CDFI | 多普勒超声基础超声考试重点笔记

多普勒超声基础

一、多普勒基本概念

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。

2、多普勒方式表达血流速度的公式如下：

式中C为声速（1540m/s）f_o：发射频率（已知）

⑴COSQ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，f_d即影响流 速值V。

⑵ 当多普勒入射角（Q）恒定时，频移fd 仅决定于发射频率fo。

对于某一定的f_d，f_o越小，则可测的血流速度V就越大。欲测高速血流，f_o就应选择低频率的探头。

⑶  当血流速度保持恒定时，如：100 cm/ s（以及恒定的f_o和C），那影响f_d的参数只有COSQ，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。

Q角改变的一般规律：

a)当O^O<Q<90⁰时，COSQ为正值，即血流迎超声探头而来，频率增加，fd为正向频移。

b)当90⁰< Q<180⁰时, COSQ为负值,即血流背离超声探头而去，频衰减低，f_d为负向频移。

c)当时Q=0或Q=180⁰时, COSQ= ±1,即血流与声束在同一线上相向或背向运动，这时fd最大。

d)当时Q=90⁰,COSQ=0时, 即血流方向与声束垂直，此时f_d =0，检不出多普勒频移。

3、三种多普勒方式

(1)连续波多普勒(CW)

采用两种超声换能器,一个发射恒定的超声波,另一个换能器恒定地接收其反射波(或后向散射波), 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。CW不能提供距离信息,即不具有距离选通性,不受深度限制,能测深部血流,无折返现象,可测高速血流。

连续波多普勒在取样线上有符号标记，其符号仅表示波束发射声束与接受声束的焦点，或声束与血流的焦点。

(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,而在脉冲间期内有一个”可听期”。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，但检查深部及高速血流受到限制。并受脉冲重复频率-PRF的影响，PRF越高，测量血流速度也越高。多普勒频谱技术的分析基础是快速富里叶变换-FFT。

(3)高重复频率脉冲多普勒-HPRF

是在脉冲多普勒基础上改进，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反回探头又发射出新的超声脉冲群，这样在一组声束方向上，若有一组超声脉冲向心腔内发射，第二组超声发射后，探头接受的实际上是来自第一组超声脉冲的回声，依次类推，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。

二、多普勒血流频谱分析基础

1、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。

2、为什么要频谱分析

（1）所有的血红细胞速度都不尽相同，在同一时刻，将产生许多频移，成为复杂波；

（2）具有相同流速的红细胞的数量也不一样，产生的振幅信号强度也不尽一致；

（3）又因血流脉动的影响，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。

在心血管测量中，频率（频移）代表血流速度，振幅代表具有该流速的血细胞的数目。在频谱图中，若横坐标代表频率，纵坐标代表振幅，由于频率与振幅的乘积即频谱曲 线下的面积等于信号的功率，这种频谱图也称为功率谱。

3、在多普勒超声血流测量中，FFT技术是频谱分析的主要方式。

在频谱显示为：速度/频率-时间显示谱图中有关概念：

（1）谱图上“横轴”代表时间（时基），即血流持续时间，单位为秒；横轴线也代表零频移线，在基线上面谱图为正向频移，血流朝向探头；在基线下面则为负向频移，血流方向背离探头。

（2）“纵轴”代表速度（频移）大小，用KHZ 表示（也可换算成速度）；

（3）“收缩峰”指在心动周期内达到收缩峰频率和峰速的位置；

（4）“舒张期末”将要进入下一个收缩期的最末点；

（5）“窗”为无频率显示区域；

（6）“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。

（7）“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。

三、脉冲多普勒局限性

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>2 fd，或写成f_d<1/2 PRF, 1/2PRF称为尼套斯特频率极限，如果多普勒频移（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。

 2、脉冲重复频率与最大采样深度

最大采样深度d_max=C/2 PRF

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。

 3、距离测量与速度测量

最大测量速度V_max与最大深度d_max的关系为V_max·d_max≤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、距离分辨力与速度分辨力

距离分辨力好（采样溶积小），则速度分辨力便低（频带愈宽），反之亦然。——速度和距离的测不准原理。