一種基于二維插值法的彩色多普勒超聲診斷儀濾網(wǎng)清潔時間估計方法

葉建平，褚永華（通信作者），金錦江

浙江大學醫(yī)學院附屬第二醫(yī)院臨床醫(yī)學工程部 （浙江杭州 310009）

彩色多普勒超聲診斷儀（彩超）對工作與環(huán)境溫度有一定的要求。如飛利浦EPIQ 7C 彩超和邁瑞Resona 7s 彩超均要求工作環(huán)境溫度低于40 ℃[1]，日立850彩超要求環(huán)境溫度為15～28 ℃[2-3]。有研究表明，彩超操作間的室內(nèi)溫度會明顯高于其他房間約2～3 ℃，而彩超的散熱主要依靠濾網(wǎng)，如果未及時清潔濾網(wǎng)，導致其通透性變差，散熱系統(tǒng)不能正常工作，將影響設(shè)備的內(nèi)部溫度，進而出現(xiàn)故障[4]。在保修期內(nèi)的設(shè)備一般由廠家每半年或1年進行1次整機灰塵清潔，而相關(guān)操作規(guī)范建議臨床每隔1個月清潔1次濾網(wǎng)，但因臨床工作量大及醫(yī)師輪轉(zhuǎn)等原因，該要求的執(zhí)行情況不佳。

我院年門診量達幾百萬人次，但彩超僅有148臺，處于超負荷運轉(zhuǎn)狀態(tài)。彩超的通道板和CPU 長時間運行后，過熱是宕機的主要原因之一。而主機內(nèi)長時間過熱，會使精密元器件加速老化，其他故障現(xiàn)象相繼出現(xiàn)，致使維修成本上升，影響醫(yī)院的經(jīng)濟效益和社會效益。由此可見，及時清潔濾網(wǎng)，保障主機內(nèi)部良好散熱對于彩超的正常運行具有重要意義。本研究以飛利浦EPIQ 7C 彩超為例，通過紅外測溫儀檢測多點溫度[5]，再結(jié)合濾網(wǎng)的灰塵覆蓋率，采用二維插值法定期判斷濾網(wǎng)的通透程度，進而預(yù)估清潔時間點，有效保障了彩超的連續(xù)運行，延長了設(shè)備的使用年限。

1 二維插值法

1.1 判定方法

工程師于每周一下午四點采用菲力爾（FLIR）公司的FLIR ONE PRO 掌上紅外熱像儀檢測固定1臺飛利浦Epiq 7c 彩超表面的多點溫度（取最大值），并對濾網(wǎng)的清潔程度進行拍照取證；當濾網(wǎng)風阻顯著增加（表面灰塵過厚）時，提取該時刻彩超表面的多點溫度，記為特征溫度，并對濾網(wǎng)進行清潔；次日同一時間點采集彩超的表面溫度，記為起點溫度；利用特征溫度和起點溫度進行二維插值計算，估計濾網(wǎng)的清潔時間點。彩超濾網(wǎng)清潔時間點判定流程見圖1。

圖1 彩超濾網(wǎng)清潔時間點判定流程

1.2 計算方法

設(shè)數(shù)據(jù)集m×n個節(jié)點（xi，yi，zij），i=1，2，3，…，m，j=1，2，3，…，n，且x1＜x2＜…＜xm，y1＜y2＜…＜yn。記xi為采樣點，x1為環(huán)境，x2為探頭插槽處，x3為顯示屏升降柱處；yi為連續(xù)周數(shù)；z1j為環(huán)境溫度，z2j為探頭插槽處溫度，z3j為顯示屏升降柱處溫度。構(gòu)造1個二元函數(shù)z=f（x，y） ，通過已知節(jié)點，即f（xi，yj）=zij，再用f（x，y）計算插值，即cz=f（cx，cy），則（cx，cy）點處的插值cz為上述3點其中1點某周的溫度。采用MATLAB 二維插值函數(shù)interp2進行計算，基本公式為cz=interp2（x，y，z，cx，cy，method），cz為所求插值的溫度，cx為所求插值對應(yīng)采樣點，cy為所求插值周數(shù)，method 選雙立方插值‘cubic’[3]。

1.3 實際計算結(jié)果

對我院心臟超聲門診517診室的飛利浦Epiq 7c 彩超進行連續(xù)8周3處溫度采樣，發(fā)現(xiàn)環(huán)境溫度＜探頭插槽處溫度＜顯示屏升降柱處溫度，結(jié)果見圖2。圖3為連續(xù)8周3處溫度的插值計算結(jié)果。由圖3可知，隨著周數(shù)推移，顯示屏升降柱處溫度明顯升高。紅外熱像儀檢測時，顯示屏升降柱從主機內(nèi)提升，最能反映主機的內(nèi)部溫度。第7周時，該處有明顯的溫度提升，查找后發(fā)現(xiàn)1只醫(yī)師使用后的薄膜手套被吸附在濾網(wǎng)表面，圖4～7為此時檢測的情況。除去手套后，并進行濾網(wǎng)清洗，第8周檢測到的溫度有所回落。因有手套吸附在濾網(wǎng)表面，基本等效為灰塵完全堵死濾網(wǎng)，機內(nèi)散熱最差，除去手套后，并進行清洗濾網(wǎng)，此時濾網(wǎng)灰塵最小，故采用第7周作為最終濾網(wǎng)清潔時間點，記為特征溫度值。

圖2 連續(xù)8周3處溫度采樣結(jié)果

圖3 連續(xù)8周3處溫度的插值計算結(jié)果

圖4 第7周顯示屏升降柱處溫度36.2 ℃

圖5 第7周探頭插槽處溫度32.2 ℃

圖6 第7周環(huán)境溫度23.7 ℃

圖7 第7周的濾網(wǎng)灰塵覆蓋狀況（除去手套）

2 方法測試

對我院心臟超聲門診527診室的飛利浦Epiq 7c彩超進行檢測，測得顯示屏升降柱處溫度為33.8 ℃，探頭插槽處溫度為29.4 ℃，環(huán)境溫度為23.4 ℃，見圖8～10。濾網(wǎng)灰塵覆蓋狀況見圖11。將此結(jié)果標注在插值圖上，結(jié)果見圖12，可估計該彩超已運行周數(shù)y=（5.4+5.3+5.2）/3=5.3（周），預(yù)測下一次濾網(wǎng)清潔時間為：7-5.3=1.7（周）。

圖8 顯示屏升降柱處溫度33.8 ℃

圖9 探頭插槽處溫度29.4 ℃

圖10 環(huán)境溫度23.4 ℃

圖11 濾網(wǎng)灰塵覆蓋狀況

圖12 527診間彩超3處溫度在插值圖上標注情況

3 小結(jié)

本研究提供了一種基于二維插值法的彩色多普勒超聲診斷儀濾網(wǎng)清潔時間估計方法，該方法具有以下實際意義。（1）從約束廠家角度：可打破行業(yè)常規(guī)，在保修內(nèi)的彩超，廠家只是在每半年或1年上門保養(yǎng)1次，無法保證彩超在各種具體應(yīng)用場景下得到個性化的保養(yǎng) ；而本研究提供的方法可作為調(diào)整保養(yǎng)周期的依據(jù)之一，臨床可據(jù)此及時通知廠家上門服務(wù)，保障醫(yī)院利益。（2）臨床使用角度：通過該方法及時發(fā)現(xiàn)吸入濾網(wǎng)上方的異物，可有效督促臨床使用者愛護彩超設(shè)備，保持彩超操作間清潔，避免一次性薄膜、硅膠手套和患者擦拭紙張等吸入濾網(wǎng)上方，導致設(shè)備死機。（3）臨床醫(yī)學工程師角度：可促使工程師提高巡檢質(zhì)量，避免彩超過熱引起彩超板、卡加速老化，延長設(shè)備使用壽命；此外，該方法可以更精準地計算預(yù)防性維護周期，達到計劃和行動一致，提升臨床醫(yī)學工程師的工作內(nèi)涵。

本研究通過檢測飛利浦Epiq 7c 彩超的多點溫度，結(jié)合二維插值法估計濾網(wǎng)的通透程度，探討延長彩超使用壽命的方法。在此基礎(chǔ)上，可推廣至其他機型，甚至其他醫(yī)療設(shè)備。