上海市第五人民醫院(上海 200240)
從20世紀50年代超聲進入產科醫學領域以來,發展迅猛,1978 美國專家McCallan 首先提出超聲多普勒技術在胎兒胎盤血流動力學監護的應用,20世紀80年代英國牛津公司首先開發了超聲胎兒臍血流檢測儀。我國為響應優生優育政策而將其列入1997年科技部國家級火炬科研計劃項目,由廣州三瑞公司學習吸收國外技術,聯合清華大學、上海醫科大學婦產科醫院開發只有國外品牌1/5 低廉價格的自主品牌。我院 2000年引入三瑞超聲胎兒臍血流檢測儀,因其操作簡便,無損傷性,臨床價值高,性能穩定,得到產科廣泛的使用。
1842 年,Christian Doppler 發現,當物體A向與之相對運動的物體B 發射一束頻率為f0 的能量波時,物體B 所接受的頻率f 將發生改變,其變化程度與二物體間相對運動速度的大小和方向直接有關,當B 向A 靠近時,B 所接受到的頻率增高;當B 與A 離開時,B 所接受到的頻率下降,此即為多普勒效應的原則核心。這一由于相對運動而引起的頻率變化稱為多普勒頻移。
根據多普勒原理,首先,當聲源靜止而接收點運動時,接收到的每個波的時間(周期T′)將根據二物體間運動的方向變長或變短。此時:
T′=λ0(C+vCosθ)
而λ0=C/f0,T′=1/f
所以fˊ=[(C+vCosθ)/C]f0
注:T–聲波的周期λ–聲波的周長
C–聲波的傳導速度v–接收點運動速度
f–聲波的頻率F(d)–多普勒頻移
f0–超聲儀器固有頻率
θ–超聲傳導方向與接受點運動方向的夾角(以下代號意義與此相同)
其次,當聲源運動而接收點靜止時,根據二物體間運動的方向,振源使波長變長變短。此時:
χ=λ0–Δλ=(C/ f0)–(vCosθ/ f0)=(C–vCosθ)/ f0
則fˊ=C/λˊ=[C/(C–vCosθ)]f0
醫用超聲儀探頭多為反射式,其收發均位于運動血流的一側,因此,原始振源f0,即儀器探頭所發射聲波的固有頻率,是固定的;而最終信號f"的接收點,即儀器的接受探頭,其位置也是靜止固定的。
超聲在運動的離子或物體間傳播過程中,當遇到不同聲阻抗的二個物體之界面時,將發生聲波的反射。當超聲從探頭傳導到血流時,相當于振源是靜止的,而接收點是運動的;反之,當超聲從血流反射到探頭時,振源就是運動的,接收點則是靜止的。綜合以上兩點可見:
f"=[C/(C–vCosθ2)]fˊ
而fˊ=[(C+vCosθ1)/C]f0
則f"=[C/(C–vCosθ1)/(C–vCosθ2)]f0
F(d)=f"–f0=[v(Cosθ1+Cosθ2)/(C–vCosθ2)]f0
由于一般所用的反射式探頭聲波的收發均在同一個探頭上,因此,探頭發射的聲束方向與血流的流動方向的夾角θ1 ,和被血流反射回探頭的流動方向的夾角θ2 是幾乎相同的,這就是θ1=θ2=θ。并且超聲的傳導速度遠遠大于血流的速度,即v< F(d)=(2vCosθ/C)f0 在實際工作中,由儀器測出F(d),而f0 是已知的儀器固有性能,C在人體軟組織中約為1500米/秒,在得到θ角值的前提下,就可求出血流速度V。這就是利用超聲多普勒技術對血流速度進行測定的根本原理。 隨著超聲技術發展,醫學超聲診斷儀層出不窮,如A 型、B 型、C 型、D 型、M 型、彩色超聲儀等等,按超聲放射方式可分脈沖式、連續式,連續波式D 型超聲儀以優越性價比適用于胎兒臍血流監測,而彩色超聲儀,雖功能強大,測定準確方便,但價格昂貴,難以普及。我院使用廣州三瑞公司的SRF608 型胎兒臍血流檢測儀屬于連續波式D 型超聲儀。 (1)胎兒臍血流原理結構圖, 見圖1。 (2)超聲多普勒臍血流檢測原理 臍血流探頭(5MHZ 、連續超聲波形式)安放于孕婦腹表,對準胎兒臍帶中段。由于臍血流(血細胞等)相對于超聲波探頭有運動,故發射波碰到血流后其反射波會產生頻率偏移(頻移),頻移的符號及大小與相對運動的速度的方向和大小有關,可由此推算出臍帶內血流速度、方向及其分布情況,利用現代數字信號處理技術和計算機成像技術,形成臍帶血流的彩色聲譜圖,根據臍血流動力學理論計算出臍血流速度峰、谷之比S/D(S 為收縮期末最大血流速度,D 為舒張期末最大血流速度)、阻力指數RI 和脈動指數PI、快速血流量比FVR、胎兒心率HR 等特征指標。機內配備正常人參考值和圖表,病人測試值與其比對,在正常值范圍內為正常,不在正常值范圍內為異常。以S/D 值為主要指標。異常情況時,提醒醫生及時檢查診斷病人情況,預測孕婦胎兒不良狀況,及早采取措施,保障母嬰安全。 圖1.胎兒臍血流原理結構圖 儀器啟動功率210W,探頭功率≤10Mw/cm2病人使用時傷害小,比較安全。本儀器軟件功能豐富,具備強大數據處理能力,可存儲5000 病例以上,便于病案管理、分析、隨訪。采用模塊化設計,方便升級,可選配FECG、FHR 監護模塊,實現一機多參數綜合監護。 產科護士操作時首先注意安全事項以保證病人及自身安全:(1)儀器三線電源是否正常接好,保證機箱安全接地,以防漏電。(2)操作時遠離易燃易爆氣體,不能有凝水存在,以防爆炸、漏電。(3)所有探頭、按鈕及其連接電纜嚴禁機械損壞,損壞后立即停用以防病人及自身觸電。(4)不要在開機情況下,插拔各連接器以免觸電。(5)儀器所在房間嚴禁煙火,以防爆炸。 其次,注意規范操作保證報告正確及避免儀器損壞:(1)根據步驟操作,錄入孕婦資料→采集流速譜→分析流速譜→保存血流速譜→對比正常值→打印報告。(2)注意探頭使用。使用時在病人皮膚上放適量超聲耦合劑,以將超聲導入體內。若血流方向迎著探頭超聲放射方向,流速譜在基線上面,若血流方向背離探頭,流速譜在基線下面。若血流方向垂直于探頭,將測不到流速譜,因為橫向不存在多普勒效應。為了盡量降低人體組織對超聲的衰減,應避開胎盤和胎兒,將探頭放在孕婦皮膚上離臍帶較近的位置,才能采集到臍血流速譜,探頭壓電晶體“嬌貴”,操作時輕拿輕放,一個病人用好后用干凈紙及時擦拭保持探頭干燥衛生,測試結束探頭放回固定架上以免跌落損壞。 注意維護以保證儀器正常操作和壽命:(1)儀器應放在通風干燥陰涼的地方,以防日曬雨淋和受潮,以免損壞儀器。(2)最好使用UPS 或交流穩壓器以免電壓不穩定或突然斷電,造成對儀器的損害。(3)遠離腐蝕性氣體,以免損壞儀器。(4)不可將茶水、飲料等流質飲品靠近儀器,若不小心讓這些液體流進儀器的任何部分,會給儀器帶來嚴重損害。(5)使用結束后要正常關掉主機、打印機 并蓋上防塵罩,保持室內空氣清潔,避免灰塵侵蝕,以免損壞儀器。(6)及時整理數據信息,刪除不需要信息,保證儀器操作暢通。(7)所有探頭、按鈕、連接電纜、儀器不用清洗、消毒,用微濕檫布清除灰塵,保持儀器干燥整潔。(8)探頭切不可重壓,以免損壞。 安全/規范操作維護超聲多普勒臍血流檢測儀是正常服務病人重要保證,我們進一步溝通廠家改進儀器:(1)“結實”探頭,增加壽命。(2)聯網HIS,方便護士調用病人信息、醫生查看診斷報告,實施無紙化操作等。(3)不斷完善系統,更好服務病人。 臍帶是連接母體和胎兒的唯一通道,因此臍帶血流攜帶了大量胎兒發育狀況的信息。胎兒臍血流檢測儀集超聲多普勒技術、計算機技術、頻譜分析技術于一體,能無創檢測胎兒臍血流速度譜,從而給出描述臍動脈血流的動力學狀態一組客觀指標,為判別胎兒發育是否正常提供重要依據,有助于臨床上更全面的掌握胎兒宮內的安危狀況,及時抓住時機及時處理,可提高圍產監護質量,保障胎兒優生優育。安全/規范操作維護檢測儀是我們服務病人重要保證。 [1] 萬明習等.醫學超聲學-原理與技術.西安交通大學出版社,1992 [2] 鄭德連.醫學超聲原理與儀器.上海交通大學出版社,1990 [3] (美)AV 奧本海姆等著,劉樹棠譯.信號與系統.西安交通大學出版社,1990 [4] (美)FeldmanP 等著,趙聞飆等譯.Visual Basic3 使用指南.清華大學出版社,1995 [5] (美)James WM 著,鐘向群等譯.BorlandC++開發Windows 應用程序.清華大學出版社,1993 [6]王宏著, 產前血流動力學監護理論與實踐.上海復旦醫科大學附屬婦產科醫院,19971.3 胎兒超聲臍血流檢測儀工作原理
2.儀器使用維護
3.結論