一种超声经颅多普勒血流分析仪检测系统及检测方法
阅读说明：本技术 一种超声经颅多普勒血流分析仪检测系统及检测方法 (Detection system and detection method of ultrasonic transcranial Doppler blood flow analyzer ) 是由 姚绍卫 刘茹 王丽明 张崴 严甜 苏根发 颜廷善 于 2021-09-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种超声经颅多普勒血流分析仪检测系统及检测方法,系统包括：弦线式测试件、超声功率计和被测TCD仪；方法包括如下步骤：(1)设置计量检测的环境条件；(2)设置弦线式测试件的技术条件；(3)测量流速、工作距离、距离选通误差和超声输出功率这4个检测指标。本发明能够给出超声经颅多普勒血流分析仪的计量特性以及对应的计量检测系统及方法,提出计量特性的计量指标。(The invention discloses a detection system and a detection method of an ultrasonic transcranial Doppler blood flow analyzer, wherein the system comprises: the device comprises a string type test piece, an ultrasonic power meter and a tested TCD instrument; the method comprises the following steps: (1) setting environmental conditions for metering detection; (2) setting technical conditions of a chord line type test piece; (3) measuring 4 detection indexes of flow speed, working distance, range gating error and ultrasonic output power. The invention can provide the metering characteristics of the ultrasonic transcranial Doppler blood flow analyzer and a corresponding metering detection system and method, and provides the metering indexes of the metering characteristics.)
技术领域
本发明涉及计量监测技术领域，尤其是一种超声经颅多普勒血流分析仪检测系统及检测方法。
背景技术
超声经颅多普勒血流分析仪(以下简称“TCD仪”)通过对颅脑超声多普勒回波信号的采集来无创伤的检测生理、病理条件下的脑底和颈部动脉血流参数，为相关疾患的诊断和治疗提供了具有重要价值的信息。
TCD仪一般由主机、探头、显示器、音频监听和记录、打印等部分组成，常规配置为2MHz脉冲波、4MHz连续波探头各一只。在临床上，TCD仪是经由颅骨的薄弱部位(如颞骨、枕骨)和颈部软组织测量颅内血管(如wilis环)和颈总动脉的血流速度，进而计算出一系列血流动力学参数。
目前，相关标准属于医药行业标准，适用于经颅多普勒血流分析仪的出厂检验，针对经颅多普勒血流分析仪的计量检测的国家校准规范尚未出台。因此，需要对经颅多普勒血流分析仪的计量特性进行确准定义，提出针对计量特性的检测系统及检测方法，给出计量特性指标。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种超声经颅多普勒血流分析仪检测系统及检测方法，能够给出超声经颅多普勒血流分析仪的计量特性以及对应的计量检测系统及方法，提出计量特性的计量指标。
为解决上述技术问题，本发明提供一种超声经颅多普勒血流分析仪检测系统，包括：弦线式测试件、超声功率计和被测TCD仪；弦线式测试件作为测试体模，超声功率计用来测量被测TCD仪最大输出声功率值。
优选的，超声功率计选用量程为(0-500)mW。
优选的，弦线式测试件设有矩形槽，用于盛放液体媒介充当人体介质；矩形槽上方固定手柄夹持架，用来夹持被测TCD仪探头，通过探头监测在液体媒介下传动的弦线的运动来模拟血流运动；矩形槽内设滑轮组，使得弦线以固定的角度盘绕在滑轮上，TCD超声探头和弦线的夹角有30°、45°和60°；弦线式测试件设有控制主机，控制弦线在滑轮上以一定的速度传动。
相应的，一种超声经颅多普勒血流分析仪的检测方法，包括如下步骤：
(1)设置计量检测的环境条件；
(2)设置弦线式测试件的技术条件；
(3)测量流速、工作距离、距离选通误差和超声输出功率这4个检测指标。
优选的，步骤(1)中，计量检测的环境条件具体为：空气温度：15℃～35℃；相对湿度：相对湿度不大于85％；电源电压及频率：(220±11)V，(50±1)Hz；其他：设备周围无强烈振动、电磁干扰及腐蚀性气体存在，避免其他冷、热源及强光照射影响。
优选的，步骤(2)中，弦线式测试件的技术条件具体为：弦线传动速度测量范围(10～200)cm/s，最大允许误差±3.0％；TCD探头与弦线夹角：连续可调，至少包含30°、45°和60°；水槽深度大于160mm，刻线最大允许误差0.5mm；线径：从0.2mm、0.3mm、0.4mm和0.5mm选取；线径最大允许误差0.01mm。
优选的，步骤(3)中，测量流速具体包括如下步骤：
(a)血管选择、滤波、取样区、声功率、接收增益调节在最佳处；
(b)工作距离和取样容积符合制造商在产品标准中公布的规定取样容积下的最大和最小工作距离；
(c)多普勒声束轴和靶运动方向之间的夹角选择30°、45°或60°，在计算所显示的流速误差时，除按上述实际夹角外还应考虑TCD仪的多普勒角设定0°；
(d)在流速测量范围的测试时，弦线式测试件的流速分别设置在被测TCD仪流速范围的最大值和最小值处；
(e)在流速测量误差的测试时，弦线式测试件的流速分别设置在被测TCD仪流速测量范围的1/3和2/3处；
(f)测出对应该频谱的流速，按(1)式计算血流速度读数误差：
式中：Δv为TCD仪血流速度测量误差，cm/s；v1为TCD仪血流速度读数，cm/s；v0为弦线式测试件设置的弦线传动速度，cm/s。
优选的，步骤(3)中，测量工作距离具体为：在TCD仪标称的最大工作距离和最小工作距离处，用TCD仪对弦线进行探测，弦线速度设置在TCD仪流速测量范围中间值，增加和减少工作距离，直至获得最佳频谱，分别测量3次取平均值；被校超声经颅多普勒血流分析仪的最大工作距离由公式(2)给出：
式中：Lmax为平均最大工作距离，mm；Li为(i＝1,2,3)，单次测量的最大工作距离，mm；被测TCD仪的最小工作距离可由公式(3)给出：
式中：Lmin为平均最小工作距离，mm；Li为(i＝1,2,3)，单次测量的最小工作距离，mm。
优选的，步骤(3)中，测量距离选通误差具体为：TCD仪的取样容积建议设置为4mm和20mm，其他状态设置为最佳，采用超声多普勒弦线式测试件，调整手柄夹持架，使得弦线式测试件的被测试点距探头的距离在50mm处，将TCD仪的距离选通也设置在50mm处，用TCD仪对弦线式测试件的被测试点进行探测，此时TCD仪应有明显的多普勒频谱信号，增加和减少距离选通的设置值，直至多普勒频谱信号消失或上下强度相同，记录两个方向上的距离选通设置值，取其平均值，与实际值(50mm)之差的绝对值作为4mm及20mm两个取样容积的距离选通误差。
优选的，步骤(3)中，测量超声输出功率具体包括如下步骤：
(a)将超声功率计置于稳固的工作台上，调节底座，使仪器处于水平状态。按不同类型超声功率计的操作说明，将仪器调试好；
(b)将TCD仪探头垂直耦合到超声功率计输入窗口上，耦合过程中应注意去除超声转换器表面的气泡；
(c)对超声功率计进行零位调节；
(d)打开被测TCD仪开关，使其处在强发射状态，按所使用超声功率计的检定方法，读取被测TCD仪的最大输出声功率值；
(e)按上述步骤对被检TCD仪做n(n≥3)次最大输出声功率的测量，取n次测量的算术平均值为被检TCD仪的输出声功率的测量值。
本发明的有益效果为：本发明提供相应的标准设备和方法，帮助计量部门开展在用超声经颅多普勒血流分析仪的计量校准，帮助医院临床工程师开展超声经颅多普勒血流分析仪的质量控制工作，保证超声经颅多普勒血流分析仪临床应用的准确性和安全有效性，提升诊疗质量。
附图说明
图1为本发明的检测系统结构示意图。
图2为本发明的弦线式测试件测试结构原理示意图。
图3为本发明的流速测量范围及误差测量流程示意图。
图4为本发明的工作距离测量流程示意图。
图5为本发明的距离选通误差检测流程示意图。
图6为本发明的超声输出功能检测流程示意图。
具体实施方式
如图1和图2所示，一种超声经颅多普勒血流分析仪检测系统，包括：弦线式测试件、超声功率计和被测TCD仪；弦线式测试件作为测试体模，超声功率计用来测量被测TCD仪最大输出声功率值。
超声功率计选用量程为(0-500)mW。
弦线式测试件设有矩形槽，用于盛放液体媒介充当人体介质；矩形槽上方固定手柄夹持架，用来夹持被测TCD仪探头，通过探头监测在液体媒介下传动的弦线的运动来模拟血流运动；矩形槽内设滑轮组，使得弦线以固定的角度盘绕在滑轮上，TCD超声探头和弦线的夹角有30°、45°和60°。弦线式测试件设有控制主机，控制弦线在滑轮上以一定的速度传动。
相应的，一种超声经颅多普勒血流分析仪的检测方法，包括如下步骤：
(1)设置计量检测的环境条件；
(2)设置弦线式测试件的技术条件；
(3)测量流速、工作距离、距离选通误差和超声输出功率这4个检测指标。
步骤(1)中，计量检测的环境条件具体为：空气温度：15℃～35℃；相对湿度：相对湿度不大于85％；电源电压及频率：(220±11)V，(50±1)Hz；其他：设备周围无强烈振动、电磁干扰及腐蚀性气体存在，避免其他冷、热源及强光照射影响；
步骤(2)中，弦线式测试件的技术条件具体为：弦线传动速度测量范围(10～200)cm/s，最大允许误差±3.0％；TCD探头与弦线夹角：连续可调，至少包含30°、45°和60°；水槽深度大于160mm，刻线最大允许误差0.5mm；线径：从0.2mm、0.3mm、0.4mm和0.5mm选取；线径最大允许误差0.01mm。
如图3所示，步骤(3)中，测量流速具体包括如下步骤：
(a)血管选择、滤波、取样区、声功率、接收增益调节在最佳处；
(b)工作距离和取样容积符合制造商在产品标准中公布的规定取样容积下的最大和最小工作距离；
(c)多普勒声束轴和靶运动方向之间的夹角选择30°、45°或60°，在计算所显示的流速误差时，除按上述实际夹角外还应考虑TCD仪的多普勒角设定0°；
(d)在流速测量范围的测试时，弦线式测试件的流速分别设置在被测TCD仪流速范围的最大值和最小值处；
(e)在流速测量误差的测试时，弦线式测试件的流速分别设置在被测TCD仪流速测量范围的1/3和2/3处；
(f)测出对应该频谱的流速，按(1)式计算血流速度读数误差：
式中：Δv为TCD仪血流速度测量误差，cm/s；v1为TCD仪血流速度读数，cm/s；v0为弦线式测试件设置的弦线传动速度，cm/s。
如图4所示，步骤(3)中，测量工作距离具体为：在TCD仪标称的最大工作距离和最小工作距离处，用TCD仪对弦线进行探测，弦线速度设置在TCD仪流速测量范围中间值，增加和减少工作距离，直至获得最佳频谱，分别测量3次取平均值；被校超声经颅多普勒血流分析仪的最大工作距离由公式(2)给出：
式中：Lmax——平均最大工作距离，mm；Li——(i＝1,2,3)，单次测量的最大工作距离，mm；被测TCD仪的最小工作距离可由公式(3)给出：
式中：Lmin——平均最小工作距离，mm；Li——(i＝1,2,3)，单次测量的最小工作距离，mm。
如图5所示，步骤(3)中，测量距离选通误差具体为：TCD仪的取样容积建议设置为4mm和20mm，其他状态设置为最佳，采用超声多普勒弦线式测试件，调整手柄夹持架，使得弦线式测试件的被测试点距探头的距离在50mm处，将TCD仪的距离选通也设置在50mm处，用TCD仪对弦线式测试件的被测试点进行探测，此时TCD仪应有明显的多普勒频谱信号，增加和减少距离选通的设置值，直至多普勒频谱信号消失或上下强度相同，记录两个方向上的距离选通设置值，取其平均值，与实际值(50mm)之差的绝对值作为4mm及20mm两个取样容积的距离选通误差。
如图6所示，步骤(3)中，测量超声输出功率具体包括如下步骤：
(a)将超声功率计置于稳固的工作台上，调节底座，使仪器处于水平状态。按不同类型超声功率计的操作说明，将仪器调试好；
(b)将TCD仪探头垂直耦合到超声功率计输入窗口上，耦合过程中应注意去除超声转换器表面的气泡；
(c)对超声功率计进行零位调节；
(d)打开被测TCD仪开关，使其处在强发射状态，按所使用超声功率计的检定方法，读取被测TCD仪的最大输出声功率值；
(e)按上述步骤对被检TCD仪做n(n≥3)次最大输出声功率的测量，取n次测量的算术平均值为被检TCD仪的输出声功率的测量值。
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