超声多普勒仪的血流参数自动检定装置的设计与研究

摘 要：超声多普勒仪是医学领域常见的计量器具，国家对其实行强制检定，传统的超声多普勒仪的血流参数检定装置存在着各种问题，本文介绍了一种超声多普勒仪的血流参数检定装置，该检定装置实现了超声多普勒仪的自动化检测，确保了超声多普勒检查的有效性，具有一定的推广价值。

关键词：超声多普勒仪；血流参数；检定装置

1 概述

在生物医学工程领域，医学超声多普勒技术发展迅速，取得了广泛的临床应用。在临床诊断方面，超声多普勒诊断仪用于血液、组织和脏器运动速度等参数的测量，还可用于测量血压、进行听诊、胎儿监护、运动成像等。彩色多普勒超声诊断仪（彩超），是集二维灰阶成像（B超）、多普勒彩色血流图、多普勒能量图、连续和脉冲波多普勒频谱、多普勒声音信号等多种信息形式于一体，同时显现血流方向和相对速度，即形成彩色多普勒超声血流图像（CDF）。超聲多普勒仪根据频率信号可了解血流有无异常，发现是否有病变，常常是进行心血管等疾病诊断的依据。但是，目前的超声波仪器在测量人体血液流速时精确度较低、误差较大，可能影响临床诊断，导致误诊。

2 超声多普勒仪的检定现状

按《计量法》规定，医用超声多普勒仪器应列入国家强制检定目录的工作计量器具。但是目前对超声学的检测计量工作仅停留在发射功率、分辨率等层次。带DP功能的医用超声诊断仪目前还没有成熟的计量器具，无法对其进行法定的计量检测，鉴于血流类超声多普勒仪器在国内已有多家生产且在医院大量临床使用，标准化的产品质量检验和医院在用设备的计量检定、自检自校己成为迫切的实际需求。而目前这类计量器具，市场尚无成熟产品，在计量标准方面也是一片空白。如何填补这一空白，对超声诊断仪器的多普勒血流参数进行计量和校正，成为一项急需解决的课题。

3 超声多普勒仪的血流参数自动检定装置的设计与研究

图1为超声多普勒仪的血流参数检定装置原理结构示意图。图中：1第一液体皿、2第二液体皿、3电磁阀、4蠕动泵、5流量传感器、6薄膜窗、7数模转换器、8模数转换器、9单片机控制器、10补液口。本超声多普勒仪的血流参数检定装置包括盛装人工血液的第一液体皿1和第二液体皿2，在第一液体皿1左侧设有三个出液口，三个出液口分别经硅胶管相互连接的电磁阀3后进入到蠕动泵4，蠕动泵4连续调节三个硅胶管路中人工血液的流速后进入到第二液体皿2中，第二液体皿2的三个出口分别由硅胶管路经流量传感器5回到第一液体皿1右侧的三个回液口，三个硅胶管的管径分别为7.9mm，4.8mm和1.6mm，计量检测装置的量程为0-60cm/sec，可以模拟主动脉30cm/sec，毛细血管1cm/sec和静脉5cm/sec的流速，能够满足不同的流量要求。在第二液体皿2的顶端设有薄膜窗6，薄膜窗6与超声多普勒仪的探头相接触。此测量环境尽可能使被测循环管路和流体的声学特性接近真实的人体组织环境，模拟人体血液循环过程，形成仿真测试环境。

本超声多普勒仪的血流参数检定装置还包括数模转换器7和模数转换器8，在数模转换器7一端与蠕动泵4连接，数模转换器7另一端与单片机控制器9连接；在模数转换器8一端与流量传感器5连接，模数转换器8另一端与单片机控制器9连接。控制与测量系统采用单片机控制器9实现，主要完成流量的控制和检测，单片机控制器9将采样检测产生的流量数据与给定数据进行比较后向蠕动泵4发出调节信号，以调节流量，同时驱动LCD显示器，进行实时数据显示。单片机控制器9一方面通过流量传感器5和模数转换器8采样检测流量，通过反馈控制对测量环境第一液体皿1和第二液体皿2内液体的流速依据给定值进行精确控制，一方面向蠕动泵4和数模转换器7发控制信号调节流速，实现了全量程闭环检测，通过反馈控制对仿真测量环境内标准液的流速依据给定值进行精确控制。流量传感器5为涡轮流量计，涡轮流量计的准确度等级为1.0级，这些进一步满足了高精度的控制要求，提高计量结果的可靠性，保超声多普勒检查的有效性。

4 结语

本超声多普勒仪的血流参数检定装置实现了超声多普勒仪的自动化检测，确保了超声多普勒检查的有效性，为医患之间提供了有力的技术保证，具有一定的推广价值。

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作者简介：

张素珍，1973年09月，沭阳县综合检验检测中心，申报高级工程师，研究方向：定量包装检测，长度三大类检定、医疗器械检定。