Đang tải... (xem toàn văn)
GVHD GS TS Nguyễn Đức Thuận TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC ĐỀ TÀI SIÊU ÂM CHẨN ĐOÁN DOPPLER Giảng viên hướng dẫn GS TS Nguyễn Đức Thuận Sinh viên[.]
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC ĐỀ TÀI: SIÊU ÂM CHẨN ĐOÁN DOPPLER Giảng viên hướng dẫn: GS.TS Nguyễn Đức Thuận Sinh viên thực hiện: Nguyễn Quốc Phòng MSSV: 20132951 Lớp: ĐTTT 04 – K58 Hà Nội, 01-2019 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC ĐỀ TÀI: SIÊU ÂM CHẨN ĐOÁN DOPPLER Giảng viên hướng dẫn: GS.TS Nguyễn Đức Thuận Cán phản biện : Sinh viên thực hiện: Nguyễn Quốc Phòng MSSV: 20132951 Lớp: ĐTTT 04 – K58 Hà Nội, 01-2019 Đánh giá đồ án tốt nghiệp (Dùng cho giảng viên hướng dẫn) Giảng viên đánh giá: Họ tên Sinh viên: MSSV:………………… Tên đồ án: ………………………………………………………………………………… Chọn mức điểm phù hợp cho sinh viên trình bày theo tiêu chí đây: Rất (1); Kém (2); Đạt (3); Giỏi (4); Xuất sắc (5) Có kết hợp lý thuyết thực hành (20) Nêu rõ tính cấp thiết quan trọng đề tài, vấn đề giả thuyết (bao gồm mục đích tính phù hợp) phạm vi ứng dụng đồ án Cập nhật kết nghiên cứu gần (trong nước/quốc tế) Nêu rõ chi tiết phương pháp nghiên cứu/giải vấn đề Có kết mơ phỏng/thưc nghiệm trình bày rõ ràng kết đạt Có khả phân tích đánh giá kết (15) Kế hoạch làm việc rõ ràng bao gồm mục tiêu phương pháp thực dựa kết nghiên cứu lý thuyết cách có hệ thống Kết trình bày cách logic dễ hiểu, tất kết phân tích đánh giá thỏa đáng Trong phần kết luận, tác giả rõ khác biệt (nếu có) kết đạt mục tiêu ban đầu đề đồng thời cung cấp lập luận để đề xuất hướng giải thực tương lai Kỹ viết (10) Đồ án trình bày mẫu quy định với cấu trúc chương logic đẹp mắt (bảng biểu, hình ảnh rõ ràng, có tiêu đề, đánh số thứ tự giải thích hay đề cập đến đồ án, có lề, dấu cách sau dấu chấm, dấu phẩy v.v), có mở đầu chương kết luận chương, có liệt kê tài liệu tham khảo có trích dẫn quy định Kỹ viết xuất sắc (cấu trúc câu chuẩn, văn phong khoa học, lập luận logic có sở, từ vựng sử dụng phù hợp v.v) Thành tựu nghiên cứu khoa học (5) (chọn trường hợp) Có báo khoa học đăng chấp nhận đăng/đạt 10a giải SVNC khoa học giải cấp Viện trở lên/các giải thưởng khoa học (quốc tế/trong nước) từ giải trở lên/ Có đăng ký phát minh sáng chế 10b Được báo cáo hội đồng cấp Viện hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học không đạt giải từ giải trở lên 10c Khơng có thành tích nghiên cứu khoa học Điểm tổng /50 Điểm tổng quy đổi thang 10 Nhận xét thêm Thầy/Cô (giảng viên hướng dẫn nhận xét thái độ tinh thần làm việc sinh viên) Ngày: / / 2019 Người nhận xét (Ký ghi rõ họ tên) Đánh giá đồ án tốt nghiệp (Dùng cho cán phản biện) Giảng viên đánh giá: Họ tên Sinh viên: MSSV:………………… Tên đồ án: ………………………………………………………………………………… Chọn mức điểm phù hợp cho sinh viên trình bày theo tiêu chí đây: Rất (1); Kém (2); Đạt (3); Giỏi (4); Xuất sắc (5) Có kết hợp lý thuyết thực hành (20) Nêu rõ tính cấp thiết quan trọng đề tài, vấn đề giả thuyết (bao gồm mục đích tính phù hợp) phạm vi ứng dụng đồ án Cập nhật kết nghiên cứu gần (trong nước/quốc tế) Nêu rõ chi tiết phương pháp nghiên cứu/giải vấn đề Có kết mơ phỏng/thưc nghiệm trình bày rõ ràng kết đạt Có khả phân tích đánh giá kết (15) Kế hoạch làm việc rõ ràng bao gồm mục tiêu phương pháp thực dựa kết nghiên cứu lý thuyết cách có hệ thống Kết trình bày cách logic dễ hiểu, tất kết phân tích đánh giá thỏa đáng Trong phần kết luận, tác giả rõ khác biệt (nếu có) kết đạt mục tiêu ban đầu đề đồng thời cung cấp lập luận để đề xuất hướng giải thực tương lai Kỹ viết (10) Đồ án trình bày mẫu quy định với cấu trúc chương logic đẹp mắt (bảng biểu, hình ảnh rõ ràng, có tiêu đề, đánh số thứ tự giải thích hay đề cập đến đồ án, có lề, dấu cách sau dấu chấm, dấu phẩy v.v), có mở đầu chương kết luận chương, có liệt kê tài liệu tham khảo có trích dẫn quy định Kỹ viết xuất sắc (cấu trúc câu chuẩn, văn phong khoa học, lập luận logic có sở, từ vựng sử dụng phù hợp v.v) Thành tựu nghiên cứu khoa học (5) (chọn trường hợp) Có báo khoa học đăng chấp nhận đăng/đạt 10a giải SVNC khoa học giải cấp Viện trở lên/các giải thưởng khoa học (quốc tế/trong nước) từ giải trở lên/ Có đăng ký phát minh sáng chế 10b Được báo cáo hội đồng cấp Viện hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học không đạt giải từ giải trở lên 10c Khơng có thành tích nghiên cứu khoa học Điểm tổng /50 Điểm tổng quy đổi thang 10 Nhận xét thêm Thầy/Cô Ngày: / /2019 Người nhận xét (Ký ghi rõ họ tên) GVHD: GS.TS Nguyễn Đức Thuận TÓM TẮT ĐỒ ÁN Nội dung đồ án em thực tóm tắt sau: Chương 1: Tổng Quan kỹ thuật siêu âm Chương 2: Nguyên lý hoạt động máy siêu âm Chương 3: Hệ thống siêu âm chẩn đoán DC 70 Chương 4: Quy trình vận hành kiểm tra sửa chữa DC 70 THESIS’ SUMMARY Content of my thesis can be summarized as follows: Chapter 1: Base in ultrasound Chapter 2: Principles of operation of the ultrasound machine Chapter 3: Ultrasonic diagnostic system DC 70 Chapter 4: Operation procedures for repair and maintenance DC 70 SVTH: Nguyễn Quốc Phòng GVHD: GS.TS Nguyễn Đức Thuận Mục lục TÓM TẮT ĐỒ ÁN THESIS’ SUMMARY DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT ix CHƯƠNG CƠ SỞ KỸ THUẬT SIÊU ÂM 1.1 Cơ sở vật lý siêu âm [1] 1.1.1 Bản chất sóng âm 1.1.2 Phân loại sóng âm 1.1.3 Các tính chất sóng siêu âm 1.1.4 Tương tác siêu âm với mô 1.1.5 Hiệu ứng Doppler kỹ thuật siêu âm Doppler 12 1.2 Cơ sở phần cứng thiết bị siêu âm [1] 15 1.2.1 Cơ sở tạo sóng siêu âm 15 1.2.2 Cấu tạo đầu dò siêu âm dùng tinh thể áp điện 18 1.3 Phương pháp hiển thị sở máy siêu âm [1] 20 1.4 Kết luận 22 CHƯƠNG NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY SIÊU ÂM 23 2.1 Máy quét chế độ A [1] 23 2.1.1 Hiển thị tín hiệu dội 23 2.1.2 Các thành phần hệ thống 24 2.1.3 Các ứng dụng 26 2.2 Máy quét chế độ B [1] 26 SVTH: Nguyễn Quốc Phòng GVHD: GS.TS Nguyễn Đức Thuận 2.2.1 Định dạng ảnh 26 2.2.2 Các yêu cầu quét 27 2.3 Máy quét thời gian thực [1] 28 2.4 Nguyên lý hoạt động máy siêu âm [1] 35 2.4.1 Máy quét chế độ 1D 35 2.4.2 Máy quét chế độ 2D 36 2.4.3 Máy quét chế độ TM (Time Motion mode) 37 2.4.4 Máy quét chế độ 3D 38 2.4.5 Máy quét chế độ 4D 38 2.5 Nguyên lý kiểu siêu âm Doppler [2] 39 2.5.1 Nguyên lý siêu âm Doppler liên tục 39 2.5.2 Nguyên lý siêu âm Doppler xung 40 2.5.3 Nguyên lý siêu âm Doppler màu 44 2.5.4 Siêu âm Doppler lượng hay siêu âm Angio 46 2.6 Kết luận 46 CHƯƠNG HỆ THỐNG SIÊU ÂM CHẨN ĐOÁN DC70 47 3.1 Tổng quan hệ thống siêu âm chẩn đoán DC70 [4][5] 47 3.1.1 Giới thiệu chung 47 3.1.2 Phạm vi ứng dụng: 51 3.1.3 Thông số kỹ thuật 52 3.2 Nguyên lý hoạt động thiết bị [3] 56 3.2.1 Sơ đồ hệ thống phần cứng 58 3.2.2 Thiết bị đầu cuối siêu âm 60 3.2.3 Thiết bị siêu âm Back-end 66 3.2.4 Mở rộng phân phối 68 SVTH: Nguyễn Quốc Phòng GVHD: GS.TS Nguyễn Đức Thuận 3.2.5 Đơn vị cung cấp điện 70 3.2.6 Đơn vị tương tác người dùng 71 3.2.7 Một số đầu dò sử dụng kèm theo máy 72 3.3 Kết luận 73 CHƯƠNG MỘT SỐ CÁCH KIỂM TRA VÀ KHẮC PHỤC LỖI 74 4.1 Khởi động lỗi điện [5] 74 4.2 Lỗi hệ thống khởi động phần mềm [5] 76 4.3 Lỗi hình đen [5] 78 4.4 Không có tín hiệu dội [5] 79 4.5 Sọc đen khu vực tín hiệu [5] 81 CHƯƠNG Kết luận 83 5.1 Kết luận chung 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO 84 SVTH: Nguyễn Quốc Phòng GVHD: GS.TS Nguyễn Đức Thuận 3.2.5 Đơn vị cung cấp điện Hình 3.18 sơ đồ mạch nguồn Chức cung cấp điện hiển thị Bộ cấp nguồn chia thành AC DC từ khía cạnh luồng truyền tải nguồn DC bao gồm môđun DC-DC, môđun PHV pin AC bao gồm môđun AC-DC Liên quan chặt chẽ đến dịch vụ siêu âm, mạch điện áp phần DC lớn, hiệu suất chiếm hiệu suất cao Trong đó, AC nằm bên hộp cấp nguồn bên chân đế Hai phần kết nối dây cáp… Hình 3.19 Sơ đồ hệ thống cấp điện A Mô-đun AC-DC AC-DC chuyển nguồn điện thành nguồn điện trực tiếp - Đầu vào AC: điện áp 200 đến 240 Vac; 100 đến 127 V, 50/60 Hz SVTH: Nguyễn Quốc Phòng Trang 70 GVHD: GS.TS Nguyễn Đức Thuận - Đầu 5VSTB: nguồn điện dự phịng Nó xuất hệ thống điều khiển có AC - Đầu 12 V: điều khiển hệ thống điều khiển chính, nguồn điện khơng chờ - Tín hiệu AC vị trí: nhắc nhở tính hợp lệ đầu vào AC Hệ thống điều khiển vào chế độ chờ hoạt động thông qua mô-đun AC-DC B Mô-đun DC-DC Mô-đun DC-DC cung cấp nguồn điện cơng cộng (ví dụ: 12 V, 3.3 V) nguồn điện chuyên dụng (ví dụ A ± 5.7 V) cho mơ-đun dịch vụ siêu âm Nó đáp ứng yêu cầu điện áp Các mơ-đun dịch vụ thực việc chuyển đổi nguồn cung cấp điện C Mô-đun PHV PHV từ viết tắt điện áp lập trình Điện áp truyền sử dụng mạch truyền cần phải điều chỉnh dựa đầu dò, chế độ độ sâu khác Do đó, yêu cầu điều khiển chương trình cho điện áp truyền Mơ-đun PHV bảng DC-DC đề cập đến bảng PHV Giá trị tuyệt đối điện áp đầu 1.5 ± 5% V ~ 80 ± 5% V; 100 V 3.2.6 Đơn vị tương tác người dùng A Bảng điều khiển trung tâm Bảng điều khiển mang phần lớn hoạt động tương tác người dùng thiết bị chính: chuyển đổi chế độ chụp ảnh, điều chỉnh thông số, thứ tự hoạt động, vv… Chức bảng điều khiển sản phẩm DC70: - Nút bật nguồn - Chỉ báo trạng thái: bao gồm trạng thái hoạt động, AC vị trí, trạng thái pin, trạng thái chờ, trạng thái đọc đĩa cứng - Bàn phím chữ số Các khóa người dùng định nghĩa Giống ngăn kéo: đèn bật sáng vẽ ra; đèn tắt đẩy vào - Trackball: bao gồm phím phải / trái - Cổng USB.2 USB 2.0 SVTH: Nguyễn Quốc Phòng Trang 71 GVHD: GS.TS Nguyễn Đức Thuận - Các phím chức năng, mã hóa Nó định thiết kế công nghiệp Trắng cam backlights Bốn mức điều chỉnh cho độ sáng đèn Bốn mức điều chỉnh cho âm lượng - đoạn trượt TGC Lắp ráp TCG từ sản phẩm DCT6 / N6 - Cung cấp nguồn điện cho máy sưởi gel: 12V @ 3A - Cung cấp giao diện USB cho hình cảm ứng Hình 3.20 Sơ đồ mạch bảng điều khiển 3.2.7 Một số đầu dò sử dụng kèm theo máy Hình 3.21 Hình ảnh đầu dị siêu âm Hình 3.18 hình ảnh đầu dị siêu âm Mindray SVTH: Nguyễn Quốc Phòng Trang 72 GVHD: GS.TS Nguyễn Đức Thuận Bảng 3.2 Một số loại đầu dò sử dụng kèm máy Tên Kiểu Khu vực áp dụng C6-2 Convex Body surface 7L4A Linear Body surface D7-2E Convex Body surface V11-3 Convex Transvaginal Hình minh họa Bảng 3.3 Thơng số kỹ thuật đầu dị Tên Tần số trung Chiều dài đầu dò tâm cable (mm) Điều kiện môi trường Nhiệt độ Độ ẩm Áp suất (oC) (%) (hPa) C6-2 6.5 MHz 1950 ± 50 10 - 40 30- 85 700 - 1060 7L4A 7.5 MHz 2050 ± 50 10 - 40 30 - 85 700 - 1060 D7-2E 4.0 MHz 1950 ± 50 10 - 40 30 - 85 700 - 1060 V11-3 6.5 MHz 1950 ± 50 - 40 20 - 85 700 - 1060 3.3 Kết luận Trong chương tìm hiểu phận thiết bị siêu âm DC70, thông số số kỹ thuật chính, ứng dụng nguyên lý hoạt động thiết bị Trong chương cuối tìm hiểu số lỗi thường gặp thiết bị siêu âm SVTH: Nguyễn Quốc Phòng Trang 73 GVHD: GS.TS Nguyễn Đức Thuận CHƯƠNG MỘT SỐ CÁCH KIỂM TRA VÀ KHẮC PHỤC LỖI 4.1 Khởi động lỗi điện [5] Hình 4.1 Đèn báo trạng thái Hình 4.1 thể báo trạng thái nguồn điện thiết bị siêu âm Bảng 4.1: Đèn báo trạng thái Chỉ số trạng thái Biểu tượng Định nghĩa trạng thái số Chỉ báo trạng Đèn báo không bật tắt hệ thống; thái bật nguồn Nhấn phím, đèn báo nhấp nháy màu xanh lục sau nhấp nháy màu cam Sau bật nguồn, đèn báo màu xanh Chỉ báo trạng Nó sáng màu cam sạc pin; thái Pin Nó phát sáng màu xanh pin sạc đầy công suất; Dung lượng pin 20% điện, đèn báo màu xanh Dung lượng pin 20% điện đèn báo nhấp nháy màu cam SVTH: Nguyễn Quốc Phòng Trang 74 GVHD: GS.TS Nguyễn Đức Thuận Dung lượng pin 5% điện đèn báo nhấp nháy màu cam nhanh chóng Khi pin trạng thái khơng sạc / xả, báo tắt Chỉ báo nguồn Chỉ báo có màu xanh với nguồn điện AC điện AC Các báo tắt với nguồn cung cấp pin Chỉ báo trạng Đèn báo nhấp nháy màu cam trạng thái chờ thái chờ Đèn báo tắt trạng thái khác Hard disk Đèn báo nhấp nháy màu xanh lục đĩa cứng đọc ghi indicator Chỉ báo tắt đĩa cứng không đọc ghi Khi đèn báo AC tắt Dịng tín hiệu truyền máy di chuyển theo sư đồ Hình 4.2 Hình 4.2 Sơ đồ dịng tín hiệu điện Trình tự nguồn điện thể qua Hình 4.3 SVTH: Nguyễn Quốc Phịng Trang 75 GVHD: GS.TS Nguyễn Đức Thuận Hình 4.3 Sơ đồ chiều dịng điện Sơ đồ phân tích lỗi: Sơ đồ Hình 4.4 mố tả cách phân tích lỗi khởi động thiết bị Hình 4.4 Sơ đồ phân tích lỗi khởi động 4.2 Lỗi hệ thống khởi động phần mềm [5] - Đèn tất nút có màu trắng LCD hình đen hiển thị “No Signal Searching…” - Hệ thống dừng lại hình ảnh khởi động BIOS SVTH: Nguyễn Quốc Phòng Trang 76 GVHD: GS.TS Nguyễn Đức Thuận - LCD hình đen sau hình ảnh khởi động BIOS - Hệ thống dừng Doppler (phần mềm ứng dụng) Hình 4.5 Sơ đồ phân tích lỗi Sơ đồ phân tích lỗi khởi động thể Hình 4.5 cách khắc phục biểu diễn Hình 4.6 SVTH: Nguyễn Quốc Phòng Trang 77 GVHD: GS.TS Nguyễn Đức Thuận Boot-up failure Stop in which stage BIOS Boot-up Black screen Windows Boot-up picture Replace CPU module Black screen Windows Boot-up picture2 Black screen Doppler Boot-up Recover software or Replace Hard disk Hình 4.6 Sơ đồ cách khắc phục lỗi 4.3 Lỗi hình đen [5] Thơng thường, khởi động thành cơng, đèn bàn phím chế độ trắng, ngoại trừ màu phím chế độ B biên thay đổi từ màu trắng sang cam Chỉ báo hiển thị: - Cam: khơng có tín hiệu, nguồn điện ổn - Nhấp nháy màu cam: trục trặc biến tần hình - Màu xanh cây: Cả nguồn tín hiệu ổn - Tắt: Khơng có nguồn, khơng có tín hiệu SVTH: Nguyễn Quốc Phịng Trang 78 GVHD: GS.TS Nguyễn Đức Thuận Hình 4.7 sơ đồ phân tích lỗi hình đen 4.4 Khơng có tín hiệu dội [5] Khơng có tín hiệu dội thể qua hai dạng sau - Khơng có hình ảnh echo đầu dị, đầu dị khác bình thường - Khơng có hình ảnh echo tất đầu dò Phương pháp khắc phục lỗi sử dụng chức kiểm tra phần mềm sau: - Cross Check - Self-test Thơng thường, nghe thấy âm truyền đầu dò, khả chức truyền phát ổn Ngồi ra, thấy nhiễu chỗ ảnh sau điều chỉnh mã hóa chế độ B chức nhận tín hiệu ổn Sơ đồ truyền tín hiệu siêu âm thể qua Hình 4.8 SVTH: Nguyễn Quốc Phòng Trang 79 GVHD: GS.TS Nguyễn Đức Thuận Hình 4.8 sơ đồ tín hiêu siêu âm Dưới hình ảnh hình chế độ self test Hình 4.9 Màn hình self test Ngồi phân tích lỗi bảng mạch liên quan dựa vào sơ đồ khối Hình 4.10 đây: SVTH: Nguyễn Quốc Phòng Trang 80 GVHD: GS.TS Nguyễn Đức Thuận Hình 4.10 Sơ đồ phân tích lỗi khơng có tín hiệu siêu âm 4.5 Sọc đen khu vực tín hiệu [5] Các trường hợp xuất sọc đen khu vực tín hiệu: - Có sọc đen đầu dò đầu dò khác bình thường - Có sọc đen tất đầu dị Hình 4.11 Hình ảnh có sọc đen khu vực tín hiệu SVTH: Nguyễn Quốc Phịng Trang 81 GVHD: GS.TS Nguyễn Đức Thuận Phương pháp chẩn đoán sử dụng phần mềm sau: - Cross Check the probe - Selftest Hình 4.12 Sơ đồ phân tích lỗi có sọc đen khu vực tín hiệu siêu âm Hình 4.11 giúp ta phân tích lỗi xuất sọc đen khu vực tín hiệu, từ giúp định hướng phương pháp giải khắc phục lỗi SVTH: Nguyễn Quốc Phòng Trang 82 GVHD: GS.TS Nguyễn Đức Thuận CHƯƠNG Kết luận 5.1 Kết luận chung Sau khoảng thời gian khoảng ba tháng thực đề tài, em tìm hiểu trình bày thơng qua bốn chương Qua em hiểu phần lý thuyết sở thiết bị siêu âm vài ứng dụng siêu âm chẩn đốn hình ảnh y học Ngồi em hiểu phần cấu tạo, nguyên lý hoạt động số cách chẩn đoán khắc phục lỗi thiết bị siêu âm DC70 Đề tài trình bày chi tiết lý thuyết sở kỹ thuật nguyên lý hoạt động máy siêu âm, trình bày số lỗi thường gặp thực tế phương hướng khắc phục Tuy hạn chế kiến thức nên phần trình bày cịn nhiều thiếu sót, chưa đầy đủ mong quý thầy cô bạn góp ý để đề tài hồn thiện Nếu có thêm thời gian em tìm hiểu trình bày chi tiết đầu dò lỗi thường gặp nó, phần triển khai thiết bị thực tế điểm mạnh điểm yếu thiết bị DC70 Qua em xin cảm thầy Nguyễn Đức thuận, thầy Dương Trọng Lượng nhiệt tình hướng dẫn cung cấp tài liệu q trình thực để em hồn thành đề tài SVTH: Nguyễn Quốc Phòng Trang 83 GVHD: GS.TS Nguyễn Đức Thuận TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] GS.TS Nguyễn Đức Thuận, TS Nguyễn Vũ Sơn, TS Trần Anh vũ, Cơ sở kỹ thuật siêu âm, nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2003 [2] PGS.TS Phạm Minh Thông, Bài giảng siêu âm tổng quát, 2006 [3] Mindray, DC-70 Diagnostic Ultrasound System Service Manual [4] Mindray, DC-70 Diagnostic Ultrasound System Operator’s Manual [5] Mindray, DC-70_Training Material (Advanced)_V3.0_EN SVTH: Nguyễn Quốc Phòng Trang 84