超声多普勒技术与临床 (二)

医学超声学

MedicalUltrasound第七讲超声多普勒技术与临床(二)三、多普勒超声的临床应用二、彩色血流显像一、多普勒超声基础第七讲超声多普勒技术与临床(二)2一多普勒超声基础1多普勒效应(2)多普勒方式表达血流速度的公式如下：(1)

多普勒超声血流检测技术主要用于测量血流速度，确定血流方向，确定血流种类：如，层流、射流等；获得速度、时间积分，压差等有关血流的参数。cosθ是血流与声束夹角的余弦函数，当相对固定时，则fd与流速成正比。3当多普勒入射角恒定时，频移fd

仅决定于发射频率fo。对于某一定的fd，fo越小，则可测的血流速度V就越大。欲测高速血流，fo就应选择低频率的探头。1多普勒效应当血流速度保持恒定时，如：100cm/s（以及恒定的f0和c），那影响fd的参数只有cosθ，即频移的数值依赖于入射角的变化，而速度的数值与入射角无关。

θ角改变的一般规律血管VC探头θ4(1)连续波多普勒(CW)

采用两个超声换能器,一发一收,沿声束出现的血流和组织运动多普勒频移全部被接受,分析,显示出来。2三种频谱多普勒方式

根据多普勒测量和显示方式的不同，一般将多普勒测量系统分为频谱多普勒和彩色多普勒两类。

优点：不受深度限制并可测高速血流。缺点：是轴向(或深度)分辨力较差，不能提供距离信息。5

采用发、收两用的单个换能器以短脉冲群方式发射超声波，并在发射间歇期又接收回声信号。2三种频谱多普勒方式(2)脉冲波多普勒(PW)

优点：可以定位取样来检测血流随时间变化的信息。缺点：检测深度和高速血流时受到限制

脉冲多普勒具有距离选通能力,可设定取样容积的尺寸,并调节其深度、位置，利用发射与反射的间歇接受频移信号，测值相对准确。6横轴代表时间，纵轴代表流速基线上为正向频谱，下为负向频谱2三种频谱多普勒方式7

相当于PRF加倍，频移也就增加一倍，扩大了血流速度测量范围。2三种频谱多普勒方式(3)高重复频率脉冲多普勒(HPRF)

优点：可以测量的最大血流速度比脉冲波多普勒技术大3倍以上。

缺点：对异常血流定位的准确性低于脉冲波多普勒技术，且频谱质量低于脉冲波多普勒技术。

探头在发射一组超声脉冲波之后，不等采样部位的回声信号返回探头又发射出新的超声脉冲群。8(1)显示：时间轴和频率轴，信号幅度用密度或亮度表示。3多普勒血流频谱分析基础(2)频谱分析的意义：血红细胞速度不同，同一时刻，产生许多频移。相同流速的红细胞的数量不一样，信号强度也不一致。血流脉动的影响，频率和振幅随时间变化。所以，血流信息是随空间和时间而变化的复杂信息。把形成复杂振动的各个简单振动的频率和振幅找出来，列成频谱图，成为频谱分析。9

谱图时间横轴,“纵轴”代表速度（频移）；(3)多普勒中，FFT是频谱分析的主要方式。“收缩峰”指在心动周期内达到收缩峰频率和峰速的位置；“舒张期末”将要进入下一个收缩期的最末点；“窗”为无频率显示区域；“频带宽度”表示频移在垂直方向上的宽度，即某一瞬间采样血流中血细胞速度分布范围的大小，如速度分布范围大，频带则宽，若速度分布范围小频带窄；“频带灰阶”即信号幅度，表示血流速度相同的血细胞数目多少。10(1)脉冲重复频率与最大测量速度脉冲重复频率-PRF

为了正确显示频移大小和方向，PRF必须大于fd的两倍，即PRF>2fd，1/2PRF称为尼奎斯特频率极限。4脉冲多普勒局限性(2)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。11(3)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·dmax≤C2/8f0（常数）所以探测深度越深，则可测的速度范围便越小,两者互相抑约。4脉冲多普勒局限性(4)距离分辨力与速度分辨力距离分辨力好（采样容积小），则速度分辨力低（频带愈宽），反之亦然——速度和距离的测不准原理。12

第一阶段:1983年Aloka公司彩超SSD-880。二彩色血流显像1彩超发展历史与临床应用

第二阶段:1989年以后彩色多普勒时代。

第三阶段:1990年以来，由模拟数字混合处理到数字化处理的发展阶段——即步入数字化时代。第四阶段:1996年后形成具有综合图像形成及处理功能的数字一体化工作站的彩色血流现显设备。“彩超”的发展已进入第四阶段——数字化多功能信息化时代。13

检测血细胞的动态信息，并根据血细胞的运动方向、速度、分散情况，调配红、蓝、绿三基色，变化其颜色亮度，叠加在二维灰阶图像上的彩色血流图。2彩色血流显像原理

(1)运动目标显示器—MTI法.(2)自相关技术

用于分析血流信号相位差，得出血流速度均值和血流方向。14(3)血流分散

分散是表示血流的紊乱情况,对应于频谱多普勒的频带宽度。频带窄=分散范围小，频带宽=分散范围大。(4)彩色显示

血流朝向探头，显示红色；血流背向探头，显示蓝色；出现血流紊流时，以红蓝混合色表示.

流速越快—红蓝色彩越鲜亮流速越慢—红蓝色彩越暗淡15彩色显像的角度大则成像速度降低，帧频下降；检查血流的深度增加将减少帧数。所以彩色血流显像的帧速率与采样点数，角度大小，探测深度是相互制约的。实际应用时注意到这点是必要的。在常规的PAL，NTSC制式的监视器显示中，必须和电视同步扫描，超声显示的帧数必须是50的约数，否则造成不稳定。(4)彩色显示正常股浅动、静脉163彩色显像的分类(1)彩色多普勒血流图(CDFI)是一种通过脉冲回波信号，用彩色图像实时显示血流方向、速度和血流状态等重要信息的超声诊断技术。优点：直观、形象、速度快，灵敏度和准确率高。缺点：它更多地作为定性诊断的方法，而对血流动力学的定量分析还须借助频谱多普勒；此外，这种方法同样具有脉冲多普勒的使用限制。173彩色显像的分类(2)彩色多普勒功率型(无方向性)能量图(CDE)是对多普勒频移信号的振幅-频移曲线的面积即多普勒信号能量进行彩色编码显示。优点:

它能显示血流速度的范围大缺点:

不能用彩色信号表示血流方向、血流速度及血流状态等信息。183彩色显像的分类(3)彩色多普勒方向性能量图是混合彩色多普勒，即彩色多普勒血流成像技术与能量多普勒技术的混合。用不同的颜色编码表示血流方向，但以能量方式显示血流。通过这两种技术的互补，可为超声诊断提供更全面、更丰富的血流信息量。193彩色显像的分类(4)彩色多普勒组织成像图(TDI)从人体的多普勒信息中提取出运动组织的信息，并以速度、加速度、分散度或能量为参数，经彩色编码获得二维图像显示。这种新的多普勒组织成像方式，主要用于无损伤地观察、评价心肌的运动功能。204彩色多普勒超声仪器的调节MTI滤波器滤掉非血流产生的低频信号

彩色增强器增强低速血流的显像亮度

声速-血流夹角一般要求小于60度

帧速调节减少取样范围和探查深度

速度范围根据实际的血流速度

彩色零线的移动出现色彩倒错时

血流增益21(a)调节滤波：高速血流用高通滤波，低速血流用低通滤波。(1)彩色多普勒基本操作(b)调节速度标尺：根据所检测血流速度的高低选择相应的彩色速度标尺。(c)取样容积选择：使其与血管腔相宜。(d)消除彩色信号的闪烁：选用适当的滤波条件和速度标尺，缩小取样框，屏住呼吸。

若为了提高彩色血流显示的敏感度，去增加超声输出功率，增加显示阈值等是不可行，而应该加大彩色血流增益，增加彩色血流的扫描密度，调节滤波及速度范围，调节脉冲重复频率（PRF），与彩色的平衡显示。22在进行多普勒频谱显示及彩色血流显示时，利用基线移位功能，可增大单向血流速度测量的量程，并克服折返现象，改变机线向上，使其向红色标尺方向调节，结果显示（负向频移）蓝色增多，反之则红色增多。(2)调节要领正确把握彩色显示角度，深度及PRF的关系，避免彩超及PW的局限性，发挥其长处，使检测血流信息满足诊断要求。

选择彩超仪器中灰阶B超和彩色血流不同的频率显像。黑白图像使用高频，彩色图像使用低频，可使复合而成的图像能获得高分辨力，又能提高彩色血流的检出敏感度。23

若有一个部位显示不清彩色血流应考虑以下内容：(2)调节要领调节仪器工作条件使其达到最佳效果，不应忽略：

彩色增益过小超声频率过高该处无血流或血流小于显示阈值超声束与血流方向垂直

空间分辨力提高可改善图像质量，但帧频下降时间分辨力提高，帧频增加，但空间分辨力会下降选择适度的图像前后处理及动态范围显示灰阶数越多，图像颗粒越细，灰度越大24显示深度受脉冲频率影响;减少脉冲频率，最大速度又受影响;增加角度，每秒的成像速度也受影响。5彩色显像的局限性正常的较高流速：PW的频谱不出现频率失真。而CDFI可出现彩色逆转，易误为血流紊乱。CDFI显示的是平均血流速度，而非最大流速。CDFI不能用于血流速度的定量分析。25采用零线位移方法，可使尼奎斯特频率极限增大1倍，但只能观察单一方向的血流。不能同时观察正、反方向的血流。湍流显示不确定性,当湍流存在时，定会出现绿点斑点，但出现绿点斑点并不一定就是湍流的存在。

骨骼阻挡

末梢静脉网

声束与血流方向夹角

检查方法及仪器调节影响5彩色显像的局限性26

彩色血流显像的基本构成及工作流程应包括：

由探头获取多普勒信息，经正交检波器，低通滤波，A/D转换，并将A/D转换后形成的数字信号输入到自相关器，计算出平均多普勒速度，血流分散和平均功率后而得到血流速度，方向和湍流的有关数据，进行彩色编码，并作彩色处理。6小结在一定角度范围内形成若干条采样线，每条线上设置若干采样点，形成二维的彩色血流图后再与二维灰阶图像叠加，构成一幅完整的彩色多普勒血流图。27彩超仪器有多种专门显示血流的彩色标尺，常用的有速度、方差、功率方式。彩色血流显像可表示血流的存在，血流速度和方向及血流性质等，属于间接转换的二维显示方式。彩色多普勒能量图（CDE），不受声束与血流夹角的影响，不存在折返现象，它与血流中红细胞的浓度（数量）有关，对于低速血流灵敏度高，可更理想地显示血流的空间分布。CDE不能表达血流的速度和方向。6小结28三、多普勒超声的临床应用(一)不同状态血流(二)彩色多普勒超声的临床应用29(一)不同状态血流—层流

血流在内腔前后径相似管道中●彩色多普勒表现颜色单纯中心鲜亮旁侧依次变暗30(一)不同状态血流—层流●脉冲多普勒表现频谱窄包络线光滑频谱光点密集明显空窗

31(一)不同状态血流—湍流

血流通道内有严重狭窄●彩色多普勒表现—五彩镶嵌彩色血流色彩倒错红蓝交错32(一)不同状态血流—湍流●脉冲多普勒表现频谱增宽空窗消失包络线不光滑毛刺状

33(一)不同状态血流—涡流

血流通过严重狭窄后进入大的空腔●彩色多普勒表现