多普勒原理
Color/Doppler
多普勒处理器
• 当运动的物体运动速 度不相同时，多普勒 处理器为每一物体标 上一个不同的点。
Color/Doppler
多普勒处理器
• 在纵坐标上位置代表 物体的速度。
Color/Doppler
多普勒处理器
• 当不同的物体以相同 的速度运动时，频谱 上相应的点就标志的 更亮一些。
组织频移谐波显像（THI）
（1）THI原理：
Color/Doppler
声波在组织中非线性传播时，产生多倍于发射频率（基波） 的信号——二次谐波，三次谐波-------但声能变弱：THI 采用超宽 频带的探头，接收组织通过非线性传播所产生的高频信号及组织 细胞的谐波信号，对多频段信号进行实时平行处理，减弱浅层胸 壁和肺组织产生的回声，增强较深部心肌组织的回声，改善图像 质量，提高信噪比。
•声学特性同血浆一样 • 成人的浓度是45%容积 • 在低应力的血流中形成缗钱样改变
正常人体的血流
Color/Doppler
High shear arterial flow
Low shear venous flow (simulated)
多普勒处理器
• 根据运动物体的速度 及方向，多普勒处理 器在“频率看表， 才能保证你看到秒针 的正确行走方向?
Color/Doppler
12
6
Every 29.99999 seconds
混叠问题
• 脉冲多普勒能测量的最 大速度取决于“取样速 率”。 • “取样速率” 被称为 PRF，脉冲重复频率。 • 如果速度过高，血流的 显示将到置，就象前面 所看到的钟表一样。
角度问题
• 如果血流不与声束平行 ，超声仪器只能看到与 声束平行的部分。
Color/Doppler
显示速度
角度问题
Color/Doppler
• 探头只能看到整个速度的一部份。
角度问题
Color/Doppler
•
另一方面，尽管血流方向一致，显示方向确是相反的。
角度问题
•
Color/Doppler
2、谐波成像
谐波成像全称为二次谐波显像
Color/Doppler
利用直径小于10μm的气泡通过肺循环，明显增强散射信号。 当超声照射到含造影剂的组织，造影剂中气泡在谐振频率附近作 大幅度的振动，此时会呈现较强的超声非线性效应。
二次谐波的幅度接近基波，通过减法，获得血管内血流的 二次谐波显像（接收回声频率比基波高一倍）。入射超声频率为 f0，则散射信号中不仅含有 f0 的基波，而且含有 nf0 的谐波，测量 谐波成分（一般 n=2，倍频成分）就可以有效地抑制不含造影剂 的组织（视为背景噪声）的回声。
Color/Doppler
彩色多普勒
彩色多普勒提取平均速度并标示成彩色。
Color/Doppler
…并且不断对彩色血流的区域进行重复处 理，实现实时显示。
彩色成像与解剖
• 图像上的彩色代表的是平均 速度。
Color/Doppler
声束的总体方向
兰色表明血流背离声束 ，是从右到左的。
红色表明血流冲向 声束，是从左到右 的。
Color/Doppler
1
2
3
4
?
混叠问题
• 如果每40秒钟看一次 表，秒针怎样走？
Color/Doppler
1
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3
4
混叠问题
• 同样的表，如果每55 秒钟看一次表，秒针 又怎样走？
Color/Doppler
11
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8
大家猜
• 以多快的频率看表， 才能保证你看到秒针 的正确行走方向?
Color/Doppler
彩色多普勒
Color/Doppler
四、敏感度 敏感度系指对低速血流检测的能力及瞬时高速血流准确捕 捉的能力。现已可检测到直径为0.2mm血管内的血流信号， 可测到0.5mm/s的低速血流，并有良好的信噪比。 五、图像均匀性 均匀性是指全程声场均匀一致，它与有效声束直径、发射 脉冲能量的脉宽有关。在全图像区域图像的细微分辨都均 匀一致（近场、中场、远场）以及图像中部及两侧边缘在 彩色显示方式有穿透力高质量的二维灰阶图像。 穿透力是指彩色血流显像可达到的最大深度。
Color/Doppler
（3）作用：造影剂的散射截面比同样大小的固体粒子大几个 数量级，可使背向散射的信号大大增强，可以突出感兴趣区域 的图像，改善图像的噪声比，提高显像效果。 血液中有造影剂，可显示小血管中极低速的血流； 正常组织与病变组织对造影剂反差存在差异，可提高肿瘤检查 率： （4）应用：心血管，胃肠、胆囊、输尿管和宫腔等方面；从 创伤性向非创伤性飞跃。 （5）局限性：造影剂价格十分昂贵，不利广泛应用；增强效 果受注射剂量和推注时间的影响；增强持续时间有限，不利全 面充分观察分析病变情况。
Color/Doppler
能量多普勒
• 能量多普勒显示的是强度信息
Color/Doppler
小结
• 多普勒提供 3 类信息 – 速度 – 强度 – 紊乱 速度信息与角度及混叠有关。
Color/Doppler
• • • •
彩色多普勒将平均速度标示为彩色，因此它也有角度及混叠有关。 能量多普勒将强度标示为彩色，因此它与角度与混叠无关。 帧频问题是 CFM & PDI 共有的，除非有一个智能的彩色处理器。
Color/Doppler
多普勒问题
• 为什么血流是多彩的，而不是或红或兰?
Color/Doppler
是两个因素共同作用的结果：角度变化和混叠
多普勒问题
• 记住?
Color/Doppler
速度
紊乱
强度
• 如果用强度而不是用速度来表示血流信息会怎样?
多普勒问题
• 结果是彩色血流不再与角度 依赖，与不与混叠相关。 • 称之为能量多普勒(PDI). • 看起来也更敏感(没有90度角 的担忧）
Color/Doppler
多普勒原理及彩色多普勒原理
Johann Christian Doppler
Color/Doppler
• • • •
于 1803 生于 萨尔斯堡. 于 1853 死于威尼斯. 数学家. 现代天体物理学就是基于他1842年发现的著名 的多普勒原理.
多普勒原理
Color/Doppler
Color/Doppler
多普勒处理器
Color/Doppler
多普勒信号
多普勒信号中有三个主要的信息。
Color/Doppler
速度
紊乱
强度 通常将冲向探头的血流标在基线以上，背向探头的血流标在基线以下。
大家猜
1. 描述以下两个频谱的三个主要不同。 2. 说出频谱与取样位置的对应关系。 1 2 A B
彩色多普勒
Color/Doppler
一、空间分辨力 空间分辨力系指对血管特定点瞬时速度的检测，与采样容积有关。 采样容积越小，越能反映特定点细微血流的瞬时真实血流速度。 二、速度分辨力 速度分辨力系指对血流速度快速变化的对比分辨能力。在检测高 速血流时还有低速血流信号，或在高速血流后立即出现低速血流， 均可适应其变化得于清晰显像。这与壁滤器的自适应能力有关。 三、动态分辨力 动态分辨力系指彩色成像的速率 —— 帧速率。当彩色显示角度变 大，深度增加时，帧频会降低，时间分辨能力变差，便无法观察 细小的异常血流。要处理好角度、深度与帧速率的关系。
THI应用
Color/Doppler
（a）增强心肌和心内膜显示 （b）增强细微病变的显现力 （c）增强心腔内声学造影剂回声； （d）增强彩色多普勒信号，肝内血流信号增强效果十 分明显； （e）帮助鉴别肝内血管，了解肝内细小血管病变。
二次谐波造影成像
Color/Doppler
一、声学造影与谐波成像技术 1、声学造影剂的研究 （1）物理分型：从物理形态上分型： （a）含有自由气泡的液体； （b）含有包膜气泡的液体； （c）含有悬浮颗粒的胶状体； （d）乳剂; （e）水溶液; （2）、要求： 气泡更稳定，半衰期长； 微泡大小可控制，易排出； 对人体无害，不影响人体血流动力学； 具有良好的造影作用，经外围静脉注射，通过肺循环使心肌造影；
彩色血流受多普勒限制
Color/Doppler
• 在彩色多普勒上，你可以得到以下 血流信息。
– 速度 – 方向 – 血流紊乱
• 同样受限： – 混叠: 最大速度受PRF限制 – 依赖多普勒角度。
帧频也是一个重要因素
• 因为彩色血流需要很多多普勒信号 ，帧频会变得很慢。 • 你的选择是：
– 少做点彩色血流（将彩色取样框缩 小） – L500: 并行处理 – L400: 自动控制技术。
Color/Doppler
多普勒小结
• 多普勒信号包含三个主要信息
– 速度 – 强度 – 血流性质-紊乱性
Color/Doppler
• 通常，冲向探头的血流在基线 以上，背离探头的血流在基线 以下。 • 最大血流的探测能力取决于探 头的频率和取样速率，即PRF 。 • 第二个限制因素是血流与声鼓 束的角度。
在中央部位，不显示任何血流。多普勒处理器不能看到垂直于声束的 的血流。
问题: 角度依赖
Color/Doppler
血流在此部位是背离探头。
血流在此部位是冲向探头。
显示速度取决于观察的角度
彩色多普勒
• 彩色多普勒使用与脉冲 波相同的原理。 • 仪器需要图象上许多点 的多普勒信息。 • 在每一点上，仪器要决 定其平均速度。 • 平均速度转换成彩色。 红色表示正向，兰色表 示负向。
• 使用从Utrecht 到阿姆斯特丹的荷兰铁路
实验设计
Color/Doppler
• 火车速度 = 40 MPH
