超声多普勒发展史略
超声多普勒发展史略
超声多普勒发展史略超声多普勒发展史略一、早期的工作1842年Christian Johann Doppler首先提出光学的多普勒效应，其后Bays Bellot博士将这一原理引入声学领域。
1955年日本学者里村茂夫(Shigeo Satomura)等人用超声多普勒研究心脏的活动与评估外周血管的血流速度。
同期，Lindstrom与Edler也将多普勒用于临床检查。
美国Rushmer, Frankin与Baker等在五十年代后期从事超声多普勒的研究工作。
他们设计成功渡越时间血流计(transit timeflowmeter)，推出了最早的连续波多普勒，并进行过动物实验。
1962年日本Kato证实里村所观察到的噪声来自红细胞的后散射(backscatter)。
二、脉冲多普勒为了克服连续多普勒存在的缺陷，Reid、Baker与Watkins等于1966年研制了第一部脉冲多普勒仪(pulsed Doppler equipment)。
其后英国学者PNT Wells (1969)，法国学者Peronneau (1969) 也分别建立了类似的选通门多普勒系统(range-gated Doppler system)。
在六十年代，研究人员将这种脉冲多普勒与M型超声心动图相结合，即用M 型曲线进行深度定位，而用多普勒频谱曲线观察血流的变化。
1972年，Johnson及其同事首次发表应用多普勒经皮测量血流，并依据频谱曲线的特点探测有无血流紊乱，这对临床诊断有一定帮助。
为克服探测血流与观察结构所要求的取样线方向的矛盾，1974年华盛顿大学Baker, Tome与Reid等开发了机械旋转式扫描器，成功地研制出双工型脉冲多普勒回声扫描系统(duplex pulse-echo Doppler scanning system)。
Moritz及其同事(1976) 开发了一种“声定位系统(sonic locator system)"。
多普勒超声诊断基础 ppt课件
a. 速度相同的红细胞数
量越多，频谱灰阶就越亮
b. 速度相同的红细胞数
量越少，频谱灰阶就越暗
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频谱离散度（频带宽度）: 反映取样容积或探查
声束内红细胞速度分布范 围的大小
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a.若速度分布范围
小，速度梯度小，则频 带窄，如层流
，并以色彩显示血流及组织信息 优点：可实时显示血流及组织的空间 信息，并以色彩的形式表现出来 缺点：不能定量测定血流速度，只能估 计其大小，且价格昂贵
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• 彩色多普勒能量图（CDE）也称彩色多普 勒血管造影（CPA）： 其成像取决于多普勒能量频谱总积分即 与红细胞的数量有关 优点：彩色区表示血流的存在，可显示 低速血流，不会发生混叠现象 缺点：不能显示血流速度及方向的大小
多普勒效应
• 声源与声接器间的相对运动 ，声波频率就会改变
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多普勒发展史
• Joham Doppler 1842年提出多普勒现象 50年代日本学者里村茂夫最先用超
声多普勒研究心脏活动 60年代Rushmer研制成功定位及检测
频谱变化的多普勒 80年代Aloka推出实用功能的彩色多
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• 彩色多普勒速度能量图（CCD）: 即具有方向性的能量图：同时从多普勒信号
中提取能量和平均流速的信息，并正确联合选 配彩色，来显示血流的能量及平均流速
优点：具有彩色多普勒血流图和彩色多普勒 能量图 的优势，可提供高度敏感的平均血流 速度及方向信息缺 Nhomakorabea：价格昂贵
TCD的临床应用及报告解读
向出现在频谱中 • 尖锐的噼啪声
2） TCD 应用于神经介入
•介入治疗前的血流储备评价：如自动调节功能、血 管舒缩反应性等 •术中的微栓子监测及血流动力学监护 •支架术后的随访观察 •术后血管痉挛的监测，预防术后高灌注并发症。 •术后长期的血流动力学监测
当颅窗，建立了经颅多普勒(TCD)，目 前已发展 到第四代,可进行微栓子监测； • 1989国内引进。
1.2 原理
• 经颅多普勒超声（TCD）是应用和B超 一样的物理原理为基础，以发生超声波 的装置为能源的一种检查方法。
• 血流中主要是大量的红细胞，红细胞被 看做散射体，反射回来的散射波是多普 勒频移信号的主要组成部分。
• 受患者颅骨声窗穿透性的影响较大:老年、 女性（>60岁）由于骨质增厚可能颞窗探查 失败；
• 躁动、不能配合的病人不适于TCD检查；
• 房颤、严重心律失常者不适于。
1.5 TCD检查示意图
多普勒探头
• 2MHz：检测颅内动脉环血流动力学 • 4MHz：颅外段颈部血管和四肢血管 • 16-20MHz高频微小型连续波探头：主要用
频谱形态 (血流形态)
正常层流
狭窄下游紊乱的血流
2.2 常规检查： 颅内动脉狭窄和闭塞
动脉狭窄部位典型的涡流紊乱频谱
颅内血管狭窄的TCD诊断标准
轻轻度度狭狭窄窄：：狭狭窄窄程率度202－0－303％0％
• Vm 90-120cm/s，或双侧流速不对称大于 30％
• Vp 120-150cm/s(>60岁)；140－170cm/s (<60岁)
一份完整的TCD诊断报告：
第一页：图表 第二页：数字 第三气体和血流之间存 在声阻抗的不同而导致 气－血界面有超声散射， 当一个气泡从血流中通 过时可以接收到短暂的 超声增强信号。
多普勒超声
§在实际应用中，超声的发射与接收并 不一定正对着探测目标的运动方向， 多数情况下它们之间会存在一个夹角θ， 因此上述多普勒频移量Δf的完整表达 式应为：Δf＝2fcosθ·v／c
§D型超声成像诊断仪（Doppler Ultrasound, D超） 即超声多普勒诊断仪，是利用声学多普勒原理， 对运动中的脏器和血液所反射回波的多普勒频 移信号进行检测并处理，转换成声音、波形、 色彩和辉度等信号，从而显示出人体内部器官 的运动状态。
§例如去除羊水内的低回声，突出胎儿表面高回声， 滤过高时还可以突出胎儿骨骼结构，显示出高回 声结构的立体图像
§二、多普勒原理在超声医学诊断中的应用 §超声多普勒应用临床以来，其应用价值已愈加 明显，尤其在以运动器官为主要研究对象的心 血管科，超声多普勒诊断仪更成为不可或缺的 有力诊断工具； §原理应用：运动结构（如心脏瓣膜）或散射子 集合（如血管中的红细胞群体）反射回来的超 声波束，检测出其中的多普勒频移，得到探查 目标的运动速度信息，然后被人耳监听、用仪 器去分析、用图像去显示或者用影像去显现人 体内部器官的运动状态。
• 一列火车快速驶远时，它的汽笛声听来会沉 闷很多，因为声波相对于我们的频率变低、波 长变长了，这就是多普勒效应。
§多普勒效应并非仅仅存在于声波传递中，任何 以波动形式行进的能量传递过程，均可产生多 普勒效应，如无线电波、高能X射线(或γ 射 线)、可见光线以及其他电磁辐射等。 §人类之所以最先在声波范畴内发现多普勒效应， 是由于声波本身属于人耳的可闻波动，且声波 在空气中的传播速度不高（340m/s）,声源与 人耳的相对运动速度使声频率变化落在人耳的 敏锐辨别区内。
在彩色多普勒中，由 于血流的方向决定了 血流的颜色（一般正 向血流为红色，反向 血流为蓝色），所以 同一流向的血流处在 与声束不同角度时血 流的颜色也可能不同。
超声诊断历史、现状和展望
超声诊断历史、现状和展望
上海市崇明中心医院沈理
一：历史兴起40年代德国军用（1942年，K.J.Dussik）
A超50年代（1951年，Wild&Keid）
*B超静态：50年代（1952年，Wild&Keid）
60年代（1952-1968年，机械-电子扫描）
动态：70年代（1972年，荷兰）
心动超声M型：50年代（1955年，Edler）
黑白多普勒超声60年代（1964年，Lallagen）
*彩色多普勒超声心脏：80年代中期
腹部：90年代初期
*介入超声始于60年代，热于80年代中期
★超声造影心脏：70年代初期
腹部：80年代末期
三维超声心脏：80年代中期
（立体超声）腹部：90年代初期
二：现状
医院比较成熟诊断工具
A型趋于淘汰，眼科尚在使用（测量晶体厚度）
B型普及至乡村一级医院，设备质量差距悬殊很大
心动超声次之，普及到市县一级医院
★彩超异军突起
腹部超声队伍本来就大
彩超的2D图像与黑白机相似，有的甚至更好
彩超诊断仍以2 D黑白为主，作用占70-80%
以彩多为辅，作用占20-30%
介入超声热浪已过，作为不能替代的实用技术而存在，能解决临床一些问题。
三：展望
1：2D 高清晰度
2：3D 高实时性、可操作性
3：彩色高敏感度（时间、空间）时间看肾血管灌注、空间要高保真
4：微机化超声资料存贮、传输、重建（图、文、声、静态、动态）
5：微型化探头、整机（导管式探头、血管内探头）
6：高频化外用、经腹
7：造影外周、安全、有效、价廉 2D造影腹部大血管
多普勒造影全身性、小器官。
彩色多普勒超声的临床应用
5、90年代开始，彩色多普勒检查在腹 部疾病的运用研究发展迅速，被誉为“无 创性血管造影”。
二、彩色多普勒超声仪的功能范围 1.二维超声（B型超声）的功能 彩色的二维超声图像更清晰 对比分辩力及细微分辩力更高 型超声功能 3.多普勒功能 连续多普勒（CW） 脉冲多普勒 (PW)
门静脉栓
2、 肝脏 ①可以测量肝脏的血流量
VF——每分血流量 入肝血流：门V系75%，门V肝 VF=700ml/min
肝A25%，肝AVF=250ml/min 出肝血流：三支肝静脉：
中肝静脉VF=300ml/min 总量900ml/min左右 ②门静脉高压——门静脉增粗，血流缓慢， 血栓形成。 ③布—加氏综合症 用彩超可以与肝硬化 鉴别。
5、a:(A)——血流加速度。单位：M/s² 6、t——加速时间，单位为“ S”秒。 7、T——血流持续时间，单位为“S ”秒 8、Q(VF)———每分血流量，
单位为ml/min ① 动脉血流量测定：不稳定。 ② 静脉血流量测定：较稳定。 Q =0.57Vp×A（截面积）
9、PI(pulsatility index)——博动指数 正常值 1—1.5 PI=Vp-Vd/Vm 评价血管顺应性和弹性的指标。
胎盘内血管瘤
胎盘内血窦
早孕、先兆流产
过期流产
双胎、一死、一活
右侧输卵管妊娠
子宫肌瘤
子宫肌瘤
子宫腺肌瘤
子宫腺肌症
宫腔积脓
卵巢囊肿
输卵管积脓
盆腔炎
多囊卵巢
盆腔畸胎瘤
畸胎瘤
巧克力囊肿
脾脏移位至盆腔
陈旧性宫外孕
卵巢癌
克鲁根伯格瘤－－胃癌卵巢转移
2多普勒超声原理简介
SV(采样容积)
θ（角度）
v
每 度 10 误 差 （ 8 ％ ） 6
fd c 2 f 0 cos
夹角增加时，计算得到的血流速度 与真实值误差增大。
4 2
0 15 30 45 60 75 90
连续波多普勒
无距离选通能力 可探测血流速度范围大 弥补脉冲多普勒的不足，两者结合诊断
高脉冲重复频率多普勒
自相关算法
自相关 算法
速 能 度 量
方 差
彩色多普勒原理
TGC cos(wt) sin(wt)
波束 合成
正交 解调
I Q
壁 滤波
速度 估计
射频放大
频率 能量 带宽
彩色 血流 显示
数字 扫描 变换
彩色 优先 编码
余晖 保持
灰度 图像
临床指标
空间分辨率－－充盈不溢出 速度分辨率－－高、低速血流同时显示 时间分辨率－－帧频 灵敏度－－低速血管、小血管成像 均匀性－－图像色彩均匀
能量多普勒
方向能量多普勒
弥补能量多普勒不能显示血流方向 的不足，增加方向信息 不管是能量多普勒还是方向能量多 普勒，反映的是血流中能量的大小， 并不是速度的大小
方向能量显示
彩色映射（MAP）
彩阶
壁滤波
运动目标显示器（MTI），其实质为壁滤波器。 血流成像的质量取决于MTI的特性。 针对不同的彩色显示需要，滤除不必要的信息
多普勒超声原理
多普勒效应 频谱多普勒 彩色多普勒
多普勒效应
波源或接收者相对介质运动时引起频移 波源运动、接收者运动（相对介质）
多普勒效应的计算
接收者运动
c V cosθ fs f0 c
独家彩色多普勒超声
独家彩色多普勒超声汇报人：2023-12-11•独家彩色多普勒超声技术简介•独家彩色多普勒超声技术的工作原理目录•独家彩色多普勒超声技术的临床应用•独家彩色多普勒超声技术的科研价值•独家彩色多普勒超声技术的未来发展•独家彩色多普勒超声技术的市场前景目录01独家彩色多普勒超声技术简介20世纪80年代初，医学界开始尝试通过多普勒效应来检测血流动力学信息，进而对心血管疾病进行诊断。
20世纪90年代，随着计算机技术和信号处理技术的进步，彩色多普勒超声技术逐渐得到广泛应用。
进入21世纪，彩色多普勒超声技术已经成为医学影像学中不可或缺的一部分，尤其在心血管、腹部脏器、妇产科等领域。
技术背景与历史技术特点与优势通过高频率的超声探头，可以获得高分辨率的图像。
彩色多普勒超声技术可以实时地显示血流动力学信息，便于医生进行快速诊断。
该技术无需侵入人体，减少了患者的痛苦和风险。
可用于全身各个部位的检查，如心脏、血管、肝、胆、胰、脾、肾等。
高分辨率实时性无创性广泛适用性应用范围：常用于心血管疾病、腹部脏器疾病、妇产科疾病等的诊断和监测。
限制：虽然彩色多普勒超声技术具有广泛的应用范围，但仍然存在一些限制，如对某些特殊部位（如肺部等）的探测效果不佳，以及受患者体型、肥胖等因素影响。
此外，该技术的准确性和可靠性也受到医生的技术水平和经验等因素的影响。
因此，在进行诊断时，需要由经验丰富的专业医生进行操作和分析。
技术应用范围与限制02独家彩色多普勒超声技术的工作原理通过压电效应，将高频电信号转化为超声波。
超声波发射器超声波接收器探头接收反射回来的超声波，将其转化为电信号。
集成超声波发射器和接收器，用于与皮肤接触，采集人体内部组织的反射信号。
030201超声波的产生与接收彩色多普勒效应当声源与接收器之间存在相对运动时，接收到的声波频率会发生变化。
彩色多普勒超声的血流检测利用多普勒效应，计算血流的速度、方向和分布情况。
对接收到的信号进行放大、滤波、数字化等处理，提取有用的信息。
超声诊断技术的发展史
超声诊断技术的发展史近10年来，随着计算机、信息技术、电子技术、压电陶瓷等高科技的迅速发展和临床诊断和治疗的需求，使图像质量和分辨率越来越高，超声诊断范围和信息量不断扩充。
当前超声诊断已从单一器官扩大到全身，从静态到动态，从定性到定量，从模拟到全数字化，从单参数到多参数，从二维到三维显示，多普勒彩色血液显示代替了创伤性导管检查，形成了一门新兴的科学——介人性超声学，大大扩充了超声诊断治疗范围，提高了诊断的特异性和信息量。
由于其损伤性小，电离辐射轻，价格低廉，易被患者所接受，目前已成为发展最快的成像技术。
所以，超声诊断设备是一种高科技产品，在某种程度上反映一个国家的科技进步水平。
世界上的超声诊断设备生产国有美国、日本、德国、澳大利亚、意大利、丹麦、韩国和中国。
美国、日本生产的超声诊断设备占世界超声诊断设备的70％。
1995年世界超声诊断设备市场达20亿美元。
仅1998年我国即进口超声设备2242．l万美元，出口超声设备2163．3万美元。
超声成像设备大致可分为通用型、心脏科和小器官／血管用等三类。
不难看出超声诊断设备的需求量很大，特别是中、高档超声诊断设备。
下面介绍几种超声诊断技术的最新进展。
一、全数字化技术。
全数字化技术带来了图像的高质量，使超声成像系统具有更高的可靠性和稳定性。
1987年美国ATL公司研制出世界上第一台前端全数字化超声诊断系统以来，该技术已成为现今超声诊断系统最先进的平台。
全数字化技术的关键是用计算机控制的数字声束形成及控制系统。
这种系统再与工作在射频下的高采集率AjD变换器及高速数字信号处理技术结台起来形成数字化的核心。
它包括有三个重要技术：（1）数字化声束形成技术；（2）前端数字化或射频信号模数变换技术；（3）宽频探头和宽频技术。
前端数字化后，分辨率改善30％，动态范围增加48 dB，随机噪声降低1／3。
超高密度阵元（512、1024阵元）探头，并可使探头的相对带宽超过80％。
经颅多普勒超声
颅内血管检测方法
3）枕窗：位于枕外隆凸下2－3CM，项中线左右 旁开 2CM 区域内。在枕窗超声束经枕大孔可检 测到VA（椎动脉）、BA（基底动脉），有时可 检测到PICA（小脑后下动脉）。 取样深度45～65 mm 受检者尽量使其头颈前屈，以便暴露枕大孔利 于超声束穿颅进行检测
STr A
大脑中动脉(MCA)
后窗（PW） 耳翼前面。
通过颞窗可探得MCA,ACA,PCA和后交通动脉。
颅内血管检测方法
2）眼窗：取样深度45～65 mm
眶前后窗 超声束经眶上裂可检测到OA（眼动脉），CS（颅内 动脉虹吸部）、PCOA（后交通动脉）和PCA（大脑 后动脉）
眶斜窗
超声束经视神经可检测到对侧ACA（大脑前动脉） 及ACOA（前交通动脉）。
经颅多普勒的发展史
1842年奥地利学者多普勒首先发现多普勒效应 1918年法国物理学家朗之万发现超声波 1965年Miyazaki和Kate测定颈部血管的血流速度 1966年拉什莫尔等建立脉冲多普勒仪,可定位所测血管 1982年挪威人Aaslid通过脉冲低频超声+适当颅窗,建立 了经颅多普勒(Trancraninal Doppler Ultrasound,TCD),目前已发展到第四代,可进行微栓 子监测 1989年开始国内引进
正常TCD频谱图像
异常TCD频谱图像
高 阻 波 形 （ 外 周 血 管 频 谱 图 像 ） ： 低 舒 张 末期流速→0。PI↑、RI↑、S/D↑
意义：脑动脉硬化。
弥散型波形：频窗消失，包络线紊乱不规则，整 个频谱弥散状。
意义：轻-中度血管狭窄及动静脉畸形。
涡 流 ： 正 常 频 谱 的 反 向 出 现 高 强 度 的 信 号 ， 一般均在收缩期出现。
超声发展史
超声发展史超声发展史超声技术是一种利用超声波在物质中的传播特性来进行检测、成像、处理等的技术。
随着科技的不断进步，超声技术在医学、工业、科研等领域得到了广泛应用。
本文将简要介绍超声技术的发展历程和现状，并展望未来的发展趋势。
19世纪末，法国物理学家路易·德·加尔香发现了超声波，这一发现为超声技术的发展奠定了基础。
20世纪初，奥地利科学家克里斯琴·里特开发了一种能够产生和接收超声波的装置，并将其应用于医学领域。
1922年，美国科学家弗雷德里克·沃特森·凯利成功研制出了第一台A型超声诊断装置，可以用来探测人体内部器官和组织。
20世纪50年代，随着电子技术和计算机技术的迅速发展，超声技术得到了进一步改进和完善。
美国科学家加里·雷诺兹提出了脉冲反射法，使得超声诊断技术更加准确和灵敏。
1954年，美国科学家罗伯特·伍兹成功研制出了第一台B型超声诊断装置，可以产生实时二维图像，使得医生能够更加准确地诊断病情。
20世纪70年代，随着计算机技术的进一步发展，超声技术得到了更加广泛的应用。
美国科学家约瑟夫·辛格提出了彩色多普勒技术，使得超声技术可以用来检测血液流动和心脏功能。
1980年，美国科学家保罗·劳伦斯发明了谐振式探头，可以产生高分辨率的图像。
21世纪初，随着纳米技术和材料科学的迅速发展，超声技术又得到了新的突破。
新型的纳米材料可以显著提高超声信号的分辨率和灵敏度，使得超声技术可以应用于更小的物体和更精细的检测。
目前，超声技术已经广泛应用于医学、工业、科研等领域。
在医学领域，超声技术已经成为一种安全、无创、便捷的诊断方法，可以用来检测胎儿、心脏、肝脏、乳腺等疾病。
在工业领域，超声技术被广泛应用于检测材料厚度、检测泄漏、进行材料处理等。
在科研领域，超声技术被用于研究物质的物理性质、化学反应等。
未来，随着科技的不断发展，超声技术将会得到更加广泛的应用和改进。
超声多普勒诊断技术的优化与发展
超声多普勒诊断技术的优化与发展超声多普勒是一种非常重要的医学影像学检查技术，它广泛应用于心血管、产科、乳腺等多个医疗领域。
近年来，随着超声技术的不断发展和更新换代，超声多普勒成为了医学诊断中的一个重要组成部分。
本文将探讨超声多普勒诊断技术的发展历程、发展现状以及未来的发展趋势。
一、历史回顾超声诊断技术最早在20世纪初就已经被发明，但直到20世纪70年代，随着超声多普勒技术的出现，才使得超声成为了一种更为全面、更为精确的医学影像学检查技术。
超声多普勒利用了多普勒效应，可以通过探头发射的超声波反射并记录运动物体反射超声波的频率变化，精确测量血流速度及方向，对心血管、产科、乳腺等疾病进行全方位的检查和诊断。
二、现状分析随着计算机技术和数据处理技术的不断提高，今天的超声多普勒已经实现了数字化、立体化、动态化等多项功能，可用于检查心脏、肝脏、肾脏、血管等各种器官。
最近，超声多普勒技术又开始向精度和自动化方向发展，不断提高成像分辨率和信号的稳定性。
在超声多普勒的应用方面，除了心血管和产科外，近年来越来越多的研究证明，乳腺超声检查可以帮助早期发现乳腺癌和良性肿瘤，成为了乳腺疾病筛查的重要手段。
同时，超声多普勒已经在肝脏、肾脏、眼科等方面得到广泛应用，成为了医学健康检查和疾病诊断的重要辅助技术。
三、未来展望随着人口老龄化的加速，医疗需求将会进一步提高，同时，医学影像学的发展也将会更加迅速和广泛。
因此，未来的超声多普勒技术将面临更加高端化、精准化和智能化的挑战。
未来的发展趋势也将会更加注重数字化和自动化，例如图像矫正技术、人工智能辅助诊断技术等，将会加速超声多普勒技术的普及和应用，提高医疗服务的效率和水平。
总之，超声多普勒技术的优化与发展是医疗技术进步的重要组成部分，它在诊断各种疾病方面具有不可替代的作用和价值。
随着超声技术的不断发展和改进，我们相信它将会带来更多的医学突破和进步，为全球人民的健康献力！。
超声多普勒效应名词解释
超声多普勒效应名词解释
超声多普勒效应是指当超声波通过某些物体时，由于物体内部的流动或振动会改变反射回来的超声波的频率和振幅，从而产生一种特殊的现象。
这种现象被称为多普勒效应。
在医学领域中，超声多普勒效应被广泛应用于诊断和治疗。
它可以通过测量血流速度、检测心脏瓣膜功能、诊断肿瘤等方面为医生提供重要的信息。
超声多普勒效应是由奥地利物理学家克里斯蒂安·多普勒在19世纪初发现的。
他发现当一个发射器向一个静止物体发出声波时，接收器接收到的声波频率与发射频率相同。
但如果物体在运动，则接收到的声波频率将会有所改变。
这种现象被称为多普勒效应。
在医学领域中，超声多普勒效应主要用于检测血流速度和方向。
它可以帮助医生确定血管是否狭窄或堵塞，并帮助评估心脏瓣膜功能。
此外，超声多普勒效应还可以用于检测肿瘤和其他异常组织的存在。
通过将超声波传播到人体内部并测量反射回来的信号，医生可以确定组织的密度、形状和位置。
总之，超声多普勒效应是一种非常有用的医学技术，它已经成为了现代医学中不可或缺的一部分。
它可以帮助医生更准确地诊断和治疗各种疾病，并提高患者的治疗效果和生活质量。
超声波发展背景
超声波发展背景超声波是一种具有高频率、高能量的声波，其频率超过了人类能听到的上限20kHz。
超声波在许多领域中都有广泛的应用，包括医学、工业、科学研究等。
本文将详细介绍超声波的发展背景和其在不同领域中的应用。
一、超声波的发展背景超声波的研究始于19世纪，最早由法国物理学家皮埃尔·居里发现。
他发现当电场施加在一些晶体上时，会产生高频的声波。
这一发现奠定了超声波研究的基础。
随着科学技术的发展，超声波的应用范围逐渐扩大。
20世纪初，科学家们开始研究超声波在医学领域的应用。
1915年，德国医生卡尔·多普勒发现了多普勒效应，即声波在运动物体上的频率变化。
这一发现为超声波在医学诊断中的应用打开了新的大门。
二、超声波在医学领域的应用超声波在医学领域中有着广泛的应用。
其中最为常见的就是超声波在医学诊断中的应用。
1. 超声波成像超声波成像是超声波在医学诊断中最常见的应用之一。
通过将超声波传入人体组织中，利用不同组织对超声波的反射和传播速度的差异，可以得到人体内部器官的图象。
这种无创的成像技术在临床上被广泛应用于检测胎儿发育、肿瘤、心脏病等疾病。
2. 超声波治疗除了成像，超声波还可以用于医学治疗。
超声波的高频振动可以产生热量，用于治疗某些疾病。
例如，超声波可以用于治疗肿瘤，通过高温破坏肿瘤细胞。
此外，超声波还可以用于物理治疗，如治疗肌肉骨骼疾病等。
三、超声波在工业领域的应用超声波在工业领域中也有广泛的应用。
1. 超声波清洗超声波清洗是一种常见的工业清洗技术。
通过将超声波传入清洗液中，产生高频振动，可以有效地清除物体表面的污垢和杂质。
这种清洗技术被广泛应用于电子、光学、汽车等行业。
2. 超声波焊接超声波焊接是一种高效、无污染的焊接技术。
通过将超声波传入焊接部位，产生高频振动，使材料份子间产生磨擦热，从而实现焊接。
这种焊接技术被广泛应用于塑料、金属等材料的连接。
四、超声波在科学研究中的应用超声波在科学研究中也有重要的应用。
声学多普勒海流计的近期发展综述
声学多普勒海流计的近期发展综述作者：刘长乐，刘有刚，尹训强来源：《科技视界》 2015年第26期刘长乐1,2 刘有刚2 尹训强3（1.中国海洋大学，山东青岛 26600，2.国家海洋局北海海洋工程勘察研究院，山东青岛 266033，3.国家海洋局第一海洋研究所，山东青岛 266033）【摘要】声学多普勒海流计是目前国际上流速测量采用的主要设备，此类仪器利用声学多普勒原理进行流速剖面测量，具有传统测量手段无法比拟的特点。
本文对声学多普勒海流计工作原理与近期发展进行了总结，并简单归纳了声学多普勒海流计在应用中应注意的问题。
【关键词】多普勒；海流；波浪；发展作者简介：刘长乐（1978—），男，学士，高级工程师，主要从事物理海洋调查与研究。
刘有刚，硕士，教授级高工。
0 研究背景海流是海洋水文的主要要素之一，海流的测量是近海和远洋调查的重要内容之一。
自从1905年制造出首台艾克曼海流计以来，经过一百多年的历史，测流仪器已经发展到上百种。
声学海流计是近代发展起来的、以声学多普勒效应为测量原理的新型物理海洋观测仪器。
由于声学海流计具有不破坏流场，可测瞬时流，能自动校准，能获得高精度，能测低流速等机械转子式海流计所不具备的优点，自从它出现以后，很多国家都很重视。
近些年来，国内若干单位也进行了这方面仪器的研制。
声学测流仪器按其工作原理可划分为多普勒流速剖面仪、单点式多普勒流速计，本文仅讨论第一种。
1 近期发展近三十年来，以美国RDI公司和挪威Nortek公司为首的数家设备制造厂商在声学多普勒海流计从实验室走向野外观测方面做出了卓有成效的工作。
1981年起，美国RDI公司先后推出了三代ADCP（声学多普勒海流剖面仪），其中1981年推出第一代窄带ADCP，1991年推出第二代即宽带ADCP，在第一代的基础上提高了流速测量的空间和时间分辨率，1995年推出第三代即小型化、低成本ADCP，目前，该公司已成为多普勒海流剖面仪行业的标杆，尤其是其拥有世界领先的底跟踪专利技术，根据应用海域深度不同，分别生产制造了Mariner、Sentinel、Ocean Surveyor等系列产品，具备精确走航海流剖面观测能力，使其成为全球最大的ADCP生产厂商，其生产的超过5000台ADCP在世界各地得到了广泛应用。
超声波发展背景
超声波发展背景超声波是一种机械波，其频率高于人类听觉范围的声波。
它在医疗、工业、军事和科学研究等领域中有广泛的应用。
超声波的发展背景可以追溯到19世纪。
19世纪末，法国物理学家皮埃尔·居里发现了压电效应，即某些晶体在受到压力时会产生电荷。
这一发现为超声波的产生提供了基础。
随后，居里夫妇的学生保罗·朗厄尔利用压电效应制造了第一个超声波发生器。
20世纪初，德国物理学家威廉·康拉德·伦琴发现了超声波的多普勒效应。
他观察到，当超声波遇到物体并反射回来时，频率会发生变化。
这一发现为超声波在医学领域的应用奠定了基础。
医生们开始使用超声波来诊断疾病和观察人体内部的器官。
随着科学技术的不断发展，超声波的应用范围不断扩大。
在医疗领域，超声波成为一种无创的诊断工具，可以用于检查器官、肌肉、骨骼等。
它可以帮助医生发现肿瘤、结石、血栓等病变。
此外，超声波还可以用于产前检查，观察胎儿的发育情况。
在工业领域，超声波被用于清洗、焊接和测量等应用。
超声波清洗可以去除物体表面的污垢和油脂，而无需使用化学溶剂。
超声波焊接可以用于塑料、金属和玻璃等材料的连接。
超声波测量可以用于测量液体的流速、距离和密度等参数。
在军事领域，超声波被用于声纳系统。
声纳是一种利用超声波来探测水下目标的技术。
它可以帮助军队发现潜艇和水雷等潜在威胁。
此外，超声波还在科学研究中发挥着重要作用。
它被用于材料研究、流体力学和声学等领域。
超声波可以帮助科学家研究材料的物理性质和结构。
它也可以用于流体的流动实验和声学波的传播研究。
总结起来，超声波的发展背景可以追溯到19世纪末，当时法国物理学家皮埃尔·居里发现了压电效应。
随后，德国物理学家威廉·康拉德·伦琴发现了超声波的多普勒效应，为超声波在医学领域的应用奠定了基础。
随着科学技术的进步，超声波在医疗、工业、军事和科学研究等领域中得到了广泛应用。
它在无创诊断、清洗、焊接、声纳系统和材料研究等方面发挥着重要作用。
超声波发展背景
超声波发展背景超声波是指频率超过人类听觉范围的声波，通常指频率高于20kHz的声波。
超声波在医疗、工业、军事等领域有广泛的应用。
本文将详细介绍超声波的发展背景，包括其起源、发展历程以及应用领域。
1. 超声波的起源超声波的起源可以追溯到19世纪早期。
1826年，法国物理学家拉瓦锡首次发现了超声波现象，他观察到在水中传播的声波会在水面上产生波纹。
随后，科学家们开始对超声波进行进一步的研究，并逐渐揭示了超声波的特性和应用价值。
2. 超声波的发展历程随着科学技术的不断发展，超声波的应用范围和技术水平也得到了极大的提升。
（1）20世纪初至中期：超声波在医学领域的应用开始兴起。
1915年，德国医生卡尔·多普勒发现了多普勒效应，为超声波在医学诊断中的应用奠定了基础。
此后，超声波成像技术逐渐发展，为医生提供了一种无创、无辐射的诊断手段。
（2）20世纪中期至末期：超声波在工业领域得到广泛应用。
1950年代，超声波测厚技术开始应用于金属材料的检测。
随后，超声波无损检测技术逐渐成熟，应用于航空、汽车、建造等行业，为质量控制和安全检测提供了有效手段。
（3）21世纪至今：超声波技术不断创新，应用领域不断扩展。
随着计算机技术和图象处理技术的发展，超声波成像技术得到了极大的改进，应用于心脏、肝脏、乳腺等器官的检查。
此外，超声波在清洗、焊接、液位测量等工业应用中也发挥着重要作用。
3. 超声波的应用领域超声波在医学、工业、军事等领域有广泛的应用。
（1）医学领域：超声波在医学中的应用主要包括超声波成像、多普勒超声、超声治疗等。
超声波成像技术可以用于检查器官的形态和结构，匡助医生进行诊断和治疗。
多普勒超声技术可以测量血流速度，用于心血管疾病的诊断。
超声波治疗可以用于肿瘤的消融和疼痛的缓解。
（2）工业领域：超声波在工业中的应用主要包括超声波清洗、无损检测、焊接等。
超声波清洗技术可以去除物体表面的污垢和油脂，广泛应用于汽车、航空等行业。
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超声多普勒发展史略一、早期的工作1842年Christian Johann Doppler首先提出光学的多普勒效应，其后Bays Bellot博士将这一原理引入声学领域。
1955年日本学者里村茂夫(Shigeo Satomura)等人用超声多普勒研究心脏的活动与评估外周血管的血流速度。
同期，Lindstrom与Edler也将多普勒用于临床检查。
美国Rushmer, Frankin与Baker等在五十年代后期从事超声多普勒的研究工作。
他们设计成功渡越时间血流计(transit timeflowmeter)，推出了最早的连续波多普勒，并进行过动物实验。
1962年日本Kato证实里村所观察到的噪声来自红细胞的后散射(backscatter)。
二、脉冲多普勒为了克服连续多普勒存在的缺陷，Reid、Baker与Watkins等于1966年研制了第一部脉冲多普勒仪(pulsed Doppler equipment)。
其后英国学者PNT Wells (1969)，法国学者Peronneau (1969) 也分别建立了类似的选通门多普勒系统(range-gated Doppler system)。
在六十年代，研究人员将这种脉冲多普勒与M型超声心动图相结合，即用M 型曲线进行深度定位，而用多普勒频谱曲线观察血流的变化。
1972年，Johnson及其同事首次发表应用多普勒经皮测量血流，并依据频谱曲线的特点探测有无血流紊乱，这对临床诊断有一定帮助。
为克服探测血流与观察结构所要求的取样线方向的矛盾，1974年华盛顿大学Baker, Tome与Reid等开发了机械旋转式扫描器，成功地研制出双工型脉冲多普勒回声扫描系统(duplex pulse-echo Doppler scanning system)。
Moritz及其同事(1976) 开发了一种“声定位系统(sonic locator system)"。
这两种系统均将机械扇形扫描超声心动图与脉冲多普勒结合起来，以前者进行解剖结构定位，用后者观测各个心腔与大血管内的血流。
1976年，Holen 及其同事报告用多普勒技术进行检查，借助Bernoulli方程检测血流阻滞区前后的压力阶差。
Stevenson及其助手(1977) 用时间间隔直方图(time interval histography)来鉴别分流疾病和瓣膜反流。
三、连续多普勒Hatle与Angelsen (1977) 在新的基础上重新起用连续波多普勒(continuous wave Doppler, CW)，使Nyquist极限频率大大提高, 故能成功地测量高速血流，估计跨瓣压差, 在心脏疾病非损伤性定量诊断中发挥巨大作用。
Light, Cross, Magnin及Goldberg等曾进行大量工作，证明连续波多普勒在检测心功能方面有较大的价值。
四、彩色多普勒脉冲多普勒与连续多普勒频谱曲线分析虽然在观察血流方向与速度上有重要意义，但检查费时甚多，且常有漏误。
由Fish (1975), Kanaka(1976), Matsuo (1978) 和Brandestini (1979) 发展起来的多道选通门脉冲多普勒法(multigated pulsed-Doppler method) 可以测定沿M型曲线上各点速度的剖面图。
1980年，Kasai提出的自相关技术改进了脉冲多普勒的成像方法。
1981年，Stevenson报告彩色编码数字型多道选通门多普勒(color-codes digital multigated Doppler) 在房室瓣关闭不全探测上的应用，这些研究为发展彩色多普勒打下了基础。
1982年彩色多普勒血流成像(color Doppler blood flow imaging)研究获得巨大成功。
美国Bommer报告“实时二维彩色多普勒血流成像在心血管疾病诊断上的应用”。
日本Namekawa报告“自相关血流成像法”。
在后一研究的基础上，Omoto等详细报告了彩色多普勒的临床应用情况，并在短期内证明此技术对先心病、瓣膜疾病和主动脉瘤诊断上的实用价值。
1983年Omoto出版的彩色多普勒图谱，以及同期由Aloka公司在市场上推出的彩色多普勒仪，对普及这一技术起到很大的推动作用。
此后Acuson,Toshiba, ATL, Diasonics, HP, Vingmed, Biosound等公司相继推出自己的超声多普勒仪，使其临床应用更为广泛。
五、组织多普勒多普勒组织成像技术的研究始于1955-1956年，Yoshida等首先利用超声多普勒原理获得心脏的活动信息。
1971年Kostis等应用脉冲多普勒取样容积记录来自左室后壁的瞬时速度。
至1990年，McDicken等开始将彩色多普勒原理应用于组织运动模块的研究，两年后提出将彩色编码技术应用于模拟组织多普勒超声评价组织速度的大小和方向，该技术在心脏功能评价、心肌激动程序研究等方面的应用得到深入发展。
1994年由Sutherland等首次发表有关彩色编码组织多普勒成像速度模式的临床研究，Miyatake等也在同期发表了有关彩色组织多普勒的临床研究。
1998年，Viogt等首次将变应率成像应用于临床。
六、定量组织速度成像随着相关技术和计算机后处理能力的提高，在传统组织多普勒成像基础上发展起来一种新的技术----定量组织速度成像(Quantitative tissue velocity imaging，QTVI)。
QTVI 的二维实时彩色帧频可高达每秒190帧以上，可捕获室壁心肌的原始数字化像素信息，同步观察和分析感兴趣区内任意部位心肌在全心动周期内的速度曲线，可用此评价局域心肌室壁运动。
初步研究表明它在观察局部心肌运动，诊断心肌缺血以及定量评价局域心肌功能等方面上有重要价值。
而由组织速度派生的位移、形变等参数，更为临床深入地研究局部心肌机械力学特性提供重要依据，具有广阔的研究和应用前景。
由定量组织速度成像发展而来的组织追踪(tissue tracking，TT)技术对心肌运动速度的时间积分进行彩色编码，并利用7种层次颜色快速、直观地显示局部心肌在收缩期沿心尖方向的运动位移，凭单帧图像即可快速地评价心室长轴收缩功能。
这一特点有望在床边对重症患者作动态功能监测以及快速评估上发挥潜力。
七、应变和应变率超声应变和应变率(strain，strain rate)参数对局部心肌运动速度的空间阶差进行编码，反映局部心肌纤维在外力作用下产生的形变的快慢。
由于不受心脏整体运动、转位和邻近组织“牵涉效应”的影响，反映的是局部心肌真实的机械形变，因而能更准确客观地判定心肌的内在功能变化。
初步研究证明应变率成像是评价心肌功能的较理想工具，而且在评价环行心肌功能上较QTVI更有优势。
虽然该技术目前尚处于研究阶段，且易受噪音干扰、帧频和角度等因素局限，但随着影像技术的完善和研究的深入，该技术将对临床从生物力学角度客观评价局域心肌功能、阐明心肌运动的生理病理机制意义重大。
如能实现二维或三维的心肌应变和应变率成像，将为临床提供更有利的诊断依据。
八、速度向量成像近时Acuson推出一种新的速度向量成像(Velocity Vector Imaging, VVI)装置，能将二维超声心动图上组织结构的活动方向、速度、距离、时相、应变等参数以向量图矢状线显示，使数据形象化，观察更准确。
如果速度向量成像能进一步和实时三维相结合，直观显示心肌立体活动状态、激动程序、肌力强弱、速度快慢、应激情况、是否同步，其潜力之大，非常可观。
九、国内研究状况1964年上海第一医学院中山医院徐智章、上海第二医学院仁济医院燕山在国内率先自制连续多普勒仪，以此探测心脏活动、血管、胎心、胎动及断肢再植后血管是否通畅等，在临床上有一定作用。
此法在七十年代后期曾被一些医院采用，但因这是一种简易型多普勒仪，检测对象是组织结构的声反射，而非红细胞的后散射，不能显示血流有无及其方向与速度，故逐渐为后来居上的新型多普勒装置所替代。
1982年北京军区总医院简文豪、郭万学，301医院李翔、金元等率先引进频谱型脉冲多普勒开展研究，对观察血流速度、瓣膜狭窄与反流和间隔缺损所致的分流等有重要价值。
1985年同济医科大学附属协和医院、北京中日友好医院与上海医科大学中山医院引进日本Aloka SSD-880 彩色多普勒血流成像仪并开展研究。
1986年王加恩、王新房、姜楞、刘汉英等分别报告彩色多普勒在先心病间隔缺损所致心内血液分流和瓣膜病狭窄、关闭不全时血流异常的表现。
山东医科大学附属医院张运在国外学习期间对多普勒测量血流作过深入研究，1986年回国后对推广这一技术发挥了较大作用。
1995年北京军区总医院简文豪对组织多普勒成像原理和临床应用作了详细介绍。
1996年上海沈学东、沈理、陈丽、张国辉等协作，应用彩色多普勒组织成像进行心肌梗塞面积的定量分析以及心壁运动和激动顺序的实验研究。
1994-1995年同济医科大学附属协和医院邓又斌，第四军医大学附属西京医院张军、钱蕴秋与福建医学院附属协和医院张贵灿等报告彩色多普勒血流会聚法在瓣膜疾患与间隔缺损诊断与定量分析上的应用。
1996年同济医科大学附属同济医院、301医院等在彩色能量多普勒应用方面作了比较深入的研究。
1996-1997年同济医科大学附属协和医院率先引进Acuson Sequoia彩色多普勒仪，能较好显示心肌内冠状动脉和其他分支，对观察心肌供血有所帮助。
近几年来，北京、武汉、上海、重庆等地多家医院应用高帧频心肌多普勒曲线M 型速度图(CM-TVI) 和应变率图(CM-SRI)可以观察心肌活动的多项指标，观察心肌激动和兴奋传导过程，在心律失常、心肌缺血、心肌存活性的研究方面取得良好成绩，其临床价值受到高度重视。
国内在仪器研制方面进展较快，1989年底，我国深圳安科公司与美国Analogic公司合作研制彩色多普勒血流仪获得成功并推向市场，受到用户欢迎。
仪器显示的图像层次清晰，血流色彩鲜明，能比较准确地显示正常血流及分流、反流、狭窄所形成的层流与湍流，对临床诊断有较大帮助。
近几年来汕头、深圳、北京、沈阳、上海、无锡等地在彩色多普勒仪器研制方面有很大进展，对推广和普及超声多普勒诊断方面取得了显著的成绩。