超声医学基础解析

脉冲波多普勒和连续多普勒
脉冲波多普勒（PW）
Pulse Wave
➢ 发射和接收是同一个晶片 ➢ 卓越的距离分辨率
(Range Resolution) ➢ 流速测量上限值受奈奎斯特频率限
制 ➢ 脉冲重复频率（PRF）决定流速的
测量范围，极限约 5 ~ 7m/s
连续波多普勒(CW) Continuous Wave
连续波 一个晶片发射一 高流速无混 无距离分辨
CW
个晶片接收
迭
率
心脏
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脉冲波多普勒
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连续波多普勒
三尖瓣返流
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超声诊断技术介绍
• 组织多普勒成像 (Doppler Tissue Imaging THI)
原理：检测运动组织的多普勒效应 运动组织包括：运动的心室壁、血管壁、呼 吸引起的膈肌及肾脏的运动
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超声探头种类及临床应用
➢ 线阵（血管、小器官） ➢ 凸阵（腹部、妇产科） ➢ 相控阵扇扫（心脏） ➢ 经食管探头(TEE) ➢ 腔内探头（妇产、泌尿） ➢ 容积探头（三维成像）
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探头构造及工作原理
• 发射超声波是换能器的逆压电效应
电
机械能
• 接收回声信息是换能器的正压电效应
机械能
超声声学与医学基础
常用的超声成像模式：
• A型（Amplitude modulation） • B 型（Brightness modulation） • M 型（Time-motion mode） • D型（即 Doppler型）
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最早的工作方式：A型
• A模式：是一种振幅的模式。 • 它在显示器上形成垂直偏转的波形图。
即可以获得血流的方向又可以捕获到低速的血流 信息。
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彩色多普勒方向性能量图
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多普勒频谱的含义
多普勒频谱包括 PW和CW:
一个心跳周期
宽的速度范围
－速度 －速度范围（宽度） 基准线 －血流量大小 －血流方向
返流
最高峰
快 迎向
时间
慢
背向 快
收缩
舒张
舒张结束
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电
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超声探头扫描方式
线扫
扇扫
弧扫
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超声探头的频率
• 超宽频带探头：在发射时有一很宽的频带范围，
如2-12MHz
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超声探头的频率
• 融频探头
对接收到的不同深度反射回来的超声信号，通过分频，近 场由高频组成，中场由中频组成，远场由低频组成。使图 像远、近、中场均能在保障穿透性的同时，获得最佳的细 微分辨力和对比分辨力。
➢ 发射与接收是各自分开的两个晶片 ➢ 沿着整个声束的长度监听返回的信
号，无距离分辨 ➢ 测高血流速度不会有混叠现象，最
大量程约 15 ~ 20 m/s
单晶片
双晶片
v
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皮肤
血管
v
皮肤
血管
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脉冲波多普勒和连续多普勒
脉冲波 PW
发射与接收
一个晶片完成
优点
缺点 适用部位
距离分辨率 流速上限低 腹部、外周 血管
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超声诊断技术介绍
组织和血液的多普勒信号特点
运动目标 红细胞
速度（频率） 高
振幅（能量） 低
心肌
低
高
振幅（能量）
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心肌
红细胞
速度（频率）
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超声诊断技术介绍
组织多普勒临床应用：
– 评价心功能 – 缺血性心肌病 – 高血压 – 心脏电生理
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超声诊断技术介绍
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超声波在人体脏器中传播时，不仅有探头发射的基础频
率的超声波（基波）传播，并且有与基波频率成倍数的谐
波超声波传播。
如：基波为fo，则谐波为nfo。
2MHz
4MHz（二次谐波）
2MHz
6MHz（三次谐波）
谐波频率越高，能量则迅速下降。
在谐波成像时，只检测二次谐波成分作为成像信息，基波 或更高的谐波都被滤去或不接受。
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二维灰阶成像
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工作方式：M型
皮肤
探头
时间轴
深度
M模式中的M表示运动（Motion），M模式通过B模式中加入 慢扫查锯齿波，使回声光点从左向右自行移动扫描。通常M模 式用于检测心脏及胎儿的心率。
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工作方式：M型
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多普勒效应（Doppler）
彩色多普勒能量图（CDE）
利用血流中红细胞的能量分布，即单位面积下红细胞 通过的数量以及信号振幅大小进行成像。
彩色多普勒能量图显示的不是速度参数，而是与血液 散射量相关的能量信号。
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来自百度文库色多普勒能量图
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彩色多普勒方向性能量图
• 彩色多普勒方向性能量图 可同时提取多普勒信号中能量和平均速度的信息，
----超声在探测移动的目标时，其回声的频率会发生 变化。利用多普勒效应可检测物体有无运动，及运动 的方向和速度，比如检查有无血流、血流的方向和速 度，以及心肌运动。
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多普勒型（D型）超声
• 包括： 彩色多普勒超声（CDFI） 彩色多普勒能量图（CPA）or方向性能量图 经颅多普勒（TCD） 组织多普勒（TDI）
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最早的工作方式：A型
定义：将回声以波的形式显示出来，为幅度调制型。回声 强则波幅高，回声弱则波幅低。
dB
纵坐标：回声信号强弱 横坐标：回声的时间（距离）
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t
4
工作方式：B型
B型模式：即B超，是一种辉度的模式，为辉度调制型。回 声强则光点亮，回声弱则光点暗。
换能器
监视器
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• 变频探头
一只探头可以切换两三种频率，针对不同的诊断深度选择 高频或低频。
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探头频率与分辨率和穿透力
分辨率
低频
穿透力
更强
高频
更好
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几项常用技术的基本概念：
1）谐波
2）磁共振像素优化技术（xRes） 3）实时空间复合成像技术（SonoCT）
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谐波
基本概念：
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彩色多普勒成像
CFM
快 色标
迎向
慢
背向 快
平均值
• 彩色多普勒血流成像（CDFI）是在二维声像图上叠加 彩色实时血流显像 • 不同的颜色代表不同的速度，通常红色表示朝向探头的 血流方向，蓝色表示背离探头血流方向
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彩色多普勒速度图
心脏二尖瓣返流
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彩色多普勒能量图
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谐波
• 谐波的类型：
➢ 自然组织谐波成像：Tissue Harmonic Imaging (THI) 利用超声在人体内传播和反射过程中产生的二次谐波信号 进行成像