影像本科多普勒超声诊断基础

,多普勒超声诊断基础,讲述主要内容提示 超声多普勒基础 彩色血流显像彩超与彩阶,一、多普勒基本概念1、多普勒效应多普勒效应 (Doppler effect ) 当声源与接受器之间出现相对运动时,接收到的频率与声源发射的频率间就有一定的差异,这种频率的改变称为频移(d),发生的这种现象称为多普勒效应。 超声诊断中声源与接收器均为换能器（探头）,第一节超声多普勒基础,多普勒频移可用公式表达为 d=r- o=( 2vcos / c) o 式中,为血流速度，单位m/s或cm/s; 表示的是血流方向； d和可以通过仪器测定。 c为软组织中的平均声速1540 m/s,2、血流测量 在做人体血流检查时，多普方程式改写为v=c(d)/ 2 ocos 超声多普勒技术提供了人体内部有关血流的速度和方向的信息,二、探头安放角度与血流信息检测的关系1、在超声波入射角（）恒定时，频移仅决定于原始发射的频率（o）； d=(2vcos/c) o2、对于一定的d ， o越小，可测量的血流速度就越大。欲测高速血流，就应选择较低频率的探头（入射角恒定）。 v=c(d)/ 2 ocos,3、角度改变时与血流方向的对应关系 （1）当090时，cos为正值，即血流方向迎着超声探头而来， d为正向频移；( “近”流用红色表示血流方向) （2）当90180时，cos为负值，即血流方向背离探头而去，d为负向频移；（“远”流用蓝色表示血流方向） d=(2vcos/c) o,（3）当=0或=180时，cos=1这时d最大，即血流方向与声束在同一线上相向或背向运动； （4）当=90时，cos =0此时血流方向与声束垂直，则d=0，检测不到多普勒频移。,4、如血流保持一个恒定的流速(如100cm/s)以及恒定的o和c，能够影响多普勒频移的参数只有cos，在改变声束的入射角时，频移d将随cos值的变化而变化。 d=( 2vcos / c) o,5、检测的血流速度与实际血流速度之间的关系 由于检测血流速度受cos的影响，所以检测的血流速度值是相对值。 血流方向与超声束之间的夹角称为多普勒角，多普勒角愈小时，误差愈小，多普勒角在30度之内，检测血流速度为实际流速的0.87-1.00倍； 临床诊断时，使多普勒角度小于60度，小角度扫查，测得的血流速度相对准确。,6、两种多普勒方式（1）连续波多普勒（CW）：采用两个超声换能器获得有关血流资料。 优势 测高速血流 不足 无距离选通 （2）脉冲波多普勒（PW）：采用单个换能器，在很短的脉冲期发射超声波。 优势 距离选通 不足 不能测高速血流 PRF(脉冲重复频率) ：单位时间内发射脉冲波的个数,三、多普勒血流频谱分析基础 频谱分析的目的是产生一种显示，它的水平轴代表时间，垂直轴代表频率，而相应的信号幅度则用高度表示。频谱分析可取得更为准确的数据。（一）频谱分析基础（1）因为所有的血红细胞运动速度都不尽相同；（2）具有相同流速的红细胞的数量不一样；（3）由于血流脉动的影响，信号频率和振幅将随时间而变化。所以血流信息是空间和时间的函数。,（二）频谱显示方式1、速度/频移一时间显示谱图 频谱图上横轴代表时间，即血流持续时间，单位为s；纵轴代表速度（频移）大小，单位为cm/s；“收缩峰”指在心动周期收缩期内达到峰值流速的位置；“舒张期末”是将要进入下一个心动周期的舒张期最末点；“窗”为无频率显示区域；“中间水平线”(横轴线)代表零频移线（基线）；2、血流方向显示 正向 基线上方 负向 基线下方,频谱图,（三）常用多普勒信号参数1、收缩峰值流速(vs)，舒张期末流速(vd)2、平均流速(vm)3、阻力指数RI=vs -vd /vs4、脉动指数PI=vs -vd /vm5、收缩/舒张比值SD=vs /vd,图,四、提高脉冲多普勒检测血流速度的方法1、选择超声频率较低的探头； v=c(d)/ 2 ocos 2、增加脉冲重复频率(PRF)； d 1/2 PRF 3、减小取样深度； dmax*Vmax=C2/8o 4、移动零位线。,第二节彩色血流显像一、彩色血流显像的品质评价图像质量取决于（1）空间分辨力细微分辨；（2）速度分辨力对比分辨；（3）动态分辨力帧速率；（4）灵敏度对低速血流检测；（5）图像均匀性及穿透力；（6）彩色显示效果等方面。,图1,图2,二、彩色血流显像原理彩色多普勒血流显像是使用一种运动目标显示器（moving target indicator，MTI），测算出血流中血细胞的动态信息，并根据红细胞的移动方向、速度、分散情况，调配红、蓝、绿三基色，变化其亮度，叠加在二维扫描图像上。三、彩色多普勒血流显示的临床应用彩色多普勒临床应用：心血管系、浅表器官、腹腔脏器、泌尿、妇产科及外周血管的检查，也用于室壁及瓣膜运动信息的检测（组织多普勒成像TDI技术）。,四、彩色血流显像的局限性（一）彩色血流显像与声束入射角度的关系声束与血流方向的夹角变化所造成的伪像。 （二）彩色混叠 （三）二维图像质量受到影响 （四）湍流显示不确定性,彩色血流显像的几个基本概念,1 彩色血流速度标尺（scale）2 彩色血流显示阈值3 彩色血流滤波器,五、彩色多普勒能量图（CDE）CDE的主要特点（1）相对于角度的非依赖性：声束入射与血流的夹角改变，能量的总和不发生变化。（2）增加动态范围，可显示低流量、低流速血流。（3）不会发生混叠现象。（4）不能显示血流方向和血流速度的大小，脏器活动时，会造成闪烁伪像。,图,六、组织多普勒成像（TDI） 滤除高频低幅度的血流信号提取低频高幅度的室壁多普勒信号，帧频50帧/s，无混叠，显示速度范围0.03-0.01m/s，提供组织速度，加速度和能量信息，对声学造影剂比较敏感。,第三节彩超与彩阶一、彩色基础各种彩色是不同波长光混合的结果。红色、绿色、蓝色为三种基本颜色，即三基色。基色叠加后构成二次色，如品红色（红加蓝），青色(绿加蓝)和黄色（红加绿）。,二、彩色多普勒血流显像（CDFI）描述要点实时彩色显示血流方向，血流速度，血流分散；“近”流用红色表示血流方向；“远”流用蓝色表示血流方向；多普勒频移的大小（流速）用不同强度的颜色色调表示；多普勒频移分散（湍流）用绿颜色或红、蓝混合色表示。当血流速度增快，流量大，彩色多普勒成像的敏感度也提高,图,三、彩阶灰阶到彩色变换“彩超”主要对血流，“彩阶”主要对灰阶图像，即把不同等级的灰度变换为某种颜色灰阶到彩色变换。两者是不同的概念，应用领域亦不同，彩超与彩阶原理完全不同。,第四节血流动力学基础人体内的血液是一种流动的液体，只要受到很小的力的作用，就会产生相对运动。一、基本概念人体血液的可压缩性很小，但有黏滞性，这种黏滞性对血液的流动有一定影响。1、稳流流体元素以恒定的速度和恒定方向运动,2、非稳流当流体元素内任何一点的速度大小和方向均随时间而变化时，这种流动称为非稳定流动。在人体内，动脉血流显现脉动的性质。3、黏滞性流体流时产生内摩擦力的这种性质，称为流体的黏滞体。,4、流体阻力流体阻力可由泊萧叶定律推导出。在稳流中流量Q与长度L上的压差p2-p1的关系为Q=r（p2-p1）/8L式中，r为血管半径；为黏滞系数。半径的微小变化即可引起流体阻力的明显改变。血管的收缩对于调节心血管系统的外周阻力和血流量有重要作用。5、流量是指流体元素在一段时间里通过管腔横截面的体积。,6、层流黏性血流在血管中形成稳定的层流时，血细胞在血管中以相同的方向做规则的分层流动，但血管断面上各点的血流速度分布是不相同的，这就是层流。7、加速度由于心脏的收缩，在动脉系统中，血流在收缩早期产生加速度，在收缩晚期产生减速度。 在动脉系统中，血流的加速度对流速分布的形成起着主要作用。在静脉系统中，流速分布一般为抛物线形。,二、几何形体对流速剖面的影响当血流流经的横截面积突然缩小或扩大时，血流速度剖面产生相应的变化。1、入口效应血流流经横截面积突然变小处，会产生汇聚形的流速截面 生理情况下，汇聚形的血流截面见于动脉分支血流，当血流从大动脉流入小动脉分支时，小动脉入口处出现平坦形流速分布。舒张期从心房流入房室瓣环的血流 病理情况下，所有的狭窄性病变均导致汇聚形的血流截面，在狭窄口形成平坦形的流速分布。,2、出口效应当血流经一个横截面积突然扩大的管腔时，产生扩散形的血流截面，这便是出口效应。如果血流扩散度较大，将造成血流与管壁的分离，从而导致涡流。当血流在正常颈动脉分叉部位血管中流动时，血流速度分布形成高切应力和低切应力区。,小结1：超声多普勒技术提供了人体内部有关血流的速度和方向的信息。：探头安放角度与血流信息检测密切相关。：频谱分析可取得更为准确的数据。：彩色多普勒能量图检测血流更敏感。：红色、绿色、蓝色为三种基本颜色，即三基色。基色叠加后构成二次色。：彩色多普勒血流显像描述血流方向，血流速度，血流分散。,课堂练习题：心血管系检查时，超声的入射角应（）：小于；：小于；：小于；：小于； ：与角度无关。：能量多普勒技术的临床应用特点，下列那一项是错误的（）：显示湍流的能力明显提高；：显示血流方向性提高；：不受声束与血