彩色多普勒超聲診斷儀血流速度示值誤差測(cè)量結(jié)果不確定定度評(píng)定

【摘 要】 本文介紹了彩色多普勒超聲診斷儀（以下簡(jiǎn)稱(chēng)彩超）血流速度示值誤差測(cè)量結(jié)果不確定度的分析，為實(shí)際的校準(zhǔn)結(jié)果的可信賴(lài)程度提供一些參考依據(jù)。

【關(guān)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(cè)量依據(jù)：JJF1438-2013《彩色多普勒超聲診斷儀（血流測(cè)量部分）校準(zhǔn)規(guī)范》，以下簡(jiǎn)稱(chēng)《規(guī)范》；

（2）測(cè)量環(huán)境：溫度（15～35）℃，濕度：（30～80）%RH；

（3）測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)：多普勒血流標(biāo)準(zhǔn)器；

（4）被測(cè)對(duì)象：彩超，型號(hào)：SSD-3500；

（5）測(cè)量過(guò)程：多普勒血流標(biāo)準(zhǔn)器的水槽中注入蒸餾水后（達(dá)到水槽標(biāo)尺的“MAX”處為最佳），將被測(cè)探頭放在模擬血管上方，彩超調(diào)至校準(zhǔn)需要的狀態(tài)，微調(diào)探頭使模擬血管在圖像上清晰顯示，測(cè)量模擬血管的血流速度。

2 數(shù)學(xué)模型

[v=v-vs]

式中：[v]——血流速度示值誤差，cm/s；

[v]——血流速度測(cè)量平均值，cm/s；

[vs]——血流速度設(shè)定值，cm/s。

3 各輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

3.1 由[v]引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量[u（v）]的評(píng)定

（1）血流速度測(cè)量平均值引入的不確定度[u（v）]

血流速度重復(fù)測(cè)量引入的不確定度可以通過(guò)在重復(fù)性條件下連續(xù)測(cè)量10次得到測(cè)量列。在設(shè)定值50cm/s處，測(cè)得的數(shù)據(jù)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(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差[s=（vi-v）2n-1]=1.88cm/s

《規(guī)范》中要求以測(cè)量3次的平均值作為測(cè)量結(jié)果，則標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

[u（v1）=s3]=1.09cm/s

（2）溫度變化對(duì)血流速度的影響引入的不確定度[u（v2）]

由資料查得，在23℃時(shí)，超聲在仿組織材料中的聲速為1540m/s，溫度變化會(huì)對(duì)流速測(cè)量的結(jié)果有影響，其影響為0.1cm/s，則分布區(qū)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(duì)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(biāo)準(zhǔn)器說(shuō)明書(shū)》中對(duì)多普勒角度選擇的要求，在校準(zhǔn)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(jìn)行血流速度測(cè)量，在多普勒角度校正時(shí)，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(cè)量點(diǎn)50.0cm/s處，[u（v3）][=50.0×0.58%]=0.29cm/s

[u（v1）]、[u（v2）]、[u（v3）]彼此獨(dú)立不相關(guān)，則血流速度引入的標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)不確定度分量[u（vs）]評(píng)定

[vs]引入的不確定度由測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的說(shuō)明書(shū)給出，多普勒血流標(biāo)準(zhǔn)器說(shuō)明書(shū)中給出血流速度的最大允許誤差為±（1%+1個(gè)字），則在血流速度為50cm/s的測(cè)量點(diǎn)，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(biāo)準(zhǔn)不確定度及擴(kuò)展不確定度

4.1 數(shù)學(xué)模型

[v=v-vs]

靈敏系數(shù)：[c1=?（v）?（v）=1] [c2=?（v）?（vs）=1]

4.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表

4.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

[u（v）]與[u（vs）]之間彼此獨(dú)立不相關(guān)，則合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

[uc=u（v）2+u（vs）2=1.132+0.87]=1.43cm/s

4.4 擴(kuò)展不確定度

取[k=2]，則

[U=k?uc]=2[×1.43]=2.9cm/s

《規(guī)范》中，在血流速度測(cè)量項(xiàng)目上，一般選擇50cm/s和100cm/s兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)。在100cm/s測(cè)量點(diǎn)上，重復(fù)上述分析過(guò)程，經(jīng)計(jì)算得：10次測(cè)量平均值為100.8cm/s；[s=]2.03cm/s；[U=]3.5cm/s，[k=]2。

5 測(cè)量結(jié)果的報(bào)告

在血流速度50cm/s測(cè)量點(diǎn)：

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

在血流速度100cm/s測(cè)量點(diǎn)：

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

作者簡(jiǎn)介

呂莉，工程師，長(zhǎng)期從事化學(xué)、聲學(xué)等專(zhuān)業(yè)的檢定、校準(zhǔn)工作。