ГОСТ Р МЭК 61391-1-2011 Оборудование медицинское ультразвуковое диагностическое. Часть 1. Общие требования к методикам калибровки систем измерения расстояний.
ГОСТ Р МЭК 61391-1-2011
Группа Т86.9
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ОБОРУДОВАНИЕ МЕДИЦИНСКОЕ УЛЬТРАЗВУКОВОЕ ДИАГНОСТИЧЕСКОЕ
Часть 1
Общие требования к методикам калибровки систем измерения расстояний
Medical ultrasonic diagnostic equipment. Part 1. General requirements for calibration methods for distance measurement systems
ОКС 17.140.50
Дата введения 2012-09-01
Предисловие
Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании", а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 "Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения"
Сведения о стандарте
1 ПОДГОТОВЛЕН Всероссийским научно-исследовательским институтом физико-технических и радиотехнических измерений Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии на основе собственного аутентичного перевода на русский язык международного стандарта, указанного в пункте 4
2 ВНЕСЕН Управлением метрологии Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии
3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 21 октября 2011 г. N 479-ст
4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту МЭК 61391-1:2006* "Ультразвук - Эхоимпульсные сканеры - Часть 1: Методика калибровки систем пространственных измерений и измерений функции размывания точки" (IEC 61391-1:2006 "Ultrasonics - Pulse-echo scanners - Part 1: Spatial measurement systems and measurement of system point-spread function response").
Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2004 (пункт 3.5).
При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты Российской Федерации, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА
5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет
1 Область применения
Настоящий стандарт устанавливает методы калибровки устройств пространственных (линейных) измерений и измерений функции размывания точки приборов ультразвуковой визуализации в диапазоне ультразвуковых частот от 0,5 до 15 МГц. Стандарт распространяется на ультразвуковые сканеры эхоимпульсного типа, такие как:
- сканеры с механическими секторными датчиками;
- сканеры с фазированными секторными датчиками;
- сканеры с линейной электронной решеткой;
- сканеры с секторными датчиками в виде криволинейной электронной решетки;
- сканеры с помещаемым в воду датчиком одного из вышеперечисленных типов;
- системы трехмерного изображения.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие международные стандарты*:
_______________
* В случае датированных ссылок следует использовать только указанные стандарты.
МЭК 61102:1991 Измерение и описание ультразвуковых полей с помощью гидрофонов в диапазоне частот от 0,5 МГц до 15 МГц (IEC 61102:1991, Measurement and characterisation of ultrasonic fields using hydrophones in the frequency range 0,5 MHz to 15 MHz)
МЭК 61685:2001 Ультразвук - Системы измерения кровотока - Тест-объект для имитации кровотока (IEC 61685:2001, Ultrasonics - Flow measurement systems - Flow test object)
3 Термины и определения
В настоящем стандарте использованы следующие термины с соответствующими определениями. Определения и пояснения могут быть найдены в стандартах и технических отчетах [1]-[5].
3.1 сканирование типа А (A-scan): Одномерное представление данных, при котором информация о значениях отраженных сигналов воспроизводится в виде амплитуд сигналов, расположенных по оси ультразвукового пучка, представляемой как ось времени или расстояния.
3.2 средство для акустического контакта (acoustic coupling agent; coupling agent): Материал, как правило в виде геля или жидкости, используемый для обеспечения акустического контакта между датчиком и кожей пациента или между датчиком и тест-объектом.
3.4 автоматическая компенсация усиления по времени; ATGC (automatic time-gain compensation; ATGC): Автоматическая регулировка усиления, компенсирующего уменьшение амплитуд эхосигналов, вызванное затуханием амплитуды ультразвукового импульса с глубиной.
3.5 осевая разрешающая способность (axial resolution): Минимальное расстояние вдоль оси ультразвукового пучка между двумя идентично рассеивающими объемами или мишенями на определенной глубине, эхосигналы от которых могут быть разделены между собой.
3.6 коэффициент обратного рассеяния (backscatter coefficient): Средняя акустическая мощность, рассеянная определенным объектом в направлении 180° к падающему пучку, в единичном пространственном угле и от единичного объема, деленная на интенсивность падающего пучка. Предполагают случайное распределение рассеивателей в пространстве. Мощность усредняют по различным пространственным реализациям объемов рассеяния.
Примечание - Коэффициент обратного рассеяния, как правило, представляют в виде площади поперечного сечения единичного объема в направлении 180°.
3.7 контрастность рассеивателей (нормированная) (backscatter contrast (normalized)): Разность между коэффициентами обратного рассеяния двух различных областей, деленная на корень квадратный из произведения двух коэффициентов обратного рассеяния.
3.8 ось пучка (beam axis): Продольная ось пучка эхоимпульсного отклика для какой-либо данной линии сканирования в В-режиме, представляющая собой эхоимпульсный эквивалент оси излучаемого пучка [2].
3.9 сканирование типа В (B-scan): Тип геометрического представления данных, при котором эхо-информация образуется из точек, лежащих в плоскости ультразвукового сканирования, озвучиваемой ультразвуковыми пучками. Ниже см. В-режим.
Примечание - Сканирование типа В - это упрощенный термин сканирования или изображения в В-режиме. См. 3.10.
3.10 изображение, модулированное по яркости [В-режим] (Brightness-modulated display; B-mode): Метод представления информации при сканировании типа В, при котором конкретное сечение объекта визуализации конформно воспроизводится на экране в виде плоскости сканирования, а амплитуда эхосигналов - их локальной яркостью или оптической плотностью изображения ([3]).
3.11 динамический диапазон изображения (displayed dynamic range): Выраженное в децибелах отношение амплитуд максимального эхосигнала, еще не насыщающего изображение, и минимального эхосигнала, еще различимого при определенной регулировке испытуемого сканера.
3.12 разрешение [разрешающая способность] по толщине (elevational resolution): Минимальное расстояние в направлении, перпендикулярном к плоскости ультразвукового сканирования, между двумя одинаково рассеивающими мишенями на какой-либо определенной глубине, эхосигналы от которых могут быть разделены между собой. При описании трехмерного сканирования этот термин используют вместо термина "толщина слоя".
3.13 обзорное поле [поле обзора] (field-of-view): Площадь в плоскости ультразвукового сканирования, озвучиваемая ультразвуковым пучком для получения одного кадра изображения.
3.14 частота кадров (frame rate): Число качаний ультразвукового пучка в поле обзора за 1 с.
3.15 усиление (gain): Отношение выходного сигнала какого-либо усилительного устройства к его входному сигналу, выражаемое, как правило, в децибелах.
3.16 серая шкала (grey scale): Диапазон значений яркости изображения, плавно или ступенчато (не менее чем с тремя дискретными значениями) изменяющихся между двумя крайними значениями (см. [3]).
3.17 разрешающая способность в поперечном направлении [поперечное разрешение] (lateral resolution): Минимальное расстояние в направлении, перпендикулярном к оси пучка, между двумя линейными мишенями, расположенными перпендикулярно к плоскости ультразвукового сканирования, на определенной глубине в тест-объекте с тканеимитирующим материалом, эхосигналы от которых наблюдают разделенными между собой.
3.18 функция размывания линии; LSF (line-spread function; LSF): Трехмерный отклик системы визуализации на высококонтрастную линейную мишень.
3.19 линейная мишень (line target): Цилиндрический отражатель, диаметр которого настолько мал, что системой визуализации его невозможно отличить по амплитуде сигнала от цилиндрического отражателя, на порядок меньшего диаметра. Обратное рассеяние от эталонной линейной мишени рекомендуется представлять простой функцией частоты во всем исследуемом частотном диапазоне.
3.20 М-режим [режим движения во времени] (M-mode; time-motion mode): Метод представления информации о результатах сканирования типа М, при котором перемещение структур вдоль фиксированного направления оси пучка изображается на экране в виде положения этих структур на линии, перемещающейся по экрану, с целью показать изменение времени приема эхосигналов.
3.21 сканирование типа М [сканирование движущихся объектов] (M-scan; time-motion scan): Способ сканирования, при котором эхоинформация о движении объекта составляется по точкам, лежащим вдоль оси пучка. Для представления этой информации используется изображение в М-режиме.
3.22 номинальная частота (датчика) (nominal frequency (of a transducer)): Частота акустического воздействия преобразователя, указанная разработчиком или изготовителем (см. [3]).
Примечание - Пиксел - это сокращение термина "элемент изображения" (picture element).
3.24 точечная мишень (point target): Отражатель, размеры которого столь малы, что системой визуализации его невозможно отличить по амплитуде сигнала от подобного отражателя, на порядок меньшего размера. Обратное рассеяние от эталонной точечной мишени представляет собой простую функцию частоты во всем диапазоне исследуемых частот.
3.25 функция размывания точки; PSF (point-spread function; PSF): Характерный трехмерный отклик системы визуализации на точечную мишень высокой контрастности.
Примечание - Не может быть общей характеристики PSF для ультразвуковой системы в целом, так как функция изменяется с глубиной и параметрами настройки системы на фокус и частоту.
3.26 линия сканирования (scan line): Одна из линий сканирования, формирующих изображение в режиме В на мониторе ультразвукового сканера. Каждая из них представляет собой огибающую линию сканирования типа А, в которой амплитуды эхосигнала преобразованы в значения яркости.
3.27 плоскость сканирования (scan plane): Плоскость, содержащая линии ультразвукового сканирования (см. МЭК 61102, определение 3.38).
3.28 боковой лепесток (side lobe): Вторичный пучок, генерируемый ультразвуковым преобразователем и отклоняющийся от направления главного пучка. Как правило, интенсивность боковых лепестков существенно меньше интенсивности в главном (центральном) пучке.
Примечание - Наличие боковых лепестков может вызвать ложные отраженные сигналы на ультразвуковом изображении.
3.29 толщина слоя (slice thickness): Толщина слоя в направлении, перпендикулярном к плоскости ультразвукового сканирования, на определенной глубине в тест-объекте и в той его области, из которой получают изображение акустической информации.
3.30 спекл-структура (speckle pattern): Пятнистое изображение, вызванное интерференцией сигналов, отраженных рассеивающими центрами в теле или тканеимитирующем материале.
3.31 размер пятна (spot size): Ширина пятна PSF или LSF на уровне минус 6 дБ или другом обусловленном уровне.
3.32 мишень (target): Объект, озвучиваемый ультразвуковым пучком.
Примечание - Примеры мишеней:
a) устройство, специально разработанное для помещения в ультразвуковое поле при измерении радиационной силы;
b) рассеиватель или группа рассеивателей, приводящие к возрастанию сигнала в пределах ультразвукового пучка;
c) проволока или нить в тест-объекте.
3.33 тест-объект (test object): Устройство, содержащее одну или несколько групп объектов заданной конфигурации, внедренных в тканеимитирующий материал или другую среду.
3.34 поверхность сканирования тест-объекта (test object scanning surface): Поверхность на тканеимитирующем тест-объекте, на которой рекомендуется располагать преобразователь во время испытаний.
3.35 компенсация усиления по времени; TGC (time-gain compensation; TGC): Изменение усиления усилителя со временем, вводимое для компенсации потерь амплитуды отраженного сигнала, возрастающих с глубиной из-за затухания в теле.
3.36 тканеимитирующий материал (tissue-mimicking material): Материал, для которого скорость распространения (скорость звука), характеристики отражения, рассеяния и затухания эквивалентны характеристикам мягких тканей в диапазоне ультразвуковых частот от 0,5 до 15 МГц.
3.37 излучаемое ультразвуковое поле (transmitted ultrasound field): Трехмерное распределение ультразвуковой энергии, распространяющейся от ультразвукового преобразователя.
3.38 линия ультразвукового сканирования (ultrasonic scan line): Для систем автоматического сканирования это ось пучка как для одного, так и для группы элементов ультразвукового преобразователя при одиночном или множественном возбуждении ультразвукового преобразователя [4].
3.39 ультразвуковой преобразователь [датчик] (ultrasonic transducer): Устройство, способное преобразовывать электрическую энергию в механическую в ультразвуковом диапазоне частот и/или механическую в электрическую (см. МЭК 61102, определение 3.58).
Примечание - В настоящем стандарте под ультразвуковым преобразователем подразумевают сложное устройство, включающее в себя один или несколько элементов преобразователя, а также устройства для механического и электрического демпфирования и согласования.
3.40 группа элементов ультразвукового преобразователя (ultrasonic transducer element group): Группа элементов ультразвукового преобразователя, возбуждаемых совместно для излучения одного акустического импульса (см. МЭК 61102, определение 3.60).
3.41 ультразвук (ultrasound): Акустические колебания с частотой, выше верхнего предела слышимого звука (около 16 кГц) [5].
3.42 ультразвуковой пучок [группа принимаемых отраженных сигналов] (ultrasound beam (pulse-echo response pattern)): Область, примыкающая к поверхности преобразователя, от которой может быть принят сигнал, отраженный от определенной мишени, испытуемым сканером, работающим в несканирующем режиме. Ультразвуковой пучок следует отличать от излучаемого ультразвукового поля.
3.44 рабочая жидкость (working liquid): Водный (или на основе другого растворителя) раствор, который имеет скорость звука 1540 м/с (см. МЭК 61685).
4 Обозначения
|
|
 | - площадь поверхности; |
 | - площадь поперечного сечения; |
 | - длина большой полуоси для данной половины (  1 или 2) эллипсоида или яйцеобразного объекта; |
 | - среднее из длин малых осей эллипсоида или яйцеобразного объекта; |
 | - частота акустического воздействия; |
 | - волновое число (  , где  - длина волны); |
 | - периметр поперечного сечения яйцеобразного объекта; |
 | - отношение среднего из измеренных расстояний к их действительным значениям; |
 | - калибровочный коэффициент поперечных размеров; отношение среднего расстояния между нитями к их действительным значениям в горизонтальном направлении; |
 | - отношение среднего расстояния между нитями к их действительным значениям в вертикальном направлении; |
 | - радиус проволочной или нитевидной мишени; |
 | - объем яйцеобразного объекта; |
 | - удельный акустический импеданс материала проволочной или нитевидной мишени; |
 | - удельный акустический импеданс окружающей среды (рабочей жидкости или тканеимитирующего материала); |
 | -  - эксцентриситет эллипсоида или яйцеобразного объекта; |
 | - сечение обратного рассеяния точечной мишени. |
5 Общие условия измерений
Испытания проводят при следующих условиях окружающей среды:
|
|
- температура | (23±3) °С; |
- относительная влажность | от 45% до 75%; |
- атмосферное давление | от 86 до 106 кПа. |
В настоящем стандарте предусмотрено использование тест-объектов различных конструкций. Поэтому в отчете по испытаниям необходимо указать данные используемого тест-объекта. В качестве стандартных рекомендуется выбирать:
a) среду: рабочую жидкость или тканеимитирующий материал [6];
b) использование средства для акустического контакта (контактного геля): тонкой прокладки или геля с соответствующей скоростью звука;
c) геометрию: одну или несколько моделей, рассмотренных в приложении А, В или С, с различными расстояниями между мишенями.
Рабочая жидкость должна иметь следующие характеристики:
- скорость звука - (1540±15) м/с;
- пренебрежимо малое рассеяние (см. МЭК 61685).
Для получения требуемого значения скорости звука в рабочей жидкости см. [7], [8].
Тканеимитирующий материал должен иметь следующие характеристики:
- скорость звука - (1540±15) м/с;
- рассеяние - небольшое, значение не указывают.
Примечание - Если испытуемый ультразвуковой сканер разработан для какого-либо частного применения, при котором значение скорости звука отличается от 1540 м/с, то в тест-объекте рекомендуется применять среду с этим значением скорости звука, и такие изменения следует фиксировать в отчете по результатам испытаний.
Более конкретные требования к свойствам тканеимитирующего материала см. в МЭК 61685, приложение D.
Тканеимитирующий материал, как правило, защищают тонким покрытием. Его толщину и акустические свойства (затухание и скорость звука) следует указывать в отчете, если они влияют на результаты измерений.
Для контакта с этим покрытием на преобразователь наносят слой контактного геля. Если его толщина достаточно мала по сравнению с длиной волны, то влиянием геля допускается пренебречь. Если слой толстый, что необходимо, например, для конвексного датчика, то скорость звука в этом материале должна быть равной (1540±15) м/с.
Рассматривают два эффекта влияния скорости звука в среде: если скорость больше 1540 м/с, то измеряемые расстояния по оси пучка представляются пропорционально укороченными, а фокус преобразователя перемещается дальше от преобразователя. Если скорость будет меньше, наблюдается обратный эффект. Эффект перемещения фокуса наиболее важен для преобразователей с большей апертурой. Поэтому использование правильных значений скорости звука (1540±15) м/с наиболее важно при оценке геометрических искажений изображения, рассмотренной в разделах 6 и 7. В соответствии с разделом 8, где изложены измерения PSF, отклонения скорости звука от стандартных значений не столь важны, если апертура преобразователя не слишком большая.
При рассмотрении процедур сканирования термины "горизонтальный" и "вертикальный" подразумевают озвучивание тест-объекта сверху и соответствующее этому изображение на мониторе сканера.
6 Калибровка двухмерных (2D) измерительных систем
6.1 Методы испытаний
Для проведения испытаний требуется следующее оборудование:
а) тканеимитирующие тест-объекты с мишенями, расположенными в точно определенных местах;
b) тканеимитирующий тест-объект, содержащий трехмерный объект с точно известными размерами;
c) бак с дегазированной рабочей жидкостью.
Технические требования к этим устройствам приведены в приложениях.
6.2 Измерительные приборы
6.2.1 Общие положения
Указанные в этом подразделе приборы предназначены для проведения испытаний ультразвуковых сканеров непосредственно в клиниках. Эти приборы должны обеспечивать объективный и воспроизводимый сбор и анализ данных.
6.2.2 Цифровые приборы
В связи с тем, что некоторые пространственные измерения могут быть выполнены при использовании цифрового электронного штангенциркуля, то для получения объективных и воспроизводимых результатов оценки ультразвуковые изображения рекомендуется представлять в цифровом виде. Большинство современных приборов ультразвуковой визуализации воспроизводят изображения в цифровом виде, и они могут быть использованы для измерений. Такие пространственные измерения может выполнять и оценивать их результаты в клинических условиях оператор этих систем. Однако при измерениях PSF и LSF необходимо иметь зависимость линейной амплитуды эхосигнала от числовых значений на оцифрованном изображении или создать разреженное представление этой зависимости с помощью калиброванных отражателей, как это описано в [19]. Для таких систем более подходят аналоговые значения, обеспечивающие большую точность в случаях, когда важны амплитуды сигнала в линейном представлении. Для оцифровки результатов в системах с аналоговыми изображениями допускается использовать сетку с адекватным пространственным разрешением (не менее 512х512 пикселей) и серую шкалу (не менее 256 оттенков). Следует также использовать и адекватное программное обеспечение для выполнения описанных ниже простых измерений по цифровым ультразвуковым изображениям тест-объектов. Аналого-цифровой преобразователь должен быть линейным с погрешностью <1% для 75% измеряемого размера изображения и <3% для полного диапазона серой шкалы; он должен обеспечивать годовую стабильность <5% полного диапазона воспроизводимых сигналов.
Программное обеспечение цифрового изображения должно помочь пользователю устанавливать курсор в определенное место на мониторе и получать при этом адрес пикселя (координаты строки и столбца). Это позволит пользователю калибровать цифровое изображение по истинным расстояниям, записанным на ультразвуковых изображениях. Если цифровой преобразователь калиброван, то цифровые ультразвуковые изображения могут стать предметом для более подробного анализа, чем тот, который доступен непосредственно по экрану. Программное обеспечение цифрового изображения позволяет определить и значение яркости для каждого пикселя по его адресу.
Для калибровки цифрового изображения по расстояниям в пикселях (т.е. калибровки цифрового преобразователя) следует:
a) отсканировать тест-объект с соответствующей рабочей жидкостью и получить его изображение, зарегистрировать уровень усиления для этого изображения, выполнять все последующие измерения и сличения при том же самом уровне усиления;
b) измерить с помощью электронного штангенциркуля (калипера) известные расстояния между положениями двух проволочек или нитей с целью подтвердить, что значения измеренных расстояний соответствуют действительным значениям. Измерения следует выполнить как для пары проволочек или нитей, расположенных по вертикальной линии, так и для проволочек или нитей, расположенных по горизонтальной линии. При обнаружении разницы с действительными значениями следует провести подстройку сканера перед последующими измерениями. Если такая подстройка невозможна, то в перечислении d) (см. ниже) следует использовать действительные значения расстояний;
c) оцифровать отсканированное изображение и, используя программное обеспечение, получить адреса пикселей, соответствующих положению каждой проволочки, для измерения в пикселях расстояний между парами проволочек;
d) повторить эти измерения для каждой из проволочек в тест-объекте, измеряя расстояния как по вертикали, так и по горизонтали. Разделить каждое полученное при измерении значение расстояний на его действительное значение в миллиметрах. Усреднить эти отношения; среднее отношение, выраженное в пикселях на миллиметр, и будет результатом калибровки цифрового преобразователя. В дальнейшем оно может быть использовано для определения относительных расстояний во всех цифровых изображениях, выполненных данным сканером для данного его усиления. См. [10].
6.2.3 Тканеэквивалентные тест-объекты
Тканеэквивалентные тест-объекты должны содержать структуры, обеспечивающие проведение измерений:
a) прямой линии;
b) кривой линии;
c) окружности;
d) площади;
e) объема;
f) искажений изображения;
g) для калибровки режима М.
Примеры этих тест-объектов приведены в приложении В.
6.3 Настройка аппаратуры для испытаний
6.3.1 Общие положения
Поскольку аппаратура может работать во многих режимах в сочетании с различными преобразователями, проведение испытаний для каждого из режимов считают непрактичным. Поэтому испытания проводят с каждым ультразвуковым преобразователем, но лишь для двух режимов, один из которых обеспечивает полное изображение тест-объектов, а другой - наивысшее разрешение какой-либо выбранной мишени. С целью обеспечить наилучшее разрешение всех видимых мишеней фокусировку ультразвукового пучка следует установить как можно в более широком диапазоне.
Для проведения описанных ниже процедур используют тест-объект со структурой нитевидных мишеней, показанной на рисунке А.1 (приложение А).
6.3.2 Установка параметров изображения (фокус, яркость, контрастность)
Фокусировка должна быть острой (четкой), а ручки регулировки яркости и контрастности должны быть установлены в самые нижние (левые) положения. Затем увеличивают яркость до тех пор, пока зона, свободная от эхосигналов на периферии дисплея, не станет слегка серой. Затем увеличивают контрастность, чтобы добиться наибольшего диапазона оттенков серого. Затем проверяют четкость фокусировки. При необходимости все эти процедуры повторяют еще раз.
6.3.3 Регулировка чувствительности (частота, подавление, выходная мощность, усиление, TGC, ATGC)
a) Записывают номинальную частоту ультразвукового преобразователя.
b) Если имеется возможность регулировки подавления или вырезания, то систему настраивают так, чтобы были видны наиболее слабые сигналы.
c) Выходную мощность и усиление устанавливают такими, чтобы нитевидные мишени изображались в виде точек наименьшего размера.
d) Компенсацию усиления по времени (TGC) устанавливают таким образом, чтобы изображения мишеней имели равную яркость. При сканировании в рабочей жидкости наклон TGC должен приближаться к нулю.
6.3.4 Заключительная оптимизация
Заключительная настройка изображения может быть проведена путем небольших изменений уровней подавления, усиления и выходной мощности.
Если в сканере предусмотрена автоматическая компенсация усиления по времени (АTGC), то и испытания следует проводить в этом режиме. Тест-объект рассматривают в режиме АTGC, а изображение настраивают с помощью некоторых органов ручного управления, например по общему усилению или выходной мощности.
6.3.5 Система регистрации
Цифровое формирование ультразвуковых изображений обеспечивает получение более объективных результатов измерений, а также их сохранение для последующего сравнения с более поздними измерениями. Главным преимуществом цифровой записи является то, что сохраненные изображения не подвержены деградации, характерной для фотографий или видеозаписей.
6.4 Измеряемые параметры
6.4.1 Общие положения
Описанные в настоящем стандарте методики применимы для измерений:
- длины прямых линий;
- длины кривых линий;
- окружностей;
- площадей;
- объемов;
- искажений изображения и регистрации;
- калибровки М-режима.
Интенсивность излучения должна быть низкой настолько, чтобы не вызвать искажения формы импульса из-за нелинейности распространения (см. МЭК 61102). В таблице следует указывать перечень всех факторов, влияющих на работу сканера, таких, например, как преобразователь, частота, установленная чувствительность, фокусировка, метод обработки изображения. Эти данные совместно с результатами измерений должны быть записаны достаточно подробно, чтобы позднее мог повторить измерения другой оператор.
6.4.2 Точность измерений (прямых и кривых линий, окружности, площади)
Для оценки точности измерительной системы сканера изображения проволочек или нитей тест-объектов, показанных на рисунке А.1 или А.2 (приложение А), настраивают с помощью регулировки чувствительности так, чтобы изображенные эхосигналы от них были как можно тоньше. Если тест-объект герметизирован, то необходимо применять средство для акустического контакта. Получают ультразвуковое изображение и оцифровывают положения нитевидных мишеней, находящихся в средней части рабочей зоны используемого преобразователя. Записывают также другие факторы, которые могут повлиять на разрешающую способность, например режим обработки изображения и данные по фокусировке. Эти же операции повторяют и с другими ультразвуковыми преобразователями из комплекта сканера.
Измерения выполняют по прямым линиям на экране в пределах примерно до 75% полного размера изображения. Используя программы обработки изображения, для каждого размера получают линейный профиль яркости. Расстояние между объектами (изображениями проволочек) измеряют от пика до пика их профилей яркости. В случае "зашумления" результатов измерений вместо положений пиковых значений берут положения средних точек между точками, в которых яркость уменьшена на 3 дБ, но такой способ отсчета должен быть отмечен в материалах испытаний. Эти измерения выполняют, по крайней мере, вдоль одной вертикальной и одной горизонтальной линии на рисунках А.1 и А.2 (приложение А), а также, по возможности, вдоль направлений, близких к вертикали в обзорном поле. Для каждого значения длины в каждом направлении вычисляют и вносят в таблицу усредненную относительную погрешность в процентах. Операции повторяют со всеми имеющимися масштабами изображения.
С целью оценить точность измерения длины кривых линий и площади поперечного сечения обводят замкнутую фигуру, расположенную по центру обзорного поля, площадью около 0,75 его размера. Измеряют длину окружности и площадь, затем рассчитывают погрешность результатов этих измерений в процентах. Фигуру отслеживают от точки к точке, так чтобы получить многоугольник. Измеряют периметр и площадь многоугольника. Дополнительно следует измерить две маленькие площади (размерами 0,1 и 0,25 обзорного поля), расположенные в верхней и нижней частях изображения. Эти операции повторяют со всеми имеющимися масштабами изображения.
6.4.3 Показ и запись искажений изображения
Сканируют двухмерную решетку равномерно расположенных нитевидных мишеней тест-объекта, показанного на рисунке А.2 (приложение А), так, чтобы отражения от них были размещены по всему обзорному полю с одинаковой яркостью. Выбирают мишени, расположенные по горизонтали и вертикали от центра обзорного поля. По оцифрованному изображению измеряют расстояния от каждой из них до какой-либо опорной нитевидной мишени, расположенной приблизительно в центре обзорного поля. Определяют и вносят в таблицу значения погрешности в процентах.
Непосредственным исследованием видимого изображения структуры из нитей в целом проверяют, что любые искажения (например, нарушение ортогональности размеров) не превышают 3%.
6.4.4 Калибровка М-режима
6.4.4.1 Общие положения
Измерения в режиме М предусмотрены в большинстве сканеров, работающих в режиме реального времени. Частичная оценка характеристик сканера в этом режиме может быть проведена на тест-объектах, указанных в приложении А.
6.4.4.2 Пространственные измерения (по линии А-сканирования)
При сканировании в М-режиме ультразвуковым пучком, направленным на проволочки или нити в тест-объекте для оценки разрешающей способности, как это описано выше для В-режима, может быть определена и погрешность измерения.
Искажения изображения или его записи контролируют и регистрируют по решетке нитевидных мишеней в тест-объекте, как и в режиме В.
Точность калибровки временной оси проверяют направлением на ультразвуковой преобразователь тональных импульсов от внешнего импульсного генератора и преобразователя с точно известными интервалами, например длительностью импульса в 1 мс и интервалом 200 мс.
Проверку результатов измерений в М-режиме для систем с цифровым изображением следует проводить по дисплею. Погрешность не должна превышать 3%.
6.4.4.3 М-режим измерения толщины ткани
В этом режиме система (ультразвуковой сканер) позволяет измерять изменения относительной толщины движущегося органа. Для оценки точности этих измерений требуется тканеэквивалентный фантом, который может сжиматься и возвращаться в прежнее состояние и в котором обеспечено сравнение изменения этой толщины с показаниями сканера в режиме М. Должна быть также предусмотрена различная степень сжатия этого фантома. Для этих измерений допускается использовать деформируемую губку. Однако важно иметь возможность проведения измерений этого режима на различных глубинах, т.е. тест-объект должен обеспечивать изменение расстояний между мишенью и преобразователем. Измерения следует повторять на каждой скорости пульсации мишени в М-режиме.
7 Методы калибровки трехмерных измерительных систем
7.1 Общие положения
Некоторые системы трехмерной (3D) визуализации используют только для получения объемного изображения, тогда как другие обладают и измерительными возможностями. Так как трехмерное восстановление объемов реализуют различными способами, важно исследовать метод восстановления объема и связанные с этим проблемы, а также оценить точность восстановленных изображений. В настоящем стандарте рассмотрена только оценка точности размеров восстановленного изображения. Измерения разрешающей способности трехмерных систем рассмотрены в МЭК 61391-2.
7.2 Методы получения трехмерных изображений
7.2.1 Общие положения
Для получения правильного трехмерного изображения требуется, чтобы система визуализации собирала данные в трехмерную матрицу вокселов. Эту матрицу, как правило, составляют по данным ряда плоскостей ультразвукового сканирования объема мишени. Система трехмерной визуализации сохраняет эту информацию в виде трехмерной матрицы. Пространственная плотность данных в ней зависит от числа линий ультразвукового сканирования в каждой из плоскостей ультразвукового сканирования, длительности импульсов, от числа плоскостей ультразвукового сканирования в оцениваемом объеме и расстояний между этими плоскостями. Важен способ сканирования интересующего объема, так как точность восстановления будет зависеть от того, насколько точно соблюдены расстояния между плоскостями сканирования. Расстояния между следующими друг за другом плоскостями сканирования должны быть одинаковыми, но они должны быть меньше разрешающей способности по толщине (слоя) ультразвукового преобразователя. Если это недостижимо, то необходимо интерполировать результаты сканирования в смежных плоскостях. Такая интерполяция может привести к погрешности реконструируемых объемов.
Для получения доступа к полной версии без ограничений вы можете выбрать подходящий тариф или активировать демо-доступ.