ГОСТ Р 8.605-2004 Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Приборы медицинские ультразвуковые диагностические. Общие требования к методикам измерений параметров доплеровских приборов непрерывной волны

     4.3 Частотная зависимость доплеровского сигнала

Для измерений частотной зависимости доплеровского сигнала используют доплеровский тест-объект, соответствующий клиническому применению системы, устанавливая его на рабочем расстоянии, определенном в соответствии с 4.2.3.

Погрешность измерений доплеровской частоты предпочтительнее определять с тест-объектом на основе движущейся струны или тонкой трубки, так как они обеспечивают получение практически одной единственной доплеровской частоты (при заданной скорости движения), которую легко измерить по анализатору спектра. При испытаниях с этим доплеровским тест-объектом органы управления системы должны быть установлены в те же положения, которые используют при диагностике проходимости артериальных сосудов. Системы, разработанные для диагностики венозных сосудов, допускается испытывать на доплеровских тест-объектах с трубкой большего диаметра или на ленточных тест-объектах. Дисковые доплеровские тест-объекты предназначены для измерений искажений в соответствии с 4.3.3.1.

4.3.1 Диапазон частотной зависимости

Скорость движущейся части (или жидкости) в доплеровских тест-объектах изменяют так, чтобы перекрыть декларируемый изготовителем диапазон доплеровских частот. Усредненный во времени доплеровский выходной сигнал измеряют как функцию доплеровской частоты или скорости движения, используя усредненные или среднеквадратические показания вольтметра и частотомера или какого-то иного устройства для измерений скорости. Если частотный спектр доплеровского выходного сигнала имеет один максимум, то края частотного диапазона определяют по значениям частоты, при которых выходной сигнал составляет 0,707 от максимального значения, хотя могут быть оговорены и другие пределы. Подобная процедура должна применяться и при наличии в спектре нескольких максимумов, если минимальные значения между максимумами не становятся меньшими, чем 0,707 от самого большого максимума.

Если частотная зависимость имеет несколько максимумов, тогда в качестве нижнего предельного уровня принимаемого сигнала берут наименьшее значение, находящееся между максимумами. Горизонтальная линия на графике частотной зависимости, соответствующая наименьшему значению, будет пересекать кривую и в двух других точках. Эти точки и будут определять края частотного диапазона. При этом следует указывать, каким уровнем ограничен найденный таким образом диапазон.

4.3.2 Погрешность определения доплеровской частоты

Строят графическую зависимость частоты доплеровского сдвига (или каких-либо показаний, калиброванных в единицах частоты) от скорости движущейся части доплеровского тест-объекта. Скорость следует изменять от нуля до значения, соответствующего верхней частоте частотной зависимости, определенной в соответствии с 4.3.1.

Процедуру рекомендуется повторять для различных расстояний (в пределах их рабочего диапазона) между датчиком и тест-объектом (см. 4.4.1).

Строят графическую зависимость индицируемой прибором частоты доплеровского смещения от истинной частоты (рассчитанной по скорости движения рассеивателя), причем эта зависимость, выпрямленная методом наименьших квадратов в линию, должна проходить через начало координат. По результатам измерений на различных расстояниях находят максимальное отклонение частоты доплеровского сдвига от прямой линии. Значение этого отклонения определяет относительную погрешность определения доплеровской частоты, задаваемую в процентах от максимального значения частоты, и его заносят в протокол испытаний.

4.3.3 Устойчивость к большим сигналам

Большие сигналы, особенно с широким спектром частот, могут быть источниками сбоев в системах коммуникации, приемники которых работают в тех же частотных диапазонах. Испытания по оценке этих эффектов проводят при максимальных уровнях возбуждения датчика, используемых в клинической практике.

4.3.3.1 Нелинейные искажения

Наибольший возможный сигнал при измерениях параметров кровотока рекомендуется имитировать, используя дисковый доплеровский тест-объект (см. 5.1.3) на стандартном рабочем расстоянии, но не помещая между датчиком и диском никакого тканеэквивалентного поглощающего материала. С помощью анализатора спектра или фильтров, калиброванных по основной доплеровской частоте и по ее гармоникам низшего порядка, измеряют и заносят в протокол относительные (в процентах) значения нелинейных искажений выходного сигнала.

Выходной сигнал доплеровской частоты - это среднеквадратическое значение сигнала на основной частоте, а нелинейные искажения выходного сигнала - это отношение суммы среднеквадратических значений выходного сигнала на всех других значимых частотах к среднеквадратическому значению сигнала на основной частоте. Верхний частотный предел для этой суммы - это наивысшая частота (как правило, выше третьей гармоники), сигнал на которой превышает 10% суммы вклада остальных более низких гармоник, исключая основную.

4.3.3.2 Влияние неподвижной мишени на чувствительность

Влияние жестких неподвижных мишеней на амплитуду доплеровского выходного сигнала можно оценить, используя доплеровский тест-объект со струной или трубкой малого диаметра (см. 5.1.1) и помещая между датчиком и струной, расположенными на рабочем расстоянии друг от друга (см. 4.2.3), тканеэквивалентный материал. Скорость движения струны должна быть отрегулирована так, чтобы частота доплеровского смещения была равна среднегеометрическому значению высокочастотного и низкочастотного пределов частотной зависимости, определенных в соответствии с 4.3.1.

Непосредственно за движущейся струной устанавливают хорошо отражающую мишень, полностью перекрывающую область поперечного обзора (см. 4.4.2) доплеровского датчика. Площадь мишени и положение оси пучка определяют по методике, описанной в 4.4. Отражающая мишень должна быть сориентирована так, чтобы создать максимально отраженный сигнал (обычно под прямым углом к оси ультразвукового пучка).

В качестве результата этих испытаний количественно (в децибелах) оценивают изменение доплеровского выходного сигнала на выходном устройстве. При этом, изменяя угловое положение мишени относительно оси симметрии датчика, находят и заносят в протокол максимальное изменение доплеровского сигнала.

В качестве неподвижной мишени рекомендуется использовать пластину толщиной 3 см из металла или смеси резиновой крошки и металлического порошка с отражательной способностью, близкой (отличающейся не более чем на 3 дБ) совершенному отражателю. Если известны скорость звука и плотность материала отражателя, то отражательную способность мишени определяют расчетным путем.

4.3.3.3 Интермодуляционные искажения

Интермодуляционные искажения определяют при измерениях ложного выходного сигнала от одной из двух мишеней, движущихся с различными скоростями. Ложные сигналы измеряют на частотах, равных сумме и разности доплеровских частот, соответствующих скоростям движения мишеней.

Для этих испытаний необходим доплеровский тест-объект с двумя движущимися мишенями: струнами, лентами или потоками жидкости. Скорость одной из мишеней, дающей "желаемый" выходной сигнал, должна поддерживаться постоянной, так чтобы обеспечивалась номинальная (испытательная) частота доплеровского сигнала, соответствующая, например, скорости кровотока в сосуде. Скорость движения второй мишени, имитирующей, например, перемещение стенки кровеносного сосуда, должна соответствовать доплеровской частоте, которая в 10 раз меньше номинальной (испытательной) частоты, и вырабатывать сигнал приблизительно на 30 дБ выше уровня, наблюдаемого при применении доплеровского тест-объекта с кровеимитирующим диском, установленным на рабочем расстоянии.

Среднеквадратическое значение сигнала, определенное на частотах, соответствующих сумме и разности частот, соответствующих скоростям движения каждой из мишеней, должно быть внесено в протокол измерений в процентах от среднеквадратического значения выходного сигнала на номинальной доплеровской частоте.