ГОСТ IEC 61689-2016 Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Аппараты для ультразвуковой терапии. Общие требования к методикам измерения параметров акустического выхода в диапазоне частот от 0,5 до 5,0 МГц (с Поправкой)

Приложение Е
(обязательное)

Коэффициент, используемый для преобразования площади поперечного сечения пучка на поверхности лечебной головки в эффективную площадь излучения

В соответствии с настоящим стандартом эффективную площадь излучения из площади поперечного сечения пучка вычисляют вблизи поверхности лечебной головки (0,3). Площадь поперечного сечения пучка (z) определяют как наименьшую площадь, дающую 75% полной суммы средних квадратов акустического давления.

Если использовать упрощенную модель звукового поля с коллимированным пучком и постоянным распределением давления в поперечном сечении, перпендикулярном оси пучка, то справедливо следующее соотношение:

.                                                    (Е.1)

С физической точки зрения можно ожидать, что упрощенная модель справедлива для не слишком малых величин ka ( - волновое число; а - геометрический радиус активного элемента лечебной головки). Для меньших величин ka дифракционные эффекты будут вызывать размывание звукового пучка и искажение простейшей модели.

Для получения реалистической оценки требуемого коэффициента преобразования (выражаемого через ) было проведено численное моделирование с использованием излучателя в виде круглого поршня и приемников конечных размеров радиусом 0,25 и 0,5 мм на частотах 1, 2 и 3 МГц. Для преобразователей с малым эффективным радиусом (<4 мм) и особенно на низких частотах пучок будет расходиться настолько, что достоверная оценка эффективной площади излучения станет невозможной. На практике физиотерапевтические лечебные головки с радиусом меньше 4 мм не выпускают, и расчеты ограничивают предельным радиусом 4 мм для значений ka, лежащих в диапазоне от 16 до 160.

На рисунке Е.1 показано распределение значений от ka в диапазоне от до , взятое из [1]. Среднее значение =1,354 очень близко к значению =1,333, верному для простейшей модели звукового поля.

Были проведены исследования множества лечебных головок физиотерапевтического оборудования с малым ka [9], при этом был использован подход, изложенный в 7.3, к определению эффективной площади излучения, при котором растровое сканирование проводят в плоскости на расстоянии 0,3 см от лечебной головки. В результате этих исследований было показано, что полученные значения (0,3), умноженные на тот же самый коэффициент преобразования =1,354 для нахождения , не зависят от значения ka лечебной головки.

Вычисления по результатам приведенных выше исследований подтвердили их соответствие упрощенной модели ультразвукового поля. Для исследованных образцов (66 точек) стандартное отклонение от среднего значения приблизительно равно 0,09. Разность между средним значением =1,354 и значением, полученным для упрощенной модели =1,333, была меньше стандартного отклонения. Чтобы избежать увеличения неопределенности при определении эффективной площади излучения, было принято согласованное решение использовать =1,333 без учета дополнительной неопределенности для этого фиксированного значения.

Примечание - Сплошная линия соответствует среднему значению =1,354

Рисунок Е.1 - Коэффициент преобразования как функция значений ka, лежащих в диапазоне от 40 до 160