- •1.7.2 Класифікація датчиків за характером випромінюваного ультразвуку
- •1.1 Необхідність вимірювання швидкості і напряму кровотоку
- •1.2 Сутність ефекту Доплера
- •1.3 Доплерівські методи і апарати, засновані на них
- •1.3.1 Основні етапи розвитку доплерівських методів
- •1.3.2 Основні принципи побудови доплерівськой апаратури
- •1.3.3 Електроакустичні принципи побудови доплерівських приладів
- •1.4 Обмеження доплерівського методу
- •1.5 Доплерівські системи з двомірною візуалізацією
- •1.5.1 Дуплексні системи
- •1.5.2 Системи з колірним картуванням потоків
- •1.6. Порівняльний аналіз основних режимів отримання доплерівської інформації
- •1.7 Види ультразвукових датчиків для проведення доплерографії
- •1.7.1 Класифікація датчиків за конструктивними параметрами
- •1.7.2 Класифікація датчиків за характером випромінюваного ультразвуку
- •3.1 Опис роботи приладу на підставі електричної принципової схеми
- •3.2 Розрахунок основних параметрів схеми
- •3.3 Розрахунок надійності електричної схеми
- •4.1 Вимоги до конструкції ультразвукового датчика
- •4.2 Вибір матеріалу для п'єзоелектричного перетворювача
- •4.3 Розрахунок основних параметрів п'єзоелектричного перетворювача
- •4.3.1 Вихідні дані для розрахунків
- •4.3.2 Розрахунок геометричних параметрів перетворювача
- •4.3.3 Розрахунок енергетичних характеристик перетворювача
- •4.4 Технологія виготовлення п'єзоелектричного перетворювача
- •4.4.1 Спаювання п’єзокерамічного елемента
- •4.4.2 Склеювання п'єзокерамічного елемента
- •4.5 Технологія складання ультразвукового датчика
- •Розділ 5. Економічна частина
- •5.1. Обґрунтування доцільності розробки нової техніки
- •5.2. Визначення показників економічного обґрунтування проектованого приладу
- •5.3. Собівартість проектованого пристрою
- •5.4. Відпускна ціна і економічна ефективність проектованого приладу
- •Розділ 6. Безпека і екологічність проекту
- •6.1. Безпека при роботі з приладами, що використовують ультразвук
- •6.2. Системний аналіз надійності та безпеки ультразвукового приладу
- •6.3. Розробка заходів задля підвищення надійності та безпеки приладу для ультразвукових досліджень
- •6.4. Пожежобезпечність при виробництві та експлуатації ультразвукового приладу
- •6.5. Захист навколишнього природного середовища на етапі виробництва та експлуатації ультразвукового приладу
5.3. Собівартість проектованого пристрою
Собівартість проектованого вироби СНТ визначається по більшому - за питомою вагою в структурі собівартості статті витрат "Покупні вироби". Цей метод убільшеного розрахунку заснований на тому, що питома вага цієї статті витрат прототипу і проектованого приладу у відомих межах залишається незмінною і становить 17,5%.
Витрати на комплектуючі матеріали зводяться в Таблицю 7.
Снт=Ски/dки,
де dки – часткова вага вартості закупних комплектуючих виробів у собівартості виробу у %.
Снт=
Таблиця 7
Затрати на комплектуючі
№п/п |
Назва комплектуючих |
Кількість штук |
Вартість одного виробу, руб |
Загальна вартість |
1 |
Діоди |
30 |
1 |
30 |
2 |
Дроселі |
25 |
5 |
125 |
3 |
Джерело живлення |
2 |
1500 |
3000 |
4 |
Конденсатори |
1400 |
3 |
4200 |
5 |
Мікросхеми |
150 |
10 |
1500 |
6 |
Роз’єми |
110 |
15 |
1650 |
7 |
Резистори |
1900 |
1 |
1900 |
8 |
Стабілітрони |
2 |
5 |
10 |
9 |
Транзистори |
120 |
25 |
3000 |
10 |
УЗ - датчики |
4 |
4896 |
19585 |
5.4. Відпускна ціна і економічна ефективність проектованого приладу
Так як прилад є товаром народного споживання, то річні експлуатаційні витрати не розраховуються. Відпускна ціна базової техніки визначається за формулою:
Цботп=Сб (1+рн),
гдеСб - собівартість базової техніки; рн - нормативна рентабельність виробу (рн=20%)
Цботп=
Корисний економічний ефект нового приладу розраховується від виробництва нового приладу.
Ефп=СбIту- Сн,
де Сб, Сн - собівартість базового и нового пристроїв.
Ефп=
Відпускна ціна розраховується за формулою:
Цотп=Цботп+ЭфпКэ,
де Кэ – частка корисного ефекту, враховується на нову техніку (Кэ=0,7)
Цотп=
Рівень економічної ефективності нового приладу
Езп=
,
Езп=
Як висновок можна сказати, що розрахований рівень економічної ефективності свідчить про доцільність проведення даної розробки.
Розділ 6. Безпека і екологічність проекту
6.1. Безпека при роботі з приладами, що використовують ультразвук
Застосування ультразвуку для діагностичних цілей має більш ніж тридцятирічну історію, і протягом усього цього періоду одним з найбільш дискутованих і неоднозначних залишалося питання про безпеку застосування енергії ультразвукових хвиль для пацієнта.
Слід зазначити, що питання безпеки лікаря, який проводить обстеження, обговорювалося з не меншим ентузіазмом, особливо на першому етапі появи скануючих приладів. Тоді використовували недосконалі засоби відображення інформації, конструкція датчиків була незручною, важкою, з вираженими механічними вібраціями. Безумовно, всі ці фактори впливали на оператора, який працював з приладом, і практика широкого клінічного застосування вимагала розробки та затвердження відповідних санітарно-гігієнічних норм. При цьому слід розуміти, що серед розглянутих факторів відсутні ефекти ультразвукової енергії, так як конструкція всіх ультразвукових датчиків, що використовуються в діагностичній апаратурі, виключає поширення ультразвукових хвиль у напрямку оператора. Відображена енергія, яка розповсюджується в тканинах організму, сприймається тільки лицьовою поверхнею датчика, яка знаходиться в контакті з тілом пацієнта завдяки застосуванню спеціалізованих акустично узгоджених (прозорих) гелів. Таким чином, можна зробити висновок, що питання безпеки роботи оператора з ультразвуковим обладнанням не мають особливої «променевої» специфіки, притаманної іншим методам променевої діагностики; відповідні нормативи містяться в спеціалізованих виданнях.
Зупинимося на питанні безпеки для пацієнта при проведенні обстежень на різних видах доплерівського устаткування в різних режимах.
Питаннями біологічного впливу ультразвуку та його безпечного застосування займалися протягом останніх двадцяти років багато авторитетних міжнародних організацій: Всесвітня Організація Охорони Здоров'я, Всесвітня Федерація по Застосуванню Ультразвуку в Медицині та Біології, Міжнародна електротехнічна комісія (Технічний комітет ТК-87 - «Ультразвук»), ряд національних співтовариств.
Всі ці організації прийшли до висновку в своїх звітних документах, що до теперішнього часу не виявлені ефекти, які могли б перешкоджати широкому застосуванню ультразвукових хвиль для діагностичних цілей. При цьому найбільш значущим і певним як для розробників, так і для користувачів вважається висновок, зроблений в грудні 1987 р організацією AIUM (Американський інститут по застосуванню ультразвуку в медицині):
«У діапазоні ультразвукових частот, що використовуються для діагностичних цілей, до теперішнього часу не було підтверджень значущих біологічних ефектів при впливі на тканини invivoнефокусованих ультразвуком з інтенсивностями нижче 100МВт / см2.
Далі, для часу експозиції понад 1 с і менше 500 с (для нефокусованого ультразвуку) або 50 с (для фокусованого) такі ефекти не були зареєстровані і при більш високих інтенсивностях, коли твір інтенсивності та часу експозиції не перевищували 50 Дж / см2 ».
Цей висновок підтверджувався кілька разів і в наступні роки. Таким чином, протягом останнього десятиліття було загальновизнаним вважати ультразвуковий вплив повністю безпечним за умови інтенсивності випромінювання менше 100 мВт / см2.
При цьому в цілому ряді публікацій зазначалося, що даний поріг є умовним і прийнятий для визначеності як тимчасовий орієнтир. Надалі, в міру проведення додаткових експериментів і досліджень, його значення може бути переглянуто.
Слід зазначити, що більшість ультразвукових полів, які генеруються в доплерівських режимах, відносяться до категорії нефокусованих. Наведений висновок AIUM можна представити у вигляді графіка (Див. Рис. 17).
Рис. 17. Область безпечної експлуатації ультразвукового діагностичного обладнання
На графіку суцільною лінією позначена зона, в яку потрапляють рівні інтенсивності з більшості експлуатованих в даний час ультразвукових приладів.
У той же час в деяких моделях приладів не всі нові методи формування зображень і режими випромінювання вдається реалізувати, у тому числі імпульсний доплерівський, керуючись позначеними границями інтенсивності. Це обладнання умовно зображено на графіку пунктирною лінією. Підтвердженням представленого графіка служить інформація, отримана під час експериментального дослідження, проведеного на 13 приладах з безперебійним допплерівським режимом і 19 дуплексних приладах з режимом імпульсного випромінювання. Були обрані прилади декількох областей клінічного призначення і з різними типами датчиків. Результати вимірювань продемонстрували значний розкид параметрів. При цьому, якщо для режиму безперервного випромінювання граничний рівень інтенсивності був перевищений тільки в 30% випадків, то для дуплексних систем з імпульсним режимом допустимий рівень був перевищений в 95% випадків. Слід зазначити, що вимірювання проводили в максимальних положеннях випромінюваної потужності і частоти повторення імпульсів. Безумовно, отримані дані повинні бути прийняті до уваги як розробниками нової апаратури, так і її користувачами.
Для врегулювання даного питання (розкид значень інтенсивності) організація FoodandDrugAdministration в США прийняла документ (див. Табл. 8), що регламентує порогові рівні інтенсивності в залежності від області клінічного застосування.
Таблиця 8
Рівень граничної інтенсивності ультразвуку в залежності від області клінічного застосування
-
Область застосування
I, мВт/см2
Кардіологія
Периферійні судини
Офтальмологія
Візуалізація плоду
Інші застосування
430
720
17
94
94
Як видно з наведеної таблиці, значення інтенсивності можуть перевищувати встановлену границю в кілька разів. При цьому слід керуватися останньою фразою з висновків AIUM: «... такі ефекти були продемонстровані і при більш високих інтенсивностях, коли твір інтенсивності та часу експозиції становили менше 50 Дж / см2).
У результаті слід підвести підсумок що для виконання зазначеного обмеження необхідно стежити також за часом його проведення. Наявні на сьогоднішній день експериментальні дані не дозволяють визначити гранично допустимі значення дози ультразвукових випромінювань, як це зроблено для іонізуючих випромінювань. У той же час слід керуватися правилом мінімально необхідного часу експозиції для отримання достатньої діагностичної інформації. Виконання цього правила супроводжується рядом практичних рекомендацій: 1) застосування мінімально необхідних для отримання результату рівнів випромінюваної потужності; 2) використання мінімально достатнього часу проведення процедури; 3) застосування мінімально необхідних значень частоти повторення імпульсів при роботі в імпульсному режимі; 4) переважне застосування режиму безперервного доплерівського випромінювання в порівнянні з імпульсним там, де це дозволяє досягти адекватного результату; 5) у дуплексному режимі - перемикання в режим В-сканування відразу після отримання необхідної доплеровской інформації.
Дотримання цих рекомендацій може дозволити зменшити енергетичний вплив на пацієнта в десятки разів, тим самим повністю убезпечивши пацієнта навіть від тих біологічних ефектів, які не отримали значимого експериментального підтвердження до теперішнього часу, але можуть бути відкриті в рамках подальших досліджень.
