Средняя скорость
Как было указано выше, измерение средней скорости возможно только при
равномерном облучении сосуда. Проведенные на имитаторе опыты показали что,
при условии достаточной ширины УЗ пучка, охватывающего сосуд и четкой
локализации этого сосуда, средняя скорость может быть измерена с
погрешностью менее 10% в непрерывном режиме. Эта погрешность для
импульсного прибора немного выше и зависит от формы импульса. Четкая
локализация сосуда означает отсутствие сильных возмущений УЗ пучка. На
практике довольно трудно обеспечить равномерное облучение сосуда и
результирующая погрешность может достигать величины 50%.
Метод вычисления средней скорости на основе данных о максимальной
скорости, предполагает прохождение УЗ пучка через центр исследуемого
сосуда. Этого можно достичь, наблюдая спектрограмму (сонограмму) и
прослушивая высоту тона допплеровского сигнала Необходимо также иметь
данные о форме распределения составляющих кровотока по сечению сосуда. Для
некоторых случаев это распределение хорошо аппроксимируется параболой,
данные для некоторых других сосудов можно взять из литературы. Максимальная
скорость часто может быть измерена с погрешностью менее 5%. Эксперименты с
имитатором потока показали, что средняя скорость также может быть измерена
с погрешностью 5% для непрерывного излучения и 10% для импульсного.
Угол наклона датчика
Если кровеносный сосуд обладает достаточно прямой формой, угол между
осью УЗ пучка и этим сосудом может быть измерен с погрешностью 2 - 3
градуса. В таблице показано, как погрешность в 3 градуса при задании угла
отражается на вычислении средней скорости. Отсюда следует вывод о
необходимости тщательного измерения и установки угла наклона датчика.
Таблица 1. Погрешность измерения скорости для различных углов наклона
датчика.
|Погрешность, % | 75 | 36 | 19 | 13 | 10| 10 |
Дополнительным источником погрешности является изменение площади
поперечного сечения пульсирующей артерии. Изменение в 10% характерно для
крупных сосудов.
Высокочастотный фильтр
Для того, чтобы уменьшить влияние на результаты измерения очень
сильного эхо-сигнала отраженного от стенок сосуда, этот сигнал обычно
отфильтровывается высокочастотным фильтром. Этим же фильтром убираются
низкочастотные составляющие от медленно движущейся крови. Обычно
применяется фильтр с перестраиваемой частотой среза.
Движение сосуда
Изменение или даже потеря допплеровского сигнала может быть
обусловлена движением исследуемого сосуда при дыхании.
Турбулентность
Это явление присуще даже нормальным сосудам и становиться сильно
выраженным для сосудов с патологией из-за изменения структуры сосуда.
Наличие турбулентности на сонограмме затрудняет нахождение средней скорости
в сосуде вплоть до невозможности решения этой задачи. Любой признак наличия
турбулентности в сосуде ставит под сомнение правильность измерения средней
скорости.
Расширение спектра
Как показали эксперименты, проводимые на имитаторах потока, эффект
спектрального расширения в довольно слабой степени влияет на результаты
измерения.
Ошибки измерения индексов
Довольно трудно или вообще невозможно добиться равномерного облучения
исследуемого сосуда (особенно крупного). Изменение чувствительности
непрерывно-волнового датчика зависит и от приемного и от передающего
элементов, а также, от их взаимного расположения и ориентации. Evans и
Рarton (1981) и Douville с соавторами (1983) опубликовали результаты
исследования диаграмм направленности таких датчиков, причем в обоих случаях
отмечались существенные различия характеристик этих датчиков, выпущенных
даже одним и тем же производителем.
Обычно исследования проводятся по «наилучшему» сигналу, наблюдаемому
на мониторе. В этом случае, вероятность перекрытия УЗ лучом центра сосуда
довольно велика. Если сечение сосуда достаточно мало, УЗ пучок полностью
перекрывает его и спектр содержит информацию о всех составляющих кровотока.
В противном случае, часть сосуда остается вне диаграммы направленности и
допплеровский спектр, а также индексы, рассчитываемые на его основе,
оказываются несостоятельными.
Главным выводом является то, что неравномерное облучение исследуемого
сосуда серьезным образом влияет на форму допплеровского спектра, что, в
свою очередь, приводит к неправильному расчету индексов.
Анализ огибающей допплеровского сигнала
Целью анализа допплеровского сигнала является выявление отклонений его
формы от нормальной. Характер этих отклонений может свидетельствовать о
наличие тех или иных физиологических или патологических нарушений в
состоянии исследуемого сосуда.
Задачу анализа допплеровского сигнала можно разбить на три этапа:
прием и предварительная обработка этого сигнала, выделение параметров
сигнала и классификация. Прием, в частности, заключается в выделении
некоего вектора, например, огибающей скорости кровотока, или спектра
мощности допплеровского сигнала, описывающего кровоток в исследуемой
артерии. Второй этап состоит в выделении характерных параметров исходного
вектора и вычислении на их основе нового вектора, компонентами которого
являются, например, индекс пульсации и индекс спектрального расширения. И,
наконец, классификация заключается в принятии решения о нормальном или
патологическом состоянии исследуемого сосуда.
Необходимо отметить, что каждый последующий этап зависит от
предыдущего, поэтому различные методы исследования сосудов, различные
метолы цифровой обработки и различные алгоритмы расчета огибающей в
совокупности будут влиять на результаты и на качество обработки последующих
этапов.
Опытный специалист может много сказать о состоянии исследуемого сосуда
только по аудио сигналу допплеровского сдвига или по виду спектрограммы. В
этом случае довольно затруднительно бывает определить точную причину того
или иного заключения.
С другой стороны, объективные методы не полагаются на оценку
пользователя, они должны обеспечить свободный обмен медицинскими методиками
между различными учреждениями, и могут выявить скрытые изменения сигнала. В
настоящее время, однако, большинство объективных методов сосредоточено на
одной стороне сонограммы (например, на огибающей) и могут игнорировать
очевидные для человеческого взгляда вещи.
Вывод:
Исходя из вышеизложенного, ультразвуковой медицинский допплеровский
прибор целесообразно рассматривать не как средство измерения скорости
кровотока или его составляющих, а как средство индикации, позволяющее лишь
качественно оценить состояние исследуемого сосуда в частности и сердечно-
сосудистой системы в целом.
4 Расчет надежности
Надежность является одной из основных инженерных проблем. Проблемой
надежности занимались всегда с тех пор, как появилась техника. Ненадежные
изделия никогда никому не были нужны. Давно уже было понятно, что
надежность связана с избыточностью. В связи с этим в инженерных расчетах в
различных областях техники широко используются необходимые коэффициенты
запаса.
Однако за последние 25—30 лет проблема надежности технических систем и
входящих в нее элементов сильно обострилась. Это обусловлено главным
образом следующими причинами:
1. Ростом сложности современных технических систем, включающих до 104-106
отдельных элементов;
2. Интенсивностью режимов работы системы или отдельных
ее частей: при высоких температурах, высоких давлениях, высоких скоростях;
3. Сложностью условий, в которых эксплуатируется техническая система,
например: низкие или высокие температуры, высокие влажность, вибрации,
ускорения и радиация и т. п.;
4. Требованиями к качеству работы системы: высокие точность,
эффективность и т. п.;
Повышением ответственности функций, выполняемых системой; высокой
технической и экономической ценой отказа;
Полной или частичной автоматизацией и исключением
непосредственного участия человека при выполнении технической
системой ее функции, исключением непрерывного наблюдения и контроля со
стороны человека.
Одной из главных причин обострения внимания к проблеме надежности
является рост сложности технических систем.
Сложность условий, в которых могут эксплуатироваться современные
технические системы, характеризуется работой в широких диапазонах
температур от -70 до +70, наличием вакуума, высокой (98—100%) влажностью,
вибрациями с большой амплитудой и широким спектром частот, наличием
линейных ускорений до 10-300 (1000) и даже 20 000 g, наличием высокой
солнечной и космической радиации.
Это приводит к тому, что вероятности возникновения отказов могут
возрасти в 25—100 или даже 500—1000 раз по сравнению с вероятностью отказов
при работе технических систем в условиях лабораторий.
Сложность аппаратуры и тяжелые эксплуатационные условия контроль за
исправностью аппаратуры, входящей в техническую систему, что не дает
возможности,
своевременно обнаружить процессы, приводящие к отказу, и предупредить
его появление.
Проблема обеспечения надежности связана со всеми этапами создания
изделия и всем периодом его практического использования. Надежность
изделия закладывается в процессе его конструирования и расчета и
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19
