彩色多普勒超聲診斷儀血流速度示值誤差測量結果不確定定度評定

【摘 要】 本文介紹了彩色多普勒超聲診斷儀（以下簡稱彩超）血流速度示值誤差測量結果不確定度的分析，為實際的校準結果的可信賴程度提供一些參考依據。

【關鍵詞】 彩色多普勒超聲診斷儀 血流速度 不確定度

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2016.07.005

1 概述

（1）測量依據：JJF1438-2013《彩色多普勒超聲診斷儀（血流測量部分）校準規范》，以下簡稱《規范》；

（2）測量環境：溫度（15～35）℃，濕度：（30～80）%RH；

（3）測量標準：多普勒血流標準器；

（4）被測對象：彩超，型號：SSD-3500；

（5）測量過程：多普勒血流標準器的水槽中注入蒸餾水后（達到水槽標尺的“MAX”處為最佳），將被測探頭放在模擬血管上方，彩超調至校準需要的狀態，微調探頭使模擬血管在圖像上清晰顯示，測量模擬血管的血流速度。

2 數學模型

[v=v-vs]

式中：[v]——血流速度示值誤差，cm/s；

[v]——血流速度測量平均值，cm/s；

[vs]——血流速度設定值，cm/s。

3 各輸入量的標準不確定度評定

3.1 由[v]引入的標準不確定度分量[u（v）]的評定

（1）血流速度測量平均值引入的不確定度[u（v）]

血流速度重復測量引入的不確定度可以通過在重復性條件下連續測量10次得到測量列。在設定值50cm/s處，測得的數據為：50.5cm/s，48.0cm/s，48.7cm/s，49.1cm/s，52.5cm/s，51.7cm/s，48.5cm/s，47.8cm/s，51.5cm/s，52.6cm/s。

[v=1ni=1nvi]=50.1cm/s

單次實驗標準差[s=（vi-v）2n-1]=1.88cm/s

《規范》中要求以測量3次的平均值作為測量結果，則標準不確定度為：

[u（v1）=s3]=1.09cm/s

（2）溫度變化對血流速度的影響引入的不確定度[u（v2）]

由資料查得，在23℃時，超聲在仿組織材料中的聲速為1540m/s，溫度變化會對流速測量的結果有影響，其影響為0.1cm/s，則分布區間半寬為0.05cm/s，按均勻分布考慮，[k=3]。

[u（v2）=0.05/3=0.03]cm/s

（3）多普勒角度對血流速度的影響引入的不確定度[u（v3）]

綜合參考和《多普勒血流標準器說明書》中對多普勒角度選擇的要求，在校準中可將多普勒角度選擇在30[°]左右。由資料查得，如果多普勒角選擇在30[°]進行血流速度測量，在多普勒角度校正時，角度相差1[°]，引入的血流速度誤差約為1.0%，按均勻分布考慮，[k=3]。

[u（v3）rel=1.03=0.58%]

在測量點50.0cm/s處，[u（v3）][=50.0×0.58%]=0.29cm/s

[u（v1）]、[u（v2）]、[u（v3）]彼此獨立不相關，則血流速度引入的標準不確定度分量[u（v）]為：

[u（v）=u（v1）2+u（v2）2+u（v3）2=1.092+0.032+0.292]

=1.13cm/s

3.2 由[vs]引入的標準不確定度分量[u（vs）]評定

[vs]引入的不確定度由測量標準的說明書給出，多普勒血流標準器說明書中給出血流速度的最大允許誤差為±（1%+1個字），則在血流速度為50cm/s的測量點，最大允許誤差為±1.5cm/s，按均勻分布考慮，[k=3]。

[u（vs）=ak=1.53]=0.87cm/s

4 合成標準不確定度及擴展不確定度

4.1 數學模型

[v=v-vs]

靈敏系數：[c1=?（v）?（v）=1] [c2=?（v）?（vs）=1]

4.2 標準不確定度匯總表

4.3 合成標準不確定度

[u（v）]與[u（vs）]之間彼此獨立不相關，則合成標準不確定度為：

[uc=u（v）2+u（vs）2=1.132+0.87]=1.43cm/s

4.4 擴展不確定度

取[k=2]，則

[U=k?uc]=2[×1.43]=2.9cm/s

《規范》中，在血流速度測量項目上，一般選擇50cm/s和100cm/s兩個測量點。在100cm/s測量點上，重復上述分析過程，經計算得：10次測量平均值為100.8cm/s；[s=]2.03cm/s；[U=]3.5cm/s，[k=]2。

5 測量結果的報告

在血流速度50cm/s測量點：

[ms]=50.1cm/s [U=]2.9cm/s [k=]2

在血流速度100cm/s測量點：

[ms]=100.8cm/s [U=]3.5cm/s [k=]2

作者簡介

呂莉，工程師，長期從事化學、聲學等專業的檢定、校準工作。