多普勒

一 一．多普勒频谱（spectral） 多普勒频谱是利用多普勒效应（Doppler effect，）提取多普勒频移（Doppler shift）信号，并用快速富立叶变换（fast Fourier transform，FFT）技术进行处理，最后以频谱形式显示。 多普勒频移可用下列公式得出： 2ＶCosθ fd = ± ——————fo C 式中fd = 频移；V = 血流速度；C = 声速（1540m/s）；fo = 探头频率，Cosθ= 声束与血流方向的夹角余弦值。 测得了多普勒频移就可用上述公式，求得血流速度： fd C     V = ± ——————             2fo Cosθ 图1-1-5为颈动脉的多普勒频谱，频谱的横轴代表时间，纵轴代表频移的大小（用KHz表示），中间水平轴线代表零频移线，称为基线（base line）。通常在基线上面的频移为正，表示血流方向迎着换能器而来；基线下面的频移为负，表示血流方向远离换能器而去。 频谱幅值 即频移大小，表示血流速度，其值在自动测量或手工测量时，可在屏幕上读出。频谱灰度（即亮度），表示某一时刻取样容积内，速度相同的红细胞数目的多少，速度相同的红细胞多，则散射回声强，灰度亮；速度相同的红细胞少，散射回声弱，灰度暗。 频谱宽度 即频移在垂直方向上的宽度，表示某一时刻取样血流中红细胞速度分布范围的大小，速度分布范围大，频谱宽，速度分布范围小，频谱窄。人体正常血流是层流，速度梯度小，频谱窄；病变情况下血流呈湍流，速度梯度大，频谱宽。频谱宽度是识别血流动力学改变的重要。 从超声多普勒实时频谱上，可以得到许多有用的血流动力学。如：① 收缩期峰速（Vs）；② 舒张末期流速（Vd）；③ 平均流速（Vm）；④ 阻力指数（RI）；⑤ 搏动指数（PI）；⑥ 加速度（AC）和⑦ 加速度时间（AT）。 多普勒频谱的获得有脉冲波和连续波二种。脉冲多普勒的换能器兼顾超声的发射和接收，换能器在发射一束超声后，绝大部分时间处于接收状态，并利用门电路控制，有选择地接收被检测区血流信号，其优点是有深度的定位能力，但它的缺点是受尼奎斯特极限（Nyquist limit）的影响，在测量高流速血流时，产生频谱的混迭（aliasing）现象（图1-1-6）。连续波多普勒的换能器由二片相邻的晶片组成，一片发射超声，另一片接收超声，其优点为可测量高速血流而不发生频谱的混迭，但无深度定位功能，故只有测量高速血流时用。 二．彩色血流成像（color flow imaging）或称彩色超声血流图（简称彩超）有三种： (一)　彩色多普勒血流成像（color Doppler flow imaging, CDFI）（图1-1-7）是利用Doppler原理，提取Doppler频移（Doppler shift），作自相关处理，并用彩色编码（频域法 frequey domain）。常规把迎着换能器方向（即入射声束方向）而来的血流显示为红色，远离换能器（入射声束）而去的血流为蓝色。血流速度快（即Doppler频移值大），彩色显示亮而色淡；血流速度慢（即Doppler频移值小），彩色显示暗而色深。 把上述彩色血流叠加在二维声像图上能确定血流的方位、与周围组织器官的关系，从而作出疾病的诊断或帮助多普勒取样，显示频谱作进一步对血流动力学的。彩色多普勒血流显示的不足主要是：①　显示的信号受探测角度的影响较大；②　当显示的频移超过Nyquist极限时，图像色彩发生混迭，出现五彩镶嵌的血流信号。 (二)　彩色多普勒能量图（color Doppler energy, CDE）（图1-1-8）又称彩色能量血管造影图（color power angio, CPA） 彩色多普勒能量图利用血流中红细胞散射的能量成像（能量法），即提取多普勒回波信号的能量（即强度），用积分法计算，然后也用彩色编码成像。彩色多普勒能量图有以下几种优点：①　不受探测角度的影响；②　灵敏度提高3 ~ 5倍，能显示低流量、低流速的血流；③血流可以显示平均速度为零的肿瘤灌注区；④ 显示的信号动态范围广；⑤ 不受尼奎斯特极限频率（Nyquist limit frequeney）的影响，不出现混迭（Aliasing）现象。 彩色多普勒能量图的不足是怕组织移动，本法显示信号的动态范围广，故对组织的微小移动也会出现闪烁伪像，对近心、近膈部位的诊断，闪烁伪像干扰尤为明显。 (三) 彩色血流速度成像 此法不用多普勒原理，而是由计算机根据反射回声中红细胞群在某一时间内的位移（时域法, time domain），用互相关系原理计算出血流的方向和速度，再把信号伪彩色编码，成为彩色血流图。此法可消除血管壁搏动回声的干扰，且不出现混迭。 三．三维超声成像 三维超声成像为20世纪90年代面世是新方法，近年来随着计算机技术的发展，三维超声成像不断改进，已有实时三维成像面世，但目前三维超声成像的实用价值尚待开发。 三维超声成像是在二维超声的基础上，用机械的或电子的方法，甚或手动的方法采集立体的回声数据，用计算机加以重建显示。其显示方式有： (一) 表面三维显示 在液体 — 非液体界面作计算机人工识别，钩边、数据采集，最后显示其表面景观，如胎儿的脸面（图1-1-9）等。 (二) 透视三维显示 对体内灰阶差别明显的界面，如胎儿骨骼，经数据采集，重建作三维显示，透视三维可选取高回声结构作为成像目标，也可选取低回声区域作为成像。 (三) 血管树三维显示 用彩色血流图法显示脏器内的血管树并加以数据采集，经计算机处理，显示为三维血管树。 (四) 多平面重投影 从三维数据中沿任何倾斜角度提取切面二维图，或显示三个轴向的任何平面切面图和与之相应的一幅立体图。