徐德昊

摘 要：彩色多普勒血流成像（Color Doppler Flow Imaging，CDFI），又稱二維多普勒，是在頻譜多普勒（Spectral Doppler）技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的利用多普勒原理進(jìn)行血流顯像的技術(shù)。它把所得的血流信息經(jīng)相位檢測、自相關(guān)處理、彩色灰階編碼，把平均血流速度資料以彩色顯示，并將其組合，疊加顯示在B型灰階圖像上。它較直觀地顯示血流，對(duì)血流的性質(zhì)和流速在心臟、血管內(nèi)的分布較脈沖多普勒更快、更直觀地顯示。對(duì)左向右分流血流以及瓣口返流血流的顯示有獨(dú)到的優(yōu)越性。但對(duì)血流的定量不如脈沖波和連續(xù)波多普勒。

關(guān)鍵詞：彩色多普勒血流成像 成像技術(shù) 自相關(guān)技術(shù) MTI濾波器

中圖分類號(hào)：TB517 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）12（a）-0254-01

1 工作原理

彩色多普勒血流顯像獲得的回聲信息來源和頻譜多普勒一致，血流的分布和方向呈二維顯示，不同的速度以不同的顏色加以別。雙功多普勒超聲系統(tǒng)，即是B型超聲圖像顯示血管的位置。多普勒測量血流，這種B型和多普勒系統(tǒng)的結(jié)合能更精確地定位任一特定的血管。為了提高成像速度，必須在幾十毫秒內(nèi)處理相關(guān)數(shù)據(jù)，所以自相關(guān)技術(shù)比傅里葉變換更具有優(yōu)勢(shì)。

1.1 自相關(guān)技術(shù)

自相關(guān)技術(shù)可以在毫秒級(jí)時(shí)間內(nèi)測出需要的多普勒頻移數(shù)據(jù)，并計(jì)算出所需要的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。但是該技術(shù)也有一些缺陷，比如不能得出該取樣點(diǎn)的瞬時(shí)流場分布，也不能得出速度的最值。

由于超聲診斷目前都用兆赫（MHz）以上的超聲頻率，因?yàn)楦哳l信號(hào)的處理比較困難，所以通過一個(gè)正交檢測器把回聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成低頻范圍。

經(jīng)過正交檢測器和相位差檢測的回聲信號(hào)，最后通過自相關(guān)檢測處理，才能得到血流信號(hào)的顯示。

1.2 MTI濾波器

MTI濾波器即Motion target indication filter，目的是過濾掉因?yàn)檠髁鲃?dòng)產(chǎn)生的噪聲，例如：血管壁、瓣膜等產(chǎn)生的低頻運(yùn)動(dòng)，這些信號(hào)通常較大，可干擾血流運(yùn)動(dòng)的信號(hào)，因而需要在自相關(guān)檢測器和正交檢測器之間插入一個(gè)MTI濾波器用以過濾掉多余信號(hào)干擾。因?yàn)镸TI濾波器的多頻率響應(yīng)特性，可以用來檢測靜脈血流、心臟和大血管流。頻率響應(yīng)高的MTI濾波器可以調(diào)節(jié)靜脈血流；頻率響應(yīng)低的MTI濾波器可以調(diào)節(jié)心臟和大血管。

1.3 彩色增強(qiáng)器

彩色多普勒血流成像技術(shù)是以彩色顯示血流信號(hào)，偽彩色編碼由紅藍(lán)綠三種基本顏色組成。目前均設(shè)定紅色表示朝向探頭的血流，藍(lán)色表示背離探頭的血流。血流速度與彩色輝度有關(guān)，速度高，彩色亮度強(qiáng)，速度低，彩色亮度弱，例如朝向探頭的血流速度低時(shí)，信號(hào)為暗紅色，背離探頭的血流速度低時(shí)，信號(hào)為暗藍(lán)色，如血流速度很低，彩色信號(hào)的亮度很弱即顏色很暗，從熒光屏上分辨困難。因此，需要增加一個(gè)彩色增強(qiáng)器用以改善低速血流的彩色信號(hào)亮度。為了準(zhǔn)確快速的表達(dá)血流速度，有時(shí)用三種顏色表示血流速度的快慢，用從暗紅到明亮的紅色信號(hào)表示朝向探頭的血流，如血流速度更快，就從紅色變?yōu)辄S色，黃色再變綠色，三種顏色并存表示不同的流速。以青色、綠色來表示背離探頭的血流的更快流速。超聲儀器上把彩色圖（Color map）設(shè)置為兩種：一種用于非心血管系的血流檢測，只有紅、黃及藍(lán)、青兩種彩色；另一種用于心血管系的血流檢測在每個(gè)方向上有兩至三種彩色。

2 儀器檢驗(yàn)

（1）彩色圖（Color Map）的設(shè)定心、腹兩用的超聲儀，彩色圖都有兩種設(shè)定，以雙色顯示血流速度快、慢的用于腹部、外圍血管的檢測，用彩色的亮度表示血流速度的快、慢，如朝向探頭的血流為暗紅→鮮亮紅色→黃色。以三色顯示血流速度快、慢的用于心血管，除紅、黃及藍(lán)、青色外，以綠色表示最快的探頭朝向的血流速度，以綠色表示最快的探頭背向的血流速度，可減少混疊（Aliasing）現(xiàn)象的出現(xiàn)。

（2）彩色信號(hào)的增益調(diào)節(jié)增大增益調(diào)節(jié)，可使彩色的亮度增大，便于觀察，但增益增大后，噪音信號(hào)也被放大，干擾對(duì)彩色血流信號(hào)的觀察。對(duì)低速低流量的血流檢測，增益應(yīng)適當(dāng)增大，以便這些血流能清晰地顯示，但同時(shí)應(yīng)注意避免因增益過大而出現(xiàn)噪音信號(hào)，影響對(duì)血流的觀察，甚至造成假象。

（3）取樣框大小的調(diào)節(jié)電子相控陣探頭的扇形掃查角度，在有些超聲儀是可變的，例如30°、45°（50°）、60°、90°（80°）。當(dāng)使用超聲儀的彩色多普勒血流成像這一功能時(shí)，有一取樣框用以觀察感興趣區(qū)的血流，取樣框的大小也可調(diào)節(jié)。扇掃角度或取樣框大?。ㄖ饕{(diào)節(jié)取樣框的角度）的調(diào)節(jié)，主要與圖像的幀速有關(guān)。幀速即幀頻的快慢，在心血管檢測時(shí)非常重要，幀速太慢，時(shí)間分辨力下降，直接影響彩色血流成像的清晰度。有關(guān)幀速的公式如下：

nTNF=1

上式中N為組成一幀圖像的掃描線數(shù)，T為發(fā)射脈沖的間隔時(shí)間（T=1/PRF）；n為在同一方向上發(fā)射超聲脈沖多普勒的數(shù)量，F(xiàn)為幀速。因此，如想提高幀速，可通過降低T即提高脈沖重復(fù)頻率PRF來達(dá)到，但PRF提高后，能檢測的最大深度變小。降低n和N，即減少單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射脈沖多普勒的數(shù)量和減少每幀圖像的掃描線數(shù)，后者即為縮小扇掃的角度或取樣框的角度。

（4）探頭頻率的選擇在脈沖重復(fù)頻率的設(shè)定中提及脈沖重復(fù)頻率與檢測最大深度和最大檢測速度的關(guān)系公式：

PRF=C/2R

合并上述兩式：

Fd=C/4R

多普勒頻移的經(jīng)典公式為：

Fd一2fVCosθ/C

將Fd=C/4R代人多普勒頻移公式得下式：

RV=C2/8f0

從上式可知：發(fā)射超聲頻率f與能檢測的最大深度（R）及最大速度（V）成反比，即超聲頻率越高，能檢測的最大深度及速度都降低。因此，檢測深部的血管需用較低的超聲頻率，例如：2.0～3.5 MHz，檢測高速血流也需用較低的超聲頻率，成人心血管常用2.0～3.5 MHz的探頭，表淺部位或探頭距病變部位距離近，例如甲狀腺、乳腺及經(jīng)直腸檢測前列腺、經(jīng)陰道檢測子宮及附件時(shí)，可用高至6.0～7.0 MHz的超聲頻率，對(duì)低速血流在能達(dá)到被檢測血流的深度的前提下，也應(yīng)使用盡可能高的超聲頻率。

參考文獻(xiàn)

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