超聲影像學(多普勒血流顯像)

A型超聲診斷Ａ型儀回聲圖超聲診斷常見顯示方式B型超聲診斷超聲診斷常見顯示方式M型超聲診斷回聲以光點顯示，采用時間展開，形成波群曲線。超聲診斷常見顯示方式D型超聲診斷頻譜顯示超聲射向流動的紅細胞，接收到紅細胞散射回聲，提取Dopplershift（多普勒頻移）,經(jīng)ＦＦＴ處理，形成頻譜顯示。頻譜在baseline以上者為迎向探頭的血流，baseline以下者為離開探頭的血流。超聲診斷常見顯示方式第四章

多普勒血流顯像

教學目標掌握多普勒效應的基本概念及臨床應用價值2.

掌握彩色多普勒血流顯像的基本原理3.熟悉彩色多普勒技術應用的注意事項及血流特征

生活中的多普勒效應多普勒超聲臨床應用范圍心臟瓣膜病變及先天性心臟??；阻塞的動脈（動脈閉塞）；動脈縮窄（狹窄）；血栓（深靜脈血栓）；靜脈曲張（靜脈功能不全）；動靜脈畸形；心臟壁的運動。多普勒超聲類型

1、狹義上指彩色多普勒血流顯像(CDFI)2、廣義上包括有：（1）彩色多普勒血流顯像(CDFI)

（2）彩色多普勒組織成像(CDTI)

（3）經(jīng)顱彩色多普勒血流顯像(TCD)

（4）彩色多普勒能量圖(CDE)

（5）頻譜多普勒：脈沖型多普勒(pw)、連續(xù)型多普勒(cw)其基本原理是依賴于多普勒效應。連續(xù)波與脈沖波的概念第一節(jié)多普勒效應一、多普勒原理

1.定義：當聲源與接收器作相對運動時，接收器接收的聲波頻率與聲源發(fā)出的頻率不一致，這一現(xiàn)象稱為多普勒效應。超聲的臨床工作中，通過分析接收到的運動紅細胞的相對頻移，檢測血流。

二、詳細解釋：探頭（聲源）朝向血管發(fā)出頻率為fo的超聲波信號，發(fā)射的信號遇到血管內(nèi)運動的紅細胞，探頭接收到紅細胞背向散射信號，頻率為f，接收的信號頻率會發(fā)生改變，朝向探頭頻率增加，背向探頭頻率減低。接收信號頻率與發(fā)射頻率差異，就是多普勒頻移fd。超聲通過多普勒效應檢測運動的血流頻率差，為多普勒超聲診斷，亦稱為差頻顯示法。三、多普勒效應在超聲診斷中的應用：a、血流有無；b、血流方向；c、血流速度。第一節(jié)多普勒效應第一節(jié)多普勒效應四、多普勒公式：

在診斷成像中，多普勒效應主要用于研究血流。

設目標運動方向與超聲聲束在同一方向運動，探頭發(fā)出的超聲波頻率為f0，當血管內(nèi)血流朝向探頭方向，與探頭發(fā)射超聲方向夾角為θ，血流運動速為v探頭發(fā)出頻率f0的超聲，接收頻率差為fd的信號，

多普勒效應的數(shù)學表示：由于多普勒效應都是單程發(fā)射的聲。在臨床檢查中，發(fā)射和接收是同一換能器，換能器發(fā)出聲束，經(jīng)運動物體反射后又接收，往返各一次，發(fā)射了二次多普勒效應，所以，多普勒血流儀的多普勒公式：

第一節(jié)多普勒效應

多普勒頻移fd與血流速度V之間的關系：血流速度：五、多普勒角度θ的意義

多普勒頻移隨角度改變而改變多普勒聲束與血管內(nèi)血流方向之間的夾角θ很重要。稱多普勒頻移角度。角度從0~90°，cosθ變化。（1）θ=0°時，cosθ最大，即頻移最大，相應地聲束與血管內(nèi)血流平行，這種情況在實踐中很少達到。（2）θ=90°時，cosθ=0，表示血流與多普勒聲束垂直，此時探測不到多普勒血流頻移信號。第一節(jié)多普勒效應五、多普勒角度的意義（3）在實際工作中，測量血流時保持多普勒聲束角度在30~60°可取得可靠的多普勒頻移信號是很重要的。

（4）臨床工作中，努力使角度在這個范圍，不要超過60°。這就是頻譜多普勒的角度校正。（5）較大的血流速度計較小的夾角，產(chǎn)生較大的多普勒頻移，但并不超聲更強的多普勒頻移信號。

第一節(jié)多普勒效應六、人體產(chǎn)生多普勒效應條件：

1、多普勒效應產(chǎn)生的條件：相對運動，反射源及散射源。a、血流中紅細胞約8.5微米，超聲波長一般為0.3~0.5mm，大約是紅細胞的60倍，滿足d《λ，紅細胞是很好的散射體。b、利用紅細胞作為良好散射體及血管內(nèi)的運動，這就是多普勒血流儀測量人體的血流的原理。第一節(jié)多普勒效應六、人體產(chǎn)生多普勒效應條件：2、人體血流多普勒頻移的范圍人體血流速度為幾十厘米到幾米／秒，發(fā)射超聲頻率一般為3MHz～5MHz，用公式求得頻移范圍約是幾百到幾千Hz，在可聽聲頻率范圍，故可通過頻移輸入到儀器，可以輸出多普勒血流聲。3、低頻多普勒信號的去除心壁、腱索、瓣膜及血管壁，能產(chǎn)生低頻多普勒信號，對檢測血流信號是干擾信號，儀器中設置一個低頻濾波器濾除。

第一節(jié)多普勒效應第一節(jié)多普勒效應討論：利用多普勒效應可以獲得運動目標即血流的速度及運動方向多普勒效應的應用要考慮夾角的影響常用多普勒超聲顯像方式：頻譜多普勒：脈沖（PW)、連續(xù)（CW)彩色編碼多普勒一、臨床要求：心血管疾病中，常常需要檢測心血管內(nèi)某一小區(qū)域的血流，如瓣膜口某側(cè)血流，以判斷疾病；這項技術叫區(qū)域選通；二、操作要求：

1、把心臟或血管的二維圖像與脈沖多普勒技術有機結(jié)合，取樣容積可在二維圖像監(jiān)視下調(diào)節(jié)；取樣容積的位置，決定了檢測部位，大小決定了血流量；

2、通過角度校正：角度校正位于取樣容積中央，調(diào)整指向血管腔內(nèi)血流方向，計算探測到的絕對血流速度；第二節(jié)脈沖頻譜多普勒PW3、選用距離選通接收器，實際上是接收前設置延遲電路；三、關于脈沖重復頻率：

1、設所測血管深度為d，則超聲由體表到被測血流往返時間為：T=2d／c；

2、脈沖多普勒每秒鐘發(fā)射超聲脈沖個數(shù)，為脈沖重復頻率PRF,一般為KHz；

3、脈沖多普勒最大取樣深度，與PRF成反比：Rmax=C/2PRF；第二節(jié)脈沖頻譜多普勒三、關于脈沖重復頻率：

4、對血流進行取樣，取樣容積內(nèi)包含有很多紅細胞，因此，取樣信號是一個由多種不同頻率組成的復雜信號；采集血流信號經(jīng)計算機做FFT分析處理，以實時頻譜形式顯示；

5、信號處理告訴我們，為了讓取樣信號代表原始波形，晶體發(fā)出的原始超聲波頻率ｆ必須小于或等于二分之一取樣頻率（脈沖重復頻率）：ｆ≤PRF/2，稱為奈奎斯特極限頻率

第二節(jié)脈沖頻譜多普勒三、關于脈沖重復頻率：

6、血流速度低，頻移產(chǎn)生頻率低于奈奎斯特極限頻率，測原始波形可在需要信息基礎上入射重建；如果血流速度很高，高于奈奎斯特極限頻率，則由取樣信號重建的波形就與原始波形不一樣，這種現(xiàn)象叫做頻譜倒錯，亦稱為頻譜混疊、頻率失真等。7、脈沖多普勒頻譜顯示出現(xiàn)倒錯時，超過奈奎斯特極限頻率的那部分頻譜，顯示在基線對側(cè)。所以脈沖多普勒不能檢測高速血流性質(zhì)及測量速度。第二節(jié)脈沖頻譜多普勒四、脈沖多普勒信號的處理與顯示：1、頻譜分析是將取樣容積內(nèi)所接收的血流進行多普勒信號分解，與棱鏡分解光譜相似；2、水平軸代表時間，垂直軸代表流速?；€上是正向速度，基線下是負向速度，基線可以調(diào)整；3、頻譜的第三個軸對應背向散射能量，以亮點表示；4、混疊：速度超過奈奎斯特極限就產(chǎn)生。第二節(jié)脈沖頻譜多普勒五、混疊的處理：1、調(diào)整基線；2、提高速度刻度；3、降低發(fā)射頻率；六、頻譜多普勒的優(yōu)點和缺點：1、優(yōu)點：定點檢測血流；實時分辨率（對心動周期中血流速度的分布能詳細分析）；計算血流速度2、缺點：易發(fā)生混疊、不能探測最大速度、角度依賴第二節(jié)脈沖頻譜多普勒取樣容積PW的特點有一定的取樣容積距離選通反映取樣容積這一部分的血流狀態(tài)測高速血流時頻譜混疊現(xiàn)象第二節(jié)脈沖頻譜多普勒如果在脈沖多譜勒中存在假信號，影像會以相反的方向折轉(zhuǎn)顯示收縮期內(nèi)的前流血液。脈沖/連續(xù)多譜勒影像脈沖多譜勒連續(xù)多譜勒第二節(jié)脈沖頻譜多普勒一、工作原理

雙晶片探頭連續(xù)發(fā)射超聲，接收發(fā)射差頻信號，處理得到檢查目標的運動情況。二、顯示

單方向頻譜聲像圖三、特點

1.記錄全部差頻信號但沒有距離選通,用于單個運動目標檢查

2.目標的運動速度檢查沒有局限性

3.測量速度的準確性受目標運動方向與聲束夾角的影響第三節(jié)連續(xù)頻譜多普勒CWCW的特點無取樣容積無距離選通反映取樣線的血流狀態(tài)能測高速血流，不出現(xiàn)頻譜混疊現(xiàn)象第四節(jié)高脈沖重復頻率多普勒一、工作原理

單晶片探頭發(fā)射短脈沖超聲，在回聲信號到達探頭之前再次發(fā)射超聲脈沖，接收發(fā)射差頻信號，處理得到檢查目標的運動情況。二、顯示

單方向頻譜聲像圖三、特點

1.高脈沖重復頻率多普勒與脈沖頻譜多普勒的技術特點基本相同

2.由于是雙脈沖信號，相當于脈沖頻率提高一倍，奈奎斯特極限頻率增加，增大了目標運動速度的檢查范圍

3.優(yōu)點：保留了脈沖多普勒定位診斷的特點，增加了連續(xù)多普勒成像對高速血流測量的優(yōu)勢。第五節(jié)彩色多普勒顯示方式CDFI一、工作原理：與脈沖多普勒原理相同，但采取多點采樣，對每一點頻移大小和方向進行彩色編碼，將二維彩色信息疊加在二維灰階圖像相應區(qū)域。

二、顯示

紅色代表朝向探頭方向的血流，藍色代表背離探頭的血流，亮度代表血流平均速度，以五彩代表湍流。三、特點

1.直觀：最適合顯示分流及反流

2.與脈沖多普勒相同，受聲束入射夾角和奈奎斯特極限頻率的影響，超過奈奎斯特極限頻率值時，出現(xiàn)混疊現(xiàn)象。第五節(jié)彩色多普勒顯示方式CDFI四、彩色多普勒血流成像操作：

1、彩色框：由很多處理的掃描線上單個取樣容積組成，因此，彩色血流處理時間長，幀頻低；

2、彩色刻度：與脈沖多普勒相同；

3、角度的意義：與脈沖多普勒相同；轉(zhuǎn)變聲束，調(diào)整聲束與血管之間足夠小的角度，才能得到可靠的多普勒信號；

4、混疊：顏色翻轉(zhuǎn)。為了組成精確的信號，必須有足夠的取樣，取樣頻率提高。提高幀頻，混疊減少；

5、脈沖重復頻率的意義：即取樣頻率，儀器通過提高彩色刻度達到。但取樣深度受限；

6、深度的意義：深度增大，延遲時間延長，脈沖重復頻率降低，測量頻移信號最大值減少。第五節(jié)彩色多普勒顯示方式CDFI

五、彩色多普勒觀察與分析1、圖像形成：彩色血流信號顯示在相應的二維黑白圖像的液性暗區(qū)內(nèi)。2、彩色編碼方式：正紅負藍或正藍負紅3、血流速度與彩色輝度：由亮到暗，速度由高到低4、流速離散度顯示：離散度小，顏色純凈。紊亂血流增加綠色成分，輝度強弱代表紊亂的程度。正向血流紊亂呈黃色，負向血流紊亂呈青色。5、五彩鑲嵌血流圖像的形成：五彩混雜，交互出現(xiàn)。見于渦流等。

第五節(jié)彩色多普勒顯示方式CDFI

六、彩色多普勒顯示技術方法

1.彩色圖標調(diào)節(jié)改變編碼色彩及范圍

2.超聲頻率選擇根據(jù)檢查部位和探頭選擇超聲頻率

3.濾波器轉(zhuǎn)換根據(jù)目標運動速度選擇濾波器

4.速度標尺調(diào)節(jié)顯示灰階

5.增益調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)總增益及信號顯示增益

6.取樣框調(diào)節(jié)移動、縮放檢查區(qū)域

7.零位基線移動改變色標零位

8.余輝調(diào)節(jié)選擇不同的余輝

9.TGC調(diào)節(jié)改變深度增益第五節(jié)彩色多普勒顯示方式CDFI七、CDFI的優(yōu)勢與不足：1、優(yōu)勢：顯示某一區(qū)域的血流全貌，顯示血流方向，鑒別湍流和異常血流區(qū)域，顯示血流缺失；2、不足：受平均速度限制，對深部顯示差（時間分辨率差），易產(chǎn)生混疊，角度依賴第五節(jié)彩色多普勒顯示方式CDFICDFI的特點取樣框內(nèi)的血流狀態(tài)各點的血流方向和速度反映血流性質(zhì)：層流、湍流高速血流或湍流時出現(xiàn)五彩鑲嵌第六節(jié)能量多普勒顯示方式1、能量多普勒又稱：能源多普勒、振幅多普勒、多普勒血管造影；2、原理：背向散射多普勒信號量度，如能源，瞬間信號強度計算并疊加到B型成像中。3、優(yōu)勢：對血流更加敏感，不發(fā)射混疊，邊界顯示更佳；4、缺點：不能顯示速度及方向，沒有時間分辨力，對運動及其敏感。第六節(jié)能量多普勒顯示方式第七節(jié)正常多普勒血流特征頻譜圖像的分析一、人體血流的正常及異常流動狀態(tài)：層流、湍流、渦流二、層流血流性質(zhì)及頻譜特征：血流性質(zhì)為中間快，靠近血管壁的血流速度稍慢。頻譜特征：速度梯度小，頻譜窄。頻譜光點密集，包絡光滑，頻譜與基線之間有明顯空窗。血流聲柔