第四章、多普勒血流显像-超声诊断

《超声诊断学》第四章多普勒血流显像漳州市中医院超声科：谢金攀学习目标1、掌握多普勒效应的基本概念及临床应用价值2、掌握彩色多普勒血流显像的基本原理3、熟悉彩色多普勒技术应用的注意事项及血流特征多普勒效应由于波源与观察者之间有相对运动，使观察者感到频率变化的现象叫做多普勒现象。多普勒效应是1842年由奥地利物理学家ChristianAndreasDoppler(1803-1853)首先提出来的。当时发现如果星体与地球上的观察者之间存在相对运动时，会引起观察到的星体颜色发生改变，进一步的研究表明这种变化是由于观察者看到的星体光波频率发生了改变之故。多普勒效应适用于所有类型的波，包括电磁波。公式推演（1）假设原有波源的波长为λ，波速为c，（一）观察者移动速度为v：相当于波上的每个点的相对速度变为c±v，但波上的每个点仍组成波长λ。①当观察者走近波源时，观察者接收到一个完整的λ所需时间T’=λ/（c+v），则观察到的波源频率f’为（c+v）/λ，即f’=f0（c+v）/c；②当观察者远离波源时，观察者接收到一个完整的λ所需时间T’=λ/（c-v），则观察到的波源频率f’为（c-v）/λ，即f’=f0（c-v）/c。（二）观察者不动，声源以速度u相对于介质运动：因为声速仅决定于介质的性质，与声源的运动与否无关，故波长λ和波速c不变。①当声源向着观察者运动，观察者接收到一个完整的λ的过程中平均减少的路程为u*λ/c，所需时间T’=（λ-u*λ/c）/c，则观察到的波源频率为f’=f0c/（c-u）；②当声源背离观察者运动，观察者接收到一个完整的λ的过程中平均增加的路程为u*λ/c，所需时间T’=（λ+u*λ/c）/c，则观察到的波源频率为f’=f0c/（c+u）。cTf1f，（f为频率，T为时间，时间=路程/速度）公式推演（2）类似上述推理可得：0'fuccf0'fuccf1、相向运动时：2、背离运动时：（波源运动速度为u，接收器运动速度为ν，声速为c，声源发出频率为f0的声波，接收频率为f’）公式推演（3）附：曹海根主编《实用腹部超声诊断学》中关于公式的推导不难理解，在介质相对静止的情况下，当声源以一定速度接近接受体时，接受体单位时间内接收到的周波数就多于声源发出的周波数，即探测到的频率增高。当声源以一定速度远离接受体时，接受体单位时间内接收到的周波数就少于声源发出的周波数，即探测的频率减低。这种变化的频率（增量）称之为多普勒频移（fd），如图1-3-1所示，若声源的发射频率为f0,接受体与声源的相对运动速度为V，介质的声传播速度为C，则图1-3-1接受体和发射体相对运动时，接收频率发生改变：多普勒效应。V=发射体运动速度；f0=发射频率；f=接收频率；C=声传播速度；fd=频移；fd=f-f0当多普勒角度大于60°时，角度误差1°所造成的速度误差明显增大，几乎不可能测量到准确速度。因此，在临床测量中必须将角度控制在60°以内才认为流速的测量值是有效的。差频回声法（一维）多普勒超声脉冲多普勒（PW）连续多普勒（CW）探头发射及接收方式单晶片（或一组）发射或接收双晶片（或两组），其中一个连续发射，另一个连续接收距离选通有（可选择不同的检查深度）无（缺乏距离分辨力）频谱混叠流速过高时会（最大显示频率受脉冲重复频率的限制，故检测高速运动信号受限）理论上不会（检查目标运动速度没有限制）用于多个目标的检查单个目标的检查取样门：指被一小段超声波束所覆盖的那部分要分析的目标组织区域，是一个三维体积，其宽度为超声束在此深度上的直径（取决于探头频率、探头直径和聚焦技术），其长度取决于电子开关开启的持续时间（脉冲持续时间）。奈奎斯特频率极限（Nyqusitfrequencylimit）通常将脉冲重复频率的1/2称为奈奎斯特频率极限。如果被检测目标的多普勒频移值超过这一极限，脉冲多普勒所检出的频移改变就会出现频率失真或频率混迭，表现出方向或大小的伪差。要注意选择脉冲重复频率（脉冲重复频率必须大于目标多普勒频移的两倍。）和调整速度量程。高脉冲重复频率多普勒高脉冲重复频率多普勒：将脉冲多普勒与连续多普勒成像方式相结合机制：当探头在发射一组超声脉冲波后，不等到取样门的回声信号返回到探头，就再次反射新的超声脉冲，然后接收到的回声信号是第一组脉冲的回声。这样的方式相当于在固定脉冲超声中插入新的信号，提高了发射脉冲频率。优点：在大多仪器中，它的最大可测目标速度最多扩展到脉冲多普勒最大可测速度的三倍。缺点：定位准确性不如脉冲多普勒，频谱质量也较脉冲多普勒差些。第五节彩色多普勒显示方式彩色多普勒超声：在脉冲多普勒基础上发展起来，采用选通门进行多通道多点采样，以二维声像图为背景，将其所接收的信号经自相关技术处理后并以伪彩色编码方式来显示血流信号，显示二维频谱信号目标速度，将二维彩色信息叠加到灰阶图像的相应区域内，实现解剖结构与目标运动状态相结合的实时显示。多用于血流声像图显示。被称为无创性心血管造影。回波信号分两路，一路形成二维黑白解剖结构声像，另一路进行自相关处理，显示彩色编码的血流信息。通常以红色表示朝向探头方向运动的血流，以蓝色表示背离探头方向流动的血流，以亮度表示血流的平均速度，明亮的色彩代表流速快，深暗的色彩代表流速慢。以红、黄、蓝、绿、青多彩小点交织代表湍流（五彩镶嵌）。彩色多普勒显像的优缺点优点：直观显示血流信息缺点：①得到的是平均速度，对血流的定量分析不如脉冲和连续多普勒；②二维图像质量往往下降：为了获得较大范围的彩色血流显示，每秒帧数减少；③血流显示也会受超声入射角以及频移的影响（奈奎斯特频率极限）。彩色多普勒血流成像系统用途M型超声可测量房室腔及血管内径、室壁厚度、瓣膜形态及活动情况等。二维超声成像用于切面超声检查，可直观地显示扫查区域的组织结构情况。脉冲多普勒记录血管及心脏各瓣膜口等处的血流速度频谱，并进行频谱分析和血流速度定量研究。连续多普勒评价狭窄口、反流口及分流口的血流速度，并据此估算压力阶差。彩色多普勒血流显像研究。第六节彩色多普勒技术使用要点1.彩色图标调节改变编码色彩及范围2.超声频率选择根据检查部位和探头选择超声频率3.滤波器转换根据目标运动速度选择滤波器来自于心房室壁和瓣膜运动等的低频信号会干扰血细胞的频移信号。通常高速血流选用高通滤波，低速血流选用低通滤波。4.速度标尺调节显示灰阶5.增益调节调节总增益及显示信号的深度增益6.取样框调节移动、缩放检查区域调整取样门的原则是：在不影响流速定位的前提下，尽可能增大取样门的长度，以增加多普勒信号强度。7.零位基线移动改变色标零位8.信号抑制调节去除低振幅噪声9.消除闪烁可要求病人屏住呼吸10.余辉调节选择不同的余辉第七节正常多普勒血流特征一、正常血流性质层流，中间流速快，靠近血管壁的流速稍慢二、血流方向血流方向固定，动脉中血流由大血管向外流动三、血流时相动脉血流收缩期速度快，舒张期速度慢思考题1.什么是多普勒效应？2.脉冲多普勒成像、连续多普勒成像、高脉冲重复频率多普勒成像的工作原理和特点是什么？3.彩色编码多普勒血流成像系统是如何工作的？4.人体正常多普勒血流显像有哪些特征？