超声多普勒仪的血流参数检定装置的研究

摘 要：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。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。通过对超声波仪器进行误差校正，可以很好的解决这一问题。本文介绍了一种基于单片机的血流类多普勒超声诊断仪的计量检定装置。计量检定装置台包含一个高精度计算机控制的模拟人体血液循环系统，用于对各种超声波仪器进行误差校正，以保证仪器技术参数的准确可靠安全，确保在临床上做出恰当的结论，保护患者的生命安全和身体健康。

关键词：医学超声多普勒；血流参数；检定装置

1 背景

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。超声多普勒仪根據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。

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定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定，鉴于血流类超声多普勒仪器在国内己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，解决包括彩超在内超声多普勒血流仪器的质量检定评价问题，成为一项急需解决的课题。

2 超声多普勒仪的血流参数检定装置研究

一种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和盛装特制液体的第二液体皿2，所述第一液体皿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按照一定的角度进入到第二液体皿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；三个硅胶管路的管径分别为7.9mm， 4.8mm和1.6mm，能够满足不同的流量要求。所述第二液体皿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。还包括数模转换器7和模数转换器8，所述数模转换器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；所述模数转换器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，超声多普勒仪的血流参数检定装置如图1所示，第一液体皿1，第二液体皿2，电磁阀3，蠕动泵4，流量传感器5，薄膜窗6，数模转换器7，模数转换器8，单片机控制器9，补液口10。

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定，单片机控制器9将采样检定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采样检定流量，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定。数模转换器7为ADI公司的16位单芯片数模转换器AD669，AD669内置一个片内基准电压源和输出放大器；模数转换器8为ADI公司的四通道、16位高动态范围数模转换器AD9154，AD9154能提供2.4GSPS的最高采样速率，在100MHz至300MHz频段内具有较的动态范围性能；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和保障医患者在应用中的安全性。

3 有益之处

文本所述的超声多普勒仪的血流参数检定装置提高了超声多普勒仪的自动化检定水平，从而提高计量结果的可靠性，使数据管理程序化，简化了计量操作，以确保超声多普勒检查的有效性和保障医患者在应用中的安全性。

4 总结

本课题通过数字恒值控制的方法实现了对超声多普勒仪血流参数的计量检定。检定装置采用了高精度的流量泵产生稳定的仿真血流信号；采用了不同的仿生血管和不同的包理角度采用了上位机进行可视化服务。笔者分别设计了血液循环仿真系统、控制与测量系统、人机交互系统，以及总系统的软件设计设计了单片机串行通讯接口电路、转换电路、转换电路、显示控制电路和系统电源。该课题在方法上有创新性，仿真血液的设置与控制更能反应人体循环系统的不同特征，上位机的设计也是一个创新，提高了系统的自动化水平，使数据管理程序化，简化了计量操作，弥补了这一研究领域的某些缺陷。

参考文献：

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[4] 程佩青. 数字信号处理教程[M]. 清华大学出版社，2012.

[5] 苗振魁. 医用超声仪器原理及应用[M]. 天津大学出版社，2013.

作者简介：

许广辉，男，1974年12月出生，质量工程师，现工作于江苏省宿迁市计量测试所，主要从事医疗器械检定、校准工作。