一种基于二维插值法的彩色多普勒超声诊断仪滤网清洁时间估计方法

叶建平，褚永华（通信作者），金锦江

浙江大学医学院附属第二医院临床医学工程部 （浙江杭州 310009）

彩色多普勒超声诊断仪（彩超）对工作与环境温度有一定的要求。如飞利浦EPIQ 7C 彩超和迈瑞Resona 7s 彩超均要求工作环境温度低于40 ℃[1]，日立850彩超要求环境温度为15～28 ℃[2-3]。有研究表明，彩超操作间的室内温度会明显高于其他房间约2～3 ℃，而彩超的散热主要依靠滤网，如果未及时清洁滤网，导致其通透性变差，散热系统不能正常工作，将影响设备的内部温度，进而出现故障[4]。在保修期内的设备一般由厂家每半年或1年进行1次整机灰尘清洁，而相关操作规范建议临床每隔1个月清洁1次滤网，但因临床工作量大及医师轮转等原因，该要求的执行情况不佳。

我院年门诊量达几百万人次，但彩超仅有148台，处于超负荷运转状态。彩超的通道板和CPU 长时间运行后，过热是宕机的主要原因之一。而主机内长时间过热，会使精密元器件加速老化，其他故障现象相继出现，致使维修成本上升，影响医院的经济效益和社会效益。由此可见，及时清洁滤网，保障主机内部良好散热对于彩超的正常运行具有重要意义。本研究以飞利浦EPIQ 7C 彩超为例，通过红外测温仪检测多点温度[5]，再结合滤网的灰尘覆盖率，采用二维插值法定期判断滤网的通透程度，进而预估清洁时间点，有效保障了彩超的连续运行，延长了设备的使用年限。

1 二维插值法

1.1 判定方法

工程师于每周一下午四点采用菲力尔（FLIR）公司的FLIR ONE PRO 掌上红外热像仪检测固定1台飞利浦Epiq 7c 彩超表面的多点温度（取最大值），并对滤网的清洁程度进行拍照取证；当滤网风阻显著增加（表面灰尘过厚）时，提取该时刻彩超表面的多点温度，记为特征温度，并对滤网进行清洁；次日同一时间点采集彩超的表面温度，记为起点温度；利用特征温度和起点温度进行二维插值计算，估计滤网的清洁时间点。彩超滤网清洁时间点判定流程见图1。

图1 彩超滤网清洁时间点判定流程

1.2 计算方法

设数据集m×n个节点（xi，yi，zij），i=1，2，3，…，m，j=1，2，3，…，n，且x1＜x2＜…＜xm，y1＜y2＜…＜yn。记xi为采样点，x1为环境，x2为探头插槽处，x3为显示屏升降柱处；yi为连续周数；z1j为环境温度，z2j为探头插槽处温度，z3j为显示屏升降柱处温度。构造1个二元函数z=f（x，y） ，通过已知节点，即f（xi，yj）=zij，再用f（x，y）计算插值，即cz=f（cx，cy），则（cx，cy）点处的插值cz为上述3点其中1点某周的温度。采用MATLAB 二维插值函数interp2进行计算，基本公式为cz=interp2（x，y，z，cx，cy，method），cz为所求插值的温度，cx为所求插值对应采样点，cy为所求插值周数，method 选双立方插值‘cubic’[3]。

1.3 实际计算结果

对我院心脏超声门诊517诊室的飞利浦Epiq 7c 彩超进行连续8周3处温度采样，发现环境温度＜探头插槽处温度＜显示屏升降柱处温度，结果见图2。图3为连续8周3处温度的插值计算结果。由图3可知，随着周数推移，显示屏升降柱处温度明显升高。红外热像仪检测时，显示屏升降柱从主机内提升，最能反映主机的内部温度。第7周时，该处有明显的温度提升，查找后发现1只医师使用后的薄膜手套被吸附在滤网表面，图4～7为此时检测的情况。除去手套后，并进行滤网清洗，第8周检测到的温度有所回落。因有手套吸附在滤网表面，基本等效为灰尘完全堵死滤网，机内散热最差，除去手套后，并进行清洗滤网，此时滤网灰尘最小，故采用第7周作为最终滤网清洁时间点，记为特征温度值。

图2 连续8周3处温度采样结果

图3 连续8周3处温度的插值计算结果

图4 第7周显示屏升降柱处温度36.2 ℃

图5 第7周探头插槽处温度32.2 ℃

图6 第7周环境温度23.7 ℃

图7 第7周的滤网灰尘覆盖状况（除去手套）

2 方法测试

对我院心脏超声门诊527诊室的飞利浦Epiq 7c彩超进行检测，测得显示屏升降柱处温度为33.8 ℃，探头插槽处温度为29.4 ℃，环境温度为23.4 ℃，见图8～10。滤网灰尘覆盖状况见图11。将此结果标注在插值图上，结果见图12，可估计该彩超已运行周数y=（5.4+5.3+5.2）/3=5.3（周），预测下一次滤网清洁时间为：7-5.3=1.7（周）。

图8 显示屏升降柱处温度33.8 ℃

图9 探头插槽处温度29.4 ℃

图10 环境温度23.4 ℃

图11 滤网灰尘覆盖状况

图12 527诊间彩超3处温度在插值图上标注情况

3 小结

本研究提供了一种基于二维插值法的彩色多普勒超声诊断仪滤网清洁时间估计方法，该方法具有以下实际意义。（1）从约束厂家角度：可打破行业常规，在保修内的彩超，厂家只是在每半年或1年上门保养1次，无法保证彩超在各种具体应用场景下得到个性化的保养 ；而本研究提供的方法可作为调整保养周期的依据之一，临床可据此及时通知厂家上门服务，保障医院利益。（2）临床使用角度：通过该方法及时发现吸入滤网上方的异物，可有效督促临床使用者爱护彩超设备，保持彩超操作间清洁，避免一次性薄膜、硅胶手套和患者擦拭纸张等吸入滤网上方，导致设备死机。（3）临床医学工程师角度：可促使工程师提高巡检质量，避免彩超过热引起彩超板、卡加速老化，延长设备使用寿命；此外，该方法可以更精准地计算预防性维护周期，达到计划和行动一致，提升临床医学工程师的工作内涵。

本研究通过检测飞利浦Epiq 7c 彩超的多点温度，结合二维插值法估计滤网的通透程度，探讨延长彩超使用寿命的方法。在此基础上，可推广至其他机型，甚至其他医疗设备。