(jié)檢測(cè)系統(tǒng)的仿血流速速，使得被檢設(shè)備彩色成像最佳。分別讀取多普勒測(cè)量系統(tǒng)和被檢色斑測(cè)量的血流速度，按公式（2）計(jì)算相對(duì)誤差，即為被檢設(shè)備配套探頭時(shí)的血流速度顯示誤差。

3.5 血流方向識(shí)別能力

按照?qǐng)D2連接測(cè)量系統(tǒng)，將探頭對(duì)準(zhǔn)體模中的仿血液，調(diào)節(jié)被檢設(shè)備的總增益，TGC對(duì)比度和亮度，形成均勻聲像圖。多普勒顯示模式，應(yīng)無(wú)方向顛倒和旁路現(xiàn)象。彩色血流成像模式，當(dāng)血流朝向探頭時(shí)，其應(yīng)顯示紅色；當(dāng)血流背離探頭時(shí)，其應(yīng)顯示為藍(lán)色。即被檢設(shè)備識(shí)別血流方向。

4 小結(jié)

本文回顧超聲多普勒診斷儀的工作原理，研究其設(shè)備的結(jié)構(gòu)和組成，并對(duì)檢測(cè)方法進(jìn)行了具體探討。可以看出，超聲多普勒診斷儀在臨床應(yīng)用頻度很高，重要性也高。在傳統(tǒng)的B超已有檢定規(guī)程后，國(guó)家應(yīng)該盡快推出彩色超聲多普勒診斷儀的檢定規(guī)程。并且按照每年檢測(cè)一次的頻率對(duì)彩超進(jìn)行質(zhì)量控制，此外如果超聲診斷儀是新安裝或是維修后也需要進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 盧征峰.超聲波影像設(shè)備質(zhì)量控制檢測(cè)方法[J].中國(guó)醫(yī)療設(shè)備，2011，26（7）：21-26.

[2] 劉倚河.強(qiáng)化質(zhì)控控制管理，提高超聲影像水平[J].實(shí)用醫(yī)技雜志，2010，17（12）：1190-1191.

[3] 王艷麗，金寶榮.影響超聲圖像質(zhì)量的變量因素及控制對(duì)策[J].數(shù)理醫(yī)藥學(xué)雜志，2007，20（1）：85-86.

[4] 張冠石.美國(guó)醫(yī)院超聲成像系統(tǒng)質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)操作流程[J].中國(guó)醫(yī)療設(shè)備，2013，28（3）：26-28.

[5] 李健.便攜式數(shù)字化超聲波檢測(cè)儀器的研究[D].西安科技大學(xué)，2005.

[6] 王丹，史瑞琴，周志國(guó)，等.超聲圖像偽像形成原因和識(shí)別的分析[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2010，31（12）：8-9.

[7] 王龍，李德玉，趙樹(shù)魁，等.超聲醫(yī)學(xué)遠(yuǎn)程診斷及質(zhì)量控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程，2002，15（5）：369-373.

[8] 朱鳳岐，朱承剛，程洋，等.在用B超儀器質(zhì)量檢測(cè)應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)[J].中國(guó)計(jì)量，2013，（08）：100-101.endprint