超声诊断学：超声的物理原理.ppt

超声诊断学超声的物理原理超声的物理原理 第一节第一节 超声波的一般性质超声波的一般性质n超声波超声波n超声参数超声参数（一）（一）波：波： 振动在介质中的传播振动在介质中的传播 机械波、电磁波机械波、电磁波产生条件产生条件：： ① ①波源：激发波动的振动系统波源：激发波动的振动系统 ② ②介质：能够传播波动的媒介介质：能够传播波动的媒介 声源和接收声音之间的空间充满了气体(空气)，或是 液体，或是固体，即有种传播声音的媒介物即有种传播声音的媒介物——介质介质 声波必须在声波必须在介质介质中传播，真空中传播，真空-No-No一、超声波一、超声波（二）（二）机械波机械波 1. 1. 次声波：频率＜次声波：频率＜20Hz20Hz 用于地质探测和地震研究用于地质探测和地震研究 2. 2. 声声 波：频率在波：频率在20Hz20Hz～～2 2万万HzHz 3. 3. 超声波超声波(ultrasound)：频率＞：频率＞2 2万万Hz的机的机 械振动在弹性介质中的传播械振动在弹性介质中的传播 产生必要条件：产生必要条件： ① ①产生振动的振源产生振动的振源——探头晶片探头晶片 ② ②传播振动的弹性介质传播振动的弹性介质——人体软组织人体软组织 诊断用超声频率：诊断用超声频率： 1.0 1.0～～20MHz 20MHz 常用频率：常用频率： 2.0 2.0～～10MHz10MHz（三）超声诊断（三）超声诊断 解剖学解剖学医学工程学医学工程学电子学电子学病理学病理学临床医学临床医学非侵入性非侵入性侵入性侵入性常规超声检查常规超声检查介入性超声、腔内超声检查介入性超声、腔内超声检查获得活性器官和组织的精细大体断层解剖图像获得活性器官和组织的精细大体断层解剖图像观察大体病理形态学改变观察大体病理形态学改变早期诊断疾病早期诊断疾病n频率频率n声速声速n波长波长n声阻抗声阻抗n界面界面二、超声诊断相关的声学参数二、超声诊断相关的声学参数（一）（一）频率频率 (F F，frequency) 每秒内完成振动的次数 f = 1／T， 单位： Hz、KHz、MHz 频率由晶片所决定，只与振源有关 超声波有较强的穿透性，其穿透力与频率有关晶片越薄晶片越薄频率越高频率越高被介质吸收也越大被介质吸收也越大波长越短波长越短分辨力越好分辨力越好穿透力越小穿透力越小  2.52.5～～5MHz 5MHz 穿透组织深度20～15cm 用于心脏、腹部脏器成像 5 5～～10MHz 10MHz 用于浅表组织及器官的成像 眼睛、甲状腺、乳腺、睾丸及血管 它们只需4～5cm的穿透深度 1010～～30MHz30MHz 用于皮肤及血管内检查，可以获得高分 辩力的图像 4040～～100MHz100MHz 用于生物显微镜成像，对眼活组织表 面下的显微诊断 一般原则：在保证有足够穿透力的情况下，一般原则：在保证有足够穿透力的情况下， 频率越高越好频率越高越好（二）声速（二）声速（C C，acoustic velocity） 声波在介质中的传播速度声波在介质中的传播速度 c=c=√B/ρ √B/ρ （（B B —弹性模量，弹性模量， ρ ρ—介质密度）介质密度） 单位：m/s、 mm/µs 声速由介质的声速由介质的弹性弹性和和密度密度决定，即决定，即与与弹弹 性介质性介质有关，有关，而与超声的频率无关而与超声的频率无关 不同组织内的声速不同，不同组织内的声速不同，固体中最固体中最快，快， 液体中次之，气体中最慢液体中次之，气体中最慢 人体软组织人体软组织——平均声速约平均声速约1500m/s1500m/s（三）波长（三）波长（（λλ，，wave length )wave length ) 在一个声波振动周期时间（在一个声波振动周期时间（T T）内声）内声波传波传 播的距离播的距离 λ=Cλ=C··T=C/fT=C/f，单位：，单位：m、mm、μm 与与振源、弹性介质振源、弹性介质均有关均有关 诊断用超声频率在诊断用超声频率在MHzMHz数量级（数量级（10106 6），它们在），它们在 人体软组织（声速按人体软组织（声速按1500m/s1500m/s计）波长在计）波长在毫米（毫米（mmmm）） 数量级数量级 如如：：一探头频率为一探头频率为3.0MHz3.0MHz的超声诊断仪，其在人体中传播的超声诊断仪，其在人体中传播 的声波波长为：的声波波长为： λ=C/f= λ=C/f=（（15001500××10103 3 mm/smm/s））÷÷（（3 3××10106 6/s/s）＝）＝0.5mm0.5mm 在人体软组织中传播时，超声频率与波长的关系在人体软组织中传播时，超声频率与波长的关系 如下表所示如下表所示 频率频率f（（MHzMHz）） 0.8 1.25 2.5 3.0 5.0 7.5 10.0 15.0 波长波长λ（（mmmm）） 1.88 1.20 0.6 0.5 0.3 0.2 0.15 0.1 理论分辨力（1/2λ） 0.94 0.6 0.3 0.25 0.15 0.1 0.07 0.05 实际分辨力（（mm）） 6 4 2 1.5 1 0.6 0.4 0.3 超声传播中最大理论纵向分辨力为1/2λ，实际上受检 测的超声脉冲宽度（即发射的声脉冲持续时间）影响，实际 分辨力为理论值的5～8倍◆◆声速、波长与介质的关系声速、波长与介质的关系 1. 声速与介质的关系声速与介质的关系 c=√B/ρ （（1 1）同一介质）同一介质 不同频率的探头在同一介质中传播时不同频率的探头在同一介质中传播时 声速基本相同。

声速基本相同所以所以用不同频率的探头检查用不同频率的探头检查肝脏肝脏 时，声速基本相同时，声速基本相同（（2 2）不同介质）不同介质 同一频率的超声波在不同介质中传播同一频率的超声波在不同介质中传播 的声速是不同的的声速是不同的 例如：1MHz超声波在0℃的水中为1500m/s；在0℃的钢材 中为6000m/s；在人体软组织中平均声速为1540m/s 人体软组织的声速分布在人体软组织的声速分布在15001500～～1680m/s1680m/s之间之间, ,利用利用 超声方法对软组织测距存在一定的误差超声方法对软组织测距存在一定的误差 骨组织的声速高于2800m/s 肺组织的声速大约在1000m/s以下2. 2. 波长与介质的关系波长与介质的关系 λ=C/f （（1 1）同一介质）同一介质 不同频率的超声波，在同一介质内不同频率的超声波，在同一介质内 传播时其波长与频率成反比传播时其波长与频率成反比 在人体软组织中传播时：1MHz超声波波长为 1.5mm 3MHz超声波波长为 0.5mm 5MHz超声波波长为0.3mm 所以频率越高的超声波在同一脏器组织中传播 其波长愈短。

例如：用高频率的探头检查肝脏 其波长较短，分辨力较好（（2 2）不同介质）不同介质 同一频率的超声波，在不同介质内同一频率的超声波，在不同介质内 传播，因传播声速不同，则波长也不相同传播，因传播声速不同，则波长也不相同 频率3MHz的超声波在人体软组织中传播时，其波长为0.5mm， 而在空气中传播其波长为0.114mm 所以用同一种探头检查人体不同的组织时，由 于声速存在差异，所以波长也是不相同的n压电现象压电现象n探头探头n超声场超声场第二节第二节 超声波的发生与接收超声波的发生与接收一一. . 压电现象压电现象 对某些非对称结晶材料进行一定方向的加压或拉伸时，其表面将会出现符号相反的电荷，这种现象称为压电效应 具有此性质的材料称为压电材料，分为压电晶体、极化陶瓷、高分子聚合物和复合材料等 结晶在其两个受力界面上引起内部正负电荷中心相对位移，在两个界面产生等量异号电荷 正压电效应正压电效应 由声波的压力变化使压电晶体两端的电极随声波的压缩(正压)与弛张(负压)发生正负电位交替变化，称为正压电效应正压电效应  在晶体表面施加电场，可引起晶体内部正负电荷中心发生位移，这一极化位移导致了晶体的几何应变 逆压电效应逆压电效应 压电晶体具有两种可逆的能量转变效应即在交变电场的作用下导致厚度的交替改变从而产生声振 动，即由电能转变为声能，称为逆压电效应逆压电效应  目前医学上产生和接收超声的器件通常采用压电晶体压电晶体作为换能器 在逆压电效应中，压电晶体成为超声发生器 在正压电效应中，压电晶体成为回声接收器 二二. . 超声场超声场 探头向前方辐射超声能量所能到达的空间探头向前方辐射超声能量所能到达的空间 1. 1.声源：声源：能发射超声的物体 2.2.声束：声束：声源发出的声波一般在一个较小 的立体角内传播旁瓣旁瓣 主瓣主瓣声轴声轴 3. 3. 声场声场 ① ①近场：近场：在临近探头的一段距离内，束宽几乎相等 ②②远场：远场：近场区远方，声束开始扩散 近远场指的是声学物理空间，而非一般意义上近远场指的是声学物理空间，而非一般意义上的二的二维图形浅深部维图形浅深部θ第三节第三节 超声波的传播特性超声波的传播特性n声特性阻抗声特性阻抗n反射和折射反射和折射n衍射和散射衍射和散射n会聚与发散会聚与发散n多普勒效应多普勒效应n衰减衰减一一. .声特性阻抗声特性阻抗（Z) 介质密度与声速的乘积介质密度与声速的乘积，， Z=ρ Z=ρ·c c 物质的密度一般是物质的密度一般是 固体＞液体＞气体固体＞液体＞气体 超声在介质中的速度是超声在介质中的速度是 固体＞液体＞气体固体＞液体＞气体 故声阻抗值一般也是故声阻抗值一般也是 固体＞液体＞气体固体＞液体＞气体 不同组织，声阻抗不同不同组织，声阻抗不同 如果媒质的声阻抗到处一样，则声波传播将一直向 前，不会产生任何反射或散射；两种介质的声阻抗差别 大于0.1％，就会在界面上产生反射 声阻抗差别越大，反射越强声阻抗差别越大，反射越强 现行超声诊断仪(包括A型、B型、M型) 都是建立在回波基础之上的，其物理基础便 是人体内的声阻抗人体内的声阻抗Z Z值是不均匀的值是不均匀的 病变组织常常伴随Z值变化，从而引起回波的相应变化，从回波的变化中即可提起人体 疾病的诊断信息人体正常组织的声阻抗人体正常组织的声阻抗 组织器官组织器官 密密 度度  g/cmg/cm3 3 声声 速速  m/s m/s 声阻抗（声阻抗（××10105 5 瑞利）瑞利）大大 脑脑 1.038 1540 1.588 1.038 1540 1.588小小 脑脑 1.030 1470 1.514 1.030 1470 1.514脂脂 肪肪 0.955 1476 1.410 0.955 1476 1.410软软 组组 织织 1.016 1500 1.590 1.016 1500 1.590肌肌 肉肉 1.074 1568 1.648 1.074 1568 1.648肝肝 脏脏 1.050 1570 1.648 1.050 1570 1.648肾肾 脏脏 - 1560 - - 1560 -胎胎 体体 1.023 1505 1.579 1.023 1505 1.579羊羊 水水 1.013 1474 1.463 1.013 1474 1.463血血 液液   1.055 1570 1.656 1.055 1570 1.656眼晶体眼晶体 1.136 1650 1.874 1.136 1650 1.874颅颅 骨骨 1.658 3360 5.570 1.658 3360 5.570肺及肠腔气体肺及肠腔气体 0.00129 332 0.000428 0.00129 332 0.000428 人体软组织及实质性脏器的密度、声速和声阻抗与水相接近(因脏器内水的成份约占60～70％) 界面界面：两种相邻的声阻抗不同的物体， 形成一个界面 1.1.界面尺寸界面尺寸：即接触面的大小 （1）小界面：界面尺寸＜超声波长 （2）大界面：界面尺寸＞超声波长 2.2.均质体与无界面区均质体与无界面区 （1）均质体：分布均匀的小界面组成 （2）无界面区：声阻抗完全一致的清晰液性区二二. 反射和折射反射和折射 当声波传播遇到两种声阻抗不相等的媒质界面且界面尺寸远大于声波波长时，声波将发生部分反射，其余部分则通过界面进入 第二个媒质中（折射），其传播速度亦随之变为第二个媒质的声速 界面线度＞超声波长（大界面） 入射能量入射能量= =反射能量反射能量+ +折射能量折射能量 声阻抗差声阻抗差 Z=Z= Z Z2 2-Z-Z1 1，， 两个介质阻抗差越大，反射越强。

两个介质阻抗差越大，反射越强如果特性阻抗相 等，即 Z Z1 1＝Z Z2 2时，称为均匀介质，则不产生反射界面线度＞超声波长（大界面） 如同几何光学，这里可应用镜面反射的几何定律，即入射角等于反射角，且它们均处在同一平面上全反射全反射 C2＞C1，则折射角＞入射角，随入射角↑，折射角 可=90°，即折射声束与界面平行（此时入射角即临界角） 入射角＞临界角入射角＞临界角，折射声束完全返回至第一介 质，形成“全反射”， 出现“折射声影”或称 速差声影” 超声诊断操作上应注意 避免使入射角过大临界角引起全反射 在进行超声诊断时，需在超声探头与人体表面之间涂敷一层耦合剂耦合剂，以保证它们之间实现声学接触，否则的话，就可能在探头与人体表面间存在空气层，而空气的声阻抗比探头面材的声阻抗小得多，这就使得超声波在探头表面上全部被反射回去而辐射不出来 因此，当进行临床超声诊断时，在人体表面上涂敷超声耦合剂是必须的三三.衍射和散射衍射和散射 1. 1. 衍射：衍射： 绕射绕射 界面线度界面线度=1~2=1~2波长，声束方向将偏波长，声束方向将偏离原离原 来的方向，远离障碍物后来的方向，远离障碍物后 仍以原方向传播仍以原方向传播 超声波波长愈短，能发现超声波波长愈短，能发现的障碍物愈小，这种发现障碍的障碍物愈小，这种发现障碍物之能力，称之为物之能力，称之为显现力显现力 2. 2. 散射：散射：界面线度远小于波长的微小粒子，吸收界面线度远小于波长的微小粒子，吸收 能量后再向四周各方向传播能量后再向四周各方向传播 散射无方向性，返回声源的回声能量降低散射无方向性，返回声源的回声能量降低 声波散射具有如下特点声波散射具有如下特点 (1)散射的声波向各个方向传播，而不同于单一传播方向的反 射现象 (2)散射是造成声波传播过程中能量衰减的重要原因 (3)散射的强弱不仅决定于界面(在此通常称为散射元)的声阻 抗变化大小，而且还与散射元的尺寸大小及其在单位体积 中内的数目有关 (4)散射还与声波频率有关。

一般来说，散射随频率提高而增 强，而在界面反射的情况下，反射波强度则与频率无关， 因此在超声图象诊断中，提高声波频率会使小界面上的散 射回波增强，而大界面上的反射回波强度却不改变 反射回波反射回波与散射回波散射回波是一切回波型超声诊 断仪(如A型、B型、M型及Doppler型等)的 物理基础 一般来说，超声波在人体内的大器官 界面上产生反射，而在软组织(包括血液) 内的声阻抗微小界面上则发生散射，反射 波与散射波所构成的回波，把人体内的病 变信息携带出来四四.会聚与发散会聚与发散 1. 1. 会聚：会聚：声束经越圆形低声速区后，产生声束经越圆形低声速区后，产生会会 聚，如囊肿、脓肿后方聚，如囊肿、脓肿后方 2. 2. 发散：发散：声束经声束经 越圆形高声速越圆形高声速 区后，产生发区后，产生发 散，如实性含散，如实性含 纤维成分肿瘤纤维成分肿瘤五五.多普勒效应多普勒效应 由于声源和观由于声源和观察者察者相对运动而使观察者接相对运动而使观察者接收的声波频率发生变化收的声波频率发生变化 六六.衰减衰减 质点振动的振幅随传播距离的增大而减质点振动的振幅随传播距离的增大而减小小 原因原因：：①①介质的吸收介质的吸收 ② ②反射、散射衰减反射、散射衰减 ③ ③声束扩散声束扩散 深度增益补偿（DGC） 衰减在超声诊断中的应用⑴后方回声增强：低回声病灶、液性病变⑵后方回声减弱：结石、骨骼、钙化、瘢痕、 气体、恶性病灶⑶后方回声无改变：弥漫性病变n声强声强n超声生物效应超声生物效应n超声生物效应的安全性超声生物效应的安全性第四节第四节 超声诊断的安全性超声诊断的安全性一.声强1.空间平均时间平均s声强（ Isata ）2.2.空间峰值时间平均声强（空间峰值时间平均声强（Ispta Ispta ）） 3.空间平均时间峰值声强（ Isatp ）4.空间峰值峰值声强（ Isppa ）5.空间峰值脉冲平均声强（Isppa）二二. .超声生物效应超声生物效应 一定强度的超声在生物体中传播时，一定强度的超声在生物体中传播时，通通过它们之间一定的相互作用机制（热机制、机过它们之间一定的相互作用机制（热机制、机械机制或空化机制）致使生物体系的功能和结械机制或空化机制）致使生物体系的功能和结构发生变化构发生变化 1.1.热效应热效应 2.2.空化效应空化效应 3.3.增流效益增流效益三三. .超声生物效应的安全性超声生物效应的安全性 超声诊断仪的输出脉冲声强是关系到人身安全的问题，尤其是孕产妇、胎儿影响更甚 ，超声诊断仪的超声源已列入国家强制检定项目。

美国EDA510（K）对于超声诊断设备的超声辐射针对人体不同部位作规定 表 为美国食品药品局（FDA）规定的超声强度限定值 部位 限定值 Isppa I Isptaspta Imax 心 脏 190 430 430 310 脉 管 190 720720 310 眼 部 28 1717 50 胎儿等 190 9494 3101.1.热指数（热指数（TITI））:TI＜1.0， 胎儿 TI＜0.4， 眼球 TI＜0.22.2.机械指数机械指数(MI):(MI):MI＜1.0，胎儿MI＜0.3，眼球MI＜0.1 中枢神经、视网膜、视神经、生殖腺、早孕胚胎、胎儿颅脑、胎心等较为敏感 解决办法：解决办法： ①超声波强度：最小剂量原则 ②扫查时间： 每一切面固定观察时间＜ 1min　 ③探头移动扫查超声诊断仪器及技术超声诊断仪器及技术第一节 超声诊断仪及成像原理n超声换能器及超声探头超声换能器及超声探头n超声成像原理超声成像原理一一. .超声换能器及超声探头超声换能器及超声探头（一）超声波的发生（一）超声波的发生 1.1.压电材料压电材料 2.2.压电效应压电效应 3.3.超声换能器超声换能器：探头 作用：发出超声波和接收超声回波探头4.4.超声探头的结构超声探头的结构 超声探头的主体结构是换超声探头的主体结构是换能器（压电晶体）能器（压电晶体）由表及里：由表及里： 保护层保护层 声透镜声透镜 声匹配层声匹配层 压电晶体压电晶体 吸声层吸声层外壳外壳电缆电缆超声耦合剂超声耦合剂5.5.超声探头的种类与临床应用超声探头的种类与临床应用•电子凸阵探头——主要用于腹部、妇产科•电子线阵探头——主要用于外围血管、小器官•电子扇形扫描探头——主要用于心脏•腔内探头 ： 经食道——心脏 经直肠——膀胱、前列腺 经阴道——妇产科•径向扫查探头——血管内超声（二）探头阵元（振子）及频率（二）探头阵元（振子）及频率1.1.探头阵元探头阵元 常规探头：常规探头：80-12980-129阵元阵元 高密探头：高密探头：256256、、512512阵元阵元2.2.探头频率探头频率 单频探头：单一频率，如常规探头标称频率单频探头：单一频率，如常规探头标称频率 3.5MHz3.5MHz、、5.0MHz5.0MHz 宽频探头：发射时有较宽频率范围，如宽频探头：发射时有较宽频率范围，如2-12MHz2-12MHz 变频探头：可切换变频探头：可切换2-32-3种频率，如种频率，如3.03.0、、4.04.0、、5.0MHz5.0MHz 高频探头：可分辨更细微病灶高频探头：可分辨更细微病灶（（频率越高频率越高，，分辨力越好分辨力越好））二二. .超声成像原理超声成像原理（一）超声成像原理超声成像原理 反射型反射型 多普勒型多普勒型 透射型透射型1. A1. A型型（A Amplitude mode) 幅度调制型 已淘汰 将回声以波的形式显示出来 回声强则波幅高 回声弱则波幅低2. B2. B型型（ B Brightness mode ) 辉度调制型 （（1 1）基本原理：）基本原理： 将单条声束传播途径中遇到的各个界面 所产生的一系列散射和反射回声，在示波屏 时间轴上（Y轴）以不同明暗程度的点的形 式显示出来 回声强则回声点亮，反之亦然 B B型型是目前使用最为广泛的超声诊断法（（2 2））B B型超声诊断仪的完整含义型超声诊断仪的完整含义 ①回声界面以声点表达 ②各界面回声振幅（强度）以辉度（灰度）表达 ③声束顺序扫切脏器时，每一单条声束线上的回 声点依次分布成一切面图像 （（3 3）临床应用类型）临床应用类型 ①灰阶、彩阶、双稳态灰阶、彩阶、双稳态 ②实时、静态实时、静态 临床诊断采用实时（帧频＞24f/s、灰阶＞64级） 或彩阶仪器 ③线扫、扇扫、凸弧扫线扫、扇扫、凸弧扫 以凸弧扫适应范围最广探头B超成像 3.3. M M型型（M Motion mode) 活动显示型 （（1 1）基本原理：）基本原理： ①单声束取样获得界面回声 ②回声辉度调制 ③示波屏Y轴为时间轴，代表界面深浅 （距离=速度×时间） ④示波屏X轴为慢扫描时间线，代表取 样线上的回声在一段时间内的显示波 （（2 2）临床应用：）临床应用： ①心脏彩超相关测量 ②胎心测量  在在X X轴偏转板上加慢扫描系统，使代表界面反射轴偏转板上加慢扫描系统，使代表界面反射的前后跳动的点顺时间而展开，其轨迹在示波屏上形的前后跳动的点顺时间而展开，其轨迹在示波屏上形成曲线，称超声心动图曲线成曲线，称超声心动图曲线M M型取样线型取样线风心病二尖瓣风心病二尖瓣M M型曲线型曲线4. D4. D型型（（D Doppler mode) ) 利用利用DopplerDoppler原理检测活动界面或粒子原理检测活动界面或粒子 基本原理：基本原理： ①单条声束在传播途径中遇到各个活动界 面产生差频回声 ②x轴—慢扫描基线，y轴—差频的大小 ③慢扫描基线上方——正差频， 下方——负差频 ④振幅高低正比于差频的大小5.动态三维及实时三维超声成像 1、C型 2、F型 3、超声CT 4、超声组织定征 6.其他显示方式其他显示方式超声“CT”——宽景成像第二节 数字信号处理u超声多普勒血流检测原理u频谱多普勒超声成像方式u彩色多普勒血流成像基本原理u自相关技术第三节 多普勒血流成像一.超声多普勒血流检测原理1.1.DopplerDoppler频移：频移：入射超声遇到活动的界面或 粒子，反射或散射回声的频率发生变化2. 2. 基本公式基本公式 fd=2f v  cosθ c （（f-入射频率入射频率 ，，fd-多普勒频移多普勒频移 ，，θ- 入射角）入射角） v= c   fd  cosθ 2f 即依据接收频移大小可探测速度即依据接收频移大小可探测速度3.3.探头放置角度与血流信息检测的关系探头放置角度与血流信息检测的关系①①在超声波入射角（在超声波入射角（θθ）恒定时）恒定时 频移仅决定于原始发射的基础频率f 对于某一定的 fd ，f越小，则可测量的血流 速度V就越大。

欲测高速血流，就应选择较低 发射频率f 当f一定时，血流速度V发生变化，fd 也随 之变化，多普勒频移与血流速度V成正比关系 ② θ② θ角改变时与血流方向的对应关系为：角改变时与血流方向的对应关系为： a.当0°＜θ＜90°时， cosθ为正值； 即血流方向迎着超声探头而来，频率增 高， fd为正向频移 b.当 90°＜θ＜180°时， cosθ为负值； 即血流方向背离探头而去，频率变低， fd为负向频移 c.当θ=0°或θ= 180°时，cosθ＝±1； 这时fd最大，即血流方向与声束在同一线 上相向或背向运动 d.当θ=90°时， cosθ＝ 0； 此时血流方向与声束垂直，则 fd ＝0，检 测不出多普勒频移fd=2f v  cosθ c③ ③ 如血流保持一个恒定的流速如血流保持一个恒定的流速（如100cm/s） 以及恒定的以及恒定的f f和和C C，那么能够影响多普勒频移 的参数只有cosθ。

在改变声束的入射角时， 频移将随cosθ值的变化而变化 这意味着 频移的大小取决于角度的大小，检测的速度 值是相对值，而要得到真实的血流速度（如 100cm/s） ，还需进行换算，而真实速度的 数值与入射角无关4. 4. 提高脉冲多普勒测量精度提高脉冲多普勒测量精度 由于检测血流速度受cosθ的影响,所以检测的血流速度值是相对值,而要得到真实的血流速度(真实血流速度是与入射声束角度无关的 ),需要θ角校正 将血流方向与超声束之间的夹角θ称为多普勒角(Doppler angle)，测量到的血流速度v是实际血流速度(带方向的血流速度矢量)的分量 在-30～+30°的60°弧内,检测速度是实际血流速度的0.87～1.00倍，而在60°时为实际血流速度的1/2 检测血流速度与实际流速的关系5. 5. 探测血流速度的误差分析探测血流速度的误差分析 由于多普勒角度不同，其估计误差所导致的血流速度估计误差并不同 下图——不同多普勒角度情况下，每度多普勒角估计误差所造成的流速估计误差 血流速度估计误差与多普勒角度呈函数关系。

多普勒角愈小时，误差愈小，当多普勒角＞60°时，误差迅速增加 小角度探查，测得的血流速度相对准确 角度在70～90°时，几乎不可能测得准确结果 所以在临床诊断时，尽量使多普勒所以在临床诊断时，尽量使多普勒角度小于角度小于6060°°不同多普勒角度情况下，流速估计误差二.频谱多普勒超声成像方式•脉冲波脉冲波Doppler Doppler （（PWPW）） •连续波连续波Doppler Doppler （（CWCW））•高脉冲重复频率（高脉冲重复频率（HPRFHPRF）脉冲波）脉冲波Doppler Doppler （（1 1）连续波）连续波Doppler(Doppler(CWCW) ) 对声束轴线上所有活动界面（血流）均可获得回声（叠加图，无距离分辨力） 可测最大流速不受限制 用于测量高速血流（（2 2）脉冲波）脉冲波DopplerDoppler（（PWPW) ) ①分辨元（取样门）：门宽及浅深均可调 ②距离选通：获取所选目标的差频回声 有距离分辨力 ③可测最大流速受限制，用于测量中低速血流脉冲重复频率脉冲重复频率(PRF)(PRF) 单位时间发射脉冲波的次数单位时间发射脉冲波的次数 超声波在一定的传播速度下，脉冲之间的时间超声波在一定的传播速度下，脉冲之间的时间t t即脉冲重复频率的倒数即脉冲重复频率的倒数1/PRF 1/PRF 这与前述的超声波频率是这与前述的超声波频率是2 2个不同概念个不同概念 脉冲波多普勒频谱脉冲波多普勒频谱连续波多普勒频谱连续波多普勒频谱 频谱频谱DopplerDoppler利用声波的多普勒效应，以频谱的方式显示多利用声波的多普勒效应，以频谱的方式显示多普勒频移，多与普勒频移，多与B B型诊断法结合，在型诊断法结合，在B B型图像上进行多普勒采样。

型图像上进行多普勒采样当频移为正时，以正向波表示，而负向波则表示负频移当频移为正时，以正向波表示，而负向波则表示负频移 临床多用于检测心脏及血管的血流动力学状态，尤其是先天临床多用于检测心脏及血管的血流动力学状态，尤其是先天性心脏病和瓣膜病的分流及返流情况，有较大的诊断价值性心脏病和瓣膜病的分流及返流情况，有较大的诊断价值（（3 3）高脉冲重复频率）高脉冲重复频率( (HPRFHPRF) ) 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，检测到的最大频移也就增加一倍，扩大了血流速度测量范围 HPRF的血流速度的最大扩展范围一般可达3倍三三. . 彩色彩色DopplerDoppler血流显像血流显像 （Color Doppler flow Imaging )： CDFICDFI 彩色血流图（Color flow mapping):CFMCFM 彩色编码技术是由彩色编码技术是由红、蓝、绿红、蓝、绿三种基本颜色组三种基本颜色组 成，成，正频移正频移————红色，负频移红色，负频移————蓝色蓝色 CDFI: CDFI: 在多普勒二维显像的基础上，以实时彩在多普勒二维显像的基础上，以实时彩 色编码显示血流的方法，即在显示屏上以不同彩色色编码显示血流的方法，即在显示屏上以不同彩色 显示不同的血流方向和流速显示不同的血流方向和流速①红蓝色各代表一 种血流方向 通常向上（正向）为红色 向下（负向）为蓝色②血流速度低→高 彩色由红色→黄色→亮色（或蓝色→绿色→白色）四.自相关技术 利用自相关技术分析多普勒频移信号，作相关处理后，把红、蓝、绿信号转换后，经彩色监视器显示 传统超声成像方法采用基波成像(fundemental imaging,FI)，即接收声波频率与探头发射频率一致 超声波传播中，不仅有探头发射的基础频率超声波传播，还有与基波频率呈倍数的谐波超声波传播 基波为f0，则谐波为nf0 ；n=2时，即二次谐波 谐波频率越高，能量下降越快 只检测二次谐波成分作为成像信息，其他信息（基波或更高谐波）都滤去或不接收，称为自然组织谐波成像（Tissue Harmonic Imaging，THI ）第四节 非线性血流成像非线性血流成像（（二次谐波）心脏基波心脏基波心脏谐波心脏谐波胆囊壁胆固醇胆囊壁胆固醇息肉基波与谐息肉基波与谐波显像波显像胆总管结石基胆总管结石基波与谐波显像波与谐波显像。