医用超声体模的应用

2020-07-03冉康康黄阎钢梁俍杨慧蓉

医疗装备 2020年11期

冉康康，黄阎钢，梁俍，杨慧蓉

西安市阎良区人民医院（陕西西安 710089）

随着生物医学工程领域的不断发展，超声诊断以无创性、实时性和机动性等优点成为各级医院必备的常规检查及诊治仪器，并在肝脏、妇科、心脏等各种疾病的诊断及孕妇胎儿发育情况的检查等方面得到了广泛的应用[1]。为确保超声诊断仪器的质量和医院在用仪器的正常有效，必须实现对其严格的质量保证。

超声技术是运用超声波的特性和人体组织对超声反射不同的原理，从人体回波声像图中提取特征信息，对人体组织（内脏）的形态结构、物理特性和功能状态以及病变情况作出诊断的一种非创伤性检查方法，因此，在超声仪器的质量控制中，对图像质量性能的评价尤为重要[2]。本研究就常用超声体模及其应用作简单介绍。

1 超声体模的简介

为了满足医用超声设备质量保证的需要，仿组织超声体模作为一个科学技术概念首先出现于美国，并于20世纪80年代初形成产品。国产超声体模KS系列由国家质量技术监督局立项，通过一系列重大科技创新后，其科研成果于1989年通过该局组织专家鉴定被评价为“达到国际先进水平，具有巨大经济效益和重大社会效益”，与国家标准《GB 10152-2009 B型超声诊断设备》《JJG 639-2005 医用超声诊断仪超声原检规程》相符合。目前，KS系列超声体模作为超声诊断仪器质量检验工作仪器和强制鉴定工作仪器已在国内除藏、台、港、澳之外的所有省、自治区、直辖市、绝大部分地市、相当部分县市普及[3]。

1.1 KS107BG

KS107BG 超声体模适用于工作频率≥5 MHz 的探头，可检测B 超仪器的盲区、探测深度、轴向与侧向分辨力、纵向与横向几何位置精度，并可考察对不同直径囊性病灶的成像情况[4]。

M 材料声速：（1 540±10）m/s（23±3）。

TM 材料声衰减系数斜率：（0.70±0.05）dB/cm/MHz（23±3）。

尼龙靶线直径：（0.3±0.05）mm。

尼龙靶线位置公差：±0.1 mm。

盲区靶群：盲区靶群共有7个靶点，相邻靶点至声窗距离分别为8、7、6、5、4、3、2 mm，如图1。

图1 盲区靶群

横向分辨力靶群：横向分辨力靶群与纵向分辨力靶群相互独立。4个横向分辨力靶群B1～B4分别位于深度10、30、50、70 mm 处，如图2。每群中靶点中心水平距离依次为4、3、2、1 mm，如图3。

图2 横向分辨力靶群

图3 横向分辨力靶群放大图

纵向分辨力靶群：4个纵向分辨力靶群A1～A4各群中最上面一条靶点分别位于深度10、30、50、70 mm 处，如图4。每群中靶点中心垂直距离由上而下依次为3、2、1、0.5 mm，水平距离均为1 mm，如图5。

图4 纵向分辨力靶群

图5 纵向分辨力靶群放大图

纵向靶群：纵向靶群共含靶点12个，相邻两点中心距离均为10 mm，如图6。

横向靶群：横向靶群共含靶点11个，位于深度40 mm 处，相邻两点中心距离均为10 mm，如图6。

模拟病灶：囊性模拟病灶均为圆柱形，直径分别为2、4、6 mm，轴心分别位于深度15、30、45 mm 处，如图6。

图6 纵向、横向靶群及模拟病灶

1.2 KS107BD（LL）

KS107BD（LL）超声体模适用于工作频率＜5 MHz 的探头，检测项目包括盲区、探测深度、纵向与横向分辨力、纵向与横向几何误差，可考察对囊肿、肿瘤、结石等典型病灶的成像情况。

M 材料声速：（1 540±10）m/s（23±3）。

TM 材料声衰减系数斜率：（0.70±0.05）dB/cm/MHz（23±3）。

尼龙靶线直径：（0.3±0.05）mm。

尼龙靶线位置公差：±0.1 mm。

盲区靶群：低频体模KS107BD（LL）盲区靶群共有9个靶点，相邻靶点至声窗距离分别为10、9、8、7、6、5、4、3、2 mm。

横向与纵向分辨力靶群：低频体模KS107BD（LL）的横向与纵向分辨力靶群连在一起，水平方向称为横向分支，垂直方向称为纵向分支，如图7。横向分支分别距声窗30、50、70、120、160、200、250 mm，A1和A2两群中两相邻靶群中心水平距离依次为1、5、4、3、2 mm，A3～A5三群中则依次为5、4、3、2 mm，A6中为7、6、5、4 mm，A7中为8、7、6、5 mm；纵向分支中两相邻靶点中心垂直距离分别为4、3、2、1 mm，如图8。

图7 横向分支与纵向分支

图8 横向与纵向分辨力靶群

纵向靶群：纵向靶群共含靶点30个，相邻两点中心距离均为10 mm。

横向靶群：横向靶群共含靶点7个，位于深度90 mm 处，相邻两点中心距离均为20 mm。

模拟病灶：仿肿瘤，位于深度70～80 mm 处，呈圆柱形，直径10 mm，柱轴与靶点平行，如图9中的E 点所示；仿囊与结石，仿囊呈圆柱形，直径10 mm，位于深度70～80 mm 处，纵向与靶点平行，仿结石为不规则形，位于囊之中腰，最大尺寸4～6 mm，如图9中的F 点所示；仿囊结构，呈圆柱形，直径6 mm，柱轴与靶点平行，位于深度47～53 mm 处，如图9中的G 点所示。

2 超声体模的测试方法及步骤

2.1 测试前的准备工作

测试前，将B 超机显示器的亮度和对比度恢复为出厂状态，将机器放置在暗室，以模拟真正的临床使用，依据探头的标称工作频率选择相对应的体模；使用时，以探头自重置于体模声窗上，不可用力按压，否则会造成声窗和TM 材料损伤，保持体模竖直放置，不可上下颠倒，切勿跌落、剧烈颠簸体模。

图9 模拟病灶

2.2 横向、纵向分辨力测试

在体模的规定深度处，扫描平面中垂直于超声波束轴的方向上，能够显示为两个清晰回波信号的两靶点之间的最小距离，称为横向分辨力。沿超声波束轴方向上能够显示为两个回波信号的两个靶点之间的最小距离，称为纵向分辨力。

在测试时，将探头通过水或耦合剂轻置于体模声窗表面，并使横向或纵向分辨力靶群显示在图像中线位置，将焦点对准待测的横向或纵向分辨力靶群位置，调节增益、动态范围、TGC 等参数；使图像内背景组织淹没，使画面中仅剩靶点图像，并使其清晰显示，读取横向或纵向靶群中能够被清晰分开的两个靶点的距离；在读取横向分辨力靶点的距离时，保持横向分辨力靶群处于水平的情况下，在其他深度处横向分辨力靶群重复上述步骤，图像不佳时，可调节深度、扫描密度、声功率等参数[5]。

2.3 盲区测试

体模扫描表面（声窗）与最近能明确成像的体模靶点之间的距离称为盲区值。

探头通过水或耦合剂轻置于体模表面，调低显示深度，并置焦点最浅，降低AP、增益、近场TGC 等值，直至背景噪声勉强可见，缓慢平移探头，观察超声图像所观察到的最浅盲区靶点，观测能够清晰成像的最浅靶点的深度，即为盲区值。

2.4 最大探测深度测试

体模中能够明确成像的纵向线形靶群中最远靶点与声窗之间的距离称为最大探测深度。

探头通过水或耦合剂轻置于体模表面，设置系统显示深度（可根据当前探头预计能探测到的最大深度设置），调节焦点最深、AP 值最高，增加增益、远场TGC，使超声图像可见纵向较深处靶点，观测所能够清晰成像的最深靶点的深度，即探测深度。

2.5 横向、纵向几何位置精度

焦点对准横向（纵向）靶群，利用测量标尺按照横向（纵向）每20毫米测量一次距离。测量值与理论值按照公式1计算，取最大值作为横向（纵向）几何位置精度，其中M 为测量值，T 为理论值，G 为几何位置精度：

将探头通过水或耦合剂轻置于体模声窗表面，调节显示深度，使横向（纵向）靶群显示在图像范围内，调节焦点位置与横向（纵向）靶群处，调节增益、TGC 等参数，使横向（纵向）靶群各靶点清晰显示，利用测量标尺以20 mm 为单位逐段测量横向（纵向）靶点间距，选取所有测量数值中与20 mm 偏差最大者，利用公式1进行误差计算。计算值即为横向（纵向）几何位置精度。

所有测试值需按照记录表进行记录，表1为使用KS107BG 体模测试时的测量数据。