彩色多普勒技术资料

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。
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。
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Байду номын сангаас（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
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。
连续波 脉冲波 高脉冲重复频率
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。
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。
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。
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。
• 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。
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
• 彩色多普勒
• 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=θ0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。
频移与角度的依赖关系
• 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。
多普勒方程
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。