一种基于超声医学影像的射血分数校准方法的专用设备与流程

技术特征：
1.一种基于超声医学影像的射血分数校准方法的专用设备，其特征在于：包括人体动态心脏模型、亚克力水箱、机械运动控制机构、可调节升降的支架(20)和激光位移传感器(16)，其中，人体动态心脏模型设置在亚克力水箱内且与机械运动控制机构连接，激光位移传感器(16)与机械运动控制机构通过控制信号传输线(15)连接并实现实时通信。2.根据权利要求1所述的一种基于超声医学影像的射血分数校准方法的专用设备，其特征在于：其中所述的人体动态心脏模型由三组分硅基橡胶制成，使用邵氏硬度计测量用于制备的人体动态心脏模型的心肌材料硬度，根据硬度与弹性模量的换算公式计算弹性模量，通过调节三组分的比例使得制备的心肌材料的弹性模量等效于真实人体心肌组织的弹性模量；人体动态心脏模型是结合真实人体心脏数据、调节三维数值模型的几何尺寸后制成，人体动态心脏模型包括左心房、左心室、右心房、右心室；基于m型-teich法超声心动成像射血分数测量方法的需求，沿着左心室短轴切面方向且在左心室外侧位置处设置小孔，一根内径不小于1mm的硬质橡胶皮管(3)粘接在人体动态心脏模型内部；在左心室内，根据人体动态心脏模型心横径尺寸，穿过硬质橡胶皮管(3)套接有弹簧(2)，弹簧(2)的一端抵在左心室壁，弹簧(2)的另一端抵在室间隔上；在室间隔上斜挖设有通道，用于将硬质橡胶皮管(3)粘接固定在室间隔上，在室间隔上斜挖设有通道，用于将硬质橡胶皮管(3)粘接固定在室间隔上，通道直径小于弹簧(2)内径；在小孔外侧粘接有直径大于5mm、厚度小于0.5mm的圆柱形的亚克力垫片(1)，在亚克力垫片(1)的圆心中央钻设有0.5mm直径的通孔，同时以亚克力垫片(1)的圆心为对称点，在同一条直径上距离亚克力垫片(1)的圆心1mm的位置再钻设有2个直径为0.5mm的通孔；在与这一组对称通孔连线垂直的另一条直径上标注有对称的定位点标记
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，两个定位点标记
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距离亚克力垫片(1)的圆心距离均为1.5mm，这两个定位点标记
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用作后续激光位移传感器(16)标定亚克力垫片(1)的位移量；两根线径约为0.23cm的2号尼龙线(4)从硬质橡胶皮管(3)穿出，穿过亚克力垫片(1)的圆心通孔后，两根尼龙线(4)分别从亚克力垫片(1)上对称的两个通孔穿出，再穿回硬质橡胶皮管(3)中；尼龙线(4)的线头伸出硬质橡胶皮管(3)的管口另一端10cm；穿好尼龙线(4)的亚克力垫片(1)的下端粘接在左心室外壁上。3.根据权利要求1-2中任意一项所述的一种基于超声医学影像的射血分数校准方法的专用设备，其特征在于：所述的人体动态心脏模型还包括下腔静脉模拟血管(5)和肺静脉模拟血管(6)，用与人体动态心脏模型相同材质制成下腔静脉模拟血管(5)和肺静脉模拟血管(6)分别粘接人体动态心脏模型的对应位置，硬质橡胶皮管(3)及硬质橡胶皮管(3)内部的尼龙线(4)从下腔静脉模拟血管(5)中穿出，然后将整个人体动态心脏模型通过下腔静脉模拟血管(5)和肺静脉模拟血管(6)固定在亚克力水箱的左侧板和前面板，使得亚克力垫片(1)的表面与亚克力水箱的右侧板(7)保持平行且距离右侧板(7)的距离为5～7cm，以模仿心脏在人体胸腔中的位置。4.根据权利要求1所述的一种基于超声医学影像的射血分数校准方法的专用设备，其特征在于：其所述的亚克力水箱由可拆卸的右侧板(7)与没有上盖板的无上盖水箱(8)组成，右侧板(7)和无上盖水箱(8)均由亚克力板制成，亚克力水箱整体长15～20cm、宽20～25cm、深20～25cm，亚克力板厚度为2cm；
右侧板(7)由塑料薄膜(7-1)和右侧板主体(7-2)两部分组成，塑料薄膜(7-1)为长宽均为10～15cm、厚度小于0.5mm的薄膜，在塑料薄膜(7-1)外侧涂覆耦合剂，超声成像探头能接收到亚克力水箱内人体动态心脏模型的超声反射信号；塑料薄膜(7-1)外侧为右侧板主体(7-2)，右侧板(7)的左侧边、右侧边和下边缘均为经过刻蚀加工而形成凸字型结构；凸字形结构突出的部分宽1cm，高1cm，突出部分两侧的宽度均为0.5cm；凸字形结构表面粘接了厚度为0.5mm的橡胶密封条；无上盖水箱(8)在与右侧板(7)相接的前侧板、后侧板及底板上均刻蚀出与凸字形对应的凹字形空槽，当右侧板(7)插入相应空槽时，由于橡胶密封条的膨胀作用，使得亚克力水箱中的水不会从右侧板(7)与无上盖水箱(8)的接缝中渗出。5.根据权利要求4所述的一种基于超声医学影像的射血分数校准方法的专用设备，其特征在于：还包括第一亚克力管(9-1)和第二亚克力管(9-2)，设在亚克力水箱的左侧面板中心位置的第一亚克力管(9-1)的外壁与亚克力水箱的左侧板粘接，第一亚克力管(9-1)位于亚克力水箱外侧的管口粘接橡胶密封盖，橡胶密封盖中间钻有一小孔，使得硬质橡胶皮管(3)和尼龙线(4)穿出亚克力水箱，下腔静脉模拟血管(5)套接在第一亚克力管(9-1)位于亚克力水箱内侧的管口上并用胶水粘接；亚克力水箱的前侧面板距离上距离水箱底板10cm、距离水箱左侧板8cm的第二亚克力管(9-2)的外壁与亚克力水箱的前面板粘接在一起，肺静脉模拟血管(6)套接在第二亚克力管(9-2)位于亚克力水箱内侧的管口上并用胶水粘接，第二亚克力管(9-2)在亚克力水箱内部分长度为2～3cm，在亚克力水箱外部分长度为2～3cm，亚克力管盖(10)通过螺纹与第二外亚克力管(9-2)旋紧，以防止亚克力水箱灌水后渗漏。6.根据权利要求1所述的一种基于超声医学影像的射血分数校准方法的专用设备，其特征在于：所述的机械运动控制机构由电脑(18)、控制主机(17)和气泵活塞系统组成；其中：控制主机(17)通过控制信号传输线(15)分别与电脑(18)与气泵活塞系统或激光位移传感器(16)连接并实时通信；气泵活塞系统由四部分组成，包括电磁阀(12)、气动活塞(11)、含气罐的空压机(19)和固定装置(13)，其中电磁阀(12)和气动活塞(11)安装在固定装置(13)上，空压机(19)通过气管(14)与电磁阀(12)相通，电磁阀(12)通过气管(14)与气动活塞(11)相通，空压机(19)用于在一段时间内提供压力稳定的气流；电磁阀(12)用于气流开关状态的控制，当电磁阀(12)闭合时，空压机(19)提供的气流经过电磁阀(12)输入到气动活塞(11)中，使得气动活塞(11)的推拉杆推出到最大位置，当电磁阀(12)打开时，截止气流；气动活塞(11)推拉杆长20mm，将尼龙线(4)固定在气动活塞(11)的推拉杆前端；电脑(18)中安装数据采集及运动控制软件，用以调节电磁阀(12)开关速率、接收并处理位移量测量结果。7.根据权利要求1所述的一种基于超声医学影像的射血分数校准方法的专用设备，其特征在于：可调节升降的支架(20)，由立杆(20-1)、弹簧夹(20-2)、紧固螺丝(20-3)、搁板(20-4)与底座(20-5)组成，其中，立杆(20-1)高度为20～25cm，通过立杆(20-1)底部的螺纹固定在底座(20-5)上，底座(20-5)上对应位置有螺孔；弹簧夹(20-2)套装在立杆(20-1)上，利用可调节升降的支架(20)来确定激光位移传感器(16)或超声成像设备的探头的位置；在
激光位移传感器(16)或超声成像设备的探头位置确定后，用弹簧夹(20-2)夹持固定；紧固螺丝(20-3)用于调节搁板(20-4)的高度，紧固螺丝(20-3)旋紧时调节搁板(20-4)固定，紧固螺丝(20-3)旋松时调节搁板(20-4)的位置能上下调节。

技术总结
本实用新型是一种基于超声医学影像的射血分数校准方法的专用设备，包括人体动态心脏模型、亚克力水箱、机械运动控制机构、可调节升降的支架和激光位移传感器。人体动态心脏模型设置在亚克力水箱内且与机械运动控制机构连接，激光位移传感器与机械运动控制机构通信连接。激光位移传感器测量并给出不同心率值下沿着左心室短轴切面方向且左心室外侧位置的位移量标准值；测量并给出该位置超声医学影像位移量的测量值；位移量标准值减去测量值获得修正值，建立心率值与位移量修正值的对照表，将该对照表、标准值和测得值内置于超声医学影像设备中，用于校准射血分数测量结果。其提升超声医学影像设备测量结果的准确性和临床诊断结果的有效性。结果的有效性。结果的有效性。


技术研发人员：李成伟 刘文丽 陆舒洁 张鹏 孙劼 万国庆 张璞
受保护的技术使用者：中国计量科学研究院
技术研发日：2021.06.22
技术公布日：2022/11/21