超声多普勒诊疗和成像.pptx

第七章第七章 超声多普勒诊疗与成像超声多普勒诊疗与成像超声多普勒诊疗和成像第1页n超声多普勒效应超声多普勒效应n多普勒原理在超声医学诊疗中应用多普勒原理在超声医学诊疗中应用n超声血流检测物理学基础超声血流检测物理学基础nD D型超声成像诊疗仪及其应用范围和型超声成像诊疗仪及其应用范围和特点（超声多普勒血流成像仪、能量特点（超声多普勒血流成像仪、能量多普勒血流成像）多普勒血流成像）主主要要内内容容超声多普勒诊疗和成像第2页n血流成像发展血流成像发展q连续波超声血流成像连续波超声血流成像q脉冲波超声血流成像脉冲波超声血流成像q多通道脉冲波超声血流成像多通道脉冲波超声血流成像q超声多普勒血流成像超声多普勒血流成像一、多普勒效应一、多普勒效应超声多普勒诊疗和成像第3页n18421842年奥地利物理学家多普勒（年奥地利物理学家多普勒（DopplerDoppler）发）发觉并研究了声波觉并研究了声波“频移频移”现象，后被命名为现象，后被命名为“多普勒效应多普勒效应”。n多普勒效应是指波源将某一频率多普勒效应是指波源将某一频率f f波以一个固波以一个固定传输速度向外辐射时定传输速度向外辐射时,假如波源与接收系统假如波源与接收系统产生产生相对运动相对运动，则所接收到波频率，则所接收到波频率ff会发生会发生改变（即频移），即两个频率差值：改变（即频移），即两个频率差值：f=f f多普勒效应多普勒效应超声多普勒诊疗和成像第4页超声多普勒效应超声多普勒效应n超声如同声音一样，以确定速度经过介质，超声如同声音一样，以确定速度经过介质，当碰到两种不一样介质分界面时就能发生当碰到两种不一样介质分界面时就能发生反射和折射。反射和折射。n当反射边界固定不变时，反射波频率等于当反射边界固定不变时，反射波频率等于入射波频率；入射波频率；n但当反射边界朝向声源移动时，反射超声但当反射边界朝向声源移动时，反射超声波波长就被压缩，反之被拉伸。波波长就被压缩，反之被拉伸。超声多普勒诊疗和成像第5页超声多普勒效应超声多普勒效应n因为超声波在传输介质中速度是恒定；因为超声波在传输介质中速度是恒定；n所以依据公式所以依据公式c=c=f f，超声波波长改变造，超声波波长改变造成了频率移动，此现象被称为成了频率移动，此现象被称为超声多普勒超声多普勒效应效应。超声多普勒诊疗和成像第6页二、多普勒原理在超声医学诊疗中应用二、多普勒原理在超声医学诊疗中应用 n大多数应用运动结构反射回来超声波束，大多数应用运动结构反射回来超声波束，检测出其中多普勒频移，作为探查目标运检测出其中多普勒频移，作为探查目标运动速度信息，然后经过监听、用仪器去分动速度信息，然后经过监听、用仪器去分析、用图像去显示或者用影像去显现人体析、用图像去显示或者用影像去显现人体内部器官运动状态。内部器官运动状态。超声多普勒诊疗和成像第7页多普勒原理在超声医学诊疗中应用多普勒原理在超声医学诊疗中应用 n临床上，当声源或发射界面移动时，所发临床上，当声源或发射界面移动时，所发射或散射超声，可认为是微小声源；射或散射超声，可认为是微小声源；n当红细胞流经心脏大血管时，从其表面散当红细胞流经心脏大血管时，从其表面散射声频将发生改变，这种频移可指示血流射声频将发生改变，这种频移可指示血流方向和速度；方向和速度；n如红细胞朝向探头，发射声频将提升；反如红细胞朝向探头，发射声频将提升；反之，声频降低；之，声频降低；超声多普勒诊疗和成像第8页多普勒原理在超声医学诊疗中应用多普勒原理在超声医学诊疗中应用 n当经过大血管时，若血流正常，红细胞平当经过大血管时，若血流正常，红细胞平移，邻近红细胞血流方向相同且速度相近；移，邻近红细胞血流方向相同且速度相近；n由这些移动红细胞产生由这些移动红细胞产生DopplerDoppler频率，符频率，符号相同，均为正或均为负，即含有相当一号相同，均为正或均为负，即含有相当一致特征，致特征，“音调音调”平稳，称为层流。平稳，称为层流。超声多普勒诊疗和成像第9页多普勒原理在超声医学诊疗中应用多普勒原理在超声医学诊疗中应用 n因为左右分流或瓣膜疾病，致使心内血流因为左右分流或瓣膜疾病，致使心内血流受到干扰，各个红细胞移动不平行；受到干扰，各个红细胞移动不平行；n在受干扰血流区各个红细胞以不一样方向在受干扰血流区各个红细胞以不一样方向和速度移动，所产生和速度移动，所产生DopplerDoppler频移正负兼频移正负兼有，且频移波动范围很大，出现频谱较宽、有，且频移波动范围很大，出现频谱较宽、音调粗糙，称为湍流。音调粗糙，称为湍流。超声多普勒诊疗和成像第10页多普勒原理在超声医学诊疗中应用多普勒原理在超声医学诊疗中应用 n声源与发射界面或散射体之间存在相对声源与发射界面或散射体之间存在相对运动时，接收到声波信号频率与入射声运动时，接收到声波信号频率与入射声波频率就存在差异；波频率就存在差异；n频移幅度与相对运动速度成正比。频移幅度与相对运动速度成正比。超声多普勒诊疗和成像第11页n频率偏移大小：频率偏移大小：其中：其中：C C为声速，为声速，f f为超声波传输频率，为超声波传输频率，V V为物体运动速度，为物体运动速度，为声速与物体运动方为声速与物体运动方向夹角；向夹角；从式中能够看到，多普勒频偏与物体运动从式中能够看到，多普勒频偏与物体运动速度成正比速度成正比。超声多普勒诊疗和成像第12页n当超声发射体当超声发射体(探头探头)和反射体之间有相对和反射体之间有相对运动时，回声频率有所改变，此种频率改运动时，回声频率有所改变，此种频率改变称之为频移。距离变近则频率增加，距变称之为频移。距离变近则频率增加，距离变远则频率降低。离变远则频率降低。n检测出多普勒频偏，就能够得出运动器官检测出多普勒频偏，就能够得出运动器官或血流运动速度，而超声多普勒频偏正负或血流运动速度，而超声多普勒频偏正负能够反应出运动方向。能够反应出运动方向。超声多普勒诊疗和成像第13页n n利用由运动结构反射回来超声波束多普勒利用由运动结构反射回来超声波束多普勒频移来提供人体器官或物体（如心脏壁和频移来提供人体器官或物体（如心脏壁和血液）运动速度信息超声多普勒方法，已血液）运动速度信息超声多普勒方法，已被广泛应用于人体运动结构临床诊疗中，被广泛应用于人体运动结构临床诊疗中，而且含有相当高诊疗价值。而且含有相当高诊疗价值。多普勒原理在超声医学诊疗中应用多普勒原理在超声医学诊疗中应用超声多普勒诊疗和成像第14页多普勒原理在超声医学诊疗中应用多普勒原理在超声医学诊疗中应用 n优点：优点：q安全、无创、直观安全、无创、直观q可实时成像、可重复检验可实时成像、可重复检验q能实时提供组织和检测目标运动信息能实时提供组织和检测目标运动信息q可提供血流动力学信息可提供血流动力学信息n人体血管血流形态图人体血管血流形态图n流速、流动稳定性流速、流动稳定性 超声多普勒诊疗和成像第15页多普勒原理在超声医学诊疗中应用多普勒原理在超声医学诊疗中应用 n缺点：缺点：q不能实现对血流运动情况无偏预计不能实现对血流运动情况无偏预计q无法确保预计可信度和速度分辨力无法确保预计可信度和速度分辨力q接收频谱受各种展宽、畸变和含糊原因接收频谱受各种展宽、畸变和含糊原因影响影响q运动信息提取准确性易受影响运动信息提取准确性易受影响超声多普勒诊疗和成像第16页n应用种类：应用种类：q多普勒超声听诊法多普勒超声听诊法q多普勒超声频谱诊疗法与彩色多普勒多普勒超声频谱诊疗法与彩色多普勒超声超声q经颅多普勒越声诊疗法及彩色三维经经颅多普勒越声诊疗法及彩色三维经颅多普勒超声诊疗法颅多普勒超声诊疗法q彩色多普勒血流成像法彩色多普勒血流成像法q彩色多普勒能量图法彩色多普勒能量图法多普勒原理在超声医学诊疗中应用多普勒原理在超声医学诊疗中应用超声多普勒诊疗和成像第17页n彩色多普勒超声普通是用自相关技术进行彩色多普勒超声普通是用自相关技术进行多普勒信号处理，把自相关技术取得血流多普勒信号处理，把自相关技术取得血流信号经彩色编码后实时地叠加在二维图像信号经彩色编码后实时地叠加在二维图像上，即形成彩色多普勒超声血流图像。上，即形成彩色多普勒超声血流图像。n由此可见，彩色多普勒超声（即彩超）既由此可见，彩色多普勒超声（即彩超）既含有二维超声结构图像优点，又同时提供含有二维超声结构图像优点，又同时提供了血流动力学丰富信息，实际应用受到了了血流动力学丰富信息，实际应用受到了广泛重视和欢迎，在临床上被誉为广泛重视和欢迎，在临床上被誉为“非创非创伤性血管造影伤性血管造影”。超声多普勒诊疗和成像第18页n主要优点：主要优点：q能快速直观显示血流二维平面分布状态。能快速直观显示血流二维平面分布状态。q可显示血流运行方向。可显示血流运行方向。q有利于区分动脉和静脉。有利于区分动脉和静脉。q有利于识别血管病变和非血管病变。有利于识别血管病变和非血管病变。q有利于了解血流性质。有利于了解血流性质。q能方便了解血流时相和速度。能方便了解血流时相和速度。q能可靠地发觉分流和返流。能可靠地发觉分流和返流。q能对血流束起源、宽度、长度、面积进行定能对血流束起源、宽度、长度、面积进行定量分析。量分析。超声多普勒诊疗和成像第19页三、超声血流检测物理学基础三、超声血流检测物理学基础n血液超声散射主要是由红细胞产生。血液超声散射主要是由红细胞产生。n超声散射回波取决于血液流场、入射波超声散射回波取决于血液流场、入射波类型、各散射子之间相干结果所产生类型、各散射子之间相干结果所产生“净净”贡献。贡献。超声多普勒诊疗和成像第20页超声血流检测物理学基础超声血流检测物理学基础n散射子模型包含（见表散射子模型包含（见表7.17.1）：）：q分立散射子模型分立散射子模型q连续介质模型连续介质模型q混合（混合（HybirdHybird）模型）模型超声多普勒诊疗和成像第21页超声血流检测物理学基础超声血流检测物理学基础n血细胞对超声波散射是超声血流检测物理血细胞对超声波散射是超声血流检测物理学基础：学基础：q经过检测散射信号多普勒频偏，或跟踪经过检测散射信号多普勒频偏，或跟踪回波信号时延或相位改变；回波信号时延或相位改变；q实现血流信号超声检测。实现血流信号超声检测。q超声血流信号检测分为：超声血流信号检测分为：n多普勒方法多普勒方法n非多普勒方法非多普勒方法超声多普勒诊疗和成像第22页四、四、D D型超声成像诊疗仪型超声成像诊疗仪nD D型超声成像诊疗仪型超声成像诊疗仪（Doppler Ultrasound），），也即超声多普勒诊疗仪也即超声多普勒诊疗仪n分为：分为：q连续波多普勒连续波多普勒(CWD)(CWD)q脉冲式脉冲式q实时二维彩色实时二维彩色 超声多普勒诊疗和成像第23页1 1、连续波多普勒连续波多普勒(CWD)(CWD)q探头中一个换能器发射出某一频率连探头中一个换能器发射出某一频率连续超声波信号，当声波碰到运动目标续超声波信号，当声波碰到运动目标血流中红细胞群，则反射回来信号已血流中红细胞群，则反射回来信号已是改变了频率超声波。是改变了频率超声波。超声多普勒诊疗和成像第24页1 1、连续波多普勒连续波多普勒(CWD)(CWD)q混频、解调混频、解调 q声音、波形或血流图声音、波形或血流图超声多普勒诊疗和成像第25页n多普勒频谱多普勒频谱q频谱处理中，波束成形数字信号经过频谱处理中，波束成形数字信号经过数字滤波，并经过正交本振信号数字滤波，并经过正交本振信号(L(LO O，频率为发射频率频率为发射频率)混频至基带信号，然混频至基带信号，然后以发射脉冲重复频率后以发射脉冲重复频率(PRF)(PRF)进行采样。进行采样。q利用复杂快速傅里叶变换利用复杂快速傅里叶变换(FFT)(FFT)取得多取得多普勒频谱，以重现接收信号速度信息。普勒频谱，以重现接收信号速度信息。超声多普勒诊疗和成像第26页n多普勒频谱多普勒频谱qFFTFFT输出每个二进制信号幅度经过计算输出每个二进制信号幅度经过计算和压缩，使其到达显示图像所要求动和压缩，使其到达显示图像所要求动态范围。最终信号幅度作为时间函数，态范围。最终信号幅度作为时间函数，显示在超声设备显示器上。显示在超声设备显示器上。q在连续波多普勒在连续波多普勒(CWD)(CWD)成像系统中，信成像系统中，信号处理过程基本相同。号处理过程基本相同。超声多普勒诊疗和成像第27页n多普勒频谱多普勒频谱q除了处理这些显示信号外，频谱处理除了处理这些显示信号外，频谱处理器还产生左、右声道立体声音频信号，器还产生左、右声道立体声音频信号，表示正向和负向运动。表示正向和负向运动。qDACDAC对这些信号进行转换，驱动外部扬对这些信号进行转换，驱动外部扬声器和耳机。声器和耳机。超声多普勒诊疗和成像第28页1 1、连续波多普勒连续波多普勒(CWD)(CWD)n多数心脏检验和一些通用超声成像系统中，多数心脏检验和一些通用超声成像系统中，经常使用连续波多普勒经常使用连续波多普勒CWDCWD以确保准确测以确保准确测量心脏内高速流动血液。量心脏内高速流动血液。nCWDCWD模式下，超声传感器单元以传感器孔模式下，超声传感器单元以传感器孔径为中心分割成对等两部分。二分之一单径为中心分割成对等两部分。二分之一单元用于发射，产生元用于发射，产生CWDCWD聚焦波束；另二分聚焦波束；另二分之一单元用于接收，产生聚焦接收波束。之一单元用于接收，产生聚焦接收波束。超声多普勒诊疗和成像第29页1 1、连续波多普勒连续波多普勒(CWD)(CWD)n发射单元驱动波形为多普勒频率方波，频发射单元驱动波形为多普勒频率方波，频率范围通常为率范围通常为1MHz1MHz至至7.5MHz7.5MHz。n发射波形抖动必须足够小，以预防相位噪发射波形抖动必须足够小，以预防相位噪声对多普勒频移检测影响。声对多普勒频移检测影响。n经过正确调整发射波形相位，实现发射波经过正确调整发射波形相位，实现发射波束聚焦。束聚焦。n类似地，经过正确调整接收波形相位并进类似地，经过正确调整接收波形相位并进行叠加，实现行叠加，实现CWDCWD接收信号聚焦。接收信号聚焦。超声多普勒诊疗和成像第30页1 1、连续波多普勒连续波多普勒(CWD)(CWD)n在此模式下，发射和接收同时进行，有用在此模式下，发射和接收同时进行，有用多普勒信号频率和不移动人体组织在发射多普勒信号频率和不移动人体组织在发射基波频率下产生强反射信号频率相差只有基波频率下产生强反射信号频率相差只有几几kHzkHz。n处理如此大信号所需要动态范围已经超出处理如此大信号所需要动态范围已经超出了图像接收通道了图像接收通道VGAVGA、AAFAAF和和1212位位ADCADC能够承能够承受范围。所以，受范围。所以，CWDCWD必须使用其它高动态范必须使用其它高动态范围接收处理方案。围接收处理方案。超声多普勒诊疗和成像第31页1 1、连续波多普勒连续波多普勒(CWD)(CWD)nCWDCWD接收机通常使用两种方法处理接收机通常使用两种方法处理CWDCWD信号。信号。q第一个方法是高性能超声系统在第一个方法是高性能超声系统在LNALNA输出端输出端提取接收到提取接收到CWDCWD信号。信号。q本振频率等于发送频率混频器对信号进行本振频率等于发送频率混频器对信号进行波束成形，再混频至基带进行处理。波束成形，再混频至基带进行处理。qI/QI/Q本振信号能够逐通道调整相位，对接收本振信号能够逐通道调整相位，对接收到到CWDCWD信号相位进行偏移。混频器输出相叠信号相位进行偏移。混频器输出相叠加，经带通滤波器，最终进入加，经带通滤波器，最终进入ADCADC进行采样。进行采样。超声多普勒诊疗和成像第32页1 1、连续波多普勒连续波多普勒(CWD)(CWD)nCWDCWD接收机通常使用两种方法处理接收机通常使用两种方法处理CWDCWD信号。信号。q采样得到基带波束信号处于音频范围采样得到基带波束信号处于音频范围(100Hz至至50kHz)，采取工作在音频频率，采取工作在音频频率范围范围ADCADC对对I I和和QCWDQCWD信号进行数字化。信号进行数字化。q这些这些ADCADC需要出众动态范围，方便处理需要出众动态范围，方便处理运动组织产生较大低频多普勒信号和血运动组织产生较大低频多普勒信号和血液产生微弱信号。液产生微弱信号。超声多普勒诊疗和成像第33页1 1、连续波多普勒连续波多普勒(CWD)(CWD)nCWDCWD接收机通常使用两种方法处理接收机通常使用两种方法处理CWDCWD信号。信号。q另一个方法是使用延迟线接收另一个方法是使用延迟线接收CWDCWD信号，信号，该方法惯用于低成本设备。该方法惯用于低成本设备。q在此方法中，信号还是从在此方法中，信号还是从LNALNA输出提取，输出提取，然后转化成电流信号。然后转化成电流信号。q经过一个交叉开关对相同相位通道进行经过一个交叉开关对相同相位通道进行叠加，产生叠加，产生8 8至至1616路独立输出，详细由接路独立输出，详细由接收波束成形器决定。收波束成形器决定。超声多普勒诊疗和成像第34页1 1、连续波多普勒连续波多普勒(CWD)(CWD)nCWDCWD接收机通常使用两种方法处理接收机通常使用两种方法处理CWDCWD信号。信号。q延迟线产生延迟，并将这些信号求和组延迟线产生延迟，并将这些信号求和组成一路波束成形成一路波束成形RFRF信号；信号；q然后利用一个本振频率等于发送频率然后利用一个本振频率等于发送频率I/QI/Q混频器将信号混频至基带；混频器将信号混频至基带；q然后将基带音频信号滤波后，转换至数然后将基带音频信号滤波后，转换至数字形式。字形式。超声多普勒诊疗和成像第35页n超声多普勒胎心率监护仪和超声多普勒血流仪设超声多普勒胎心率监护仪和超声多普勒血流仪设计原理。计原理。n其中超声波发射可分为连续波和脉冲波两种。其中超声波发射可分为连续波和脉冲波两种。n用连续多普勒仪器组成血管二维扫描基本上是一用连续多普勒仪器组成血管二维扫描基本上是一个平面图，它代表血管在皮肤上投影。个平面图，它代表血管在皮肤上投影。超声多普勒诊疗和成像第36页1 1、连续波多普勒连续波多普勒(CWD)(CWD)n优点：优点：q灵敏度高、速度分辨能力强，很高血流速灵敏度高、速度分辨能力强，很高血流速度它都能够检测出来，且不受深度限制。度它都能够检测出来，且不受深度限制。n缺点：缺点：q全部运动目标都产生了多普勒信号并混叠全部运动目标都产生了多普勒信号并混叠在一起，因而无法辨识信息产生确实切部在一起，因而无法辨识信息产生确实切部位，所以它没有距离（深度）信息，无轴位，所以它没有距离（深度）信息，无轴向距离分辨力。向距离分辨力。超声多普勒诊疗和成像第37页D D型超声成像诊疗仪型超声成像诊疗仪2 2、脉冲式、脉冲式n伴随脉冲多普勒技术、方向性探测、频伴随脉冲多普勒技术、方向性探测、频谱处理和计算机编码技术应用及发展，谱处理和计算机编码技术应用及发展，超声多普勒诊疗仪不但能够对距离进行超声多普勒诊疗仪不但能够对距离进行分辨，又能判定血流方向和速度。分辨，又能判定血流方向和速度。超声多普勒诊疗和成像第38页D D型超声成像诊疗仪型超声成像诊疗仪n脉冲波式超声多普勒成像仪脉冲波式超声多普勒成像仪 1 1单元组成与工作原理单元组成与工作原理n主控制单元、发射单元、探头单元及接主控制单元、发射单元、探头单元及接收处理单元中多普勒信号处理通道和收处理单元中多普勒信号处理通道和B(M)型辉度调制处理通道组成。型辉度调制处理通道组成。超声多普勒诊疗和成像第39页n脉冲波式超声多普勒成像仪脉冲波式超声多普勒成像仪1 1、单元组成与工作原理、单元组成与工作原理n主控制单元是以中央微处理器、超声频主控制单元是以中央微处理器、超声频率振荡发生器为关键中枢机构；率振荡发生器为关键中枢机构；n能够改变振荡器发生频率能够改变振荡器发生频率f f，控制发射单，控制发射单元中脉冲形成周期（或脉冲重复频率元中脉冲形成周期（或脉冲重复频率 FPRFPR），协调探头收、发工作状态以及启、），协调探头收、发工作状态以及启、闭接收电路中距离选通门。闭接收电路中距离选通门。超声多普勒诊疗和成像第40页n脉冲波式超声多普勒成像仪脉冲波式超声多普勒成像仪1 1、单元组成与工作原理、单元组成与工作原理n振荡器产生超声波频率信号分为两路：振荡器产生超声波频率信号分为两路：q一路送至发射电路中门控电路，供其一路送至发射电路中门控电路，供其调制成脉冲信号送出；调制成脉冲信号送出；q另一路传至接收电路中作为原始信号另一路传至接收电路中作为原始信号相位参考标准。相位参考标准。超声多普勒诊疗和成像第41页n脉冲波式超声多普勒成像仪脉冲波式超声多普勒成像仪1 1、单元组成与工作原理、单元组成与工作原理n发射单元中脉冲波源采自振荡器送来超声发射单元中脉冲波源采自振荡器送来超声频率频率(f)(f)信号。信号。n门控电路执行主控电路命令，将连续波门控电路执行主控电路命令，将连续波 f f截取成重复频率为截取成重复频率为FPRFPR脉冲段（也可按主脉冲段（也可按主控器程序，调成其它频率或其它函数形式控器程序，调成其它频率或其它函数形式波形），送至发射驱动器、探头等转换成波形），送至发射驱动器、探头等转换成超声波发射。超声波发射。超声多普勒诊疗和成像第42页n脉冲波式超声多普勒成像仪脉冲波式超声多普勒成像仪1 1、单元组成与工作原理、单元组成与工作原理n接收单元中有接收单元中有2 2路通道：路通道：q一路将回声信号按一路将回声信号按B B型（辉度调制型）型（辉度调制型）即时显示出断面影像；即时显示出断面影像；q另一路则主要处理回声中多普勒频移信另一路则主要处理回声中多普勒频移信号，最终以声音或图形信号显示出来。号，最终以声音或图形信号显示出来。超声多普勒诊疗和成像第43页n脉冲波式超声多普勒成像仪脉冲波式超声多普勒成像仪1 1、单元组成与工作原理、单元组成与工作原理n发射和接收信号由探头中同一块晶体完发射和接收信号由探头中同一块晶体完成。成。n发射脉冲宽度只有发射脉冲宽度只有1 12 s 2 s。n换能器在发射完第换能器在发射完第1 1个脉冲后即处于接收个脉冲后即处于接收状态，回声转换成一系列电脉冲信号。状态，回声转换成一系列电脉冲信号。超声多普勒诊疗和成像第44页n脉冲波式超声多普勒成像仪脉冲波式超声多普勒成像仪1 1、单元组成与工作原理、单元组成与工作原理n工作过程与工作过程与B B型诊疗仪收发过程一致，因型诊疗仪收发过程一致，因而它能够和而它能够和B B型显示通道共用一个探头；型显示通道共用一个探头；n同时完成同时完成B B型断层成像和型断层成像和D D型信号显示。型信号显示。超声多普勒诊疗和成像第45页2 2、探测距离选通、探测距离选通q为了取得人体内部所需探测目标回声信为了取得人体内部所需探测目标回声信息，就必须采取距离（或深度）选通接息，就必须采取距离（或深度）选通接收门控制器。收门控制器。q平均声速平均声速q发射出脉冲信号前沿为起始时刻发射出脉冲信号前沿为起始时刻(t(t0 0)q距离选通门开启时刻为距离选通门开启时刻为t t0 0，关闭时刻为，关闭时刻为t t1 1，则：，则：超声多普勒诊疗和成像第46页2 2、探测距离选通、探测距离选通n假如改变假如改变“距离选通门距离选通门”关闭时间关闭时间t t2 2，又，又可控制接收信号长度，即可控制接收信号长度，即=t=t2 2-t-t1 1时间长时间长短。短。n在脉冲式超声诊疗中把（在脉冲式超声诊疗中把（t t1 1-t-t0 0）对应距）对应距离称作取样深度；而把（离称作取样深度；而把（t t2 2-t-t1 1）对应距）对应距离称作容积长度。离称作容积长度。超声多普勒诊疗和成像第47页3 3运动目标方向性探测和频谱分析运动目标方向性探测和频谱分析n运动目标单一方向性探测能够比较轻易运动目标单一方向性探测能够比较轻易地利用频移量：地利用频移量：n其取值正负来判定。其取值正负来判定。n但有时情况并非尽然如此。但有时情况并非尽然如此。超声多普勒诊疗和成像第48页3 3运动目标方向性探测和频谱分析运动目标方向性探测和频谱分析q如血管内红细胞方向、速度并不总是相如血管内红细胞方向、速度并不总是相同，在一些部位会存在湍流或反流现象，同，在一些部位会存在湍流或反流现象，此时多普勒信号也不是单一频率，从而此时多普勒信号也不是单一频率，从而含有一定频带宽度；含有一定频带宽度；q这么就必须把这一信号频率上、下边带这么就必须把这一信号频率上、下边带分离开来，通常能够采取单边带直接分分离开来，通常能够采取单边带直接分离、正交相位探测等方法。离、正交相位探测等方法。超声多普勒诊疗和成像第49页3 3运动目标方向性探测和频谱分析运动目标方向性探测和频谱分析n假如需要对一定频带宽度频谱作出比较准假如需要对一定频带宽度频谱作出比较准确定量分析时，则应该采取实时频谱分析确定量分析时，则应该采取实时频谱分析方法。方法。n使用这一方法在多普勒信号中分离和判别使用这一方法在多普勒信号中分离和判别出许多频率并作出处理。出许多频率并作出处理。超声多普勒诊疗和成像第50页3 3运动目标方向性探测和频谱分析运动目标方向性探测和频谱分析超声多普勒诊疗和成像第51页n 相域处理效果好相域处理效果好坏，取决于带宽相坏，取决于带宽相移网络质量好坏。移网络质量好坏。超声多普勒诊疗和成像第52页n脉冲波式超声多普勒成像仪脉冲波式超声多普勒成像仪q另外，因为超声另外，因为超声B B型成像显示配合使用，型成像显示配合使用，脉冲式多普勒诊疗仪还能够在脉冲式多普勒诊疗仪还能够在B B型影像型影像上显示出多普勒声束线和目标运动方上显示出多普勒声束线和目标运动方向上夹角向上夹角，于是依据：，于是依据：q可得出目标运动速度可得出目标运动速度超声多普勒诊疗和成像第53页4.4.脉冲多普勒方法对探测深度和速度限制脉冲多普勒方法对探测深度和速度限制 n脉冲重复频率脉冲重复频率FPRFPR普通为几普通为几kHzkHz，最大取，最大取样深度样深度D Dmaxmax是由脉冲重复频率来决定。是由脉冲重复频率来决定。n二者关系为：二者关系为：超声多普勒诊疗和成像第54页n在常规脉冲多普勒系统中，能检测最高运在常规脉冲多普勒系统中，能检测最高运动速度动速度V Vmaxmax与最大探测距离与最大探测距离maxmax乘积是一个乘积是一个常数：常数：超声多普勒诊疗和成像第55页D D型超声成像诊疗仪型超声成像诊疗仪3 3、实时二维彩色、实时二维彩色 n将脉冲多普勒技术与二维（将脉冲多普勒技术与二维（B B 型）实时型）实时超声成像和超声成像和M M型超声心动图结合起来，在型超声心动图结合起来，在直观二维断面实时影像上；直观二维断面实时影像上；n同时显现血流方向和相对速度，提供心同时显现血流方向和相对速度，提供心血管系统在时间和空间上信息。血管系统在时间和空间上信息。超声多普勒诊疗和成像第56页n彩色多普勒血流成像仪彩色多普勒血流成像仪q脉冲多普勒探测只是一维声束上超声脉冲多普勒探测只是一维声束上超声多普勒血流信息。多普勒血流信息。q当前更为实用而技术上更为复杂先进当前更为实用而技术上更为复杂先进系统是彩色多普勒成像仪器，因为其系统是彩色多普勒成像仪器，因为其对于血流方面各种状态含有强大显示对于血流方面各种状态含有强大显示能力。能力。超声多普勒诊疗和成像第57页n彩色多普勒超声血流图（彩色多普勒超声血流图（CDFCDF）又称彩色）又称彩色多普勒超声显像（多普勒超声显像（CDICDI），它取得回声信），它取得回声信息起源和频谱多普勒一致，血流分布和息起源和频谱多普勒一致，血流分布和方向呈二维显示，不一样速度以不一样方向呈二维显示，不一样速度以不一样颜色加以别。颜色加以别。n双功多普勒超声系统，即是双功多普勒超声系统，即是B B型超声图像型超声图像显示血管位置。多普勒测量血流，这种显示血管位置。多普勒测量血流，这种型和多普勒系统结合能更准确地定位型和多普勒系统结合能更准确地定位任一特定血管。任一特定血管。超声多普勒诊疗和成像第58页n彩色多普勒血流成像仪彩色多普勒血流成像仪1 1血流方向血流方向 q在频谱多普勒显示中，以零基线区分血在频谱多普勒显示中，以零基线区分血流方向。在零基线上方者示血流流向探流方向。在零基线上方者示血流流向探头，零基线以下者示血流离开探头。头，零基线以下者示血流离开探头。q在在CDICDI中，以彩色编码表示血流方问，中，以彩色编码表示血流方问，红色或黄色色谱表示血流流向探头（热红色或黄色色谱表示血流流向探头（热色）；而以蓝色或蓝绿色色谱表示血流色）；而以蓝色或蓝绿色色谱表示血流流离探头（冷色）。流离探头（冷色）。超声多普勒诊疗和成像第59页n彩色多普勒血流成像仪彩色多普勒血流成像仪2 2血管分布血管分布qCDICDI显示血管管腔内血流，因而属于流道显示血管管腔内血流，因而属于流道型显示，它不能显示血管壁及外膜。型显示，它不能显示血管壁及外膜。3 3判别癌结节血管种类判别癌结节血管种类 q用用CDICDI可对肝癌结节血管进行分类。区分可对肝癌结节血管进行分类。区分其为结节周围绕血管、给节内缘弧形血管。其为结节周围绕血管、给节内缘弧形血管。结节流人血管、结节内部血管及结节流出结节流人血管、结节内部血管及结节流出血管等。血管等。超声多普勒诊疗和成像第60页n脉冲超声多普勒血流仪脉冲超声多普勒血流仪采样距离、采样体积采样距离、采样体积都能够调整，所以能够得到某一深度某一范都能够调整，所以能够得到某一深度某一范围内血流信息，既能显示被测血流深度，又围内血流信息，既能显示被测血流深度，又能产生血管腔横断面像和纵断面像。能产生血管腔横断面像和纵断面像。n显示方式有波形显示和动态声谱图显示。波显示方式有波形显示和动态声谱图显示。波形显示有正向血流、反向血流和正反向血流，形显示有正向血流、反向血流和正反向血流，幅度代表速度大小，水平方向代表时间。还幅度代表速度大小，水平方向代表时间。还可监听多普勒血流声，声调高表示血流速度可监听多普勒血流声，声调高表示血流速度快，声调低表示血流速度慢。快，声调低表示血流速度慢。超声多普勒诊疗和成像第61页n因为脉冲超声多普勒血流仪能够得到不一样深因为脉冲超声多普勒血流仪能够得到不一样深度信息，因而可得到血流速度在血管（或心脏）度信息，因而可得到血流速度在血管（或心脏）内分布；内分布；n临床上可诊疗血管斑块是否形成，血管是否阻临床上可诊疗血管斑块是否形成，血管是否阻断，并可制成多普勒成像仪，可显示血管（或断，并可制成多普勒成像仪，可显示血管（或心脏）二维截面像，并以伪彩色代表血流大小心脏）二维截面像，并以伪彩色代表血流大小和方向。和方向。超声多普勒诊疗和成像第62页n多功效超声诊疗仪多功效超声诊疗仪普通含有普通含有B B型、型、M M型及多普型及多普勒三种功效，它以勒三种功效，它以B B型图像进行定位，能够型图像进行定位，能够准确测得心脏内某一位置血流频谱图，对诊准确测得心脏内某一位置血流频谱图，对诊疗心脏疾病有重大意义。疗心脏疾病有重大意义。n血流彩色显示超声波诊疗装置，不但能显示血流彩色显示超声波诊疗装置，不但能显示血流频谱图，血流频谱图，还能以伪彩色（红色代表正向还能以伪彩色（红色代表正向血流，蓝色代表反向血流）血流，蓝色代表反向血流）显示二维彩色血显示二维彩色血流图像，迭加在黑白流图像，迭加在黑白B B型图像上，简称为型图像上，简称为“彩超彩超”，大大提升了临床诊疗水平。，大大提升了临床诊疗水平。超声多普勒诊疗和成像第63页n探测距离选通q取得人体内部所需探测目标回声信息，就必须采取距离（或深度）选通接收门控制器。q在人体软组织中，超声传输速度差异不大，能够将平均声速视为常数（c=1540m/s），故从发射出脉冲信号前沿为起始时刻(t0)计起，至返回信号脉冲抵达时间(t1)长短与运动器官距离换能器深度成正比。q只要调整“距离选通门”启闭时间，就能控制探测距离和沿着这一距离方向上一段长度（又称作“容积”），这么就能够只接收感兴趣目标回声信号，滤除前后无关信号。超声多普勒诊疗和成像第64页n彩色多普勒血流仪彩色多普勒血流仪q脉冲多普勒探测只是一维声束上超声多普脉冲多普勒探测只是一维声束上超声多普勒血流信息，它频谱显示表示流过取样容勒血流信息，它频谱显示表示流过取样容积血流速度改变。脉冲多普勒技术也被称积血流速度改变。脉冲多普勒技术也被称为一维多普勒。为一维多普勒。q一维多普勒在测定某一位置血流是很方便，一维多普勒在测定某一位置血流是很方便，假如要了解瓣口血流流动详细分布，一维假如要了解瓣口血流流动详细分布，一维多普勒就很困难，只能一个点一个点地测，多普勒就很困难，只能一个点一个点地测，把每一个点血流速度统计下来，最终得到把每一个点血流速度统计下来，最终得到一个大致血流轮廓。一个大致血流轮廓。超声多普勒诊疗和成像第65页q彩色多普勒成像，对于血流方面各种状态彩色多普勒成像，对于血流方面各种状态含有强大显示能力，如：含有强大显示能力，如：同时显示心脏某一断面上异常血流分布情同时显示心脏某一断面上异常血流分布情况；况；反应血流路径及方向；反应血流路径及方向；明确血流性质是层流、湍流或涡流；明确血流性质是层流、湍流或涡流；能够测量血流束面积、轮廓、长度、宽度；能够测量血流束面积、轮廓、长度、宽度；血流信息能显示在二维切面像或血流信息能显示在二维切面像或M M型图上，型图上，更直观地反应结构异常与血流动力学异常更直观地反应结构异常与血流动力学异常关系等。关系等。超声多普勒诊疗和成像第66页1.1.工作原理工作原理系统在接收到发射来回声信号后，先进入相位检波系统在接收到发射来回声信号后，先进入相位检波系统在接收到发射来回声信号后，先进入相位检波系统在接收到发射来回声信号后，先进入相位检波器与原始振荡信号进行相位比较，再将一路信号送器与原始振荡信号进行相位比较，再将一路信号送器与原始振荡信号进行相位比较，再将一路信号送器与原始振荡信号进行相位比较，再将一路信号送入脉冲多普勒信号处理通道；另一路则经过低通滤入脉冲多普勒信号处理通道；另一路则经过低通滤入脉冲多普勒信号处理通道；另一路则经过低通滤入脉冲多普勒信号处理通道；另一路则经过低通滤波器去除没有意义杂波信号。波器去除没有意义杂波信号。波器去除没有意义杂波信号。波器去除没有意义杂波信号。超声多普勒诊疗和成像第67页1.1.工作原理工作原理 滤过后信号经滤过后信号经滤过后信号经滤过后信号经A/DA/DA/DA/D模数转换后，再进行自相关处理。这模数转换后，再进行自相关处理。这模数转换后，再进行自相关处理。这模数转换后，再进行自相关处理。这一步骤是将前后一步骤是将前后一步骤是将前后一步骤是将前后2 2 2 2个脉冲产生回声时间差换算成相位差，个脉冲产生回声时间差换算成相位差，个脉冲产生回声时间差换算成相位差，个脉冲产生回声时间差换算成相位差，再依据相位差与目标运动状态关系处理成血流方向和速再依据相位差与目标运动状态关系处理成血流方向和速再依据相位差与目标运动状态关系处理成血流方向和速再依据相位差与目标运动状态关系处理成血流方向和速度结果。度结果。度结果。度结果。超声多普勒诊疗和成像第68页在一维多普勒诊疗仪（连续波在一维多普勒诊疗仪（连续波CWCW和脉冲波和脉冲波PWPW）中，是将回声频率与原始振荡频率比较出频移中，是将回声频率与原始振荡频率比较出频移量量ff，然后经过多普勒方程式换算出血流方向，然后经过多普勒方程式换算出血流方向和速度。和速度。而在自相关处理中，用探测时间差异来处理这而在自相关处理中，用探测时间差异来处理这个问题：脉冲发射过程中，前后两个相邻脉冲之个问题：脉冲发射过程中，前后两个相邻脉冲之间时间差间时间差tt，包含了探测目标运动方向与速度等，包含了探测目标运动方向与速度等变量原因，最终反应在回波脉冲波形相位差异上，变量原因，最终反应在回波脉冲波形相位差异上，由此经过脉冲本身相位差关系解得血流方向和速由此经过脉冲本身相位差关系解得血流方向和速度方