超声多普勒诊断仪的质量控制方法应用研究
2014-06-30张昌戎周峰
张昌戎 周峰
[摘 要] 超声多普勒诊断仪以其无创、高效的特点成为医院设备配置中重要的一项。在设备投入使用后，使设备性能处于最优化状态，是设备质量控制的核心。传统的B超已有检定规程，国家应该尽快推出彩色超声多普勒诊断仪的检定规程。并且按照每年检测一次的频率对彩超进行质量控制。本研究通过对彩色超声多普勒的工作原理进行回顾，研究了彩色超声多普勒进行质控控制的参数选择、具体检测方法。
[关键词] 超声多普勒；质量控制；参数
中图分类号：R445 文献标识码：B 文章编号：2095-5200（2014）03-083-03
引言
超声诊断仪（后简称超声）以其无创、高效的特点在医院临床诊断中得到了广泛应用，其适用于人体心脏、腹腔脏器、甲状腺等小器官、前列腺、子宫、卵巢等多个部位的生理病理检查，并且与CT、MRI、X线机相比具有很高的收益率，是医院设备配置中重要一项。在设备投入使用后，应使设备性能处于最优化状态，关注设备临床应用的最优化才是设备质量控制的核心。国内外对于超声设备质量控制的方法和思路进行了探讨[1-3]，提出应通过一系列的规范检测，早期发现细微质量问题，及时处理，降低因质量问题影响医疗服务的概率。我国目前国家强制检定的医学计量器具目录中，暂没有彩色超声多普勒的检定规程。本文通过对彩色超声多普勒的工作原理的研究，提出对于彩色超声多普勒进行质控控制的参数选择、仪器设计等方法。
1 超声诊断仪的工作原理
彩色超声多普勒的测量是基于超声多普勒原理。其原理是当探头对运动物体发射超声波时，运动物体使反射的超声波发生频率偏移（如图1），频率偏移的大小为：
根据多普勒原理，当反射的超声波遇到运动的血流后，由血球产生的反射信号会引起多普勒频移。对回波信号进行分析处理后就能得到血流的速度、方向等信息。
超声图像的红色和蓝色可以理解为根据多普勒效应，物体辐射的波长因为波源和观测者的相对运动而产生变化。在运动的波源前面，波被压缩，波长变得较短，频率变得较高 （蓝移blue shift）；在运动的波源后面时，会产生相反的效应。波长变得较长，频率变得较低 （红移red shift）；波源的速度越高，所产生的效应越大。根据波红（蓝）移的程度，可以计算出波源循着观测方向运动的速度。
彩色多普勒超声一般是用自相关技术进行多普勒信号处理，把自相关技术获得的血流信号经彩色编码后实时地叠加在二维图像上，即形成彩色多普勒超声血流图像。
2 彩色超声诊断仪的质控主要参数选择和检测方法
超声根据其应用类别分类较多，衡量其技术性能的技术指标也很多，如超声的频谱特性、几何分辨率、对比度、探测深度、多普勒与彩色等技术指标，这些指标对于衡量超声诊断质量极为重要。
JJG639-1998《医用超声诊断仪超声源检定规程》中对于B超的输出声功率、患者漏电流、探测深度、盲区、侧向分辨力、轴向分辨力、几何位置误差及囊性病灶横径误差等参数做了详细的规定，本文不再重复。张冠石[4]对美国医院超声成像系统质控标准操作流程进行了总结，罗列了常用及非常用检测指标，但其质控检测的核心检测参数主要有几何分辨率、伪像等参数，对于彩色超声多普勒的血流速度、及血流方向等参数尚未涉及。笔者认为超声多普勒设备彩色血流部分的主要参数检测应包括彩色血流灵敏度、血流探测深度、最大血流速度、血流速度示值误差、血流方向识别能力等内容。彩色血流灵敏度是指仪器显示血流显像的能力。如果灵敏度低，那么小的分流及返流就显示不出来，以超声心脏检查为例，其会对小的心内分流及轻度的瓣膜关闭不全产生误诊。血流探测深度是在多普勒体模的仿组织材料中，超过该深度即不再能检出多普勒血流信号处的最大深度。
3 超声多普勒诊断仪质量检测仪器开发
针对超声图像质量检测国内进行研究[5-7]，对于B超的体模（质量检测设备）已经做了详细的规定[8]，本文不再重复。超声多普勒诊断仪的质量检测，检测设备尚需开发。基于超声多普勒的原理，假定多普勒体模和仿血流组织与人体组织有很好的相关性，能够设计出以下模型。
基于超声多普勒仿血流体模的原理进行的质量检测，如下图2所示。
根据图1和公式1所示的多普勒原理，在已知频移、超声发射频率及夹角θ的情况下，可计算得出血流速度。
多普勒体模（以后简称体模）由超声仿组织（TM）材料组成，声速为（1540±10）m/s（23℃），衰减为（0.5±0.05）dB/（cmMHz） （23℃），其与声窗的夹角有0°和30°两种。恒流泵驱动储血罐中的血流流动至缓冲器。流量范围为（0.014-1140）mL/min。转子流量计共有2个，用来测量血液流速，量程范围分别为（1-10）L/h和（6-60）L/h。 仿血流储罐容量为1000mL，缓冲器容量为500mL。
3.1 彩色血流灵敏度
检测方法为按照图2连接测量系统，调节恒流泵功率，使仿血流速较高，将探头对准体模中的仿血液，调节被检设备的总增益，TGC对比度和亮度，保持血流图像清晰可见。将多普勒测量系统中仿血流速度从零逐渐增大至被检测仪器显示出彩色血流图，读取此时的血流速度即为被检仪器的彩色血流灵敏度。
3.2 血流探测深度
检测方法为按照图2连接测量系统，调节恒流泵功率，使仿血流速较高，将探头对准体模中的仿血液，调节被检设备的总增益，TGC对比度和亮度，保持血流图像清晰可见。沿体模表面平移探头，使其与仿血管的距离由小变大，当频谱图形不断减弱至消失时，停止移动。用电子游标沿其轴线方向测量声窗表面至仿血管上表面的距离及为血流探测深度。
3.3 最大血流速度
检测方法为按照图2连接测量系统，调节恒流泵功率，使仿血流速较高，将探头对准体模中的仿血液，调节被检设备的总增益，TGC对比度和亮度，保持血流图像清晰可见。逐渐增加仿血流速度，调节被检设备的帧频、取样容积和位置等，使之测量血流速达到最大，读取检测系统此时的血流速度，即为被检设备的配套探头所能检测到的最大血流速度。endprint
3.4 血流速度示值误差
检测方法为按照图2连接测量系统，将探头对准体模中的仿血液，调节被检设备的总增益，TGC对比度和亮度，并调节检测系统的仿血流速速，使得被检设备彩色成像最佳。分别读取多普勒测量系统和被检色斑测量的血流速度，按公式（2）计算相对误差，即为被检设备配套探头时的血流速度显示误差。
3.5 血流方向识别能力
按照图2连接测量系统，将探头对准体模中的仿血液，调节被检设备的总增益，TGC对比度和亮度，形成均匀声像图。多普勒显示模式，应无方向颠倒和旁路现象。彩色血流成像模式，当血流朝向探头时，其应显示红色；当血流背离探头时，其应显示为蓝色。即被检设备识别血流方向。
4 小结
本文回顾超声多普勒诊断仪的工作原理，研究其设备的结构和组成，并对检测方法进行了具体探讨。可以看出，超声多普勒诊断仪在临床应用频度很高，重要性也高。在传统的B超已有检定规程后，国家应该尽快推出彩色超声多普勒诊断仪的检定规程。并且按照每年检测一次的频率对彩超进行质量控制，此外如果超声诊断仪是新安装或是维修后也需要进行质量检测。
参 考 文 献
[1] 卢征峰.超声波影像设备质量控制检测方法[J].中国医疗设备，2011，26（7）：21-26.
[2] 刘倚河.强化质控控制管理，提高超声影像水平[J].实用医技杂志，2010，17（12）：1190-1191.
[3] 王艳丽，金宝荣.影响超声图像质量的变量因素及控制对策[J].数理医药学杂志，2007，20（1）：85-86.
[4] 张冠石.美国医院超声成像系统质控标准操作流程[J].中国医疗设备，2013，28（3）：26-28.
[5] 李健.便携式数字化超声波检测仪器的研究[D].西安科技大学，2005.
[6] 王丹，史瑞琴，周志国，等.超声图像伪像形成原因和识别的分析[J].医疗卫生装备，2010，31（12）：8-9.
[7] 王龙，李德玉，赵树魁，等.超声医学远程诊断及质量控制系统的设计[J].航天医学与医学工程，2002，15（5）：369-373.
[8] 朱凤岐，朱承刚，程洋，等.在用B超仪器质量检测应与时俱进[J].中国计量，2013，（08）：100-101.endprint
3.4 血流速度示值误差
检测方法为按照图2连接测量系统，将探头对准体模中的仿血液，调节被检设备的总增益，TGC对比度和亮度，并调节检测系统的仿血流速速，使得被检设备彩色成像最佳。分别读取多普勒测量系统和被检色斑测量的血流速度，按公式（2）计算相对误差，即为被检设备配套探头时的血流速度显示误差。
3.5 血流方向识别能力
按照图2连接测量系统，将探头对准体模中的仿血液，调节被检设备的总增益，TGC对比度和亮度，形成均匀声像图。多普勒显示模式，应无方向颠倒和旁路现象。彩色血流成像模式，当血流朝向探头时，其应显示红色；当血流背离探头时，其应显示为蓝色。即被检设备识别血流方向。
4 小结
本文回顾超声多普勒诊断仪的工作原理，研究其设备的结构和组成，并对检测方法进行了具体探讨。可以看出，超声多普勒诊断仪在临床应用频度很高，重要性也高。在传统的B超已有检定规程后，国家应该尽快推出彩色超声多普勒诊断仪的检定规程。并且按照每年检测一次的频率对彩超进行质量控制，此外如果超声诊断仪是新安装或是维修后也需要进行质量检测。
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[4] 张冠石.美国医院超声成像系统质控标准操作流程[J].中国医疗设备，2013，28（3）：26-28.
[5] 李健.便携式数字化超声波检测仪器的研究[D].西安科技大学，2005.
[6] 王丹，史瑞琴，周志国，等.超声图像伪像形成原因和识别的分析[J].医疗卫生装备，2010，31（12）：8-9.
[7] 王龙，李德玉，赵树魁，等.超声医学远程诊断及质量控制系统的设计[J].航天医学与医学工程，2002，15（5）：369-373.
[8] 朱凤岐，朱承刚，程洋，等.在用B超仪器质量检测应与时俱进[J].中国计量，2013，（08）：100-101.endprint
3.4 血流速度示值误差
检测方法为按照图2连接测量系统，将探头对准体模中的仿血液，调节被检设备的总增益，TGC对比度和亮度，并调节检测系统的仿血流速速，使得被检设备彩色成像最佳。分别读取多普勒测量系统和被检色斑测量的血流速度，按公式（2）计算相对误差，即为被检设备配套探头时的血流速度显示误差。
3.5 血流方向识别能力
按照图2连接测量系统，将探头对准体模中的仿血液，调节被检设备的总增益，TGC对比度和亮度，形成均匀声像图。多普勒显示模式，应无方向颠倒和旁路现象。彩色血流成像模式，当血流朝向探头时，其应显示红色；当血流背离探头时，其应显示为蓝色。即被检设备识别血流方向。
4 小结
本文回顾超声多普勒诊断仪的工作原理，研究其设备的结构和组成，并对检测方法进行了具体探讨。可以看出，超声多普勒诊断仪在临床应用频度很高，重要性也高。在传统的B超已有检定规程后，国家应该尽快推出彩色超声多普勒诊断仪的检定规程。并且按照每年检测一次的频率对彩超进行质量控制，此外如果超声诊断仪是新安装或是维修后也需要进行质量检测。
参 考 文 献
[1] 卢征峰.超声波影像设备质量控制检测方法[J].中国医疗设备，2011，26（7）：21-26.
[2] 刘倚河.强化质控控制管理，提高超声影像水平[J].实用医技杂志，2010，17（12）：1190-1191.
[3] 王艳丽，金宝荣.影响超声图像质量的变量因素及控制对策[J].数理医药学杂志，2007，20（1）：85-86.
[4] 张冠石.美国医院超声成像系统质控标准操作流程[J].中国医疗设备，2013，28（3）：26-28.
[5] 李健.便携式数字化超声波检测仪器的研究[D].西安科技大学，2005.
[6] 王丹，史瑞琴，周志国，等.超声图像伪像形成原因和识别的分析[J].医疗卫生装备，2010，31（12）：8-9.
[7] 王龙，李德玉，赵树魁，等.超声医学远程诊断及质量控制系统的设计[J].航天医学与医学工程，2002，15（5）：369-373.
[8] 朱凤岐，朱承刚，程洋，等.在用B超仪器质量检测应与时俱进[J].中国计量，2013，（08）：100-101.endprint
