【一次学一点】医学上的多普勒技术（一）

最近几天，大家都进行了产品培训，收获不少，那么来看今天的文章应该会好吸收的多。

文起直接分享一动画视频——多普勒现象

视频中，一辆救护车迎面驶来的时候，听到声音越来越高；而车离去的时候声音越来越低。这种现象叫做多普勒现象，原理又称多普勒频移。

多普勒的现象在光波、声波、都会由存在，包括其他所有类型的波，和重力原理一样，广泛存在大自然的物理现象。类似的现象还有轮船行驶在河面上产生的波纹。

 

▌教科书上「多普勒」的原理

在运动的波源前面，波被压缩，波长变得较短，频率变得较高（蓝移blue shift）；当运动在波源后面时，会产生相反的效应。波长变得较长，频率变得较低（红移red shift）。波源的速度越高，所产生的效应越大。根据波红（蓝）移的程度，可以计算出波源循着观测方向运动的速度。

多普勒原理示意图

▌原理的应用——超声多普勒

超声下的红细胞

v  f_d       =  多普勒频移

v   F₀ =       探头发射的多普勒频率

v   V     =  血流的速度

v   C     =  声波的速度（1540 米/秒）

v   q     =  声束和血流方向之间的夹角

知道原理后，我们来了解下在超声设备上用于临床诊断的成像技术。

▌连续多普勒

连续多普勒原理图

连续波多普勒：探头采用两个（或两组）晶片，由其中一组连续地发射超声，而由另一组连续地接收回波。探头连续发射/接收，获取在取样区域内多点多普勒频移信息，检测出最高速度血流并显示。因此主要用于检测高速血流。（请注意，这里的数值取值是区域多点，显示的最大值，没有特定的位置，故无法定位）

连续多普勒图像

▌脉冲多普勒

脉冲多普勒原理图

脉冲式多普勒超声仪发射的是脉冲波，每秒发射超声脉冲的个数称脉冲重复频率（PRF），一般为5～10kHz。探头用同一个晶片发射和接收，获取在取样点处取多普勒频移信息。因此能具有距离分辨性。（和连续多普勒最本质的区别）主要用于检测低速血流。

以此为界，以下要介绍的所有多普勒都是属于脉冲多普勒技术。

▌脉冲频谱多普勒

脉冲频谱多普勒原理

• 速度/频移-时间显示图谱

• 横轴代表时间，即流速持续时间

• 纵轴代表速度

• 中间水平线代表零频移线（基线）在基线上面为正向频移，血流方向朝向探头

• 在基线下面则为反向频移，血流方向背离探头

脉冲频谱多普勒图像

▌彩色多普勒

彩色多普勒是脉冲波多普勒的一种。彩色血流成像（CFM）是在二维声像图上叠加彩色实时血流显像。每一个彩色的点表示小区域内血液流速的平均值。不同的颜色代表血液流量的速度及检测方式的不同。通常，红色表示迎向探头的血流方向，蓝色表示离向探头血流方向。

彩色多普勒原理图

彩色多普勒图像

▌能量多普勒

是取其红细胞的能量总积分，配以红色成为血流信息的图像显示。彩色亮度表示多普勒信号能量的大小。血流信号显示与血流方向无关。

能量多普勒图像

▌组织多普勒

利用多普勒原理可以获得体内运动物体的信息，可借助多谱勒原理来探测心肌的运动，通过改变多普勒滤波系统，除去心腔内血流产生的高频低幅度信号，提取低频高幅度的心肌室壁多普勒信号，并在二维图像中用不同的颜色标明心肌运动的方向与速度大小，这就是组织多普勒成像（TDI、DTI）。

用以评价心功能（收缩、舒张）、室壁运动分析、缺血性心脏病、高血压病、心肌病心脏电生理研究等。

组织多普勒图像

组织多普勒频谱图像

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多普勒上部曲告一段落，下次我们继续了解多普勒更多的高级发展。

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