文档介绍：上海交通大学
硕士学位论文
医用超声诊断设备声输出测量方法及其测量装置的研究
姓名:周刚
申请学位级别:硕士
专业:生物医学工程
指导教师:寿文德
20040101
上海交通大学硕士学位论文
医用超声诊断设备声输出测量方法及其测量装置的研究

摘要

超声医学发展迅速,超声诊断在医学临床上的应用已经非常普
及。在几十年的临床应用中,我们并没有发现任何诊断超声的辐照对
人体造成伤害的案例。但超声在临床应用当中也存在一个安全剂量的
问题。在其它动物和活体实验中也发现超声辐照下会产生明显的生物
效应。为保证患者的安全,我国于 1997 年公布了国家标准——《医
用超声诊断设备声输出公布要求》(GB 16846-1997),它等同采用了
IEC 1157:1992 标准。GB 16846-1997 标准对医用超声诊断设备声输
出的公布要求作了详细的规定。它要求公布的声输出资料主要包括有
以下参数:最大时间平均声功率输出(最大功率)Pmax、峰值负声压
P_、输出波束声强 Iob、空间峰值时间平均导出声强 Ispta、-6dB 脉冲
波束宽度 Wpb6、输出波束尺寸、算术平均声工作频率 fawf 等。本论文
第二章对这些声输出参数的定义、计算公式和测量方法作了说明。
但在 2002 年以前,我国都没有装备可以测量国家标准规定的全
部声输出参数的测量系统,贯彻实施国家标准一直未能实现。为此,
上海交通大学生物医学工程系在 2002 年研制了一台 SJTU-1 型医用超
声诊断设备声输出测量系统。SJTU-1 型测量系统按国家标准要求可
适用于各种常见的操作模式和不同类型的探头。它可测的参量涵盖国
家标准 GB 16846-1997 中所规定要求公布的所有声输出参量。它主要
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包括一个水槽、一台内置计算机的数字示波器、一个性能优良的 PVDF
针形水听器和一个电机控制器。在这些精密先进的硬件平台上,
SJTU-1 型测量系统的软件主要负责数据采集及其后续处理、控制电
机执行自动扫描、实现友好的人机交互界面并完成数据记录、存储及
打印。由于软件采用了前瞻性的模块化软件设计,具有良好的可扩展
性和可升级性,并为将来测量热指数 TI 和机械指数 MI 打下了良好的
基础。
在本论文第四章中,我们针对SJTU-1 型测量系统在实际测量应
用中发现的一些问题和总结出来的一些测量经验作了一些讨论。其中
比较重要的讨论包括:脉冲序列理论在声输出测量中的应用;水听器
扫描法测声功率的方法;复合模式下声输出参数的公布要求;触发信
号的选择;控制台设置和声输出参数的关系。
根据最新的 IEC 60601-2-37 标准要求,医学超声诊断设备和监
视仪器要求提供与这些可能的生物效应有关的指示性声输出参量:热
指数 TI、机械指数 MI。本论文最后一章中对热指数和机械指数的定
义、计算公式作了简单的介绍,对热指数和机械指数的测量作了初步
的尝试,并且给出了不同应用场合下 MI、TI 的使用阈值。

关键词:医用超声诊断设备,声输出,MI,TI
上海交通大学硕士学位论文
THE RESEARCH OF METHOD AND SYSTEM REALIZATION
OF MEASURING ACOUSTIC OUTPUT FROM
MEDICAL DIAGNOSTIC ULTRASONIC EQUIPMENT

ABSTRACT
As the development of medical ultrasound technology, the
clinical ultrasound applications boost. After decades of
clinical use, there is no known instance of human injury as a
result of exposure to diagnostic ultrasound. But there are some
problems about the safety dose for the clinical use of
ultrasound. Several observations were reported that adverse
bio-effects happened in some animal and vivo experiments. To
ensure the health and safety of patients, in 1997,