川北医学院：《医学影像物理学》课程教学资源（课件讲稿）第八章 超声多普勒成像技术

第八章超声多普勒成像技术 一、超声多普勒效应 二、超声多普勒系统 三、连续波超声多普勒系统 四、脉冲超声多普勒系统 五、超声成像系统临床运用

第八章超声多普勒成像技术 一、超声多普勒效应 二、超声多普勒系统 三、连续波超声多普勒系统 四、脉冲超声多普勒系统 五、超声成像系统临床运用

超声多普勒成像原理 、声波的多普勒效应 多普勒效应：当声源或接收体或两者同时 相对介质运动时，接收体接 收到的声波频率发生变化的 现象

一、声波的多普勒效应 多普勒效应:当声源或接收体或两者同时 相对介质运动时，接收体接 收到的声波频率发生变化的 现象。 超声多普勒成像原理

超声多普勒成像 多普勒超声 运动的接受者（如血细胞） 造成超声波频率的改变 物体向传感器运动：频率 变高，波长便短 Blood moving towards transducer 物体远离传感器：频率变 Blood cell produces higher frequency echoes direction 低，波长变长 如果物体的运动和传感器 时垂直的，就不会发生频 率或波长的变化 Blood moving away from transducer produces lower frequency echoes

超声多普勒成像 • 多普勒超声 – 运动的接受者（如血细胞） 造成超声波频率的改变 – 物体向传感器运动：频率 变高，波长便短 – 物体远离传感器：频率变 低，波长变长 – 如果物体的运动和传感器 时垂直的，就不会发生频 率或波长的变化

多普勒频移 多普勒频移即入射频率与返回 日角下测量速 声波频率的改变 度的频移 f妇多普勒频移 多普勒角度日 =传感器频率 f,=反射频率 v=血流速度 6=0下测量速 血细胞速度： 度的频移 v m/s ct=组织中的声速 和血管的夹角变化， 频移有所 2vcos(0 fa=-= 改变：如夹角增大，频移减少 C C0s0=1,c0s30=0.87,c0s45 fac. =0.707,c0s60=0.5,c0s90=0 2fcos(e)

多普勒频移 • 多普勒频移即入射频率与返回 声波频率的改变 • fd 多普勒频移 • fi =传感器频率 • fr = 反射频率 • v = 血流速度 • ct = 组织中的声速 • 和血管的夹角变化，频移有所 改变：如夹角增大，频移减少 • Cos 0 = 1, cos 30 = 0.87, cos 45 = 0.707, cos 60 = 0.5, cos 90 = 0 2 cos  d i r i t v f f f f c     2 cos  d t i f c v f   θ角下测量速 度的频移 θ=0下测量速 度的频移 血细胞速度： v m/s 多普勒角度θ

和血管的夹角变化，频移有 所改变：如夹角增大，频移 减少 C0s0=1,c0s30=0.87,c0s 45=0.707,c0s60=0.5,c0s 90=0 fac Blood flow 2f cos(0) 受声波作用的角度变化会导致探测到 得多普勒频移不同

• 和血管的夹角变化，频移有 所改变：如夹角增大，频移 减少 • Cos 0 = 1, cos 30 = 0.87, cos 45 = 0.707, cos 60 = 0.5, cos 90 = 0 2 cos  d t i f c v f   受声波作用的角度变化会导致探测到 得多普勒频移不同

多普勒频移 频移往往在听觉的范围内 -人类的听觉声波范围：15Hz-20kHz 一般的多普勒角度时30-60度 At>60°，小的角度误差会造成速度上大的差 别 fa =fi-f, 2vcos(0) At<20°，会产生折射和混淆等误差 不同多普勒角下，有3°角度误差时造成的血流速度误差； Angle Set Angle Actual Velocity Estimated Velocity Error (degrees) (degree) (cm/sec) (cm/sec) (%) 0 3 1D0 100.1 0.14 25 28 100 102.6 2.65 45 48 100 t05.7 5.68 60 63 100 110.1 10.1 80 83 100 142.5 42.5

• 频移往往在听觉的范围内 – 人类的听觉声波范围: 15 Hz – 20 kHz • 一般的多普勒角度时30-60 度 • At >60 º , 小的角度误差会造成速度上大的差 别 • At <20 ° , 会产生折射和混淆等误差 2 cos  d i r i t v f f f f c     多普勒频移 不同多普勒角下，有3°角度误差时造成的血流速度误差；

一多普勒频移信号的成分 多普勒频移的信号包括： 血流速度大小和方向 √血管深度和内径尺寸 √血流速度的二维分布

多普勒频移的信号包括： ü血流速度大小和方向 ü血管深度和内径尺寸 ü血流速度的二维分布 一 多普勒频移信号的成分

·方向信息的提取 1)单边带分离法 2)外差检测法 3)正交相位检测法 血流速度信息的提取

• 方向信息的提取 1）单边带分离法 2）外差检测法 3）正交相位检测法 • 血流速度信息的提取

。血流速度信息的提取 1)单边带分离法 2)外差检测法 3)正交相位检测法

• 血流速度信息的提取 1）单边带分离法 2）外差检测法 3）正交相位检测法

二频谱分析方法 频谱的特征 由于血管内的血细胞速度并不是单一的，血流沿 着径向存在一个流速剖面，因此回波信息中包含 各种频率分量，所以需要对血流信号作频谱分析， 把其中所含的各种频率分量提取出来。 频谱分析的方法：傅里叶变换 将一个复杂信号分解为多个简单和基本的信号之 和

二 频谱分析方法 • 频谱的特征 由于血管内的血细胞速度并不是单一的，血流沿 着径向存在一个流速剖面，因此回波信息中包含 各种频率分量，所以需要对血流信号作频谱分析， 把其中所含的各种频率分量提取出来。 • 频谱分析的方法：傅里叶变换 将一个复杂信号分解为多个简单和基本的信号之 和