有关超声血流成像知识

超声换能器 一般诊断用超声换能器采用压电式超声换能器，接收换能器采用正压电效应，来自人体的声压 转换为电压；发射器则是采用逆压电效应，将电压转换为声压，向人体发射。通常采用统一个压电换能器 作为发射和接收探头，但是发射和接收是分时工作的。 在超声治疗时多采用磁致伸缩换能器，超声诊断一般采用较高频率（2Mz以上）与较低声强的超声波，高 频率能提高对组织分辨率，得到清晰、细致的声图像，而低声强则可降低对组织损伤的副作用。超声治疗 采用较低频率和较高声强的超声波，低频超声增大对组织的穿透力，高声强则可以对组织产生生物效应， 用于选择性破坏病灶。 但是现在我们希望能观察较深处组织时，就出现了矛盾。 探头的发射频率是由晶体厚度决定的，晶体越薄则发射频率越高，晶片的形状则决定了声束的形状和声场 的分布。 对所有的压电材料，当其温度上升到一定值后其压电效应就会消失，这一温度称为居里点。 当一交变电压加至压电材料上时，压电晶体表面就会产生相应的振动，并且向与之接触的介质中辐射超声 能量。一般总会有部分超声能量被压电晶片前后表面反射，在压电体内传向对面。换能器中有一个部件用 来减小这一损失。吸声背块 连续波方式：探头发射连续的超声波；不能提供距离信息; 可测高速血流 脉冲波方式：探头发射一定重复频率的短脉冲；采用距离选通技术，可以接收指定深度处的血流信息；测 高速血流时易出现失真现象。（受重复频率限制） 彩色多普勒和频谱多普勒均属于脉冲多普勒，都存在有一个共同的限制，就是所测流速值受到脉冲重复率 （pulse repetition frequency ;PRF）的限制。脉冲重复频率是指每秒钟发射脉冲波群的次数。根 据采样定理，多普勒频移fd 必须小于1/2PRF,才能准确显示频移的大小和方向。脉冲重复率的1/2称为你 奎斯特频率基线。如果多普勒频移超过这一极限，就会发生混叠现象，彩色多普勒发生混叠时，即在快速 血流的峰值处由红色变为蓝色或者是由蓝色变为红色，造成颜色的混乱，此即色彩倒错（color aliasing），在彩色血流的显像图上呈现为五彩镶嵌（mosaic）的表现。发生的原因是血流速度过快， 最大的频移超过1/2PRF时，超过阈值限度部分的频移即显示为相反的色彩。
多普勒频移∆fD
f D f R f 0
由于c>>vcБайду номын сангаасsθ，于是
f D
（正号表示血流朝向探头运动，负号表示背离探头运动） 血液流动速度，这是多普勒技术测量血流的基本公式
公式还没看懂
结论：当f0、c、θ一定时， △ fD与血液颗粒的流动速度v正比；因此，只要测得△ fD就可求得相应的
超声多普勒血流测量原理 在发射和接收过程中出现两次多普勒频移现象 依据超声波在血流中产生的散射回波进行血流速度测量
f D f f 0
2 f0v cos C
v
f C D 2 cos f 0
测定△fD 计算血管或心脏中某个位置上的血流速度 （大小和方向） 从而计算血流的平均流速、 脉动指数、 阻力指数等指标 在超声多普勒技术方面，一个重大的成就是发明了自相关流速及其分散程度提取方法，由此实现了二维血 流实时彩色成像。在超声成像中使用到的多普勒技术主要有彩色多普勒血流成像（ CFM）、多普勒组织成 像（tissue Doppler imaging，TDI）、彩色多普勒能量成像（CDE或CPA）等。 超声弹性成像 超声弹性成像是20世纪90年代初由日本学者Y.Yamakoshi与美国学者J.Ophir首先提出 的一种新的超声成像技术，其实质是超声组织定征技术的进一步拓展。超声弹性成像是以软组织的杨氏模 量、剪切模量、应力与应变等软组织弹性参量为成像对象的技术，其基本原理是当一定的外力（或激励） 作用与组织时，因应力而产生的应变是局部力学参数的函数，即分别采集组织压缩前后的射频信号，利用
测量血流的基本公式的推导（以连续波多普勒为例） 设： f0 ·····发射极发射的超声波频率；
‘ fR ·····红细胞接收到得超声波频率；
fR ·····接收极接收到得红细胞散射回来的超声波频率； C·····超声波在血液中的传播速度； V·····红细胞的运动速度 θ·····红细胞运动方向与发射极及接收极的夹角； v cos θ···红细胞的运动速度在超声波入射线或发射线上的分量
出现第一次多普勒频移时，血液颗粒接收到得频率为：
fR '
c v cos f0 c
出现第二次多普勒频移时，接收极接收到的频率为：
2v cos f0 c v cos
2v cos fS , c v C f D 2cos f S
fR
c v cos f0 c v cos
互相关分析方法对信号进行分析，得到组织内部的应变分布，从而得到内部组织弹性特征信息，而这些洗 洗往往是用其他方法得不到的。 血管内存在多种流速，回波信号中不止一个频率分量，而是包含了多种频率分量。为了反映这一情况，最 好的方法无疑是对Doppler血流信号作频谱分析，并把其中包含的各种频率分量显示出来。（是不是老师 说的 流速估计是一个谱估计问题） 血流多普勒信号功率谱可由模拟带通滤波器阵列、 频谱分析仪、 在微型计算机上采用快速傅里叶变换 （FFT） 软件，以及由FFT软件结合硬件构成的血流信号专用谱分析器等方法获得。其中，采用大规模集成电路与 高速器件制成专用FFT处理器可用来实时地分析多普勒血流信号，并获得动态功率谱。 基于多普勒频谱分析原理的运动信息提取方法受其本质窄带性所限， 不可能实现对血流运动状况的无偏估 计， 更无法保证估计的可信度和速度分辨力。 其表现现象包括多普勒血流检测信号的接收频谱受多种展宽、 畸变和模糊因素的影响，各频谱分量丧失了与检测目标运动速度之间按多普勒频移联系的一一对应关系， 严重影响了运动信息提取准确性。同样，自相关血流成像技术因其本质也是一种基于频（相）移考察的运 动信息提取方法，具有脉冲多普勒技术的所有局限性，而且在某些方面还不如脉冲多普勒技术（如最大可 测流速、流速分布测量、速度分辨率、速度估计的方差性能等）。