B型超聲診斷儀檢定方法的分析

張 戌 李向東 劉鎣燦 崔 驪*

B型超聲診斷儀檢定方法的分析

張 戌①李向東①劉鎣燦①崔 驪①*

目的：通過介紹B超機的檢測原理及方法、分析檢測過程中發現的問題，改進檢測方法，以提高檢測結果的準確性。方法：檢測臨床上使用的B超機，分析B超機準確度的影響因素，總結檢測環節中應注意的問題。結果：通過分析B超機的電氣特性和探測深度、分辨率、幾何位置示值誤差以及囊性病灶直徑誤差等重要參數，診斷B超機的正常工作、發射和接收聲能的情況，以提高檢測結果的可靠性。結論：在B超機的質量控制中必須嚴格執行檢定規程，注重排除B超機準確度的各種影響因素，確保檢測結果的可靠性，為患者提供良好的服務。

B超診斷儀；質量控制；分辨率；可靠性

DOI∶ 10.3969/J.ISSN.1672-8270.2015.08.014

[First-author’s address] Equipment Department of Xijing Hospital, the Fourth Medical University of PLA, Xi’an 710032, China.

B型超聲診斷儀是臨床常用的醫學診斷設備，主要用于腹腔和胸腔內臟的檢查，既可進行肝、腎、脾等內部臟器和組織的靜態觀察，也可進行心臟和胎兒活動等動態觀察。超聲成像的基本方法是向人體內發射超聲波，并接收和記錄不同器官、組織、界面所反射、散射或透射的超聲信號，根據該信號的特點取得信息而做出診斷。超聲診斷儀分為A型、M型和B型。臨床常用的是B型超聲診斷儀，能夠生成人體組織切面的二維超聲斷層圖像，并且利用多普勒原理構成二維彩色多普勒血流圖，可以清晰地呈現各種組織與病變的形態[1]。定期對B超進行檢定，可以確保診斷結果的準確性和臨床使用的安全性。

1 標準檢定裝置工作原理

標準檢定裝置由毫瓦級超聲功率計、仿組織超聲體模及漏電流測量儀組成。目前，按照國家標準JJG639-1998“醫用超聲診斷儀超聲源檢定規程”對臨床上所有的B超進行定期檢定。

毫瓦級超聲功率計由消聲水槽、全反射靶、磁電式力平衡裝置、光電式零位指示系統和測量調整電路組成。工作原理采用電磁力抵償聲輻射壓力法測量聲功率，如圖1所示。

本研究使用的檢定標準裝置是由中科院聲學所研制的KS107BD、KS107BG型超聲仿真模塊，其為超聲仿組織材料和嵌埋于其中的多種測試靶標，以及聲窗、外殼及指示性裝飾面板等構成的無源式測試裝置，由回波成像原理分辨不同靶位和間距[2-3]；采用直接比對法，測量醫用超聲診斷儀的各項技術參數。

圖1 毫瓦級超聲功率計結構圖

2 B超的檢定方法

2.1 盲區檢定

盲區是B超可以識別的最近回波目標深度，即探頭的最短可測距離。首先給超聲體模的聲窗上涂抹耦合劑，然后將超聲探頭垂直放置于聲窗上來回移動，尋找盲區靶線，再調節被檢設備的近場，查看設備屏幕上方的盲區點數，將實測值填入原始記錄中，依據規程附表判斷是否合格。注意檢定時要調節B超的總增益、TGC(時間增益)、對比度和亮度，將近場中的TIM材料背向散射光點調弱或隱沒，并保持靶線圖像清晰可見[4]。對具有動態聚焦功能的機型，令其在近場聚焦。對近場視野小的探頭，應將其橫向平移，使盲區靶線可以清晰顯示。

2.2 探測深度檢定

探測深度是指真實人體最遠回波目標的實測深度，即B超正常診斷條件下所能達到的最大深度。檢定時根據B超探頭的標稱頻率選用相應的超聲體模，將探頭對準縱向靶群，對于機械扇掃(包括環陣)、凸陣及相控陣探頭，應以其頂端中心對準縱向靶群[5-6]。然后，增加B超的總增益和遠場增益，近場增益調至適中，提高對比度、亮度，聚焦調節，使最大深度范圍內的畫面清晰，微動探頭，讀取所觀測到的最大深度靶線所在深度(mm)，判斷被檢B超是否合格[7-8]。

2.3 分辨率檢定

分辨力是指聲束穿過介質中，能被分辨為前后兩點的最小間距，因方向不同可分為軸(縱)向分辨力，側(橫)向分辨力[9]。檢定分辯率時，將探頭對準體模的靶群，降低被檢設備的總增益，根據靶群所在深度減弱增益，降低亮度，保持較高的對比度，聚焦于被檢靶群所在深度。然后小范圍平動探頭，并可輕微俯仰，讀取所能分辯的最小靶線間隙(mm)，讀取數值。檢定時，注意降低增益和亮度，隱沒背向散射“麻點”，靶線圖像清晰可辯后再進行測量[10]。還應注意聚焦的調節，對不同深度的靶線，要將聚焦調到適當的位置。

2.4 軸(側)向幾何位置示值誤差檢定

縱向、橫向幾何位置示值誤差是利用體模的縱向和橫向靶群進行檢定，體模中靶線定位精度高達±0.1 mm，在檢測中其作為“真值”[11]。檢定時將探頭置于體模聲窗的上方，尋找縱(橫)向線性靶群。調節被檢儀器清晰度，并調節DEPTH鍵、增益鍵及ZOOM鍵，如果圖像調整的很清晰，使用FREEZE(凍結)鍵，測量靶線兩點間的距離，也可用卡尺CALIPER鍵、MEASURES(測量)鍵、ERASE(涂擦)鍵測量。兩模塊的縱向相鄰兩線中心距離為10 mm，橫向相鄰兩線中心距離為20 mm，若測量值的誤差＜10%，則此項合格。檢定時，如果在一幅圖像內無法顯示整個橫向靶群，應分段顯示并檢測；在檢定縱向幾何位置示值誤差時，注意適當調節焦點分布，使圖像清晰便于測量。

2.5 囊性病灶直徑誤差檢定

將探頭置于模體聲窗上方，并保持聲束掃描平面與靶線垂直，調節被檢儀器的總增益、TGC及對比度，亮度適中，將探頭移至指定囊性病灶上方進行掃描[12-13]。其中4 MHz以下，5 MHz，7.5 MHz探頭分別對應直徑為10 mm，6 mm，4 mm囊性病灶，觀察其形狀無畸變，凍結該囊性病灶，用電子游標測量該囊圖像的縱向和橫向直徑，規程規定直徑誤差＜±10%。

2.6 輸出聲強的檢定

將被檢儀器預熱30 min后，依據使用規范調試好超聲功率計，并沿水槽壁或經漏斗注入除氣蒸餾水，測量被檢儀器配用指定探頭時的輸出聲功率，將被檢儀器置于臨床所用聲功率輸出狀態。對同一探頭進行≥3次聲功率測量，取其測量結果的算術平均值作為儀器配用指定探頭時的輸出聲功率P。

按公式1計算被檢儀器配用指定探頭時的輸出聲強：

式中ISAtA為被檢儀器的輸出聲強(mW/cm2)；P為被檢儀器的輸出聲功率(mW)；S為配用探頭的有效輻射面積(cm2)。

對具有多檔輸出的機型，應對各檔進行檢定；對于凸陣探頭，需采取水耦合方式進行測量。

3 影響B超準確度的因素

3.1 測量標準不確定度評定

由于檢定環境極大優于毫瓦級超聲功率計的要求，故環境對測量標準不確定度的影響可忽略不計。3.1.1 測量標準A類不確定度分量

重復性相對標準不確定度為公式2：

3.1.2 測量標準B類不確定度分量

由毫瓦級超聲功率計隨機說明書給出的最大允許誤差△所引入的標準不確定度分量，在10 mW點進行評定，計算相對值，按均勻分布[14]。相對標準不確定度分量為公式3：

3.1.3 相對合成標準不確定度

各不確定度分量獨立不相關，故毫瓦級超聲功率計測量輸出聲強時相對合成標準不確定度為公式4：

3.1.4 相對擴展不確定度

根據相對合成標準不確定度的計算結果，取k=2，得相對擴展不確定度，其為公式5：

式中k=2。

3.2 測量標準重復性

輸出聲強測量標準重復性測試委托上級機構全軍醫用超聲學計量測試研究總站完成。選一穩定的超聲源，使用該標準在短時間內進行6次重復測量，用觀測值的實驗標準偏差表征測量標準的重復性，見表1。

表1 重復性檢測表(實際值10 mW)

觀測值xi和Sn(x)可根據6次觀測值求取算術平均值為公式6：

根據6次算術平均值，依據公式7得實驗標準偏差Sn(x)：

實驗標準偏差與算術平均值的比值，應≤2/3uc，其為公式8：

3.3 測量標準穩定性

選一臺穩定的B型超聲診斷儀，每隔一個月用該標準功率計測量一組觀測值[15](樣本容量n=6)，計算其算術平均值(x-n)i。共觀測m=4，用四次的(x-n)i的實驗標準偏差Sm定量表征測量標準的穩定性，實驗標準偏差Sm的計算方法如公式9：

對實際值10.0 mW的穩定性檢測觀測值見表2。

表2 穩定性檢測表

則有m=4時，實驗標準偏差計算見表3。

表3 實驗標準偏差計算表

測量標準穩定性的測量結果與算術平均值的比值，應＜uc，其為公式10：

3.4 測量標準不確定度驗證

采用校準法，將毫瓦級超聲功率計送中國人民解放軍總后勤部衛生部藥品儀器檢驗所檢定。校準值y0=3 mW，驗證給出標準值選取偏離校準值最大值y=2.9 mW。

驗證結果：

綜上分析，該標準輸出聲強的相對擴展不確定度為U=13%；重復性相對實驗標準偏差為uA=1.0%(＜2/3uc)；穩定性相對實驗標準偏差為0.4%(＜uc)；該標準不確定度的驗證合格(＜U)。符合JJG639-1998檢定規程，可開展醫用超聲診斷儀超聲源的校準(檢定)工作。

4 結語

醫用超聲診斷儀在醫院診療中的應用非常廣泛，對其進行定期檢定十分必要，在檢測中應注意被檢設備的操作，以確保圖像清晰和測量數據的真實性，最終保證被檢設備診斷結果的準確性和可靠性。

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Analysis on clibration of the B-Ultrasonic diagnosis aparatus

ZHANG Xu, LI Xiang-dong, LIU Ying-can, et al
China Medical Equipment,2015,12(8)∶44-47.

Objective∶ By analyzing the testing principle, method of ultrasound machine and the problems found during the inspection process, improved detection methods to improve the accuracy of the test results. Method∶ By detecting the clinical use of ultrasound machine, analyzed factors that influence the accuracy of ultrasound machine and summarized the problems that should be paid attention to in test link to improve the reliability of test results. Results∶ Through the analysis of the electrical characteristics of ultrasound machine and important parameters: the detection depth, resolution, indicating error of geometric location and diameter error of cystic focal ,diagnosed the situation of the normal work and transmit and receive sound energy of ultrasound machine to improve the reliability of test results. Conclusion∶ Ultrasound machine quality control is very important .To ensure the reliability of the test results and provide good service for the patient must strictly perform the verification regulation and Eliminate the factors of affect accuracy.

The B-ultrasound diagnostic apparatus; Quality control; Resolution; Reliability

1672-8270(2015)08-0044-04

R197.39

A

張戌,女,(1970- ),大專，技師。第四軍醫大學西京醫院設備器材科，從事醫療設備質量控制檢測的研究工作。

2014-12-01

①第四軍醫大學西京醫院設備器材科 陜西 西安 710032

*通訊作者：cuili2010sl@163.com