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1、血管多普勒超声诊断基础,包头市中心医院超声科 闫永宏,超声波是指振动频率在每秒20000次（Hz，赫兹）以上，超过人耳听阈值上限的声波。超声检查是利用超声波的物理特性和人体器官组织声学特性相互作用后产生的信息，并将其接受、放大和处理后形成的图像和数据，借此进行疾病诊断的无创性检查方法。,超声成像的基本原理和过程是依据超声波在介质中传播的物理特性，主要包括三个方面： 1 声阻抗特性 2 声衰减特性 3 多普勒特性 多普勒特性是多普勒超声诊断的物理基础。,多普勒超声原理概述,多普勒效应 多普勒效应（Doppler effect）是指声源与反射体之间发生相对运动时，声源的发射频率与反射体接受到的频率
2、发生变化的现象。 多普勒效应是由奥地利物理学家Christian Johann Doppler在1842年发现的。它是一种在声波、光波等各种波动现象中普遍存在的物理现象。,由于超声波在一定介质中传播的速度是恒定的，声源与反射体之间发生相对运动时可看作是超声波波长被压缩或扩展，从而引起反射体接收到的声波频率发生改变。,由介质中声速（c）、波长（）和频率（f）的关系，即c=f，可知：相向运动时，引起接收频率增加；相背运动时，引起接收频率降低。,多普勒方程,Fd为多普勒频移 fo为声源发射频率 c为超声波在介质中的传播速度 V为反射体运动速度 Cos为多普勒夹角的余弦函数,多普勒作人体血流测量时应注
3、意以下几点,在超声波入射角（）恒定时，Fd决定于fo, fo越小，则可测量的血流速度V越大，欲测高速血流，fo就应选择较低的发射频率。 当fo一定时，血流速度V发生变化，Fd也发生变化，因为Fd与V成正比关系。,角改变时与血流方向的对应关系 900, cos为正值，频率,Fd为正 9001800时，cos为负值，频率,Fd为负 当=0或=1800时，cos=1，Fd最大 当=900时，cos=0，此时血流方向与声束垂直，则Fd=0,检测不出Fd。,频移与角度的依赖关系,超声波在人体组织中的传播速度相对稳定在1540m/s，血流速度、fo都保持恒定，影响Fd只有cos，在改变声速入射角时，Fd将
4、随cos值的变化而变化。夹角越接近0，声速与血管长轴越平行，沿声束方向的血流运动速度分量越大，测得的流速值与真实流速值之间的误差越小；夹角越接近90，沿声束方向的血流运动速度分量越小，测得的流速值与真实流速值之间的误差越大。,频移与角度的依赖关系,从余弦函数的特点可知，在0-90范围内，当夹角超过60时，误差迅速增加。故在外周血管血流检测中，多普勒夹角越小越好，最大不应超过60，否则会导致测值误差过大。为了减小血流速度误差，必须正确调节多普勒夹角。,多普勒超声技术,频谱多普勒 彩色多普勒,连续波 脉冲波 高脉冲重复频率 彩色多普勒血流成像 彩色多普勒能量图,多普勒分类,频谱多普勒血流检测是对人
5、体运动的血流所产生的多普勒频移进行分析的超声诊断技术。 频谱多普勒包括：脉冲多普勒、连续多普勒和高脉冲重复频率多普勒。,脉冲多普勒,脉冲多普勒（PW）：只有一个超声换能器（探头），为间歇式脉冲发射，在脉冲期发射超声波，在脉冲间期接收反射信号，交替发射和接收超声信号。两次脉冲发射的间隔时间称为脉冲重复时间（T），探头每秒钟内所发射的脉冲次数为脉冲重复频率（PRF），二者的关系为：PRF=1/T.超声换能器发射一组超声脉冲后，并不接收所有的反射回声，而是延迟一段时间后接收，通过控制延迟接收时间选择接收不同深度、某一区域的反射信号，达到对靶目标进行定位检测。,脉冲多普勒局限性,脉冲重复频率与最大测量
6、速度 脉冲重复频率PRF 为了正确显示频移大小和方向，PRF必须大于d的2倍，即PRF2d，或写成d1/2PRF，1/2PRF称为尼奎斯特频率极限，如果多普勒频率（或换算为血流速度）超过这一极限，会产生频率失真，或频率混淆（折返）。所以要测量高速血流，PRF必须快。,脉冲重复频率与最大采样深度 最大采样深度dmax=c/2PRF 如脉冲重复频率（ PRF）愈高，两个脉冲间隔时间愈短，采样深度也愈小；反之则采样深度愈大。 距离测量与速度测量 最大测量速度Vmax与最大深度dmax的关系为Vmax.dmaxc2/8fo(常数) 所以探测深度越深，则可测的速度范围便越小，两者互相制约。,脉冲多普勒局
7、限性,连续多普勒,连续多普勒（CW）：通常有两个超声换能器（探头），一个发射频率和振幅恒定不变的超声波，另一个接收其反射波，探头连续发射和接收超声信号，沿超声束上不同深度的血流频移都被显示出来，没有距离分辨力。由于CW的PRF与超声发射频率相同，达百万赫兹以上，其尼奎斯特频率亦在百万赫兹以上，所能检测的高速血流大大超过了人体所需，故检测人体高速血流不会发生混叠现象。,脉冲波频谱多普勒(pulse) 在其取样线上设置取样区，可定位检测血流。被检测血流速度过高时，可出现混叠现象。 连续波频谱多普勒(continus) 在取样线的全长收集血流信号，用于检测高速血流，可定点检测最高速血流，无血流信号混
8、叠现象。,高脉冲重复频率多普勒,高脉冲重复频率（HPRF）:是在脉冲多普勒基础上的改进，换能器在发射一组超声波之后，不等取样部位的回声信号返回，又发出新的超声脉冲，增加了PRF，所测血流速度范围扩大，但减小了最大可探测深度。HPRF是介于PW和CW之间的技术。 目前由于同一探头既能用PW，又能用CW，所以HPRF已很少用。,多普勒血流频谱分析基础,多普勒血流频谱分析是给出一种显示，它的两个正交轴分别代表时间（水平轴）和频率（垂直轴），而相应的信号幅度则用密度或亮度表示。 在多普勒超声血流测量中，FFT技术是频谱分析的主要方式。,频谱多普勒技术的用途,测量血流速度参数 可以测量收缩期峰值速度(V
9、S),平均速度(Vm)，舒张期速度(Vd),收缩期与舒张期速度之比值S/D 速度时间积分（VTI），包括收缩期，舒张期及全心周期的VTI：VTIS，VTId,VTIt 搏动指数PI，阻力指数RI 加速度Acc，减速度Dcc。,确定血流方向 从零位基线向上的血流频谱为朝向探头的血流，从零位基线向下的则为背离探头的血流。,判断血流的种类，性质 脉动性即有尖峰脉冲波的为动脉血流。 呈连续不断的为静脉血流，但血流速度可因深呼吸而有起伏或方向倒错， 层流是血流方向，速度均无变化， 射流为高速血流， 湍流为方向较杂乱的血流，在频谱多普勒上表现为零位线上下有杂乱的信号出现。,频谱多普勒技术的用途,彩色多普勒
10、,彩色多普勒血流显像（CDFI）是在脉冲多普勒基础上发展起来的技术，以解剖结构的灰阶声像图为背景，对感兴趣区域实时多点取样进行多普勒检测，将其以伪彩色编码的形式显示后叠加在灰阶图上，成像的特点是以色彩显示人体各部位血流的动态信息，借以观察血管的解剖形态与活动情况等，可直观形象地显示血管内血流状态，故有“非损伤性心血管造影法”之称。,彩色多普勒血流成像,是脉冲波多普勒信号以彩色编码显示，多条取样线及多个取样区可显示血流的流动。 技术特点: （1）显示血流的流动方向 流向探头方向为红色 背离探头方向为蓝色 （2）标志流速的快慢 彩色信号明亮流速快 彩色信号暗淡流速慢,彩色多普勒能量图,除了CDFI
11、外,彩色多普勒成像方式还有彩色多普勒能量图(CDE),是通过获取红细胞的散射能量总积分,将红细胞多普勒能量信息配以红色显示,以彩色亮度表示多普勒信号的能量大小,除去了血流方向信息,提高了血流显示灵敏度,利于检出低速血流 。 CDE局限性：易受心脏搏动或呼吸运动等引起的闪烁干扰影响，并且不能显示血流性质、血流方向及速度。,彩色多普勒的临床应用,与二维超声、M型超声、频谱多谱勒并用 和负荷超声实验并用:提高了CDFI的敏感性 和造影并用:血流敏感性提高,心腔轮廓清晰,心肌血流易于成像,心血管系 检查瓣膜口的狭窄性射流，关闭不全的反流，心腔间、心腔与大血管间、大血管的分流等。 腹部及盆腔器官 检测其
12、正常血流及异常血流，如肿瘤的新生血管的血流。 表浅器官 与腹部及盆腔器官相同。 外周血管 检测动脉血流：有无管腔狭窄，闭塞，血栓，动脉瘤形成。 检测静脉有无血栓形成，静脉瓣功能不全。 检测有无动静脉瘘。,动脉静脉血流的判断 彩色信号持续呈现静脉血流 彩色信号有规律的闪现动脉血流 层流、射流和湍流的判断 彩色信号均匀无深浅（色调）或颜色的变化层流 高速血流有彩色倒错射流 色彩杂乱湍流 超声束与血流束之间的夹角 90血流不能显示 流速过高，超过了Nyquist极限出现彩色型号混叠,彩色多普勒的调节技术,彩色图（color map） 两种色彩显示血流方向 三种色彩（例如红黄绿） 可显示高速血流并把血
13、流的慢速与 快速区分开，用于心血管,用于较低速血流如腹部血流的显示。,滤波器（filter） 低通滤波可使低速血流显示，适用于查低速血流， 高通滤波可“切掉”低速血流，在查高速血流时不致受低速运动的干扰。,彩色多普勒的调节技术,速度标尺(scale) 高速标尺适用于高速血流检查，低速标尺适用于低速血流检查。 用低速标尺检查告诉血流易使血流信号受到低频运动信号的干扰，用高速标尺查低速血流，可使低速血流不被显示。,彩色多普勒的调节技术,取样框 彩色多普勒检查也有取样框，应选择适当大小，取样框过大，可使血流信号增强，“溢”出到血管外（如增益也使用较高）。取样框过小，则彩色多普勒显示血流的敏感性可能降
14、低。,彩色多普勒的调节技术,消除彩色信号的闪烁(flash) 闪烁性干扰信号 一般可选择较高的滤波条件，较高的速度标尺来避免闪烁干扰。,彩色多普勒的调节技术,来源：如呼吸，腹肌运动等 表现：大片状或块状的 不规律彩色信号,彩色多普勒能量图,以彩色多普勒反射回声的能量进行成像 对超声入射角度只有相对非依赖性 能显示低流量、低流速的血流，既使血流平均速度为零，也能显示其血流。 显示的信号动态范围广，不出现彩色血流信号混叠。 不能显示血流的方向 不能标志血流速度的快慢 不能标志血流的性质,频谱多普勒技术的用途,一、测量血流速度参数 可以测量收缩期速度（Vs ）平均速度（Vm）舒张期速度（Vd）、 速
15、度时间积分（VTI），包括收缩期、舒张期及全心动周期的VIT:VTIs、VTId、VTIt，搏动指数PI、阻力指数RI、收缩期与舒张期速度之比值SD。,频谱多普勒技术的用途,二、确定血流方向 从零位基线向上的血流频谱为朝向探头的血流，从零位基线向下的血流频谱则为背离探头的血流,频谱多普勒技术的用途,三、判断血流的种类、性质 脉动性的即有尖峰脉冲波的为动脉血流。呈连续不断出现的为静脉血流，但血流速度可因深呼吸而有起伏或方向倒错，层流是血流方向、速度均无变化，射流为高速血流，湍流为方向较杂乱的血流，在频谱多普勒上表现为零位上下有杂乱的信号出现。,频谱多普勒技术的用途,一、测量血流速度参数 二、确定
16、血流方向 三、判断血流的种类、性质,频谱多普勒技术的调节,一、脉冲波、连续波多普勒 高速血流（2m/s）选用连续多普勒，较低速血流选用脉冲波多普勒。 二、滤波条件 三、速度标尺,频谱多普勒技术的调节,四、取样容积大小 取样容积大小选择应小于被检的血管，不能超过血管的内径，在心腔内检查时取样容积也宜选用适当的大小，过大则不能精确地检测瓣口的血流。 五、防止频谱多普勒信号混叠 用高通滤波及高速标尺，可防止因被检测的速度过大而出现信号混叠。,频谱多普勒技术的调节,六、超声入射角校正 心血管系的检查，超声入射角不能大于20度；腹部、四肢等的外周血管检查，超声入射角不能大于60度，如实际角度大于60度，必须校正到60度。,谢谢,
