超声影像学(彩超基础知识)

彩超基础知识内容I.多谱勒简介II.医用多谱勒超声技术III.多谱勒伪影IV.应用指数V.超声学界新技术狭义上指彩色多普勒血流显像(CDFI)广义上包括有：(1)彩色多普勒血流显像(CDFI)(2)彩色多普勒组织成像(CDTI)(3)经颅彩色多普勒血流显像(TCD)(4)彩色多普勒能量图(CDE)（5）频谱多普勒等其基本原理是依赖于多普勒效应。彩超关于彩阶B超彩阶B超(CSBU)，既伪彩，不是真正彩超，多数学者认为这一名词容易引起误解而宜删去；但此词已广为流传，故暂予保留。什么是多谱勒效应？在我们的日常生活中有些不为人注意的现象，如：当一辆救护车向我们急驶而来时，我们听到的蜂鸣音会比其常态行驶中的高；当救护车从我们身边驶过时，我们会感觉到它的蜂鸣音突然降低了。我们将这种现象称作多谱勒效应。此种声音变化是由于声源（救护车）与观察者（你）之间的相对运动速度而产生的。高音低间人体多谱勒效应多谱勒效应是由于声波频率发生变化而产生的。在超声系统中，由探头产生并采集声波信号。红细胞游向探头时，声波的反射频率会高出其原始频率；而游离探头时，频率会降低。多谱勒超声技术在医学领域中多用于对人体血流的探测和测量，其主要反射物为血红细胞。人体多谱勒效应静态反射物体Frequencyincrease游向探头游离探头Frequencydecrease彩色血流成像（CFM）是在二维声像图上叠加彩色实时血流显像。每一个彩色的点表示小区域内血液流量的平均值。不同的颜色代表血液流量的速度及检测方式的不同。通常，红色表示迎向探头的血流方向，蓝色表示离向探头血流方向。一个心跳周期宽的速度范围逆流时间基准线慢快快平均值迎向背向色标彩色血流成像（彩色多普勒）“彩色（颜色）”代表什么?二维彩色多谱勒能显示什么？颜色所显示的是血流的基本特性。无血流运动时，便无颜色显示。红色代表血液流向探头。血流速度加快时，颜色会逐渐转变成黄色。兰色代表血液流离探头。血流速度加快时，颜色会逐渐转变成天兰色原理多谱勒效应是由于声源与接收者之间的运动而产生的声波频率变化，或者是由于反射体运动而使反射波发生变化。多谱勒效应受三个因素的影响。vRedcell多谱勒方程式多谱勒频移受声波频率、血流速度、声束与血流方向之间的角度等因素的影响，其间的关系如下列多谱勒方程式所示。2fvcoscDf=Df=多谱勒频移频率(发射频率与接收频率之间的差)f=发射频率v=血流速度=声束与血流之间的角度c=声波速度(1540m/s)角度()的重要性?从多谱勒方程式中，我们可以看到，有几个重要方面会影响多谱勒在临床检查中的性能。从上面的公式中，我们可以看到，多谱勒效应会因为cos值的不同而发生变化。1.声波作用的角度始终保持在60º以下，因为60度以上时，cos函数的曲线很陡。很明显，控制角度对于精确测定多谱勒频移和血流速度十分重要。2.因为cos90º的值是0，所以，如果超声波与血流成直角，应不可能产生多谱勒频移，系统也就无法检测到血管中实际存在的血流。probeflowdisplayvesselSamplingvolumeDf=2fvcoscIf=90°,cos=0Df=0角度()的重要性?II.医用多谱勒超声技术对于血流成像，有数种医用多谱勒成像技术，如：彩色多谱勒、能量多谱勒、脉冲多谱勒、连续多谱勒。COLORSPECTRUMColorFlowMappingPowerDopplerPulsedWaveDopplerContinuousWaveDopplerDopplerEffect医用多谱勒超声技术彩色多谱勒彩色多谱勒通过对信息进行彩色编码处理并将其叠加在灰阶图像上，从而在图像上显示血流的平均速度（估计值）。可以用红色或兰色任意显示血流方向，以对应表示血液正流向或流离探头。脾门动静脉肝静脉彩色多谱勒能量图彩色血流图中指示的是血流速度的大小与方向。彩色多谱勒能量图则反映血流对入射的超声波产生的背向散射的能量，一般不区分血流的方向。能量图能较敏感的指示小血管中血流的存在。对不同方向的血流标记不同的颜色的能量图称为“方向能量图”应用：肾脏血流的研究（肾皮质血流）；阴囊病变的血流改变；卵巢细小血管、胎盘内的细小血管；小器官、肿瘤、软组织和肌肉疾病的血流。评价：二维造影及三维重建能量多谱勒彩色多谱勒与能量多谱勒类别彩色多谱勒能量多谱勒优势1.可绘制血流方向2.可显示湍流3.可显示快速的血流变化1.90时不能进行测量操作2.灵敏度不如光谱仪3.有假信号倾向劣势1.对小血流很灵敏2.不会因含混的方向数据使操作者感到疑惑1.不能跟踪快速变化的血流信息2.依靠深度显示颜色3.无假信号4.不能提供血流类型的信息(slowimagerepetition)其它对误操作十分灵敏临床应用不够充分频谱多谱勒频谱多谱勒所显示的是血流速度在一定时间范围内所发生的变化。血管内的血流速度是有一定的范围的，因为血管中心部位的血流速度最快，越接近血管壁，血流的速度也就越慢，所以，频谱技术针对的是某一厚度范围，而不只是一条薄薄的线。通过对多谱勒超声检查进行频谱分析，操作者可以探测到最高（或最大）频率。对于正常血管，它（？）会是一个非常好的近似值；而对于病变血管，其结果则会与最大频率不同。脉冲多谱勒此技术类似于B模下的影像采集技术：ultrasoundisemittedfromasinglecrystalwithacertain.Thesamplevolumetheoryofdetectingthemovingredbloodcellsatanydepthinapplied.同一个晶体接收和发射超声波。PulsedDopplerallowsasamplingvolumerespectively(orgate)tobepositionedinavesselvisualizedonthegray-scaleimage,anddisplaysaspectrumandagraph.Theamplitudeofthesignalisapproximatelyproportionaltothenumberofredbloodcells.连续多谱勒单独用于接收和发射超声波的晶体。通过配置单独的晶体可以实现以某一特定频率连续发射超声波并连续接收反射的超声波。所以，可以通过配置有传送换能器和接收换能器的探头实现超声波信号的连续发送和连续接收。连续多谱勒技术没有深度对比度，所以，它提供的是观察线路（或层面）上的综合血流信息。此技术可用于测量所有的（高速和低速）血流速度。脉冲/连续多谱勒影像脉冲多谱勒连续多谱勒连续多谱勒与频谱多谱勒CW对比点PW无深度信息有高精度低无限定速度探测范围限定简单操作过程复杂III.多谱勒伪影多谱勒伪影多谱勒超声技术下，操作者可能会发现存在着几种伪影。最常出现的是由于假信号而致使多谱勒血流信息显示不准确，如下图所示。其它还可能见到的有：范围不明确、频谱镜像、位置镜像、散斑和电磁干扰等。其中，有些伪影可严重影响多谱勒性能和信息显示。假信号–简介假信号是超声多谱勒技术中最常见的一种伪影，常由于采样选通不充分而在待测频移高于脉冲重复频率两倍以上时发生。由于假信号是由于高频频移和采样不充分中的一个或二个原因引起的，或许可以将它视为区域内存在高速血流的一个标志，由此，而使其成为可以检测血管狭窄的一个“有用的”伪影。用彩色多谱勒技术绘制动脉影像时，如果发现有假信号区域存在，操作者可以启动脉冲多谱勒做进一步的分析，尝试显示收缩期峰值速率。降低脉冲重复频率或使用低频探头可以降低假信号的出现机会，但由此也会使多谱勒的频移降低。详见第IV部分的内容。脉冲多谱勒中的假信号如果在脉冲多谱勒中存在假信号，影像会以相反的方向折转显示收缩期内的前流血液。Foldingovergraph彩色多谱勒中的假信号彩色血流成像技术以颜色标记出现的变化。如果以红色显示的高速血流流离数据采集区时，所显示的颜色会因方向发生变化（相反）而变成兰色。但如果彩色多谱勒中存在着假信号，则会发生两种颜色重叠、混合显示的现象。镜像多谱勒系统中也会出现镜像伪影，当这一现象发生时，表明在一较强的反射物体（如骨骼）的另一侧复制了另一个血管影像和多谱勒移位回波源。如果超声波垂直于血管，会形成一个无血流的假象。此伪影因多谱勒声波沿血管长轴向两个方向辐射而被称作“频谱镜像伪影”。获取最佳成像色彩1.选择合适的彩色成像范围2.根据血流速度高速PRF（速度）3.确定扫描方向和探头角度时应充分考虑血流的方向4.谨慎选择灵敏度（尽可能根据实际需要选择较低的灵敏度）5.先用三个模式（B模、脉冲多谱勒、彩色多谱勒）进行观察，然后，单独成像，获取最佳质量的影像注意：操作者需时刻注意扫描的角度，以避免由此而引起的血流速度探测不准确和可能发生的误诊。IV.应用指数波形分析最高频率的精确测量对波形分析十分重要，下图所显示的是脉冲周期内血流速度的变化。S:收缩期峰值D:舒张期最小值M:脉冲周期SDDM多谱勒指数因为在血液定量分析中存在着固有的困难，所以，我们常常通过对血流速度波形图进行分析，以区末梢血管中的高、低阻力形式。通常所使用的有三种指标：S/Dratio：即收缩期/舒张期比；PI：pulsatilityindex，即脉动指数，也称为阻抗指数；TI：resistanceindex，即阻力指数，也称作Pourcelot比。收缩期/舒张期比（S/Dratio）此比值是最简单的，但当没有舒张期速度时，此比值会变得无限大，8.0以上的值称作“超高值”。脉动指数此指数用于表示血流波形图中振荡能量的测量结果，用于表示脉冲波在动脉内不同部位上的衰减幅度。PI值越小，衰减幅度越大。血管内如存在狭窄，则该血管末梢部位的PI值会降低。PI(PulsatilityIndex)=S-DmeanPI值的计算要求使用计算机辅助测量获得的速度均值，但仍可能出现很大的实验误差。Inanormalpregnancy,neithertheS/DrationorPIisnormallydistributedacrossallgestationalages.阻力指数RI用于表示测量点范围之外的循环阻力。血管狭窄可降低血流速度，从而使血管内的血流阻力升高。如在毛细血管中发现高阻力指数，则可认定该血管中血流较少，此现象多出现在糖尿病的病例中。RI(ResistanceIndex)=S-DS当舒张期速度较低时，RI数值显示接近1.00时，表明血流因高阻力的存在而相对减弱。彩超优点1二维分辨率大大提高。2无创性可重复检查。3根据对实质性器官(肝、胰、脾、肾等)的血液流量、方向等观察对疾病性质的判定有很大的帮助，例如炎症、肿瘤的良/恶性鉴别等。4能直观地显示血流的二维平面分布状态，显示血流的运行方向，有利于辨别动脉和静脉，有利于识别血管病变和非血管病变，有利于了解血流的性质、血流的时相和速度。能可靠地发现分流、湍流和返流。能对血流束的起源、宽度、长度、面积进行定量分析。与黑白超区别1.二维图像分辨率提高2.临床诊断疾病范围明显增加，部分可确诊良恶性肿瘤鉴别，血管疾病诊断，心脏疾病诊断3.明显增加医院效益子宫肌瘤NAS-1000HFV.超声学界新技术超声学界新技术全数字化技术显示空间和视野扩展方面三维成像技术，超宽视野成像技术高线密度，高帧频多倍信号处理技术参数调节与自适应技术B超图像参数组合调节（IP调节),彩色血流图组合参数调节,自适应增益，自适应带通滤波，自适应彩色测量技术：CK,自动心排血量，室壁运动评分PACS系统数字声束形成器具有数字式声束形成器的超声成像系统称为全数字化的超声成像系统优点：实现连续动态聚焦和动态孔径，可获得超高分辨率；可实现动态变迹，消除旁瓣引起的伪象；回波信号中幅度信息（形成二维图象）和相位信息（获得多谱勒频移）的提取可由软件实现，而不必使用不同的通道；容易实现各通道的自校准等。谐波成像谐波是指频率为基波频率（发射的中心频率）倍数的那些频率成分。超声波在人体组织中传播时会累积起谐波成分，专