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Doppler)血流成像,已成为超声诊断不成短少的技术.黑色多普勒血流成像的紧张性在于它能无创、实时地提供有关血流的信息,而这是X线、核医学、CT、MRI以及PET等所做不到的.
第1节工作原理
黑色多普勒血流成像的表现方式属于二维技术.血流的黑色信号叠加在二维超声显像图上.如今的超声诊断仪都用自相关技术作信号处理,以获得血流的二维多普勒信号.黑色多普勒血流成像与频谱多普勒分歧,每帧图像有32~l28条扫描线,每条扫描线有250~300个取样点,每帧图像内有10,000个以上的取样数据,为了实时成像,必须在几十毫秒内处理这些数据,因而必须采取比傅立叶(Fourier)分析更快的自相关技术.
一、自相关技术
自相关技术能在约2ms内处理大量的多普勒频移数据,并计算出血流速率、血流方向和速率方差,但须留意所计算的是每一霎时内多少频率信号的均匀速率,不克不及得出取样部位瞬时流速的分布范围,因而也不克不及得到瞬时的最大流速.
自相关技术包含两个信号间相位差的检测,即检测接连发射的两个相邻超声脉冲回声信号的相位差,从求得相位差的公式可以计算检测地位的血流速率,从相位差的正、负性可了解血流的方向.
由于超声诊断如今都用兆赫(MHz)以上的超声频率,由于高频信号的处理比较困难,以是经过一个正交检测器把回声信号转换成低频范围.
经过正交检测器和相位差检测的回声信号,末了经过自相关检测处理,才能得到血流信号的表现.
二、MTI滤波器
MTI滤波器即Motion
target
indication
filter,目的是滤掉非血流运动发生的回声信号,例如血管壁、瓣膜等发生的低频运动,这些低频运动弱小,可干扰血流运动的信号,因而在正交检测器和自相关检测器之间,插人MTI滤波器,以滤掉非血流发生的低频信号.MTI滤波用具有分歧的频率相应特性,以用于对静脉血流、心脏和大血管血流的检测,对静脉血流用低频段频率相应高的MTI调理,对心脏和大血管,则用对低频段频率相应抑制的MTI调理.
三、黑色加强器
黑色多普勒血流成像技术是以黑色表现血流信号,伪黑色编码由红蓝绿三种基本颜色组成.如今均设定朝向探头的血流以红色暗示,反叛探头的血流以蓝色暗示.黑色的亮度(辉度)与血流速率的高低成反比,速率高,黑色亮度强,速率低,黑色亮度弱,例如朝向探头的血流速率低时,信号为暗红色,反叛探头的血流速率低时,信号为暗蓝色,如血流速率很低,黑色信号的亮度很弱即颜色很暗,从荧光屏上分辨困难.因而,设置黑色加强器,以增大低速血流的黑色信号的亮度.黑色信号的亮度与血流速率增快成反比,直至流速达到Nyquist(奈奎斯特)极限.为了表达更快速的血流速率,偶然用三种颜色暗示血流速率的快慢,朝向探头的血流用从暗红到亮堂的红色信号暗示,如血流速率更快,就从红色变成黄色(红色与绿色的混合),黄色再变绿色,三种颜色并存暗示分歧的流速.反叛探头的血流,更快的速率以青色、绿色来暗示.超声仪器上把黑色图(Color
map)设置为两种,一种只要红、黄及蓝、青两种黑色,用于非心血管系的血流检测,另一种在每个方向上有两至三种黑色,用于心血管系的血流检测.
黑色加强功能虽然使黑色信号的亮度随血流速率增快而加强,但实践上这种功能次要是对低速血流,进步低速血流的黑色信号亮度.当血流速率低于或达到Nyquist速率时,黑色信号的亮度加强就达到饱和,血流速率再增大,黑色信号的亮度也不再加强.
另一方面,非血流运动发生的低速运动信号,可用MTI滤波器删往,即达到黑色抑制的目的.
四、黑色多普勒血流成像技术的品种
黑色多普勒血流成像技术的品种有两种.除传统的黑色多普勒成像技术外,还有一种为混合黑色多普勒或称聚合黑色多普勒(Convergent
Color
Dopplor,CCD),此种技术综合了黑色多普勒血流成像与黑色多普勒能量图的优势,可以表现血流速率的快、慢与血流方向,又可以用黑色多普勒能量图表现低速、低流量的血流.有关黑色多普勒能量图的原理,本书有专章叙说,在此不再反复.
第2节检查方法
一、仪器调理
1.黑色图(Color
Map)的设定
心、腹两用的超声仪,黑色图都有两种设定,以双色表现血流速率快、慢的用于腹部、核心血管的检测,用黑色的亮度暗示血流速率的快、慢,如朝向探头的血流为暗红→鲜亮红色→黄色.以三色表现血流速率快、慢的用于心血管,除红、黄及蓝、青色外,对朝向探头的血流以绿色暗示最快的速率,对背向探头的血流以绿色暗示最快的速率,可减少混叠(Aliasing)征象的出现.
2.黑色图速率标尺(Scale)的设定
速率标尺的设定须与被检测的血流速率相婚配,对高速的血流如速率标尺设定偏低,很容易出现黑色信号的混叠;
对低速血流如速率标尺偏高,则低速血流(例如静脉血流)可能不被表现或表现不完全.
3.壁滤波器的调理
一样平常有1~4档,滤波频率随档的数字增大而增大,高通滤波用于高速血流检测,可以“切除"
呼吸等低频运动的干扰.低通滤波用于低速血流的检测,便于低速血流的表现,不至于被“切除”.
4.零位基线的调理
零位基线向下挪动,使朝向探头的血流可丈量的范围增大,即速率标尺数据增大,反之亦然.零位基线的挪动,有两种用处:
①增大对血流速率的丈量范围.②消弭黑色信号混叠(或称倒错、翻转)征象,当血流速率超出
Nyquist极限时,即超出速率标尺所能丈量的最大值后,黑色信号逆转或翻变化成反方向的颜色,为了克服黑色信号的混叠(倒错),可挪动零位基线,扩大速率标尺的丈量范围.经过挪动零位基线,可使速率丈量扩展至Nyquist极限的两倍.
5.取样容积调理
用黑色多普勒血流成像技术检测血管,如黑色的血流信号“溢出”血管外.除与增益调理过高有关,还由于取样容积过大使黑色信号描画的血流失真.黑色多普勒技术表现的帆流大小,与血管的内径其实不完全相称,不克不及用丈量主黑色血流信号的粗细来代表血管的内径.应恰当调理取样容积的大小,使血管内的黑色血流信号完好地充盈血管,但又不“溢出”到血管外,对低速、低流量的血流,可得当增大取样容积,以便于“捕获”血流.
6.黑色信号的增益调理
增大增益调理,可使黑色的亮度增大,便于观察,但增益增大后,乐音信号也被放大,干扰对黑色血流信号的观察.对低速低流量的血流检测,增益应得当增大,以便这些血流能明晰地表现,但同时应留意防止因增益过大而出现乐音信号,影响对血流的观察,甚至形成假象.
7.脉冲反复频率的设定(PRF)
脉冲反复频率(PRF)是探头在单位工夫内反复发射超声的次数,脉冲反复频率越高,能检测的血流速率越快,但检测深度越浅.黑色多普勒运用的是脉冲多普勒技术,脉冲多普勒关于脉冲反复频率与检测深度、检测血流速率的关系可运用于黑色多普勒技术.发射超声到达被检测对象(检测深度)、反射回声被探头接收,都必要肯定的工夫,设检测深度为D,超声速率为C,则超声由体表至检测深度D所需的往复工夫T为:
T=2D/C
因而,PRF与T的关系为
PRF=1/T
PRF与检测深度的关系,因脉冲反复频率必须大于被检测物体多普勒频移(Fd)的两倍,才能表现其频移大小和方向:
Fd<
1/2PRF
防止发生频率失真的最小PRF为:
PRF=2Fd
脉冲反复频率的1/2就是Nyquist频率极限,即在脉冲反复频率内所能检测的最大速率,脉冲反复频率与检测深度(R)间的关系为:
PRF=C/2R
从上式可知,增大PRF,使检测深度变小,减低PRF,可使检测深度增大.在超声仪上,调理取样容积大小可用以调理脉冲反复频率,取样容积的宽度为取样深度处的超声束直径,其长度可调,取样容积长度就是脉冲持续工夫,脉冲持续工夫短,脉冲反复频率就增高.
8.取样框大小的调理
电子相控阵探头的扇形扫查角度,在有些超声仪是可变的,例如30°
、45°
(50°
)、60°
、90°
(80°
).当运用超声仪的黑色多普勒血流成像这一功能时,有一取样框用以观察感兴味区的血流,取样框的大小也可调理.扇扫角度或取样框大小(次要调理取样框的角度)的调理,次要与图像的帧速有关.帧速即帧频的快慢,在心血管检测时非常紧张,帧速太慢,工夫分辨力下降,直接影响黑色血流成像的明晰度.有关帧速的公式如下:
nTNF=1
上式中N为组成一帧图像的扫描线数,T为发射脉冲的间隔工夫(T=1/PRF),n为在同一方向上发射超声脉冲多普勒的数量,F为帧速.因而,如想进步帧速,可经过降低T即进步脉冲反复频率PRF来达到,但PRF进步后,能检测的最大深度变小.降低n和N,即减少单位工夫内发射脉冲多普勒的数量和减少每帧图像的扫描线数,后者即为减少扇扫的角度或取样框的角度.
9.探头频率的选择
在脉冲反复频率的设定中提及脉冲反复频率与检测最大深度和最大检测速率的关系公式:
PRF=C/2R
=2Fd
合并上述两式:
Fd=C/4R
多普勒频移的经典公式为:
Fd一2f.VCosθ/C
将Fd=C/4R代人多普勒频移公式得下式:
RV=C2/8f0.
从上式可知:
发射超声频率f.与能检测的最大深度(R)及最大速率(V)成反比,即超声频率越高,能检测的最大深度及速率都降低.因而,检测深部的血管需用较低的超声频率,例如2.0~3.5MHz,检测高速血流也需用较低的超声频率,成民气血管经常运用2.O~3.5MHz的探头,表浅部位或探头距病变部位距离近,例如甲状腺、乳腺及经直肠检测前线腺、经阴道检测子宫及附件时,可用高至6.0~7.0MHz的超声频率,对低速血流在能达到被检测血流的深度的前提下,也应运用尽可能高的超声频率.
10.余辉(Persistence)的调理
余辉在二维超声成像时是指帧(图像)堆叠,用在黑色多普勒血流成像时,对低速率、低流量的血流,可使之表现明晰,便于观察.
二、检查方法
黑色多普勒血流成像的检查方法,与二维超声成像的检查方法相反.黑色多普勒血流成像是在二维超声成像的根底上,把血流的伪黑色编码图像叠加在二维超声图像上,因而,对各脏器、各零碎的切面图的运用,完全与二维超声成像相反.在完成二维超声成像后,启动仪器上黑色多普勒血流成像的功能,进行上述的仪器调理,就可完成检查.
三、黑色多普勒血流成像的意义
即从黑色多普勒血流成像中,可观察了解血流的有关特点及其意义.
1.表现出二维超声成像中未能检出的血流比较小的动、静脉血管,用二维超声经常不克不及表现其血管壁,非心血管系的其他零碎、器官,虽然地位比较表浅,也稀有这种状况.例如颅内血管,如今只要大脑中动脉的片断在部分患者中可表现其血管壁.用黑色多普勒血流成像,可以使3mm以下的小血管的血流成像,因而可以检出本质脏器肿瘤如肝、肾等肿瘤的血流.
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- 彩色 多普勒 原理