 作者：张文军 作者兼指导：杨好意 编辑：侯书娟 来源：超声俱乐部 1803年，一个石匠的儿子诞生在奥地利的萨尔茨堡，由于身体虚弱未能继承父业而不得不走上求学之路。1842年，他发表的一篇论文里提出的“多普勒效应”，即辐射的波长因为波源和观测者的相对运动而产生变化，让他闻名于世，这个人就是奥地利物理学家、数学家和天文学家克里斯琴·约翰·多普勒。 时光前移，多普勒效应在物理、天文、医学、交通等多个领域逐渐被广泛应用。1955年，日本学者里村茂夫等人开始用超声多普勒研究心脏的活动，揭开了超声心动图临床应用的新篇章。 彩色多普勒的分析 一、血流部位：正常部位、分流或反流 彩色多普勒可以观察正常和异常血流发生的位置。如心房水平、心室水平或大动脉之间的分流，房室瓣或半月瓣口的反流。 图1：心房水平左向右分流及三尖瓣口的反流 二、血流方向：朝向探头：红色；背向探头：蓝色 图2：正常情况下，在心尖四腔心切面，舒张期二尖瓣口血流显示为红色，收缩期左室流出道血流显示为蓝色，两者交替出现 三、血流速度：颜色的辉度 彩色多普勒以血流颜色的亮度表示血流速度的高低，颜色越亮，速度越高。 图3：肺动脉瓣狭窄时，瓣口血流颜色明亮呈花色 四、血流性质：层流：单一颜色；湍流：五彩镶嵌 层流状态时，血流速度与方向均匀一致，显示为单一颜色（图2）；湍流状态时，血流速度高低不等，甚至伴有血流方向的杂乱无章，显示为五彩镶嵌的颜色（图3）。 层流和湍流示意图 （厦门市第五医院 史辉妹 手绘） 五、血流时相：收缩期、舒张期或全心动周期 彩色多普勒借助瓣膜的活动、血流的方向、同步连接的心电图、联合运用M型超声心动图等判断血流的时相。血流时相的判断对疾病的诊断和鉴别诊断具有重要价值。 频谱多普勒的分析 一、血流部位：PW具有距离选通功能，CW没有 脉冲波频谱多普勒（PW）的换能器采用单晶片技术，探头发射一组脉冲波后，经过一段时间延迟（T），再接收来自不同深度取样容积的反射回声信号，因此具有较高的距离分辨力，即R=C×T/2，如图所示，声速C为常数。而连续波频谱多普勒（CW）采用双晶片技术，一组晶片连续发射高频脉冲波，另一组晶片连续接收声束内的所有反射回声，无法确定回声信号的深度，无距离选通功能。 距离选通功能示意图 （厦门市第五医院 史辉妹 手绘） 二、血流方向：朝向探头：频谱位于基线上方；背向探头：频谱位于基线下方 血流方向与频谱位置 （厦门市第五医院 史辉妹 手绘） 三、血流速度：频谱幅度 频谱多普勒以纵坐标的数值表示血流速度的大小。脉冲重复频率（PRF）必须大于多普勒频移的两倍，才能准确显示频移的方向和大小，即PRF＞2fd。反之，fd＜1/2PRF，1/2PRF称为Nyquist频率极限，fd如果超过此极限，脉冲波频谱多普勒所检出的血流速度就会出现大小和方向的偏差，即频率失真（frequency aliasing）。脉冲波频谱多普勒的换能器间歇发射脉冲波，间歇时间为T，其PRF=1/T，因此所测血流速度的大小受到PRF的限制。而连续波频谱多普勒的换能器连续发射脉冲波，无时间延迟，所测血流速度的大小不受PRF限制，可以测量高速血流。 频率失真示意图 （厦门市第五医院 史辉妹 手绘） 四、血流性质：层流：窄带中空频谱；湍流：宽带实心频谱 频谱多普勒用频谱离散度反映血流状态，频谱离散度是指频谱在纵坐标上的宽度，代表取样区内血流速度的范围。层流状态时，血流速度与方向均匀一致，血流速度分布范围较小，频谱边缘光滑，频谱较窄，带空窗；湍流状态时，血流速度分布范围较大，频谱边缘粗糙，频谱较宽，频谱充填。如果伴有血流方向的改变，则基线上下方均出现较宽的充填频谱。 左图为正常二尖瓣口的层流频谱，右图为二尖瓣狭窄时的湍流频谱 五、血流时相：收缩期或舒张期或全心动周期 频谱多普勒具有较高的时相分辨力，不仅可以判断异常血流发生的时相，而且可以测量异常血流的持续时间。 如表所述，脉冲波频谱多普勒、连续波频谱多普勒和彩色多普勒分别观察“一个点”、“一条线”和“一个面”上的血流信息，因此，在分析取样时，应注意以下几点：①将脉冲波频谱多普勒的取样容积放在正确的点上，以便获取相应位置的血流频谱；②连续波频谱多普勒获取的是声束取样线上的所有血流信息，并不能确定异常血流的来源。例如，当连续波频谱多普勒的声束取样线同时通过左室流出道和主动脉瓣口时，所获得的收缩期湍流频谱不能判断狭窄来源于左室流出道或者主动脉瓣；③为了准确评估分流或反流的面积，应将彩色多普勒取样框调整至合适的形状和大小。 根据各种多普勒技术的特征，结合运用脉冲波频谱多普勒、连续波频谱多普勒和彩色多普勒技术，不仅可以确定异常血流的来源，而且可以测量高速血流和判断血流时相，从而达到定性、定量和鉴别诊断的目的。 多普勒超声的仪器调节 一、探头的发射频率（frequency） 由于声源与接收器之间的相对运动而引起的接收频率与发射频率产生差别的物理效应，称为多普勒效应，接收频率与发射频率之间的差别称为多普勒频移（Doppler shift）。根据多普勒方程fd=2f0Vcosθ/C，多普勒频移（fd）与探头的发射频率（f0）呈正比，当fd恒定时，f0越小，所测量的血流速度V越大。因此，为了测量高速血流，应尽可能选用低频探头。
当血流朝向探头时，频移为正值；当血流背向探头时，频移为负值 （厦门市第五医院 史辉妹 手绘） 二、增益（gain） 彩色多普勒的增益调节：探头离开体表，先调大增益直至出现噪音，然后回调至噪音消失；频谱多普勒的增益调节：以清晰显示频谱包络线又不出现噪音为准。 彩色多普勒增益影响血流束面积的显示，增益过大或过小会导致分流或反流程度的高估或低估；频谱多普勒增益影响流速和流量的测量，增益过大或过小会导致流速和流量的高估或低估。
 频谱多普勒的增益调节 三、脉冲重复频率（PRF） 根据取样定理，PRF＞2fd时才能准确显示频移的方向和大小，将PRF调高，可测量较高的血流速度。 如上所述，根据R=C×T/2及PRF=1/T，则PRF=C/2R，即脉冲重复频率与取样深度呈反比，这一公式说明，探测深部的血流信息时PRF较低，只能测量较低的血流速度，对于高速血流则导致频率失真。
脉冲重复频率影响彩色血流信号面积的显示，过高或过低会导致分流或反流程度的低估或高估。
四、帧频（frame rate） 如二维图像的扫描深度和宽度影响帧频一样，彩色多普勒取样框大小也影响帧频，当取样框增大时帧频减低。因此，取样框大小的设置既要考虑覆盖感兴趣区，也要考虑尽量提高帧频。提高脉冲重复频率，可增加帧频，但能检测的最大深度减小。
五、滤波（filter） 滤波的设置应除去心肌、瓣膜及低速血流所产生的干扰信号。滤波的设定随观察血流速度的变化而变化，一般来说，高速标尺对应高通滤波，低速标尺对应低通滤波。 六、取样容积（sample volume） 取样容积的大小决定其内红细胞数量的多少，因此，当取样容积改变时，频谱形态亦随之发生改变。脉冲波频谱多普勒的取样容积内包含“一个点”的红细胞运动，而连续波频谱多普勒包含“一条线”上的红细胞运动，因此，与脉冲波频谱多普勒相比，当声束与血流方向之间出现夹角时，连续波频谱多普勒的频谱形态会出现显著变化。
多普勒超声心动图可提供血流部位、血流方向、血流速度、血流性质及血流时相等丰富的血流动力学信息。根据各种多普勒技术的特征，合理调节仪器设置，结合运用脉冲波频谱多普勒、连续波频谱多普勒和彩色多普勒技术，不仅可以确定异常血流的来源，而且可以测量高速血流和判断血流时相，从而达到定性、定量和鉴别诊断的目的。 作者申明：超声图片由华中科技大学同济医学院附属同济医院超声影像科杨好意教授提供，文字为作者原创，未经本人许可，均不得盗用！转载需联系管理员授权！ 超声俱乐部会员原创《心超笔记》系列文章
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