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国产超声体模及相关产品
——世界上唯一符合国内全部医用超声标准的质检手段
中国科学院声学研究所是我国声学科学及高新技术研究的国家队。医用超声质量检验-计量检测设备的研制、开发和材料声学特性的检测服务是由牛凤岐教授于上世纪80年代创建的医学超声课题组承担的。经过近30多年的不懈奋斗和矢志追求，该组已经成为世界上除美国之外最重要的超声材料和无源声学器件-设备研发、制造、供应和人员培训基地。该组生产的超声体模、试件是世界上唯一符合中国全部医用超声标准、品种最全的系列产品，现已在全国除台湾、澳门之外的所有省级、地市级和部分县市级建制普及应用，覆盖了医用超声设备研制、生产、销售、使用、维修和法定质量监督检测等所有部门。该组还身兼中国科学院声学计量测试站超声测试室，提供声学材料(媒质)纵波、横波、拉伸波特性和动态弹性模量的检测服务，为全国所独有。
以下是产品及服务项目的简介：
一．B超仪器性能质量检测用
1．低频体模
(1)KS107BD型(普通型)
对应国家标准GB10152、医药行业标准YY/T0937和计量检定规程JJG639的经典型号，已在全国、全军普及应用。纵向靶群含靶线19根，适用于4MHz以下B超仪器盲区、190mm内探测深度、5个典型深度处轴向与侧向分辨力、纵向与横向几何位置精度(示值误差)检测以及囊肿、肿瘤、结石三种典型病灶成像质量考察。
(2)KS107BD(L)型(加长型)
纵向靶群含靶线25根，其他同KS107BD，通用于数字式和模拟式B超。
(3)KS107BD(LL)型(超长型)
纵向靶群含靶线30根，在30、50、70、120、160、200、250mm等7种深度处均设置有轴向-侧向分辨力靶群，其他同KS107BD型，通用于数字式B超及兽用B超。
2．高频体模
(1)KS107BG型(普通型)
对应国家标准GB10152、医药行业标准YY/T0937和计量检定规程JJG639的经典型号，已在全国、全军普及应用。纵向靶群含靶线12根，适用于5MHz以上B超仪器盲区、120mm内探测深度、4个典型深度处轴向-侧向分辨力、纵向与横向几何位置精度(示值误差)的检测以及三种不同直径囊的成像考察。
(2)KS105BG型(腹部、腔内探头两用)
水槽框仅有三面，底座在前面稍加高使之有如“比萨斜塔”，其他同普通型KS107BG型，虽仅作简单改动，但如此即可通用于常规探头和腔内探头(可方便地卧置于声窗上，且以水为耦合剂时不会流失)。
自左至右：KS107BD(L) 加长型低频体模；
KS107BD型低频体模；
KS107BG型高频体模
KS107BD(LL)超长型低频体模
3．KS107BQ型切片厚度体模
对应国家标准GB10152、医药行业标准YY/T0937，除标准规定的漫反射靶之外，还吸收了国际上这一方面的最新研究成果和实践经验，加设了线靶群，其作用包括：(a)用作确定阈值增益状态的参照物，使切片厚度与轴向、侧向分辨力的测量条件时相同，构成成套数据组；(b)提供俯仰方向声束断面的全貌；(c)核对由面靶读取的切片厚度数值。具体技术指标为：
超声仿组织材料声速：1540 m/s
超声仿组织材料声衰减：(0.7±0.05)dB/cm/MHz
平面散射靶片层厚度：＜0.4 mm
声窗表面—漫反射靶夹角：70°
靶线数：19
靶线直径：(0.3±05)mm
线靶位置公差：±0.1mm
声窗表面上红色标记线与体模中靶线夹角：70°
KS107BQ型切片厚度体模
使用KS107BQ型体模的面靶和线靶，在双幅B超上检测切片厚度
4．KS107B-3D型三维体模
对应国家标准GB10152和医药行业标准YY/T0937。在仿组织材料背景中嵌埋弱回声卵形靶标各一，并有纵向线靶群一个，以供查验声速准确度之用。设置有声窗两个，可从不同方向对靶标成像和进行一维、二维、三维几何尺寸测量，验证B超仪器的体积测量准确度。
KS107—3D型三维体模(表示埋置有大小各一个卵形靶标)
KS107—3D型三维体模(表示有两个声窗)
KS107—3D型三维体模(表示有保护两个声窗的盖子)
5．眼科B超专用体模和试件
(1)KS102型体模
用于检测10MHz及更高频率眼科B超仪器的盲区、探测深度、几何位置精度，并考察对2mm囊性结构的成像质量。其中超声仿组织材料声速及尼龙靶线直径、位置公差同KS107，但布置不同。
(2)轴向分辨力试件
用于检测10MHz及更高频率眼科B超仪器的轴向分辨力。因线靶法已无能为力，本装置采用了平板间隙法，即以具有最低声衰减、上下两表面平滑光洁的PS塑料片为上层，有机玻璃板为下层，二者间留有0.05、0.1 、0.2 、0.3 、0.4 、0.5 、0.6、0.7mm等不同间隙。将该装置浸没于除气蒸馏水或去离子水中，如B超图像能清晰显示PS塑料片的上下两个表面及有机玻璃板的上表面，即表示该间隙可分辨；如PS塑料片的下表面与有机玻璃板的上表面无法区分，则表示该间隙不能分辨。
(3)侧向分辨力试件
用于检测10MHz及更高频率眼科B超仪器的侧向分辨力。因线靶法已无能为力，本装置采用了平板间隙法，即将成对的PVC板竖直并排放置，相互靠近的一侧顶面加工成刀刃状，二者间用不同厚度的薄膜隔成0.1、0.2、 0.3、 0.4、0.5 、0.6、0.7、0.8mm间隙。将该装置浸没于除气蒸馏水中，如B超能够区分出两相邻“刀刃”，即表示该间隙可以分辨。
自左至右：侧向分辨力试件
KS102型眼科B超专用体模
轴向分辨力试件
二．彩超和频谱多普勒血流仪检测用——KS205D-1型多普勒体模与仿血流控制系统(血流仪测试台)
符合彩超产品标准YY0767和医药行业标准YY/T0458。由多普勒体模(内含超声仿组织材料、管道和仿血液)、仿血流驱动泵、仿血液储罐、缓冲器、在线流量计组成的检测系统，其中的多普勒体模部分对应医药行业标准YY/T0458—2003。可用以检测彩超仪器的血流方向识别、血流探测深度、流速准确度、取样游标位置准确度、灰阶-彩色图像重合度(配准)；检测经颅多普勒和脐带血流仪的血六方向识别、血流探测深度和流速准确度。
KS205D-1型多普勒体模与仿血流控制系统
使用KS205D-1型系统显示血流图和多普勒频谱，测量仿血流速度
(细管，仿血流朝向探头，高流速)
使用KS205D-1型系统显示血流图和多普勒频谱，测量仿血流速度
(粗管，仿血流背向探头，低流速)
三.弹性和非线性仿组织体模
1.弹性体模
外壳侧板和底板均由有机玻璃制成，顶面封以塑料或橡塑复合薄膜作为声窗，内充作为背景的超声弹性仿组织材料和不同剪切波速(剪切模量、杨氏模量)、不同形状、不同尺寸、不同取向的靶标。可用以检测准静态应变弹性成像、声辐射力脉冲位移成像、剪切波成像和瞬时弹性图示系统(肝硬化检测仪)的性能特性。
2.非线性体模
外壳侧板和底板均由有机玻璃制成，顶面封以塑料或橡塑复合薄膜作为声窗，内充具有不同非线性系数的超声仿组织材料。
四.探头表面测温体模
(1)体表探头专用(KS105TW-1)
对应国家标准GB9706.9—2008，检测体表探头表面温度时用作声学和热学负载。外壳为塑料-不锈钢板混合型，内充声学-热学仿组织材料。弧面声窗三个，平面声窗一个，以适应不同曲率凸阵探头和平面线阵、相控阵的耦合。
(2)腔内探头专用
对应国家标准GB9706.9—2008，检测腔内探头表面温度时用作声学和热学负载。体模外壳为不锈钢圆筒，顶面向下开有用薄橡胶密封的圆孔一个，可供腔内探头方便地耦合。外壳与橡胶之间充有声学-热学仿组织材料。
左：KS205TW—2型探头表面测温体模(腔内探头专用)
右：KS205TW—1型探头表面测温体模(体表探头专用)
五. 胎儿体模
供B超仪器三维成像功能的检验和商业展示。外壳由塑料托架和透明塑料薄膜声窗组成，内充仿羊水和卧于其中的胎儿。
KST—3D01型胎儿体模
KST—3D01型体模中胎儿局部的三维显示
六超声骨密度试件
对应医药行业标准YY0774—2010和YY/T0939—2014。用声速和声衰减—频率关系已知的聚氨酯橡胶制成的长方形样块，三个方向的尺寸分别为4cm、5cm、6cm，用以检查超声骨密度仪测量跟骨声速(SOS)的准确度和测量跟骨宽带超声衰减(BUA)的单调性。
超声骨密度试件
六.教育训练用体模
1.概念体模
用于医学及理工科专业课程中“医用超声”或“医学影像”教学的直观演示，以帮助学生更好地接受、理解相关概念。体模外壳侧壁和底板由有机玻璃制成，顶面为塑料薄膜声窗，内充典型的超声仿组织材料作为背景，材料中埋置无回声靶标(仿囊肿)、弱回声靶标、强回声靶标(仿肿瘤)、高声速-高阻抗靶标(仿骨)、低声速-低阻抗靶标(仿脂肪)、无回声背景中强回声靶标(仿肾脏尿液中结石)，以及“铜T”节育器等。教学时，用B超对体模中背景和靶标成像，可观察到不同目标的典型影像特征和伪像。
2.穿刺练习用体模
体模侧壁和底板均由有机玻璃制成，顶面是盖子，用时打开，不用时盖好，必要时加封。内装均匀仿组织材料制成，或仿组织材料背景中埋置块状或液囊靶标，材料上覆盖有一层保养液。学生或在职人员可以用其作穿刺活检练习。
七.其他无源型超声器件及专用媒质
1．吸声内衬
近30年历史的国家发明专利产品，采用硅橡胶基复合材料，单片为15cm×15cm方形，背面为平面，用以与槽壁或板材粘贴，正面呈60°角条棱，朝向水中。在1MHz至10MHz频率范围内的吸声系数在99%至99.9%(回声降低为20dB至30dB)，通用于超声测量水槽槽壁、底板及水面的消声处理。此外，还可依据其具体结构形状订制夹持机构用的消声覆盖层，如制成管状。
超声吸声内衬
2．吸声靶
辐射力天平法测量声功率的两种靶体之一，高强度聚焦超声(HIFU)声功率测量尤为必需。在常用的1MHz频率条件下，该吸声靶回声降低不低于26dB，插入损失不低于30dB，耐热性为国际上迄今唯一达到要求者，是国家标准《声学-高强度聚焦超声(HIFU)声功率和声场特性的测量》(GB/T19890—2005)得以成功制定、实施及获得国家标准化创新贡献一等奖的关键因素之一。
3．声衰减片
由与水声阻抗良好匹配并具有较高声衰减系数的橡胶材料浇铸而成，既可由薄至厚成套供应片材，也可按特定要求订制。其用途包括：
(1)对应胎儿心率检测仪医药行业标准YY，在其综合灵敏度测量中，用于读取灵敏度数值；
(2)对应已经通过审定的彩超产品医药行业标准和经颅多普勒血流仪行业标准，采用体模法测量彩超及经颅多普勒血流仪探测深度时，作为体模内标准仿组织材料[声衰减系数斜率0.5±0.05dB/(cm·MHz)]的补充，用以扩展“血流仪试验台”的探测深度量程。
、
声衰减片
4．掩模
对应国家标准GB9706.9—2008，按照其中要求制作，配装对象为Ohmic公司等厂商制售的辐射力天平式功率计。其基本构成包括：(a)直径稍小于功率计水槽内径、中央开有方形通孔的圆板；(b)镶嵌在方形通孔内、由不锈金属制成、内尺寸为1cm×1cm的透声窗口；(c)粘贴于平板上下两面的高效吸声材料；(d)用于将掩模挂在功率计水槽上沿的两个塑料把手。
掩模
5．超声仿血液
符合医药行业标准YY/T048要求。专为多普勒仿血流体模配制，可单独销售，以解决多普勒体模仿血液流失、脏污后的更新问题。
6.水性透声液
眼科B超配用的机械扇扫探头，传统上以蓖蔴油作为传声媒质。但这种油不仅声衰减系数偏高，而且在低温条件下粘度显著上升，以致严重影响浸没于其中的超声换能器的摆动，使仪器无法正常工作。专门配制的水性透声液不仅具有与人体组织相近的声速和声特性阻抗，而且具有低衰减系数和远低于蓖蔴油的低温黏度，特别适宜用作高频机械扇扫探头的“全天候”传声媒质。
7．半流体型超声仿组织材料
迄今为止，科学研究和B超、彩超等产品质量检测中所用的超声体模，其中的超声仿组织材料均为块体型凝胶，换能器、水听器无法随意介入和移动，故不能用于模仿真实组织的声场测量，而我们早年研制的半流体凝胶型超声仿组织材料正好适合这类用途。在这种媒质中，水听器可以自由地连续移动，因而可以描绘出有衰减媒质中的声场分布。
八．超声换能器
1．高性能多普勒探头
为国内多家经颅多普勒和胎儿脐带血流仪生产企业订制连续波和脉冲波多普勒探头，其突出特点是高频探头的灵敏度显著高于其他供应商产品。
2．超声检测用探头
依据用户需要订制。
九．检测服务
1．金属、无机非金属材料纵波、横波、拉伸波特性的检测；
2．塑料纵波、横波、拉伸波特性的检测；
3．橡胶纵波特性的检测；
4．凝胶类物质及生物材料纵波特性和剪切波声速和剪切模量的检测；
5．液态物质纵波特性的检测。
10. 业务联系：
1.单位地址：北京市北四环西路21号
2.邮政编码：100190
3.单位名称：中国科学院声学研究所
4.联 系 人：朱承纲、程洋、牛凤岐
5.电话：(010)82547731，82547730
6.传真：(010)82547730
注：北京市北四环西路的中关村段，其主线为地槽式，我所在主线“沟”北的辅线上，具体位置在中关村三桥西北角的大院内，该院门口挂有声学所和电子所两家的牌子。我所西门开在中科院信息中心(中科院图书馆)东侧小马路上。
