目前，國內(nèi)常用的模擬人體血流的方法主要是弦線法和仿血流法，本文將簡單介紹兩種方法的特點及區(qū)別。
一、弦線法
1.方法原理
弦線法模體(見圖1)由水槽、弦線、勻速步進電機、數(shù)字控制器等部件組成，槽底鋪有吸聲內(nèi)襯，用以降低超聲回波和散射。弦線法模體操作簡單，流速測量誤差小，且可根據(jù)用戶的要求進行編程。除了模擬勻速血流外，一般還提供正弦波、三角波以及一些常見的生理波形。
圖1弦線法模體示意圖
弦線法模體可以用來檢測評價彩色多普勒超聲診斷儀、經(jīng)顱多普勒超聲診斷儀等超聲設備的性能，可以評價的參數(shù)包括血液流速準確度、血流方向識別和血流探測深度等。
2.血液流速準確度的評價
血液流速的變化能夠直接反映人體心臟或者血管是否有病變，例如心臟瓣膜狹窄時，瓣膜的血液流速會變大超過正常值，同樣血管發(fā)生病變有狹窄時血液流速也會變大。準確掌握血液流速的變化程度可以指導醫(yī)生采取何種治療方式，減輕患者痛苦甚至挽救生命。
檢測時，將水槽置于固定的平臺上并在底面鋪上吸聲材料，在水槽中注水至刻度線，將超聲探頭的表面輕輕浸入水中，用夾子固定好探頭對準水中的弦線。連接電源，并設置合適的速度。
操作彩色多普勒超聲診斷儀，將診斷儀處于血液流速測量狀態(tài)。微動探頭對準運動的弦線，盡量使超聲束的方向和弦線成銳角，將測量的“取樣容積”減到最小并置于弦線上，即可得到血液流速測量的頻譜圖。帶有自動測量功能的診斷儀此時會顯示“峰值流速”、“平均流速”等信息；如果沒有自動測量功能，將測量游標移動到譜圖的上下中心位置，按“測量”鍵，此時診斷儀會顯示“平均流速”等信息。將測得的“平均流速”與設置標準值進行比較，并計算得出彩色多普勒超聲診斷儀血液流速的測量誤差。
3.血流探測深度的評價
在評價診斷儀對血流的最大探測深度時，標準器仍置于“血液流速測量”模式，將超聲診斷儀處于“能量圖”顯示狀態(tài)，將探頭對準運動的弦線，弦線會顯示成彩色的血管(如果弦線向探頭方向移動，顯示為紅色；如果弦線背向探頭移動，則顯示為藍色)。緩慢將探頭向較深的模擬血管(弦線)移動，直到彩色信號消失，此后將探頭回退到彩色消失前的位置，將圖像凍結(jié)后以電子游標測量此時弦線遠端的深度，即為血流探測深度。
4.血流方向識別能力的評價
模體一般使用兩根并行的運動方向相反的弦線來模擬人體并行的動靜脈。檢測時，微動探頭對準兩根并行且方向相反的弦線，觀察血流圖上是否出現(xiàn)紅、藍兩個彩色圓點，并要求兩個圓點完全分開。
將探頭以聲束線為軸旋轉(zhuǎn)180度，對準并行的弦線觀察是否能顯示紅、藍兩個彩色圓點，并要求兩個圓點完全分開。
常規(guī)條件下，超聲在水中的傳播速度是1480米/秒，在人體內(nèi)是1540米/秒。所以在測量時，可以使用水和乙二醇的混合物，將聲速修正到1540米/秒。
二、仿血流法
1.方法原理
這種模體由仿組織體模(內(nèi)含超聲仿組織材料、管道和仿血液)、仿血流驅(qū)動器、儲液器、緩沖器、轉(zhuǎn)子流量計以及連接這些組件的管道組成(見圖2)。檢測前，需連接各組件并將管道內(nèi)的氣泡排出，并運行一段時間使得仿血液中的懸浮顆粒分布均勻。
圖2仿血流法模體示意圖
2.血液流速準確度的評價
檢查血流多普勒試件各部件應完好無損。在平整、固定的檢查床上，將血流多普勒試件、驅(qū)動器、儲液器、流量計等各部分連接成一個閉合的通道(見圖1)，在測量過程中要確保這個閉合的通道內(nèi)沒有氣泡出現(xiàn)。
將探頭置于涂有耦合劑的掃描平面上，調(diào)節(jié)被校儀器的總增益、對比度和亮度，使模擬血管在圖像上清晰顯示。將彩色多普勒超聲診斷儀置于血流速度測量狀態(tài)，在血管內(nèi)選擇適當?shù)娜訁^(qū)，并使用多普勒角度校正功能，測量并計算得出彩色多普勒超聲診斷儀血液流速的測量誤差。
3.血流探測深度的評價
在彩色血流模式下，將探頭通過耦合劑或除氣水耦合于斜置管道的聲窗表面，超聲波束軸與聲窗表面垂直，使彩超顯示模擬血管的圖像，調(diào)節(jié)彩超的相關控制鍵以獲得清晰的血流圖。
測量時，將探頭向較深的模擬血管移動，直到彩色信號消失，此后將探頭回退到彩色消失前的位置，將圖像凍結(jié)后以電子游標測量此時模擬血管內(nèi)壁最遠端的深度，即為血流探測深度。在頻譜多普勒模式下，測量方法同上，將探頭向較深的模擬血管移動，直到頻譜信號剛消失時，凍結(jié)以電子游標測量此時模擬血管內(nèi)壁最遠端的深度。
4.血流方向識別能力的評價
接好血流多普勒試件，將探頭置于涂有耦合劑的掃描平面上，調(diào)節(jié)被校儀器的總增益、對比度和亮度，使模擬血管在圖像上清晰顯示。微動探頭，在圖像上觀察是否能清晰顯示兩個距離為2mm的顏色不同的血液流向。
改變相對于探頭的血流方向，觀察血流圖是否變?yōu)榱硪环N顏色(紅變藍或藍變紅)。
三、兩種方法的比較
仿血流法的管道中充滿仿血液，比較接近臨床的實際應用，對操作人員要求很高。人體血液在血管中流動時，根據(jù)流體力學的原理，血管中心部位的血液流動速度比較快，而靠近血管壁的血液流動速度較慢，頻譜圖顯示很寬(見圖2)，較難選擇測量點。在實際檢測過程中，需要準確選擇取樣點的位置和大小，否則很難檢測出真實的血液流速。另外，旋鈕式的流速調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)子流量計自身的誤差等因素給測量結(jié)果帶來了很大的不確定度。因此，這種方法一般適用于醫(yī)療衛(wèi)生機構進行臨床技能培訓、示范教學以及臨床研究等。
弦線法用運動的弦線代替血管中流動的血液，弦線各部分的運動速度基本一致，測量時比較容易確定取樣點的位置，對血液流速的評價準確度高。這種方法一般適用于注冊檢驗、驗收檢測、計量檢定。
使用前的準備時，仿血流法較復雜，要用管道將各部件連接起來，排除管道中的空氣，運行一段時間使得仿血液中的懸浮顆粒充分混勻。而弦線法直接開機，運行正常后即可用于檢測。
在流速的計算時，仿血流法需將轉(zhuǎn)子流量計顯示的流量除以血管的截面積，得到流速，計算中又引入了血管直徑誤差帶來的不確定度。弦線法中弦線運動的速度可以直接和彩超測量的流速進行比較，計算血液流速測量的誤差。