彩色多普勒技术

• 彩色多普勒
彩色多普勒血流成像 彩色多普勒能量图
频谱多普勒血流检测是对人体运动的血 流所产生的多普勒频移进行分析的超声 诊断技术。 频谱多普勒包括：脉冲多普勒、连续多 普勒和高脉冲重复频率多普勒。
脉冲多普勒
脉冲多普勒（PW）：只有一个超声换能器（探头） ，为间歇式脉冲发射，在脉冲期发射超声波，在脉 冲间期接收反射信号，交替发射和接收超声信号。 两次脉冲发射的间隔时间称为脉冲重复时间（T）， 探头每秒钟内所发射的脉冲次数为脉冲重复频率（ PRF），二者的关系为：PRF=1/T.超声换能器发射 一组超声脉冲后，并不接收所有的反射回声，而是 延迟一段时间后接收，通过控制延迟接收时间选择 接收不同深度、某一区域的反射信号，达到对靶目 标进行定位检测。
彩色多普勒血流成像
• 是脉冲波多普勒信号以彩色编码显示，多条取样线及多个取样区 可显示血流的流动。 • 技术特点: （1）显示血流的流动方向 • 流向探头方向为红色 • 背离探头方向为蓝色 （2）标志流速的快慢 • 彩色信号明亮——流速快 • 彩色信号暗淡——流速慢
彩色多普勒能量图
• 除了CDFI外,彩色多普勒成像方式还有彩色多普 勒能量图(CDE),是通过获取红细胞的散射能量总 积分,将红细胞多普勒能量信息配以红色显示,以 彩色亮度表示多普勒信号的能量大小,除去了血流 方向信息,提高了血流显示灵敏度,利于检出低速 血流 。 • CDE局限性：易受心脏搏动或呼吸运动等引起的 闪烁干扰影响，并且不能显示血流性质、血流方 向及速度。
脉冲多普勒局限性
• 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d的2倍，即PRF>2d，或写成 d<1/2PRF，1/2PRF称为尼奎斯特频率极 限，如果多普勒频率（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。
彩色多普勒的调节技术
• 速度标尺(scale)
高速标尺适用于高速血流检查，低速标尺适 用于低速血流检查。 用低速标尺检查告诉血流易使血流信号受到
低频运动信号的干扰，用高速标尺查低速血流，
可使低速血流不被显示。
彩色多普勒的调节技术
• 取样框
彩色多普勒检查也有取样框，应选择适当大
小，取样框过大，可使血流信号增强，“溢”出
频谱多普勒技术的用途
三、判断血流的种类、性质 • 脉动性的即有尖峰脉冲波的为动脉血流。呈连续 不断出现的为静脉血流，但血流速度可因深呼吸 而有起伏或方向倒错，层流是血流方向、速度均 无变化，射流为高速血流，湍流为方向较杂乱的 血流，在频谱多普勒上表现为零位上下有杂乱的 信号出现。
频谱多普勒技术的用途
• 脉冲波频谱多普勒(pulse)
– 在其取样线上设置取样区，可定位检测 血流。被检测血流速度过高时，可出现 混叠现象。
• 连续波频谱多普勒(continus)
– 在取样线的全长收集血流信号，用于检 测高速血流，可定点检测最高速血流， 无血流信号混叠现象。
高脉冲重复频率多普勒
高脉冲重复频率（HPRF）:是在脉冲多普勒基础上 的改进，换能器在发射一组超声波之后，不等取样 部位的回声信号返回，又发出新的超声脉冲，增加 了PRF，所测血流速度范围扩大，但减小了最大可 探测深度。HPRF是介于PW和CW之间的技术。 目前由于同一探头既能用PW，又能用CW，所以 HPRF已很少用。
多普勒方程
Fd为多普勒频移 fo为声源发射频率 c为超声波在介质中的传播速度 V为反射体运动速度 Cosθ为多普勒夹角的余弦函数
多普勒作人体血流测量时应注意以下几点
–在超声波入射角（ θ ）恒定时， Fd 决定于 fo, fo 越小，则可测量的血流速度 V越大，欲测高速血流， fo就应选择较低的发射频率。 –当fo一定时，血流速度V发生变化，Fd也发生变化， 因为Fd与V成正比关系。
脉冲多普勒局限性
• 脉冲重复频率与最大采样深度
– 最大采样深度dmax=c/2PRF – 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。
• 距离测量与速度测量
– 最大测量速度Vmax与最大深度dmax的关系为 Vmax.dmax<c2/8fo(常数) – 所以探测深度越深，则可测的速度范围便越小， 两者互相制约。
到血管外（如增益也使用较高）。取样框过小， 则彩色多普勒显示血流的敏感性可能降低。
彩色多普勒的调节技术
• 消除彩色信号的闪烁(flash)
闪烁性干扰信号
来源：如呼吸，腹肌运动等
表现：大片状或块状的 不规律彩色信号
一般可选择较高的滤波条件，较高的速度 标尺来避免闪烁干扰。
彩色多普勒能量图
• 以彩色多普勒反射回声的能量进行成像 • 对超声入射角度只有相对非依赖性 • 能显示低流量、低流速的血流，既使血流平均速度为零， 也能显示其血流。 • 显示的信号动态范围广，不出现彩色血流信号混叠。 • 不能显示血流的方向 • 不能标志血流速度的快慢 • 不能标志血流的性质
连续多普勒
• 连续多普勒（CW）：通常有两个超声换能器（ 探头），一个发射频率和振幅恒定不变的超声波 ，另一个接收其反射波，探头连续发射和接收超 声信号，沿超声束上不同深度的血流频移都被显 示出来，没有距离分辨力。由于CW的PRF与超 声发射频率相同，达百万赫兹以上，其尼奎斯特 频率亦在百万赫兹以上，所能检测的高速血流大 大超过了人体所需，故检测人体高速血流不会发 生混叠现象。
• 表浅器官
– 与腹部及盆腔器官相同。
• 外周血管
– 检测动脉血流：有无管腔狭窄，闭塞，血栓，动脉瘤形成。 – 检测静脉有无血栓形成，静脉瓣功能不全。 – 检测有无动静脉瘘。
动脉静脉血流的判断 • 彩色信号持续呈现——静脉血流 • 彩色信号有规律的闪现——动脉血流 层流、射流和湍流的判断 • 彩色信号均匀无深浅（色调）或颜色的变化——层流 • 高速血流有彩色倒错——射流 • 色彩杂乱——湍流 超声束与血流束之间的夹角 • 90——血流不能显示 • 流速过高，超过了Nyquist极限——出现彩色型号混叠
• 一、测量血流速度参数 • 二、确定血流方向 • 三、判断血流的种类、性质
频谱多普勒技术的调节
一、脉冲波、连续波多普勒 • 高速血流（＞2m/s）选用连续多普勒，较低速血 流选用脉冲波多普勒。 二、滤波条件 三、速度标尺
频谱多普勒技术的调节
四、取样容积大小 • 取样容积大小选择应小于被检的血管，不能超过血管的 内径，在心腔内检查时取样容积也宜选用适当的大小， 过大则不能精确地检测瓣口的血流。 五、防止频谱多普勒信号混叠 • 用高通滤波及高速标尺，可防止因被检测的速度过大而 出现信号混叠。
多普勒超声原理概述
• 多普勒效应 多普勒效应（Doppler effect）是指声源与反射体 之间发生相对运动时，声源的发射频率与反射体 接受到的频率发生变化的现象。 多普勒效应是由奥地利物理学家Christian Johann Doppler在1842年发现的。它是一种在声波、光 波等各种波动现象中普遍存在的物理现象。
• θ 角改变时与血流方向的对应关系
–θ <θ <900, cosθ 为正值，频率↑,Fd为正 –900〈θ 〈1800时，cosθ 为负值，频率↓,Fd为负 –当θ =θ 0或θ =1800时，cosθ =±1，Fd最大 –当θ =900时，cosθ =0，此时血流方向与声束垂直，则 Fd=0,检测不出Fd。
频谱多普勒技术的用途
一、测量血流速度参数 • 可以测量收缩期速度（Vs ）平均速度（Vm）舒 张期速度（Vd）、 速度时间积分（VTI），包括 收缩期、舒张期及全心动周期的VIT:VTIs、VTId、 VTIt，搏动指数PI、阻力指数RI、收缩期与舒张 期速度之比值S／D。
频谱多普勒技术的用途
二、确定血流方向 • 从零位基线向上的血流频谱为朝向探头的血流， 从零位基线向下的血流频谱则为背离探头的血流
频移与角度的依赖关系
超声波在人体组织中的传播速度相对稳定在 1540m/s，血流速度、fo都保持恒定，影响Fd只有 cosθ ，在改变声速入射角时，Fd将随cosθ 值的变 化而变化。夹角越接近0º，声速与血管长轴越平行 ，沿声束方向的血流运动速度分量越大，测得的流 速值与真实流速值之间的误差越小；夹角越接近90º ，沿声束方向的血流运动速度分量越小，测得的流 速值与真实流速值之间的误差越大。
频移与角度的依赖关系
• 从余弦函数的特点可知，在0º ---90º 范围内，当夹 角超过60º 时，误差迅速增加。故在外周血管血流 检测中，多普勒夹角越小越好，最大不应超过60º ，否则会导致测值误差过大。为了减小血流速度 误差，必须正确调节多普勒夹角。
多普勒超声技术
多普勒分类
• 频谱多普勒
连续波 脉冲波 高脉冲重复频率
血管多普勒超声诊断基础
包头市中心医院超声科 闫永宏
超声波是指振动频率在每秒20000次（Hz， 赫兹）以上，超过人耳听阈值上限的声波。超声 检查是利用超声波的物理特性和人体器官组织声 学特性相互作用后产生的信息，并将其接受、放 大和处理后形成的图像和数据，借此进行疾病诊 断的无创性检查方法。
超声成像的基本原理和过程是依据超声波在介质 中传播的物理特性，主要包括三个方面： 1 声阻抗特性 2 声衰减特性 3 多普勒特性 多普勒特性是多普勒超声诊断的物理基础。
彩色多普勒的临床应用
• 与二维超声、M型超声、频谱多谱勒并用 • 和负荷超声实验并用:提高了CDFI的敏感性 • 和造影并用:血流敏感性提高,心腔轮廓清晰, 心肌血流易于成像
• 心血管系
– 检查瓣膜口的狭窄性射流，关闭不全的反流，心腔间、心 腔与大血管间、大血管的分流等。
• 腹部及盆腔器官
– 检测其正常血流及异常血流，如肿瘤的新生血管的血流。
多普勒血流频谱分析基础
• 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。 • 在多普勒超声血流测量中，FFT技术是 频谱分析的主要方式。
频谱多普勒技术的用途
• 测量血流速度参数
– 可以测量收缩期峰值速度(VS),平均速度(Vm)，舒张期速度 (Vd),收缩期与舒张期速度之比值S/D – 速度时间积分（VTI），包括收缩期，舒张期及全心周期 的VTI：VTIS，VTId,VTIt – 搏动指数PI，阻力指数RI
彩色多普勒的调节技术
• 彩色图（color map）
– 两种色彩显示血流方向 用于较低速血流如腹部血流的显示。 – 三种色彩（例如红黄绿）
可显示高速血流并把血流的慢速与 快速区分开，用于心血管
彩色多普勒的调节技术
• 滤波器（filter）
低通滤波可使低速血流显示，适用于查 低速血流， 高通滤波可“切掉”低速血流，在查高 速血流时不致受低速运动的干扰。
彩色多普勒
• 彩色多普勒血流显像（CDFI）是在脉冲多普勒基 础上发展起来的技术，以解剖结构的灰阶声像图 为背景，对感兴趣区域实时多点取样进行多普勒 检测，将其以伪彩色编码的形式显示后叠加在灰 阶图上，成像的特点是以色彩显示人体各部位血 流的动态信息，借以观察血管的解剖形态与活动 情况等，可直观形象地显示血管内血流状态，故 有“非损伤性心血管造影法”之称。
• 由于超声波在一定介质中传播的速度是恒定的， 声源与反射体之间发生相对运动时可看作是超声 波波长被压缩或扩展，从而引起反射体接收到的 声波频率发生改变。
• 由介质中声速（c）、波长（λ）和频率（f）的关 系，即c=λ· f，可知：相向运动时，引起接收频率 增加；相背运动时，引起接收频率降低。
源自文库
– 加速度Acc，减速度Dcc。
• 确定血流方向
– 从零位基线向上的血流频谱为朝向探头的血流，从零位基 线向下的则为背离探头的血流。
频谱多普勒技术的用途
• 判断血流的种类，性质
– 脉动性即有尖峰脉冲波的为动脉血流。 – 呈连续不断的为静脉血流，但血流速度可因深呼吸而 有起伏或方向倒错， – 层流是血流方向，速度均无变化， – 射流为高速血流， – 湍流为方向较杂乱的血流，在频谱多普勒上表现为零 位线上下有杂乱的信号出现。