醫用超聲體模的應用

冉康康，黃閻鋼，梁俍，楊慧蓉

西安市閻良區人民醫院 （陜西西安 710089）

隨著生物醫學工程領域的不斷發展，超聲診斷以無創性、實時性和機動性等優點成為各級醫院必備的常規檢查及診治儀器，并在肝臟、婦科、心臟等各種疾病的診斷及孕婦胎兒發育情況的檢查等方面得到了廣泛的應用[1]。為確保超聲診斷儀器的質量和醫院在用儀器的正常有效，必須實現對其嚴格的質量保證。

超聲技術是運用超聲波的特性和人體組織對超聲反射不同的原理，從人體回波聲像圖中提取特征信息，對人體組織（內臟）的形態結構、物理特性和功能狀態以及病變情況作出診斷的一種非創傷性檢查方法，因此，在超聲儀器的質量控制中，對圖像質量性能的評價尤為重要[2]。本研究就常用超聲體模及其應用作簡單介紹。

1 超聲體模的簡介

為了滿足醫用超聲設備質量保證的需要，仿組織超聲體模作為一個科學技術概念首先出現于美國，并于20世紀80年代初形成產品。國產超聲體模KS系列由國家質量技術監督局立項，通過一系列重大科技創新后，其科研成果于1989年通過該局組織專家鑒定被評價為“達到國際先進水平，具有巨大經濟效益和重大社會效益”，與國家標準《GB 10152-2009 B型超聲診斷設備》《JJG 639-2005 醫用超聲診斷儀超聲原檢規程》相符合。目前，KS系列超聲體模作為超聲診斷儀器質量檢驗工作儀器和強制鑒定工作儀器已在國內除藏、臺、港、澳之外的所有省、自治區、直轄市、絕大部分地市、相當部分縣市普及[3]。

1.1 KS107BG

KS107BG 超聲體模適用于工作頻率≥5 MHz 的探頭，可檢測B 超儀器的盲區、探測深度、軸向與側向分辨力、縱向與橫向幾何位置精度，并可考察對不同直徑囊性病灶的成像情況[4]。

M 材料聲速：（1 540±10）m/s（23±3）。

TM 材料聲衰減系數斜率：（0.70±0.05）dB/cm/MHz（23±3）。

尼龍靶線直徑：（0.3±0.05）mm。

尼龍靶線位置公差：±0.1 mm。

盲區靶群：盲區靶群共有7個靶點，相鄰靶點至聲窗距離分別為8、7、6、5、4、3、2 mm，如圖1。

圖1 盲區靶群

橫向分辨力靶群：橫向分辨力靶群與縱向分辨力靶群相互獨立。4個橫向分辨力靶群B1～B4分別位于深度10、30、50、70 mm 處，如圖2。每群中靶點中心水平距離依次為4、3、2、1 mm，如圖3。

圖2 橫向分辨力靶群

圖3 橫向分辨力靶群放大圖

縱向分辨力靶群：4個縱向分辨力靶群A1～A4各群中最上面一條靶點分別位于深度10、30、50、70 mm 處，如圖4。每群中靶點中心垂直距離由上而下依次為3、2、1、0.5 mm，水平距離均為1 mm，如圖5。

圖4 縱向分辨力靶群

圖5 縱向分辨力靶群放大圖

縱向靶群：縱向靶群共含靶點12個，相鄰兩點中心距離均為10 mm，如圖6。

橫向靶群：橫向靶群共含靶點11個，位于深度40 mm 處，相鄰兩點中心距離均為10 mm，如圖6。

模擬病灶：囊性模擬病灶均為圓柱形，直徑分別為2、4、6 mm，軸心分別位于深度15、30、45 mm 處，如圖6。

圖6 縱向、橫向靶群及模擬病灶

1.2 KS107BD（LL）

KS107BD（LL）超聲體模適用于工作頻率＜5 MHz 的探頭，檢測項目包括盲區、探測深度、縱向與橫向分辨力、縱向與橫向幾何誤差，可考察對囊腫、腫瘤、結石等典型病灶的成像情況。

M 材料聲速：（1 540±10）m/s（23±3）。

TM 材料聲衰減系數斜率：（0.70±0.05）dB/cm/MHz（23±3）。

尼龍靶線直徑：（0.3±0.05）mm。

尼龍靶線位置公差：±0.1 mm。

盲區靶群：低頻體模KS107BD（LL）盲區靶群共有9個靶點，相鄰靶點至聲窗距離分別為10、9、8、7、6、5、4、3、2 mm。

橫向與縱向分辨力靶群：低頻體模KS107BD（LL）的橫向與縱向分辨力靶群連在一起，水平方向稱為橫向分支，垂直方向稱為縱向分支，如圖7。橫向分支分別距聲窗30、50、70、120、160、200、250 mm，A1和A2兩群中兩相鄰靶群中心水平距離依次為1、5、4、3、2 mm，A3～A5三群中則依次為5、4、3、2 mm，A6中為7、6、5、4 mm，A7中為8、7、6、5 mm；縱向分支中兩相鄰靶點中心垂直距離分別為4、3、2、1 mm，如圖8。

圖7 橫向分支與縱向分支

圖8 橫向與縱向分辨力靶群

縱向靶群：縱向靶群共含靶點30個，相鄰兩點中心距離均為10 mm。

橫向靶群：橫向靶群共含靶點7個，位于深度90 mm 處，相鄰兩點中心距離均為20 mm。

模擬病灶：仿腫瘤，位于深度70～80 mm 處，呈圓柱形，直徑10 mm，柱軸與靶點平行，如圖9中的E 點所示；仿囊與結石，仿囊呈圓柱形，直徑10 mm，位于深度70～80 mm 處，縱向與靶點平行，仿結石為不規則形，位于囊之中腰，最大尺寸4～6 mm，如圖9中的F 點所示；仿囊結構，呈圓柱形，直徑6 mm，柱軸與靶點平行，位于深度47～53 mm 處，如圖9中的G 點所示。

2 超聲體模的測試方法及步驟

2.1 測試前的準備工作

測試前，將B 超機顯示器的亮度和對比度恢復為出廠狀態，將機器放置在暗室，以模擬真正的臨床使用，依據探頭的標稱工作頻率選擇相對應的體模；使用時，以探頭自重置于體模聲窗上，不可用力按壓，否則會造成聲窗和TM 材料損傷，保持體模豎直放置，不可上下顛倒，切勿跌落、劇烈顛簸體模。

圖9 模擬病灶

2.2 橫向、縱向分辨力測試

在體模的規定深度處，掃描平面中垂直于超聲波束軸的方向上，能夠顯示為兩個清晰回波信號的兩靶點之間的最小距離，稱為橫向分辨力。沿超聲波束軸方向上能夠顯示為兩個回波信號的兩個靶點之間的最小距離，稱為縱向分辨力。

在測試時，將探頭通過水或耦合劑輕置于體模聲窗表面，并使橫向或縱向分辨力靶群顯示在圖像中線位置，將焦點對準待測的橫向或縱向分辨力靶群位置，調節增益、動態范圍、TGC 等參數；使圖像內背景組織淹沒，使畫面中僅剩靶點圖像，并使其清晰顯示，讀取橫向或縱向靶群中能夠被清晰分開的兩個靶點的距離；在讀取橫向分辨力靶點的距離時，保持橫向分辨力靶群處于水平的情況下，在其他深度處橫向分辨力靶群重復上述步驟，圖像不佳時，可調節深度、掃描密度、聲功率等參數[5]。

2.3 盲區測試

體模掃描表面（聲窗）與最近能明確成像的體模靶點之間的距離稱為盲區值。

探頭通過水或耦合劑輕置于體模表面，調低顯示深度，并置焦點最淺，降低AP、增益、近場TGC 等值，直至背景噪聲勉強可見，緩慢平移探頭，觀察超聲圖像所觀察到的最淺盲區靶點，觀測能夠清晰成像的最淺靶點的深度，即為盲區值。

2.4 最大探測深度測試

體模中能夠明確成像的縱向線形靶群中最遠靶點與聲窗之間的距離稱為最大探測深度。

探頭通過水或耦合劑輕置于體模表面，設置系統顯示深度（可根據當前探頭預計能探測到的最大深度設置），調節焦點最深、AP 值最高，增加增益、遠場TGC，使超聲圖像可見縱向較深處靶點，觀測所能夠清晰成像的最深靶點的深度，即探測深度。

2.5 橫向、縱向幾何位置精度

焦點對準橫向（縱向）靶群，利用測量標尺按照橫向（縱向）每20毫米測量一次距離。測量值與理論值按照公式1計算，取最大值作為橫向（縱向）幾何位置精度，其中M 為測量值，T 為理論值，G 為幾何位置精度：

將探頭通過水或耦合劑輕置于體模聲窗表面，調節顯示深度，使橫向（縱向）靶群顯示在圖像范圍內，調節焦點位置與橫向（縱向）靶群處，調節增益、TGC 等參數，使橫向（縱向）靶群各靶點清晰顯示，利用測量標尺以20 mm 為單位逐段測量橫向（縱向）靶點間距，選取所有測量數值中與20 mm 偏差最大者，利用公式1進行誤差計算。計算值即為橫向（縱向）幾何位置精度。

所有測試值需按照記錄表進行記錄，表1為使用KS107BG 體模測試時的測量數據。

表1 使用KS107BG 體模測試時的測試記錄

3 總結

通過學習超聲體模的各個靶群、模擬病灶的各個參數及超聲體模在實際測量中的使用方法，讓我們更加清楚地了解超聲體模，更加準確地檢測超聲診斷儀器的質量，從而保證超聲診斷儀器能夠正常、有效、準確地運行，更好地為廣大患者服務[6]。