CDFI原理及其質(zhì)量控制

1、CDFI原理及其質(zhì)量控制【摘要】從物理學(xué)角度深化系統(tǒng)闡述了DFI原理，討論了DFI的偽像及其質(zhì)量控制對策。【關(guān)鍵詞】DFITI自相關(guān)技術(shù)彩色顯示偽像奧地利物理學(xué)家多普勒.Dppler于1842年發(fā)現(xiàn)，由于聲源與接收者之間相對運動，使接收器接收到的頻率與聲源發(fā)出的不一樣，后人為了紀(jì)念他，把他發(fā)現(xiàn)的這種現(xiàn)象稱為多普勒效應(yīng)Dpplereffet。物理學(xué)及各個領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)的開展說明，多普勒效應(yīng)絕不僅僅是聲波本身所單獨具有的，所有的波動過程，包括超聲波、光波、無線電波等都能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。研究和應(yīng)用超聲波是由運動物體反射或散射所產(chǎn)生的多普勒效應(yīng)的一種技術(shù)，即為超聲多普勒技術(shù)。實時彩色多普勒顯像或者稱為彩

2、色多普勒血流顯像lrDpplerbldfliaging,DFI，是采用脈沖超聲多普勒和B超混合成像的系統(tǒng)。1DFI原理1.1TITI是一種比擬理想的顯示速度剖面的技術(shù)，它是將雷達(dá)運動技術(shù)中運動目的指示器的原理應(yīng)用于心臟瓣膜運動的超聲檢測，其本質(zhì)是檢測運動目的相繼返回的各回波的相位差，測出該目的相對應(yīng)的運動速度和通過的間隔 。設(shè)超聲脈沖重復(fù)頻率的周期為Tp,運動目的P分開換能器的速度為vp，在兩個脈沖間隔期間，P將挪動一段間隔 Zp，即Zp=vpTp1這個Zp將引起P的回波有一個小延時tp，即超聲波到達(dá)目的P的新位置時，來回所需時間增加了tp時間。tp=(2vpTp)2由此產(chǎn)生了兩個信號之間的相

3、位差p，它等于超聲波的角頻率0與延時tp的乘積：p=0tp=0(2vpTp)3上式說明，沿著回波的每一點上，相位比擬器的輸出正比于相應(yīng)間隔 上的目的運動速度vp，即目的運動速度越大，相應(yīng)p越大。假如運動目的是血流，那么相位比擬器的輸出代表了沿超聲途徑上的速度剖面。只要發(fā)射適當(dāng)數(shù)目的脈沖，就可應(yīng)用這種方法制成實時檢測的速度剖面測量儀。DFI中使用的TI，是由多普勒探頭向人體器官或組織發(fā)射超聲波。接收到的回聲是由運動粒子與組織回聲的合成，所以在測量血流速度時，接收到的信號往往包括諸如心壁、瓣膜、血管壁等反射的無用信號，它對血流信號形成干擾，實際上需要把這些無用的信號濾掉。濾掉這些無用信號的任務(wù)就是

4、由運動目的指示器完成的。當(dāng)探頭發(fā)射一次脈沖時，探頭會接收到壁層的反射及紅細(xì)胞反射的兩個反射信號，此后探頭發(fā)射下一個超聲波。眾所周知，紅細(xì)胞即血流的運動速度比壁層的挪動速度快得多。正是這個原因，第一次紅細(xì)胞反射的位置與第二次紅細(xì)胞反射的位置不一樣，而第一次壁層的反射波與第二次壁層的反射波的位置幾乎一樣。相位比擬器將第一次和第二次回波相減，壁層的反射回波就相消了。兩次回波相減之后，形成的第三種回波波形，只包含二次紅細(xì)胞回波相減的結(jié)果。實際上這便是我們要獲得的運動信息，即紅細(xì)胞兩次回波的多普勒頻移信號。1.2自相關(guān)技術(shù)自相關(guān)技術(shù)是檢測兩個信號間的相位差的一種方法，這一技術(shù)的實現(xiàn)是通過自相關(guān)器完成的。

5、從根本上講自相關(guān)技術(shù)即是將從TI獲取的流動血液形成的兩個回聲的多普勒頻移信號轉(zhuǎn)換成該兩回聲信號之間的相位差。把從TI獲取的多普勒頻移信號分解為一對正交信號，并分別用余弦函數(shù)和正弦函數(shù)表示。自相關(guān)檢測把這對正交信號分成兩路，一路直接送入混合乘法器，另一路通過一個延遲電路直接送入混合乘法器，經(jīng)混合乘法器的計算輸出一對正交信號sp和sinp。先求得這一對信號的商tgp=sinpsp，再利用反正切函數(shù)，即可求得相位差p。假如朝著同一個方向?qū)掖伟l(fā)射超聲波，并沿著回波的每一點進(jìn)展檢測，根據(jù)3式進(jìn)展分析，這時即使探頭和反射血細(xì)胞之間的間隔 不能知道，只要能檢測到接連發(fā)射的相鄰兩個超聲脈沖回聲之間的相位差p，

6、代入3式，即可求得探測位置的血流速度vp。而相位差的正和負(fù)那么指示了血流的方向。由于在混合自相關(guān)檢測器中，總是把輸出的正交信號中反射回聲脈沖的余弦局部和另一路中它前面的反射回聲脈沖的正弦局部組合在一起完成分析過程，所以這種信號處理技術(shù)稱為自相關(guān)技術(shù)。1.3血流彩色顯示2DFI的偽像及其質(zhì)量控制所謂偽像即是由于成像系統(tǒng)原理上的不夠嚴(yán)密、技術(shù)方法的限制、方法上的不完善、診斷上的主觀推斷等客觀條件和人為因素造成的圖像畸變或假象，使檢測到的數(shù)據(jù)與真實情況有差異的均屬于偽像。由于超聲圖像失真造成的偽像可分為兩種情形：一種是形狀位置失真造成的偽像；另一種是亮度失真造成的偽像。DFI的偽像由于其特殊的成像方

7、法，主要的偽像有多普勒混疊和角度對彩超的影響等。2.1多普勒混疊uliysurperpsitinDFI時血流速度是以彩色的亮度表示的。發(fā)生多普勒混疊時，主要表現(xiàn)為圖像的顏色將突然反轉(zhuǎn)，即彩色逆轉(zhuǎn)。并顯示相反的血流方向，比方紅色將變成藍(lán)色，或藍(lán)色將變成紅色。彩色逆轉(zhuǎn)會造成對血流方向的誤判。產(chǎn)生多普勒混疊的主要原因是顯示血流速度范圍受脈沖重復(fù)頻率的影響。在血流速度過快時，頻移過高，當(dāng)超過超聲脈沖重復(fù)頻率的閾值時，就會出現(xiàn)多普勒混疊及鑲嵌狀圖像。一維多普勒中，克制多普勒混疊現(xiàn)象采用基線挪動調(diào)節(jié)的方法，就是當(dāng)正向血流混疊時，調(diào)節(jié)基線下移，用于增大正向血流頻率的顯示范圍。同樣道理，在二維多普勒中，那么常

8、常使用彩色零線挪動調(diào)節(jié)方法消除混疊現(xiàn)象。2.2角度對彩超的影響利用多普勒效應(yīng)公式，可以計算出超聲探頭發(fā)射超聲頻率和接收的回波頻率的差，即多普勒頻移：f=2f0vs。即是說，多普勒頻移f的大小，除取決于血流速度v和發(fā)射頻率f0外，還與速度矢量和聲束軸線間的夾角親密相關(guān)。當(dāng)=0時，s=1，此時多普勒頻移最大；而當(dāng)=90時，s=0，多普勒頻移也為零。在DFI中，由于血流的色彩是由血流的方向決定的，所以即使是同一流向的血流，當(dāng)其處在與聲束夾不同角度時，血流的色彩也可能不同。例如，假設(shè)血流從左向右流動并在掃描扇面的左邊，血流速度沿超聲束上的分量是向上的，即朝向探頭方向，故呈現(xiàn)紅色。在掃描扇面的右邊，血流

9、速度沿超聲束上的分量是向下的，即遠(yuǎn)離探頭方向，故呈藍(lán)色。而中間因血流方向與聲束方向垂直，故多普勒頻移為零，色彩呈現(xiàn)黑色。臨床要結(jié)合被檢查的詳細(xì)情況，努力排除角度對多普勒檢查的干擾。表示二維彩色血流圖的采樣點越多就越能進(jìn)步血流信噪比和檢查血流的靈敏度，但顯像幀速率就會降低。彩色顯像的角度范圍一般在3090之間選擇。另外增加檢測深度將減少幀數(shù)。它們彼此制約，在實際臨床應(yīng)用中要合理兼顧。3DFI的臨床應(yīng)用DFI是應(yīng)用多普勒原理與B型圖像與型超聲心動圖互相結(jié)合，用彩色實時顯示血流方向和相對速度提供心臟和大血管內(nèi)血流的時間和空間信息。它可以同時顯示心臟某一斷面上全部血流束的分布及數(shù)目、腔室的大??；表現(xiàn)血流途徑及方向；區(qū)分層流、湍流或渦流；測量血流束的面積、輪廓、長度和寬度；清楚顯示血管構(gòu)造異常與血液動力學(xué)異常的關(guān)系；也可以與型心動圖重疊，獲得觀測血流的時相資料。臨床應(yīng)用于心臟瓣膜并先天性心臟并心肌并心臟腫瘤的無創(chuàng)傷診斷。DFI的優(yōu)點是血流圖像實時二維顯示直觀、形象、檢測快速，診斷靈敏度和準(zhǔn)確率都很高。DFI的出現(xiàn)，使超聲心動圖開展到了一個新的階段，由于這種技術(shù)在無損傷的情況下顯示心血管內(nèi)的血流，所以不僅可以加快此前B超對心臟疾病的檢查速度，而且可以直接