影像本科多普勒超聲診斷基礎(chǔ)

關(guān)于影像本科多普勒超聲診斷基礎(chǔ)第1頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四講述主要內(nèi)容提示

超聲多普勒基礎(chǔ)彩色血流顯像彩超與彩階第2頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四一、多普勒基本概念

1、多普勒效應(yīng)

多普勒效應(yīng)(Dopplereffect)

當(dāng)聲源與接受器之間出現(xiàn)相對運(yùn)動時,接收到的頻率與聲源發(fā)射的頻率間就有一定的差異,這種頻率的改變稱為頻移(?d),發(fā)生的這種現(xiàn)象稱為多普勒效應(yīng)。

超聲診斷中聲源與接收器均為換能器（探頭）第一節(jié)超聲多普勒基礎(chǔ)第3頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四多普勒頻移可用公式表達(dá)為

?d=?r-?

o=±(2vcosθ/c)×?o式中,υ為血流速度，單位m/s或cm/s;±表示的是血流方向；?d和θ可以通過儀器測定。

c為軟組織中的平均聲速1540m/s第4頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四2、血流測量

在做人體血流檢查時，多普方程式改寫為v=c(±?d)/2?ocosθ

超聲多普勒技術(shù)提供了人體內(nèi)部有關(guān)血流的速度和方向的信息第5頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四二、探頭安放角度與血流信息檢測的關(guān)系1、在超聲波入射角（θ）恒定時，頻移僅決定于原始發(fā)射的頻率（?o）；

?d=±(2vcosθ/c)×?o2、對于一定的?d，

?o越小，可測量的血流速度υ就越大。欲測高速血流，就應(yīng)選擇較低頻率的探頭（入射角θ恒定）。v=c(±?d)/2?ocosθ

第6頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四

3、角度改變時與血流方向的對應(yīng)關(guān)系

（1）當(dāng)0°＜θ＜90°時，cosθ為正值，即血流方向迎著超聲探頭而來，?d為正向頻移；(

“近”流用紅色表示血流方向)

（2）當(dāng)90°＜θ＜180°時，cosθ為負(fù)值，即血流方向背離探頭而去，?d為負(fù)向頻移；（“遠(yuǎn)”流用藍(lán)色表示血流方向）

?d=±(2vcosθ/c)×?o

第7頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四（3）當(dāng)θ=0°或θ=180°時，cosθ=±1這時?d最大，即血流方向與聲束在同一線上相向或背向運(yùn)動；（4）當(dāng)θ=90°時，cosθ=0此時血流方向與聲束垂直，則?d=0，檢測不到多普勒頻移。

第8頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四4、如血流保持一個恒定的流速(如100cm/s)以及恒定的?o和c，能夠影響多普勒頻移的參數(shù)只有cosθ，在改變聲束的入射角時，頻移?d將隨cosθ值的變化而變化。

?d=±(2vcosθ/c)×?o

第9頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四5、檢測的血流速度與實際血流速度之間的關(guān)系

由于檢測血流速度受cosθ的影響，所以檢測的血流速度值是相對值。

血流方向與超聲束之間的夾角θ稱為多普勒角，多普勒角愈小時，誤差愈小，多普勒角在30度之內(nèi)，檢測血流速度為實際流速的0.87-1.00倍；

臨床診斷時，使多普勒角度小于60度，小角度掃查，測得的血流速度相對準(zhǔn)確。

第10頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四6、兩種多普勒方式

（1）連續(xù)波多普勒（CW）：采用兩個超聲換能器獲得有關(guān)血流資料。

優(yōu)勢測高速血流

不足無距離選通

（2）脈沖波多普勒（PW）：采用單個換能器，在很短的脈沖期發(fā)射超聲波。

優(yōu)勢距離選通

不足不能測高速血流

PRF(脈沖重復(fù)頻率)

：單位時間內(nèi)發(fā)射脈沖波的個數(shù)第11頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四

三、多普勒血流頻譜分析基礎(chǔ)

頻譜分析的目的是產(chǎn)生一種顯示，它的水平軸代表時間，垂直軸代表頻率，而相應(yīng)的信號幅度則用高度表示。頻譜分析可取得更為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。（一）頻譜分析基礎(chǔ)（1）因為所有的血紅細(xì)胞運(yùn)動速度都不盡相同；（2）具有相同流速的紅細(xì)胞的數(shù)量不一樣；（3）由于血流脈動的影響，信號頻率和振幅將隨時間而變化。

所以血流信息是空間和時間的函數(shù)。

第12頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四（二）頻譜顯示方式

1、速度/頻移一時間顯示譜圖

頻譜圖上橫軸代表時間，即血流持續(xù)時間，單位為s；縱軸代表速度（頻移）大小，單位為cm/s；

“收縮峰”指在心動周期收縮期內(nèi)達(dá)到峰值流速的位置；

“舒張期末”是將要進(jìn)入下一個心動周期的舒張期最末點；

“窗”為無頻率顯示區(qū)域；

“中間水平線”(橫軸線)代表零頻移線（基線）；

2、血流方向顯示

正向基線上方負(fù)向基線下方第13頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四頻譜圖第14頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四（三）常用多普勒信號參數(shù)1、收縮峰值流速(vs)，舒張期末流速(vd)2、平均流速(vm)3、阻力指數(shù)RI=vs-vd/vs4、脈動指數(shù)PI=vs-vd/vm5、收縮/舒張比值SD=vs/vd第15頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四圖第16頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四四、提高脈沖多普勒檢測血流速度的方法

1、選擇超聲頻率較低的探頭；

v=c(±?d)/2?ocosθ

2、增加脈沖重復(fù)頻率(PRF)；

?d

<1/2PRF

3、減小取樣深度；

dmax*Vmax=C2/8?o

4、移動零位線。

第17頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四

第二節(jié)彩色血流顯像

一、彩色血流顯像的品質(zhì)評價

圖像質(zhì)量取決于

（1）空間分辨力——細(xì)微分辨；

（2）速度分辨力——對比分辨；

（3）動態(tài)分辨力——幀速率；

（4）靈敏度——對低速血流檢測；

（5）圖像均勻性及穿透力；

（6）彩色顯示效果等方面。

第18頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四圖1第19頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四圖2第20頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四二、彩色血流顯像原理彩色多普勒血流顯像是使用一種運(yùn)動目標(biāo)顯示器（movingtargetindicator，MTI），測算出血流中血細(xì)胞的動態(tài)信息，并根據(jù)紅細(xì)胞的移動方向、速度、分散情況，調(diào)配紅、藍(lán)、綠三基色，變化其亮度，疊加在二維掃描圖像上。三、彩色多普勒血流顯示的臨床應(yīng)用

彩色多普勒臨床應(yīng)用：心血管系、淺表器官、腹腔臟器、泌尿、婦產(chǎn)科及外周血管的檢查，也用于室壁及瓣膜運(yùn)動信息的檢測（組織多普勒成像TDI技術(shù)）。第21頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四四、彩色血流顯像的局限性

（一）彩色血流顯像與聲束入射角度的關(guān)系

聲束與血流方向的夾角變化所造成的偽像。

（二）彩色混疊

（三）二維圖像質(zhì)量受到影響

（四）湍流顯示不確定性

第22頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四彩色血流顯像的幾個基本概念1彩色血流速度標(biāo)尺（scale）2彩色血流顯示閾值3彩色血流濾波器第23頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四五、彩色多普勒能量圖（CDE）CDE的主要特點（1）相對于角度的非依賴性：聲束入射與血流的夾角改變，能量的總和不發(fā)生變化。（2）增加動態(tài)范圍，可顯示低流量、低流速血流。（3）不會發(fā)生混疊現(xiàn)象。（4）不能顯示血流方向和血流速度的大小，臟器活動時，會造成閃爍偽像。第24頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四圖第25頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四六、組織多普勒成像（TDI）

濾除高頻低幅度的血流信號提取低頻高幅度的室壁多普勒信號，幀頻50幀/s，無混疊，顯示速度范圍0.03-0.01m/s，提供組織速度，加速度和能量信息，對聲學(xué)造影劑比較敏感。第26頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四

第三節(jié)彩超與彩階一、彩色基礎(chǔ)各種彩色是不同波長光混合的結(jié)果。紅色、綠色、藍(lán)色為三種基本顏色，即三基色?；B加后構(gòu)成二次色，如品紅色（紅加藍(lán)），青色(綠加藍(lán))和黃色（紅加綠）。第27頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四二、彩色多普勒血流顯像（CDFI）描述要點實時彩色顯示血流方向，血流速度，血流分散；“近”流用紅色表示血流方向；“遠(yuǎn)”流用藍(lán)色表示血流方向；多普勒頻移的大小（流速）用不同強(qiáng)度的顏色色調(diào)表示；多普勒頻移分散（湍流）用綠顏色或紅、藍(lán)混合色表示。當(dāng)血流速度增快，流量大，彩色多普勒成像的敏感度也提高第28頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四圖第29頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四三、彩階——灰階到彩色變換

“彩超”主要對血流，“彩階”主要對灰階圖像，即把不同等級的灰度變換為某種顏色—灰階到彩色變換。兩者是不同的概念，應(yīng)用領(lǐng)域亦不同，彩超與彩階原理完全不同。第30頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四第四節(jié)血流動力學(xué)基礎(chǔ)

人體內(nèi)的血液是一種流動的液體，只要受到很小的力的作用，就會產(chǎn)生相對運(yùn)動。一、基本概念

人體血液的可壓縮性很小，但有黏滯性，這種黏滯性對血液的流動有一定影響。1、穩(wěn)流流體元素以恒定的速度和恒定方向運(yùn)動

第31頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四2、非穩(wěn)流

當(dāng)流體元素內(nèi)任何一點的速度大小和方向均隨時間而變化時，這種流動稱為非穩(wěn)定流動。在人體內(nèi)，動脈血流顯現(xiàn)脈動的性質(zhì)。3、黏滯性

流體流時產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的這種性質(zhì)，稱為流體的黏滯體。

第32頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四4、流體阻力

流體阻力可由泊蕭葉定律推導(dǎo)出。在穩(wěn)流中流量Q與長度L上的壓差p2-p1的關(guān)系為Q=πr２（p2-p1）/8ηL式中，r為血管半徑；η為黏滯系數(shù)。半徑的微小變化即可引起流體阻力的明顯改變。血管的收縮對于調(diào)節(jié)心血管系統(tǒng)的外周阻力和血流量有重要作用。5、流量是指流體元素在一段時間里通過管腔橫截面的體積。第33頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四6、層流

黏性血流在血管中形成穩(wěn)定的層流時，血細(xì)胞在血管中以相同的方向做規(guī)則的分層流動，但血管斷面上各點的血流速度分布是不相同的，這就是層流。7、加速度

由于心臟的收縮，在動脈系統(tǒng)中，血流在收縮早期產(chǎn)生加速度，在收縮晚期產(chǎn)生減速度。在動脈系統(tǒng)中，血流的加速度對流速分布的形成起著主要作用。在靜脈系統(tǒng)中，流速分布一般為拋物線形。

第34頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四二、幾何形體對流速剖面的影響

當(dāng)血流流經(jīng)的橫截面積突然縮小或擴(kuò)大時，血流速度剖面產(chǎn)生相應(yīng)的變化。

1、入口效應(yīng)血流流經(jīng)橫截面積突然變小處，會產(chǎn)生匯聚形的流速截面生理情況下，匯聚形的血流截面見于動脈分支血流，當(dāng)血流從大動脈流入小動脈分支時，小動脈入口處出現(xiàn)平坦形流速分布。舒張期從心房流入房室瓣環(huán)的血流病理情況下，所有的狹窄性病變均導(dǎo)致匯聚形的血流截面，在狹窄口形成平坦形的流速分布。第35頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四2、出口效應(yīng)當(dāng)血流經(jīng)一個橫截面積突然擴(kuò)大的管腔時，產(chǎn)生擴(kuò)散形的血流截面，這便是出口效應(yīng)。如果血流擴(kuò)散度較大，將造成血流與管壁的分離，從而導(dǎo)致渦流。當(dāng)血流在正常頸動脈分叉部位血管中流動時，血流速度分布形成高切應(yīng)力和低切應(yīng)力區(qū)。第36頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四小結(jié)1：超聲多普勒技術(shù)提供了人體內(nèi)部有關(guān)血流的速度和方向的信息。２：探頭安放角度與血流信息檢測密切相關(guān)。３：頻譜分析可取得更為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。４：彩色多普勒能量圖檢測血流更敏感。５：紅色、綠色、藍(lán)色為三種基本顏色，即三基色。基色疊加后構(gòu)成二次色。６：彩色多普勒血流顯像描述血流方向，血流速度，血流分散。第37頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四課堂練習(xí)題１：心血管系檢查時，超聲的入射角應(yīng)（）Ａ：小于９０o；Ｂ：小于６０o；Ｃ：小于３０o；Ｄ：小于１５o；Ｅ：與角度無關(guān)。２：能量多普勒技術(shù)的臨床應(yīng)用特點，下列那一項是錯誤的（）Ａ：顯示湍流的能力明顯提高；Ｂ：顯示血