浅谈多普勒频谱超声诊断法

2013-01-24赵瑞虹

中国医药指南 2013年20期

关键词：分辨力心尖湍流

赵瑞虹

（黑龙江省医院，黑龙江哈尔滨 150036）

浅谈多普勒频谱超声诊断法

赵瑞虹

（黑龙江省医院，黑龙江哈尔滨 150036）

多普勒频谱超声；诊断

1 原理

多普勒频谱分析是利用对运动物体所产生多普勒信号的频谱分布进行分析的超声诊断法。目前采用的显示方式主要有如下3种：

1.1 频移(速度)-时间显示谱图

这是最常采用的谱图。它的横轴(水平方向)代表时间，即运动目标的运动时间，单位为“s”；纵轴(垂直方向)代表多普勒频移，即运动目标的运动速度，单位为cm/s。“收缩峰”指在心动周期内达到收缩峰频率(即峰值流速)的位置。“舒张末期”是将要进入下一收缩期的舒张期最末点。“窗”为无频率显示区域。“中间水平线”(横轴线)为零频移线(基线)，在基线上面的谱图为正向频移，表示血流朝向探头。在基线下面则为反向频移，表示血流背离探头。“频带宽度”为频移在垂直方向上的宽度，表示某一瞬间采样血流中血细胞速度分布范围的大小。频带宽，速度分布范围大；频带窄，速度分布范围小。“频谱灰阶”即频谱图的明暗度，表示信号强度的大小。它和该时刻采样容积内血流速度相同的血细胞数目多少有关，红细胞数目多，后散射强，显示较亮；反之显示较暗。

1.2 功率谱图显示

在频谱图中，以横坐标表示频率(速度)，以纵坐标表示振幅(红细胞数目)。由于频率与振幅的乘积即频谱曲线下的面积，它等于信号的功率，这种谱图称为功率谱图。在心脏和血管的多普勒检测中，功率谱可看作是采样容积或声束内的红细胞流速与红细胞数量之间的关系曲线。

2 诊断基础

2.1 血液的成分及其流动的特点

2.1.1 血液的成分很复杂，但作为超声的散射体，主要是红细胞。红细胞的形状一般为扁平的圆盘状，直径约8.5μm，中央下凹。以3.5MHz频率的超声为例，它在人体内的波长为0.44mm，为红细胞直径的50多倍，所以红细胞是很好的超声散射体。

Shung等的实验证明，在红细胞容积低于10%的低浓度情况下，散射强度与红细胞容积成线性关系；在高浓度时，散射强度与红细胞容积呈非线性关系。在红细胞容积约为26%时，出现最大的散射系数，当浓度更高时，散射系数反而降低。因为，在红细胞容积小于10%时，红细胞之间间距较大，每个红细胞在超声散射时，呈各向同性，即在所有方向上都同等地散射一部分入射超声。因而，接收到的一组红细胞的散射超声总能量就是每个红细胞散射超声能量之和[1]。

红细胞散射超声的强度还与频率有关，频率越高，散射越强。Shung等人的实验说明，反向散射的超声强度与频率成4次方关系。

2.1.2 人体血液流动的特点

1883年，雷诺实验证明黏性流体的流动有两种基本流动状态：层流(片流)和湍流(紊流)。下面对血液在圆管中这两种流动状态作简要分析。①层流：血液在血管中以单一方向运动，其横截面上各点的流速分布不相同，轴心快，而靠管壁慢。②湍流：当血流遇到阻塞时，障碍物对流体将产生加速度，甚至带有瀑乱的旋涡喷射。这种血流方式为峰值流速增加，速度分布的分散和红细胞运动加速。这种现象，常出现在血流从高压管腔(或心腔)经过窄孔进入低压管腔(或心腔)。窄孔可以是狭窄管腔或狭窄瓣口、反流瓣口、房室隔缺损或其他分流通道等。

2.1.3 层流的频谱特征

层流时，速度梯度小，频谱窄。频谱光点密集，包络比较光滑，频谱与基线之间一般有明显的空窗。正常情况下，人体心血管内血流为层流。

2.1.4 湍流的频谱特性

湍流时，速度梯度大，频谱增宽。频谱光点疏散，包络不光滑，呈毛刺状，频谱与基线之间的空窗消失。

异常情况下的血流一般为湍流，如瓣膜病变时，狭窄瓣口的射血或瓣膜关闭不全时的反流及房室间隔缺损时经缺损口的分流等。

2.2 探测方法

2.2.1 二尖瓣血流频谱的探测

将探头置于被检者的心尖部，显示心尖四腔图或二腔图，取样容积置于二尖瓣口左心室侧，可记录到正常二尖瓣口血流频谱图。对窦性心律者，舒张期谱图呈双峰图形；房颤时，第二峰可以消失。各峰的频带宽度很窄，波形多数呈三角形，有时也呈速度陡直上升的抛物线状，是层流谱图，表示正常血流。

正常二尖瓣的血流频谱图形态还与取样容积的位置有关。当血流从左心房经二尖瓣口流入左心室时，在左心房和左心室之间的压差作用下，血流呈加速运动，在瓣口附近血流速度达到最高点，随后由于左心室血流的黏滞阻力，使血流速度下降。因此，若取样容积在左房内，频谱幅度低；若在二尖瓣口时，频谱幅度高；若正好置于瓣膜开口处，则在舒张早期血流速度信号之前，可听(见)到短促的瓣膜开放音(波)；若再往左房侧移动1～2cm，则有瓣膜在舒张末期的关闭音。

2.2.2 三尖瓣血流频谱

仍取心尖四腔图，取样容积置于三尖瓣口右心室侧，可记录到类似二尖瓣的频谱图形，但流速较低、幅度小，且随呼吸周期变化。吸气时，血流速度增加；呼气时，血流速度减低。取样容积进入右心房后，三尖瓣血流图形消失。此外，三尖瓣血流图形也可在胸骨左缘和肋下记录到，但由于声束与血流速度矢量的夹角太大，图形不及心尖部的理想。

2.2.3 主动脉血流速度频谱

常在心尖部或胸骨上窝处探查。前者在显示心尖四腔图后，置取样容积于主动脉瓣下的左心室流出道内，记录到收缩期幅度稍高，频谱较窄的血流图形，由于此时血流方向远离探头，故频谱方向向下。后者在显示主动脉长轴后，置取样容积于主动脉内。此时血流方向朝向探头，故血流频谱向上。此部位检查时，血流方向和声束轴线接近平行，故得到的频谱幅度较心尖部高。

正常主动脉瓣的瓣口血流为收缩期的层流，其频带宽度很窄，但在血流峰值和减速期会有轻度湍流，即频带宽度增宽；舒张期瓣膜关闭，没有血流。有少数正常人，其主动脉血流也会出现收缩期轻度湍流，尤其在剧烈运动以后，呈湍流的可能性更大。但这种现象与瓣膜狭窄时高速血流喷射的湍流频谱是可以区别的。主要差异有：①频谱增宽较轻；②发生的时间较短，且主要在收缩末期[2]。

2.2.4 肺动脉血流频谱

探头置于胸骨旁，获取右心室流出道长轴图后，置取样容积于右心室流出道内，录到肺动脉血流频谱。其收缩期血流频谱呈圆屋顶状，频带宽度窄，因血流方向远离探头，故频谱向下；舒张期只有缓慢的血流，方向与收缩期相同。肺动脉与主动脉频谱相似的地方是：血流加速时频谱很窄，减速时频谱稍增宽。

3 超声多普勒频谱法的血流定量测定

通常只要对血流多普勒频谱的知识及正常和各种心脏疾病血流频谱的区别弄清了，就可对心脏分流、瓣膜反流和狭窄等疾病作出定性诊断。但临床上，更需要对人体血流作定量的计算和分析。多普勒频谱技术为在生理条件下进行血流定量的无创伤研究提供了有效的手段。

血流速度测定：超声多普勒频谱图，实际上就是速度谱，它反映流经取样容积的红细胞的速度分布。利用它可以测定下述几种血流速度：①瞬时速度(Vt)：即心动周期中某一时刻的速度。它由实时频谱计算，只要在时间轴上相应的时刻作一条垂线，垂线与频谱相交的交点所对应的速度值，即此刻的瞬时速度Vt。②峰值速度(Vp)：即心动周期中频谱最高值所对应的速度，它可在实时频谱图上读出。

峰值速度对临床诊断有直接意义，如血管或瓣口狭窄时峰值速度明显增加，狭窄愈严重，峰值速度愈大。