第二节　频谱多普勒

频谱多普勒包括脉冲式多普勒（pulsed-mode Doppler）、连续式多普勒（continuous-mode Doppler）及高脉冲重复频率式多普勒（high pulse repetition frequency Doppler）。

一、脉冲式多普勒

（一）脉冲式多普勒的优点

脉冲式多普勒（pulsed-mode Doppler）又称为脉冲波多普勒（pulsed-wave Doppler，PW-D），是由探头作为声源发射出一组超声脉冲波，在选择性的时间延迟（Td）后，再作为接收器接收反射的回声信号，并利用其频移成分组成灰阶频谱。脉冲波从探头到达声靶再从声靶返回探头的总距离以公式C×Td（C为组织中的声速）表示，则探头与声靶之间的距离R=C×Td/2（R为产生反射回声的深度）。由于声速C为常数，因此人为地改变时间延迟（Td）就可以得到不同深度的超声反射信号，这种沿超声束的不同深度对某一区域的多普勒信号进行定位探查的能力称为距离选通（range gating）或距离分辨（range resolution），此区域称为取样容积（sample volume）。取样容积是一个三维体积，其宽度取决于探查区域处超声束的宽度，而超声束的宽度又取决于探头频率、探头直径和聚集技术。因此，在大多数仪器中，取样容积的宽度是不可调节的。大多数多普勒超声仪取样容积长度的调节范围一般在1～10mm。脉冲式多普勒技术的距离选通功能利于心脏疾患的定位诊断和体积血流的定量测定，是其十分重要的优点。

（二）脉冲式多普勒的缺点

脉冲式多普勒技术的主要缺点，是所测流速值受脉冲重复频率（pulse repetition frequency，PRF）（指每秒钟发射的脉冲群次数，亦称为取样频率）的限制。如前所述，脉冲式多普勒的探头在发出一组超声脉冲之后，要经过一个时间延迟（Td）再发出下一组超声脉冲，则脉冲重复频率（PRF）为PRF=1/Td。据取样定理，脉冲重复频率必须大于多普勒频移（fd）的2倍，才能准确显示频移的方向和大小，即：fd<1/2PRF。脉冲重复频率的1/2称为尼奎斯特频率极限（Nyquist frequency limit），如果多普勒频移值超过这一极限，脉冲式多普勒所检出的频率改变就会出现大小和方向的伪差，称为频率失真（frequency aliasing）。

二、连续式多普勒

（一）连续式多普勒的优点

连续式多普勒（continuous-mode Doppler）又称为连续波多普勒（continuous wave Doppler，CW-D），使用的是双晶片探头，一个晶片连续地发射脉冲波，而另一个晶片连续地接收反射的回声。因不受时间延迟的限制，故理论上连续式多普勒的脉冲重复频率为无穷大，最大流速可测值只取决于多普勒频移值的大小而无理论的限制性。然而，在大多数仪器中多普勒所测流速值的大小要受到数字模拟转换器工作速度的限制，故最大流速实际可测值一般>7m/s，最大可达10m/s，这一测值已可满足临床的需要。

由于连续式多普勒的探头连续地发射和接收脉冲波，多普勒超声束内的所有回声信号均被记录下来。因此，当声束与血流方向平行时，即声束内所包含的红细胞数量最多时，出现特征性的音频信号和频谱形态；反之，当声束与血流方向之间有夹角时，即声束内的红细胞数量锐减时，音频信号和频谱形态出现明显的变化。因此，连续式多普勒具有测量高速血流的能力，能够定量分析心血管系统中的狭窄、反流和分流性病变，这是其非常重要的优点。

（二）连续式多普勒的缺点

连续式多普勒的主要缺点是缺乏距离选通的能力，无法确定声束内回声信号的来源，因此不能进行定位诊断。异常血流的定位诊断可借助脉冲式多普勒或二维超声加以弥补。

连续式多普勒的另一缺点是探头的敏感性较低，这是由于使用了双晶片探头，每一晶片的直径较小，超声束在体内发生了较多衍射。

三、高脉冲重复频率式多普勒

（一）高脉冲重复频率式多普勒的优点

高脉冲重复频率式多普勒（high pulse repetition frequency Doppler）又称为扩展范围多普勒（extended range Doppler），是在脉冲式多普勒基础上的改进。前者探头在发射一组超声脉冲波之后，不等取样部位的回声信号返回探头又发射出新的超声脉冲群，不需时间延迟（Td）。因此，在同一时刻内，沿超声束的不同深度可有一个以上的取样容积。假设同时有三组超声脉冲，第二组超声脉冲发射后接收器接收的实际上是来自第一组超声脉冲的回声，第三组超声脉冲波发射后接收器所接收的实际上是来自第二组超声脉冲的回声，依此类推。由于脉冲重复频率增加了2倍，实际上等于将探测深度缩小2倍，因而多普勒频移值的测量范围也就扩展了2倍。在大多数仪器中，高脉冲重复频率式多普勒的流速可测值的最大扩展范围一般为3倍。

（二）高脉冲重复频率式多普勒的缺点

首先，虽然高脉冲重复频率式多普勒增加了流速测值的范围，但和连续式多普勒相比，流速测值仍然较低，探查高速射流常较困难且所获频谱质量较差。其次，由于使用了多个取样容积，无法确定回声信号的来源。因此，和连续式多普勒一样，无距离选通的能力。

高脉冲重复频率式多普勒实际上是介于脉冲式多普勒和连续式多普勒之间的一种技术，它测量高速血流的能力不如连续式多普勒，而对异常血流定位能力又不如脉冲式多普勒，因此在新型的多普勒超声仪中已很少应用这种技术。

四、常用频谱多普勒技术的种类、用途和调节

（一）常用频谱多普勒技术的种类

1.脉冲式多普勒

在其取样线上有取样容积，可定位检测血流。被检测血流速度过高（超出其Nyquist极限）时，可出现色彩混叠现象。

2.连续式多普勒

在取样线的全长收集血流信号，并可检出取样线上最高速血流，无血流信号混叠现象。

（二）频谱多普勒技术的用途

1.测量血流速度参数

可以测量收缩期速度（Vs）；平均速度（Vm）；舒张期速度（Vd）；收缩期、舒张期及全心动周期的VTI（速度时间积分）：VTIs、VTId、VTIt；搏动指数（PI）；阻力指数（RI）；收缩期与舒张期速度之比值（S/D）。

2.确定血流方向

基线向上的血流频谱为朝向探头的血流，基线向下的血流频谱为背离探头的血流。

3.判断血流的种类、性质

脉动性的（即有尖峰脉冲波的）为动脉血流。呈连续不断出现的为静脉血流，但血流可因深呼吸而有速度起伏或方向倒错。层流时血流方向、速度均无变化；射流为高速血流；湍流时为方向较杂乱的血流，在频谱多普勒上表现为零位上下有杂乱的信号出现。

（三）频谱多普勒技术的调节

1.脉冲式、连续式多普勒

高速血流（>3m/s）选用连续式多普勒，较低速血流选用脉冲式多普勒。

2.滤波条件（从略）

3.速度标尺（从略）

（以上2、3的使用可参照彩色多普勒技术）

4.取样容积大小

取样容积应选择小于被检的血管，不能超过血管的内径。在心腔内检查时，取样容积也宜选用适当的大小，过大则不能精确地检测瓣口的血流。

5.防止频谱多普勒信号混叠的方法

用高通滤波及高速标尺，可防止因被检测的血流速度过大而出现信号混叠。

6.超声入射角校正

心血管系统的检查，超声入射角不能>20°；腹部、四肢等的外周血管检查，超声入射角不能>60°，如实际角度>60°，必须校正到60°或以下。