彩超基础Word版

1、第一节   多普勒超声基础一、多普勒基本概念1、多普勒超声血流检测技术主要用于测量血流速度，确定血流方向，确定血流种类：如，层流、射流等；获得速度、时间积分，压差等有关血流的参数。2、多普勒方式表达血流速度的公式如下： COSQ是血流与声束夹角的余弦函数，当相对固定时，则fd与流速成正比，fd即影响流速值V。 当多普勒入射角（Q）恒定时，频移fd 仅决定于发射频率fo。对于某一定的fd，fo越小，则可测的血流速度V就越大。欲测高速血流，fo就应选择低频率的探头。 当血流速度保持恒定时，如：100 cm/ 

2、s（以及恒定的fo和C），那影响fd的参数只有COSQ，即频移的数值依赖于入射角的变化，而速度的数值与入射角无关。Q角改变的一般规律：a) 当OOQ900时，COSQ为正值，即血流迎超声探头而来，频率增加，fd为正向频移。b) 当900 Q1800时, COSQ为负值,即血流背离超声探头而去，频衰减低，fd为负向频移。c) 当时Q=0或Q=1800时, COSQ= ±1,即血流与声束在同一线上相向或背向运动，这时fd最大。d) 当时Q=900,COSQ=0时, 即血流方向与声束垂直，此时fd&#

3、160;=0，检不出多普勒频移。3、三种多普勒方式(1)连续波多普勒(CW)采用两种超声换能器,一个发射恒定的超声波,另一个换能器恒定地接收其反射波(或后向散射波), 沿声束出现的血流和组织运动多普勒频移全部被接受,分析,显示出来。CW不能提供距离信息,即不具有距离选通性,不受深度限制,能测深部血流,无折返现象,可测高速血流。连续波多普勒在取样线上有符号标记，其符号仅表示波束发射声束与接受声束的焦点，或声束与血流的焦点。(2)脉冲波多普勒(PW)、采用单个换能器,在很短的脉冲期发射超声波,而在脉冲间期内有一个”可听期”。脉冲多普勒具有距离选通能力,可设定取样容积的尺寸,并调节其深度、

4、位置，利用发射与反射的间歇接受频移信号，测值相对准确，但检查深部及高速血流受到限制。并受脉冲重复频率-PRF的影响，PRF越高，测量血流速度也越高。多普勒频谱技术的分析基础是快速富里叶变换-FFT。1 / 11(3)高重复频率脉冲多普勒-HPRF是在脉冲多普勒基础上改进，探头在发射一组超声脉冲波之后，不等采样部位的回声信号反回探头又发射出新的超声脉冲群，这样在一组声束方向上，若有一组超声脉冲向心腔内发射，第二组超声发射后，探头接受的实际上是来自第一组超声脉冲的回声，依次类推，相当于PRF加倍，频移也就增加一倍，扩大了血流速度测量范围。二、多普勒血流频谱分析基础1、多普勒血流频谱分析是给出一种显

5、示，它的两个正交轴分别代表时间（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。2、为什么要频谱分析（1）所有的血红细胞速度都不尽相同，在同一时刻，将产生许多频移，成为复杂波；（2）具有相同流速的红细胞的数量也不一样，产生的振幅信号强度也不尽一致；（3）又因血流脉动的影响，信号频率和振幅将随时间而变化。所以，血流信息是随空间和时间而变化的复杂信息。把形成复杂振动的各个简单振动的频率和振幅找出来，列成频谱图，成为频谱分析。在心血管测量中，频率（频移）代表血流速度，振幅代表具有该流速的血细胞的数目。在频谱图中，若横坐标代表频率，纵坐标代表振幅，由于频率与振幅的乘积即频谱曲 

6、线下的面积等于信号的功率，这种频谱图也称为功率谱。3、在多普勒超声血流测量中，FFT技术是频谱分析的主要方式。在频谱显示为：速度/频率-时间显示谱图中有关概念：（1）谱图上“横轴”代表时间（时基），即血流持续时间，单位为秒；横轴线也代表零频移线，在基线上面谱图为正向频移，血流朝向探头；在基线下面则为负向频移，血流方向背离探头。（2）“纵轴”代表速度（频移）大小，用KHZ 表示（也可换算成速度）；（3）“收缩峰”指在心动周期内达到收缩峰频率和峰速的位置；（4）“舒张期末”将要进入下一个收缩期的最末点；（5）“窗”为无频率显示区域；（6）“频带宽度”表示频移在垂直方向上的宽度，即某一瞬间

7、采样血流中血细胞速度分布范围的大小，如速度分布范围大，频带则宽，若速度分布范围小频带窄。（7）“频带灰阶”即信号幅度，表示血流速度相同的血细胞数目多少。三、脉冲多普勒局限性1、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fd的两倍，即PRF2 fd，或写成fd1/2 PRF, 1/2PRF称为尼套斯特频率极限，如果多普勒频移（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。2、脉冲重复频率与最大采样深度最大采样深度dmax=C/2 PRF如脉冲重复频率（PR

8、F）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。3、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·dmaxC2/8f0（常数）所以探测深度越深，则可测的速度范围便越小,两者互相抑约。4、距离分辨力与速度分辨力距离分辨力好（采样溶积小），则速度分辨力便低（频带愈宽），反之亦然。速度和距离的测不准原理。第二节   彩色血流显像一、彩超发展历史与临床应用1、1983年11月Aloka公司在世界范围内首次推出适用于临床的彩超SSD-880，从此彩色血流显像技术实用化、商品化，这是彩色多普勒血流显像技术发展的起始阶段

9、首台彩色显像装置问世。2、1989年以后彩色多普勒血流显像仪在技术上，功能上都有了很大的突破，多数都可达到全身性应用检查，他们的设计原理大致相同，基本上都属检测多普勒频移的范围。这是彩超技术发展的第二阶段改进和提高阶段，在这段时间，彩超的临床应用得到很大的发展，成为超声医学的重要阶段彩色多普勒时代。3、1990年以来，重要特征是以数字化技术为代表，采用了许多与传统方式不同的信息检测及波束形成技术，使彩超的性能有新的突破，图像质量有很大的提高。这是彩超发展的第三阶段由模拟数字混合处理到全数字化处理的发展阶段即步入数字化时代。4、1996年后形成具有综合图像形成及处理功能的全数字一体化工作站的彩色

10、血流现显设备。它不仅有极佳的图像质量，同时有极强的处理功能，并向三维立体显像方向发展。这就是今日“彩超”的新面貌。“彩超”的发展已进入第四阶段全数字化多功能信息化时代。二、彩色血流显像原理1、彩色多普勒是使用一种运动目标显示器MTI法，检测血细胞的动态信息，并根据血细胞的运动方向、速度、分散情况，调配红、蓝、绿三基色，变化其颜色亮度，叠加在二维灰阶图像上的彩色血流图。MTI是彩色血流显像核心技术之一MTI的滤波特性好坏与彩色显像质量直接相关。从接受到的回声中，只分离出血流信号成分，而滤去非血流信息（心室壁，瓣膜）。当用于TDI时，作用正相反。2、自相关技术也是彩超的重要技术之一。它用于分析血流

11、信号相位差，并将两个相邻的回声进行复数相乘，再经A/D转换成数字信号进行运算。多普勒信号属于随机信号。随机信号不服从确定的规律，即便观察条件相同，各次察结果也不一样，根据过去已得知识不能准确预测其未来。这种信号的特征只能通过统计结果来描述。如对同一位置的采样线上的某一相同采样容积所获得的多普勒信息，必须用一些统计量来描述它在不同时刻的特征的总的结果，即不同时刻信号取值的相互关系，这就是自相关函数。一般用均值，均方，方差和功率谱表征。为了形成二维彩色血流图，保证显像质量，每帧图像应有32条采样线，每条采样线有256个采样点或64条采样线，每条线上128个采样点。3、血流分散分散是表示血流的紊乱情

12、况（显示红细胞速度，方向的分散情况），当血流为层流时，红细胞以基本的恒定速度朝大致一样的方向移动，当血流处于乱流状态时，红细胞的移动速度，方向皆不相同，这就有必要显示“分散”，它正好对应于频谱多普勒的频带宽度。频带窄=分散范围小，频带宽=分散范围大4、彩色显示经过MTI滤波器后测出的红细胞运动的动态信息，有方向、速度、分散三个因素组成（1）彩色血流的特点是：血流方向朝向探头，显示红色；血流方向背向探头，显示兰色；出现血流紊流时，以红蓝混合色表示当高速血流超过最大显示频率范围时，（尼奎斯特频率极限）将出现与PW频谱同样的折返现象。折返现象表现为几种色彩的套叠，如同炽光的光焰色。（2）二维彩色血流

13、图每帧采样点可达到64×256或32×512个，采样点多，能提高信噪比及敏感度，（3）彩色显像的角度范围一般从300-900选择，角度大则成像速度降低，帧频下降；检查血流的深度与彩色显像帧速度也有关，增加深度将减少帧数。所以彩色血流显像的帧速率与采样点数，角度大小，探测深度是相互制约的。在实际临床应用时注意到这点是必要的。当其相互间的矛盾解决得越好，这说明该彩超设备的技术水平越高，而彩色血流显像必须要保证一定的帧速度率，最低可视帧频不能少于1012帧/秒。（4）在常规的PAL，NTSC制式的监视器显示中，必须和电视同步扫描，超声显示的帧数必须是50的约数，否则即为非同步扫描

14、，将造成不稳定。5、彩色显像的局限性：彩色显像与PW同样，存在类似的问题，显示深度受脉冲频率影响，减少脉冲频率最大速度又受影响，增加角度，每秒的成像速度也受6、小结：（1）彩色血流显像的基本构成及工作流程应包括：由探头获取多普勒信息，经正交检波器，低通滤波，A/D转换，并将A/D转换后形成的数字信号输入到自相关器，计算出平均多普勒速度，血流分散和平均功率后而得到血流速度，方向和湍流的有关数据，进行彩色编码，并作彩色处理。（2）在一定角度范围内形成若干条采样线，每条线上设置若干采样点，形成二维的彩色血流图后再与二维灰阶图像叠加，构成一幅完整的彩色多普勒血流图。（3）彩超仪器有多种专门显示血流的彩

15、色标尺（Coler  Bar  或Coler  map），常用的有速度、方差、功率方式。（4）彩色血流显像可表示血流的存在，血流速度和方向及血流性质等，属于间接转换的二维显示方式。（5）彩色多普勒能量图（CDE），不受声束与血流夹角的影响，不存在折返现象，它与血流中红细胞的浓度（数量）有关，对于低速血流灵敏度高，可更理想地显示血流的空间分布。CDE不能表达血流的速度和方向。第三节     彩超、伪彩一、彩色基础1、在图像处理中应用彩色是由于人的眼睛能分辨几千种彩色色调和强度。而人眼对灰度

16、0;只有十几到二十级的分辨能力。2、我们从一个物体上察觉的颜色基本上决定于物体反射的性质。所有可见光都平衡反射时，则观察物体呈白色，若观察物体呈某种颜色，则该颜色的波长光波被反射。3、各种彩色是不同波长的光混合的结果。红色、绿色、兰色为三种基本颜色，即三基色。基色叠加后构成二次色，如品红色（红加兰），青色（绿  加兰），和黄色（红加绿）。彩色电视接收机就是彩色光相加性质的一个例子。二、彩超彩色多普勒血流显像CDFI实时彩色显示血流方向，血流速度，血流分散；在血流接近超声波束时（“近”流）用红色表示血流方向；在血流远离超声束时（“远”流），用兰色表示血流方向；多普勒频移的大小

17、（流速）用不同强度的颜色色调表示；多普勒频移分散（湍流）用绿颜色与红、兰混合色表示。当血流速度增快，流量大，彩色多普勒成像的敏感度也提高。三、伪彩灰阶到彩色变换对二维灰阶图像进行彩色编码处理，用于彩色增强即伪彩，可以提高图像的分辨力，丰富影象层次，增加实感，提高B型超声对病理组织变化的可视度。所以“彩超”主要对血流，“伪彩”主要对灰阶图像，即把不同等级的灰度变换为某种颜色灰阶到彩色变换。两者是不同的概念，应用领域亦不同，所以彩超与伪彩完全不同。目前众多彩色血流显像仪均带有以灰阶为基础的“B”彩，其作用是增强显示图像的边界分辨力。第四节     血流动力学

18、基础一、基本概念1、稳流：流体元素以恒定的速度和方向运动时，这种流动称为稳定流稳流。在稳流中，流体元素的速度被认定为在时间 t通过的距离 s即：s/t在人体血流中，静脉血流和毛细血管内的的血流可看成稳定流动。当流体元素内任何一点的速度大小和方向均随时间而变化时，这种流动称为非稳定流 动，在人体内，动脉血流显现脉动的性质，即非稳定流动。2、粘滞性：在实际流体元素流动时都具有粘滞。由于粘性作用，必须在流体元素上施加一个力，以克服流体阻力。流体阻力可由泊肃叶定律推导出。在稳流中流量Q与L长度上的压差P2- P1的关系为：    决

19、定流体阻力大小的主要因素是血管的半径r，流体阻力与半径的四次方成反比。半径的微小变化即可引起流体阻力的明显改变。血管的收缩对于调节心血管系统的外周阻力和血流量，显然具有重要的作用。3、流量：所谓流量是指流体元素在一段时间里通过管腔横截面的体积。由于血管腔是圆形的，因此把血流系统流量Q看作是一圆柱体积，即：Q=A.L式中A为管腔横截面积，L为血柱的长度，即在给定的时间里血流通过的距离。因距离等于速度时间的乘积，即L=V.t，所以，流量Q=V.t.A。对于匀速运动的流体来说，流量等于横截面积A、流速V和时间t三者的乘积。如果流速随时间变化，应将瞬时速度Vi对时间t加以积分，对于非匀速流动的流体，流

20、量等于横截面积A和流速积分的乘积。流量的单位为体积，常用 cm3 或 ml 表示。4、流率：流率系指单位时间里的流体体积。即 q = A·V=t当流体匀速流动时，流率等于管腔横截面积与流速的乘积。在非匀速流动时，流速qI = A·VI即流率等于横截面积和瞬时流速的乘积。流率的单位是流量/时间，常用ml /s 或L/min表示。当流体流动时，由于粘性作用，流体各处的速度出现差异。在圆筒形容器中，形成层流状相互滑落。层流状滑落各流层之间形成速度梯度，不同速度的流层之间相

21、互制约，流体流动时产生内磨擦力的这种性质，称为流体的粘性。5、层流：粘性血流在血管中形成稳定的层流时，血细胞在血管中以相同的方向作规则的分层流动，但血管断面上各点的血流速度分布是不相同的。其分布规律由泊肃顺方程。即：6、加速度：在动脉系统中，由于心脏的收缩，血流在收缩早期产生加速度，在收缩晚期产生减速度。当血流为稳定流动时，驱动压差与流动阻力相平衡，速度分布为抛物线状。当血流 加速时，流体的驱动动压差逐渐增大，粘性磨擦力的作用不断减弱，边界层越来越薄，出现平坦化的流速分布；当血流减速时，流体的驱动压差逐渐减小，粘性磨擦力的作用不断增强，边界层越来越厚，近管壁处甚至出现逆向血流，出现尖

22、峰状的流速分布。在舒张期恢复到抛物线状的流速分布。在动脉系统中，血流的加速度对流速分布的形成起着主要作用。在静脉系统中，流速分布一般为抛物线形。在周围动脉血管中，舒张期流速分布近似于抛物线形。在收缩早期，血流的加速度使流速分布变为平坦形，在收缩晚期，血流的减速可导致管壁附近的血流逆转。当血液流经的横截面积突然缩小或手扩大时，血流速度剖面产生相应的变化。7、入口效应：血液流经横截面积突然变小处，会产生会聚形的流速截面，如锥形状管道内血流速分布。由于通过管腔的流量不变，面积的缩小必然导致流速的增加，血流获行较大的动能。粘性磨擦力的作用相对减弱，出现平坦形态的流速分布。这种现象称为人口效应。8、出口

23、效应：当血液流经一个横截面积突然扩大的管腔时，产生扩散形的血流截面，这便是出口效应。由于通过管腔的流量不变，面积的扩大必然导致流速的减低。这种流速减低主要发生于血流的边缘部分，而血流的中心部分仍以原来的速度流动一段距离，因此形成尖峰形的流速分布。如果血流扩散程度较大，将造成血流与管壁的分离，从而导致涡流9、弯曲血管：当血流流入一条弯曲的血管时，流体内积压点受到向心力的作用而产生向心加速度。向心力的方向由管腔的外侧缘指向内侧缘，这一向心力由一大小相同但方向相反的压差所平衡，结果导致外侧缘的流速低于内侧缘；当血流沿弯曲管道继续流动时，由于粘性磨擦力的作用，靠近管壁的流速逐渐降低，而管腔中心的流速逐

24、渐升高；血流绕过弯曲的血管后，由于流速较高的中心血流已具有较大的离心惯性，相对不弯曲管道的影响，因此向管腔的外侧缘移动，迫使原位于管腔外侧缘的流速较低的血流移向内侧缘，导致管腔外侧缘的流速高于内侧缘，导致管腔外侧缘的流速高于内侧缘。速度分布沿弯曲管道不断发生改变，产生扭曲形的流速分布。10、湍流流动：当血流在血管中流动遇到阻塞时，障碍物对流体产生加速和瀑乱的旋涡喷射，血流运动变化反复无常，这便形成湍流。在湍流状态时，流体万分间相互错杂交换。此时压差和流率之间不遵循泊肃叶流体定律。在心血管系统疾患中，湍流常发生于血流从高压心腔经过窄孔进入低压心腔时，如狭窄瓣口、狭窄隔膜、返流瓣口、异常缺损或分流

25、通道。当血流经过窄孔时，血流分布可分为射流区、湍流区、射流旁区、边界层和再层流化区等几部分。二、流体能量和柏努力方程在血流动力学中，遵循能量守恒定律，它是由柏努利方程（Emoulli  equation）来描述的。1）流体能量：理想流体在流管中作稳定流动时，其流体能量为单位体积的压强P、动能1/2v2和势能gh之和为一常数，他们之间可以互相转换。E=P + gh +1/2v2=常数上式称为理想流体的柏努利方程。2）狭窄处血流动力学：在狭窄口两端的压力阶差，可用简化的柏努利方程来测算。当血流经过狭窄口时，流速和压强均要发生变化。P=4V2

26、0;2  即为简化的柏努利公式简化柏努利方程不仅用于计算狭窄口的压差，还用于解释动态压强对于血流梗阻的影响；红细胞的轴向集中；弯曲血管中的流速分布。第五节  “彩超”的正确调节使用一、“彩超”功能选择在进行超声显像检查时，必需掌握基本方法，即：熟悉仪器性能，掌握基本手法；全面正确分析、描述、并参考其他检查结果；临床思维，提出临床检查结论。若彩色血流及灰阶图像不佳时，在辅助调节项目中可调节黑白图像的补正和动态范围。二、调节要领：彩色多普勒基本操作：调节滤波：高速血流用高通滤波，低速血流用通滤波。调节速度标尺：根据所检测血流速度的高低选择相应的彩色速度标尺。

27、取样容积选择：使其与血管腔相宜。消除彩色信号的闪烁：选用适当的滤波条件和速度标尺，缩小取样框，屏隹呼吸。受试者的体位：进行心脏超声检查常规用的体位为左侧卧位30度或平卧位若为了提高彩色血流显示的敏感度，去增加超声输出功率，增加显示阈值等是不可行，而应该加大彩色彩色血流增益，增加彩色血流的扫描密度，调节滤波及速度范围，调节脉冲重复频率（PRF），与彩色的平衡显示。调节要领：1、在进行多普勒频谱显示及彩色血流显示时，利用基线移位功能，可增大单向血流速度测量的量程，并克服折返现象，改变机线向上，使其向红色标尺方向调节，结果显示（负向频移）兰色增多，反之则红色增多。2、正确把握彩色显示角度，深度及PR

28、F的关系，避免“彩超”及PW的局限性，发挥其长处，使检测血流信息满足诊断要求。3、选择彩超仪器中灰阶B超和彩色血流不同的频率显显像。黑白图像使用高频，彩色图像使用低频，可使复合而成的图像能获得高分辨力，又能提高彩色血流的检出敏感度。若有一个部位显示不清彩色血流应考虑以下内容：彩色增益过小超声频率过高该处无血流或血流小于显示阈值超声束与血流方向垂直当然不是忘记打开彩色按钮调节超声仪器工作条件（含彩超）使其达到最佳效果，不应忽略：空间分辨力增高可改善图像质量，但帧频下降时间分辨力提高，帧频增加，但空间分辨力会下降选择适度的图像前后处理及动态范围显示灰阶数越多，图像颗粒越细，灰度越大三、操作及其他若

29、干问题彩超的作用是直观显示血流的动态信息，但不能取代M型。彩超中的组织定征技术，可以间接分析组织结构，大致的组织病变鉴别。不改变彩超仪器的内设工作条件或程序，面板上的接键可任意调动，关机后再开机时其预设条件会自动复原。对彩超仪器来讲，通电开机后，计算机容量越大，内置功能越多，启动时间相对越长。超声诊断仪将与CT、MRI、X射线显像及核医学优势互补，共同发展。虽然非数字彩超与数字化彩超，在技术性能上有差异，非数字化彩超在临床应用中效果也很好。计算机在彩超中的作用：可存储多幅图像，已存储的图像可以回放测量，显示存贮时间长；可选用光盘记录存储图像，并具有DICOM3.0标准按口。彩超安全性标准是声功

30、率输出在最大限定值内，在不增加声功率输出前提下，检测彩色血流的动态范围大（从低速到高速）则性能好。有的彩超仪器采用触摸屏式操作，菜单页码技术可增加功能设置，但不占用操作面板的位置，可以轻轻触摸屏上的各按键（稍有等待时间或反应过程），可适度调节显示的亮度。判断彩超仪器的优劣不能简单地以产地、国家来分，各种品牌的彩超在技术上各有千秋，也不能以价位高低，新名词的多少而论，要具体分析其性能，功能/价格比，售后服务，技术先进性及发展等；在购买彩超时应根据使用目的在专业人员参与下进行实际临床应用考查再作抉择。例一：彩色多普勒用于血管内超声成像，主要用途是：A、显示斑块   &

31、#160;         B、显示管壁C、显示血流             D、显示血栓             E、显示内膜例二：关于频谱多普勒技术不对的有：A、测量血流速度      

32、       B、确定血流方向C、确定血流种类，如层流、射流等             D、尽可能了解组织细胞的超微结构E、获得速度、时间积分、压差等有关血流的参数例三：彩色血流显像哪项是错误的：A、血流朝向探头，显示红色             B、血流背离探头，显示

33、兰色C、血流速度高显示彩色亮度大           D、出现紊流为混合色E、能量显示为混合色例四：影响彩色血流成像的帧频的因素有：A、滤波器的设定             B、彩色增益调节C、使用多聚焦点或聚焦段             D、显示