胎兒超聲多普勒臍帶血流儀檢測原理與使用維護

上海市第五人民醫(yī)院（上海 200240）

從20世紀(jì)50年代超聲進入產(chǎn)科醫(yī)學(xué)領(lǐng)域以來，發(fā)展迅猛，1978 美國專家McCallan 首先提出超聲多普勒技術(shù)在胎兒胎盤血流動力學(xué)監(jiān)護的應(yīng)用，20世紀(jì)80年代英國牛津公司首先開發(fā)了超聲胎兒臍血流檢測儀。我國為響應(yīng)優(yōu)生優(yōu)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(xué)習(xí)吸收國外技術(shù)，聯(lián)合清華大學(xué)、上海醫(yī)科大學(xué)婦產(chǎn)科醫(yī)院開發(fā)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(wěn)定，得到產(chǎn)科廣泛的使用。

1.胎兒超聲多普勒臍帶血流檢測儀原理

1.1 多普勒效應(yīng)

1842 年，Christian Doppler 發(fā)現(xiàn)，當(dāng)物體A向與之相對運動的物體B 發(fā)射一束頻率為f0 的能量波時，物體B 所接受的頻率f 將發(fā)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(guān)，當(dāng)B 向A 靠近時，B 所接受到的頻率增高；當(dāng)B 與A 離開時，B 所接受到的頻率下降，此即為多普勒效應(yīng)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。

1.2 超聲多普勒技術(shù)對血流速度測定的原理

根據(jù)多普勒原理，首先，當(dāng)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(jù)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(dǎo)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(dǎo)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(dāng)聲源運動而接收點靜止時，根據(jù)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(yī)用超聲儀探頭多為反射式，其收發(fā)均位于運動血流的一側(cè)，因此，原始振源f0，即儀器探頭所發(fā)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(dāng)遇到不同聲阻抗的二個物體之界面時，將發(fā)生聲波的反射。當(dāng)超聲從探頭傳導(dǎo)到血流時，相當(dāng)于振源是靜止的，而接收點是運動的；反之，當(dāng)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(fā)均在同一個探頭上，因此，探頭發(fā)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(dǎo)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(shù)對血流速度進行測定的根本原理。

1.3 胎兒超聲臍血流檢測儀工作原理

隨著超聲技術(shù)發(fā)展，醫(yī)學(xué)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(xù)式，連續(xù)波式D 型超聲儀以優(yōu)越性價比適用于胎兒臍血流監(jiān)測，而彩色超聲儀，雖功能強大，測定準(zhǔn)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(xù)波式D 型超聲儀。

（1）胎兒臍血流原理結(jié)構(gòu)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(xù)超聲波形式）安放于孕婦腹表，對準(zhǔn)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(fā)射波碰到血流后其反射波會產(chǎn)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(guān)，可由此推算出臍帶內(nèi)血流速度、方向及其分布情況，利用現(xiàn)代數(shù)字信號處理技術(shù)和計算機成像技術(shù)，形成臍帶血流的彩色聲譜圖，根據(jù)臍血流動力學(xué)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(shù)RI 和脈動指數(shù)PI、快速血流量比FVR、胎兒心率HR 等特征指標(biāo)。機內(nèi)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(nèi)為正常，不在正常值范圍內(nèi)為異常。以S/D 值為主要指標(biāo)。異常情況時，提醒醫(yī)生及時檢查診斷病人情況，預(yù)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(jié)構(gòu)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(shù)據(jù)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(shè)計，方便升級，可選配FECG、FHR 監(jiān)護模塊，實現(xiàn)一機多參數(shù)綜合監(jiān)護。

2.儀器使用維護

產(chǎn)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(yán)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(yán)禁煙火，以防爆炸。

其次，注意規(guī)范操作保證報告正確及避免儀器損壞：（1）根據(jù)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(dǎo)入體內(nèi)。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(yīng)。為了盡量降低人體組織對超聲的衰減，應(yīng)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(wèi)生，測試結(jié)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(yīng)放在通風(fēng)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(wěn)壓器以免電壓不穩(wěn)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(zhì)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(yán)重損害。（5）使用結(jié)束后要正常關(guān)掉主機、打印機 并蓋上防塵罩，保持室內(nèi)空氣清潔，避免灰塵侵蝕，以免損壞儀器。（6）及時整理數(shù)據(jù)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(guī)范操作維護超聲多普勒臍血流檢測儀是正常服務(wù)病人重要保證，我們進一步溝通廠家改進儀器：（1）“結(jié)實”探頭，增加壽命。（2）聯(lián)網(wǎng)HIS，方便護士調(diào)用病人信息、醫(yī)生查看診斷報告，實施無紙化操作等。（3）不斷完善系統(tǒng)，更好服務(wù)病人。

3.結(jié)論

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(fā)育狀況的信息。胎兒臍血流檢測儀集超聲多普勒技術(shù)、計算機技術(shù)、頻譜分析技術(shù)于一體，能無創(chuàng)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(xué)狀態(tài)一組客觀指標(biāo)，為判別胎兒發(fā)育是否正常提供重要依據(jù)，有助于臨床上更全面的掌握胎兒宮內(nèi)的安危狀況，及時抓住時機及時處理，可提高圍產(chǎn)監(jiān)護質(zhì)量，保障胎兒優(yōu)生優(yōu)育。安全/規(guī)范操作維護檢測儀是我們服務(wù)病人重要保證。

[1] 萬明習(xí)等.醫(yī)學(xué)超聲學(xué)-原理與技術(shù).西安交通大學(xué)出版社，1992

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[5] (美)James WM 著，鐘向群等譯.BorlandC++開發(fā)Windows 應(yīng)用程序.清華大學(xué)出版社，1993

[6]王宏著， 產(chǎn)前血流動力學(xué)監(jiān)護理論與實踐.上海復(fù)旦醫(yī)科大學(xué)附屬婦產(chǎn)科醫(yī)院，1997