Осипов Л.В. - Ультразвуковые диагностические приборы (1035679), страница 51
Текст из файла (страница 51)
Указанное свойство ультразвука применяется для терапевтического воздействия на опухоли. При этом может использоваться сфокусированное УЗ излучение достаточно высокой мощности. Уровни мощности излучения, используемые в диагностике, существенно ниже, Однако и при этом может иметь место локальный нагрев тканей, потенциальная опасность которого для пациента пока является предметом специальных исследований. Все, что говорилось выше об отсутствии серьезных оснований для утверждений об опасности диагностического ультразвука для пациентов и врачей, имеет смысл только при условии, что определены обоснованные физические показатели, которым должны удовлетворять характеристики УЗ диагностических приборов.
Уже говорилось о том, что в России пока нет стандарта, регламентирующего всесторонние и обоснованные требования к безопасности УЗ излуче- ния при диагностике, и пояснялись причины этого. По-видимому, по этим же причинам в мире не существует единого подхода в выборе предельных показателей. Наиболее известными сегодня являются два направления.
Первое отражено в стандарте МЭК вЂ” Международной электротехнической комиссии (1ЕС вЂ” 1п(егпабопа( Е(ес(готес)!п1са1 Согп(зз!оп), определяющем «Требования к декларируемым выходным акустическим характеристикам медицинских диагностических приборов» (5). Второе — в американском «Стандарте отображения характеристик теплового и механического эффектов УЗ диагностической аппаратуры» (6). Этот стандарт разработан Американским институтом ультразвука в медицине (АЮМ вЂ” Агпег(сап 1пзШц(е о( 0)!газоипб 1п Меб!с1пе) совместно с Национальной ассоциацией производителей электрооборудования (НЕМЯ— Нат!опа! Е1ес(пса! Мапо(ас(огегз Аззос!ат)оп).
8.3. физические характеристики акустического излучения Прежде чем ознакомиться с двумя названными подходами, следует уточнить некоторые физические характеристики и определения. Выше было дано общее определение интенсивности УЗ колебаний. Именно в силу общности зто понятие трудно непосредственно применить к диагностическим системам. Действительно, излучение УЗ волн в диагностике, как правило, импулЬсное, т.е. непостоянно во времени. Кроме того, оно непостоянно и в пространстве: в процессе сканирования зондирующие импульсы излучаются в пределах луча, направление которого все время меня- ЯЩ Ультразвуковые диагногтичеосие приборы О безопасности ультразвуковых диагностических исследований '(б ' Давление Излученные импульсы енный улье и и Ширина луча Площадь сканированияь- рис.
т. К определению характеристик импульсного излучения. а — распределение излуче- ния и пространстве, б — характеристики излучения ео времени. т,„ (ячя (в м Т„ Обозначение ЗРТА — араба! реаК, 1егпрога! анегаде, т.е. пиковая в пространстве, средняя во времени. Ясно, что эта интенсивность существенно меньше, чем (,„, так как Т. »т„. ! характеристика, полностью аналогич- улг ярезяуяояы~ лиги нос. и ветхие прибор~ ~ 209 ется. На рис. 1 показано, как излучаются УЗ импульсы в пространстве и как выглядит последовательность импульсов на временной шкале.
Обычно в УЗ диагностике используются следующие характеристики импульсного акустического излучения. Максимальная (пиковая) интенсивность импульса ( яг, определяется мощностью, соответствующей максимальной полуволне импульса (на рис. 16 заштрихована мелкой штриховкой). Аббревиатура БРТР означает араба! реаК, (егпрога! реаК (пиковая в пространстве, пиковая во времени).
(„ характеризует максимальную мощность в акустическом поле, созданном в результате излучения. Максимальная в пространстве интенсивность импульса (ьяя, определяется мощностью всего импульса (на рис. 1б крупная штриховка) и берется в пределах длительности им- пульса т.. Обозначение ЗРРА расшифровывается так: араба! реаК, рп)зе анегаде — пиковая в пространстве, средняя по импульсу(на длительности импульса), (и характеризует максимальную мощность в пространстве.
Максимальная в пространстве, средняя во времени интенсивность l,„„„определяется в результате усреднения (,„„ за время, равное периоду повторения импульсов Т„, т.е. (з,чх— зто максимальная интенсивность, как бы «размазанная» во времени: Глава в 8„ (ь.гА (БРТД Вск 219 Ультразвуковые диагностические приборы ная максимальному значению средней интенсивности излучения, которую регламентирует действующий в России ГОСТ 683-86. Средняя интенсивность l„т„характеризуетинтенсивность,усредненную и в пространстве, и во времени. ВАТА — араба! ачегаце, 1егпрога! ауегаце (средняя в пространстве, средняя во времени).
На рис. 1а показана область, которую занимает в какой-то момент времени импульс в плоскости сканирования (заштрихованная область, ограниченная шириной луча и протяженностью импульса в пространстве). В зависимости от положения импульса вдоль оси луча эта область меняется прежде всего из-за различной ширины луча на различных глубинах. Но если обозначить некую среднюю плсицадь этой области (например, на середине максимальной глубины)— 8„, а всю площадь сканирования — 8 (крупная штриховка на рис. 1а), то среднюю интенсивность (е,,„можно приблизительно вычислить так: Очевидно, что ! „, — самая малая из всех интенсивностей, так как получается как результат размазывания максимальной импульсной мощности во времени и пространстве. Пиковое отрицательное давление р (пик разрежения) — максимальное по величине значение отрицательной полуволны акустического давления в УЗ импульсе (см. рис.
16). Этот параметр выбран по той причине, что в большей мере, чем вышеперечисленные характеристики, связан с механическими, т.е. нетепловыми эффектами воздействия ультразвука (кавитацией и ударными волнами). Давление обычно измеряется в мега- паскалях (МПа): 1 МПа = 10 атм. Выходная интенсивность излучения в луче ! (ои(рот Ьеагп )п(епз((у)— средняя во времени выходная акустическая мощность, деленная на площадь сечения УЗ луча. Этот параметр наряду с интенсивностью (ег, в наибольшей степени определяет тепловые эффекты воздействия УЗ излучения.
Все перечисленные характеристики УЗ излучения могут быть измерены с помощью специальных приборов: гидрофонов и измерителей радиационного давления. В связи с очевидными трудностями, а иногда и невозможностью проведения этих измерений (и з!(и, принятые методики предполагают проведение измерений в воде. Полученные результаты измерений можно пересчитать для биологических тканей с учетом известных средних значений затухания УЗ волн при их распространении в зтихтканях.
8.4. Требования зарубежных стандартов Мы уже говорили о том, что в общем стандарте МЭК, оговаривающем требования по безопасности медицинских электрических приборов [Ц, отсутствуют требования по УЗ излучению в связи с тем, что еще не закончена разработка этихтребований. Однако выпущен и действует международный стандарт МЭК 1157 «Требования кпредставлению акустических выходных характеристик медицинских диагностических ультразвуковых приборов» [5). Этот стандарт регламентирует ряд требований, которые производитель УЗ диагностических приборов обязан представлять заказчику. ИнФормация об акустических характеристиках представляется; — в технических характеристиках прибора; О безопасности ультразвуковых диагностических исследований р <1МПа, < 20 мВт/см', ( „< 100 мВт/см'. Ультразвуковые диагностические приборы 211 — в сопроводительной документации (руководстве по эксплуатации); — по просьбе заказчика.
В технических характеристиках должны быть представлены следующие данные об акустическом излучении: — пиковое отрицательное давление р; — выходная интенсивность излучения в луче („; — максимальная в пространстве, средняя во времени интенсивносты „„. В сопроводительной документации и по просьбе заказчика представляется дополнительная информация, но основная информация„определяющая безопасность прибора, дается в технических характеристиках.
Перечисленные данные (р, l,ы ! „,Д должны даваться для каждого датчика и каждого режима работы прибора (В, М, В + М, О и т.д.). Изготовитель УЗ сканеров может быть освобожден от обязательного представления численной информации о выходных акустических характеристиках, если во всех режимах работы и для всех датчиков максимально вероятные значения акустических характеристик удовлетворяют следующим требованиям: В соответствии со стандартом МЭК изготовитель продукции, которая удовлетворяет этим требованиям, просто сообщает в перечне технических характеристик на прибор, а также сопроводительной документации, что прибор соответствует указанным требованиям, и не обязан давать значения акустических характеристик, измеренных в результате испытаний прибора. Если же измеренные харак- теристики выходят за допустимые пределы, то изготовитель обязан привести их точные численные значения для всех режимов работы.
В приложении к стандарту сказано, что данный стандарт является первым шагом в направлении регламентации требований по акустическим выходным характеристикам, в то время как вопросы точного определения допустимых доз воздействия и соответствующий частный стандарт безопасности УЗ диагностических приборов находятся в стадии обсуждения и разработки. Представляемая информация позволит заказчику сделать квалифицированный выбор при покупке прибора, в частности отдать предпочтение прибору с более низкими уровнями акустического излучения. Предельныеуровни характеристик, приведенные в стандарте, выбраны исходя из того, что при выполнении указанных требований стандарта вероятность негативных биологических эффектов, связанных с тепловым и кавитационным воздействием, настолько мала, что ею можно пренебречь.
Одна из основных проблем выбора и контроля акустических выходных характеристик связана с тем„что они измеряются в воде ввиду отсутствия других надежных методов измерения. При этом распространение результатов измерения на биологические ткани может приводить к определенным ошибкам. В рабочих материалах по разработке частного стандарта МЭК по безопасности УЗ диагностических приборов (7) предлагается рассмотреть иной подход к определению допустимого уровня акустического излучения. Этот подход аналогичен тому, который используется в национальном стандарте США [6).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
