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彩色多普勒超声心动图的临床应用

彩色多普勒超声心动图的临床应用. Clinical Applications of Color Doppler Echocardiography. 赵 博 文. 浙江大学医学院附属邵逸夫医院超声科. 邵逸夫医院. 超声波 Ultrasound. 次声波: 振动源频率在 20Hz 以下的声波. 声 波 : 频率在 20~20 000Hz 之间. 超声波: 频率在 20 000Hz 以上超过人的听觉范围.目前超声诊断采用的 频率 范围为 1~30 MHz, 常用范围为3.5~7.5 MHz. 邵逸夫医院. 邵逸夫医院. Probe. 邵逸夫医院.

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彩色多普勒超声心动图的临床应用

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Presentation Transcript

  1. 彩色多普勒超声心动图的临床应用 Clinical Applications of Color Doppler Echocardiography 赵 博 文 浙江大学医学院附属邵逸夫医院超声科 邵逸夫医院

  2. 超声波 Ultrasound 次声波: 振动源频率在20Hz以下的声波. 声 波: 频率在20~20 000Hz之间. 超声波: 频率在20 000Hz以上超过人的听觉范围.目前超声诊断采用的频率范围为 1~30 MHz, 常用范围为3.5~7.5MHz. 邵逸夫医院

  3. 邵逸夫医院

  4. Probe 邵逸夫医院

  5. 邵逸夫医院 Chistian. J. Doppler (1803~1853)1842 1954 Edler Hertz 里村茂夫（1920~1960） 1955

  6. 超声诊断原理及基础简介 A型诊断法（Amplitude-modulation display): 幅度调制显示或示波法： 当声束在人体组织中传播遇到不同声阻抗的邻近介质界面时, 在该界面上就产生反射(回声),每遇到一个界面, 产生一个回声, 该回声在示波器的屏幕上以波的形式显示出来. 界面两边的声阻抗差愈大, 其回声的波幅愈高; 反之,界面的声阻抗愈小, 其回 声的波幅愈低.若声束在没有界面的均匀介质中传 播, 及声阻抗为零时则呈现无回声的平段. 邵逸夫医院

  7. 邵逸夫医院

  8. 超声诊断原理及基础简介 B型诊断法(Brightness modulation display): 辉度调制显示 是超声诊断的主要方法，探头发射脉冲超声进入人体，然后接收各层组织界面的回声和内部散射回声信号，以辉度的方式在荧光屏上构成二维切面声像图。在声像图中不同组织有不同的回声强度和声衰减，囊性器官与实质器官，或液性病灶与实质病灶之间有不同的图象特征，可作为鉴别诊断的依据。 邵逸夫医院

  9. 邵逸夫医院

  10. 超声诊断原理及基础简介 M型诊断法(M-mode echocardiography): M型诊断仪是B型诊断仪的一种变异型,采用亮度调制,其 工作原理类似B型.M型仪在水平偏转板加入一对慢扫描锯齿 波, 使回声光点沿水平方向扫描,代表时间.保留原来在垂直方 向的深度扫描线.由于探头位置固定,心脏有规律地收缩和舒张, 心脏的各层组织和探头间的距离便发生节律性的改变.随着水 平方向的慢扫描,便把心脏各层组织的回声展开成曲线,即为M 型超声心动图(M-mode echocardiography). 邵逸夫医院

  11. 3 2 1 邵逸夫医院

  12. 3 1 2 RV E E LV A A C D 邵逸夫医院

  13. 超声诊断原理及基础简介 频谱多普勒(Spectral Doppler): 主要用于显示一维方向上的血流信息，包括脉冲多普勒 (pulsed Doppler),高脉冲重复频率多普勒(high pulse repetition frequency Doppler, HPRF Doppler)和连续多普勒(continuous Doppler).频谱多普勒为血流动力血定量分析中的首选手段. 邵逸夫医院

  14. 邵逸夫医院

  15. 超声诊断原理及基础简介 频谱多普勒(Spectral Doppler): 多普勒效应:奥地利物理学家 Christian Johann Doppler 首先发现:声源(或光源)与接受器之间出现相对运动,声波(或 光波)的发射频率和接收频率之间将出现差异,此为多普勒频 移(Doppler shift),这种物理学效应称为多普勒效应. 多普勒方程 fd • c V = 2f0 cos 邵逸夫医院

  16. 超声诊断原理及基础简介 脉冲多普勒(Pulsed Doppler): 脉冲式多普勒在很多方面相似于M型和二维超声心动图技术, 超声换能器作为发射声源发出一组超声脉冲后,即作为接收器接收发射的回波. 与M型和二维超声心动图不同的是, 脉冲多普勒的接收器并不接收反射的所有回波信号, 而是在一定时间延迟(Td)后, 才接收反射的回声. 邵逸夫医院

  17. 超声诊断原理及基础简介 脉冲多普勒 (Pulsed Doppler): 已知组织中的声速为c,那么在时间Td内,脉冲波从探头声 靶然后从声靶返回探头的总时间cTd,而探头与声靶间的距 离(R) 则为总距离的一半,即: C •Td 2 R= R为产生回波信号的深度, 由于声速c为常数, 因此人为地 改变时间延迟 (Td), 就可得到来自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), 或距离分辨力 (range resolution). 邵逸夫医院

  18. 超声诊断原理及基础简介 脉冲多普勒 (Pulsed Doppler): 取样容积:脉冲多普勒发射超声束对不同深度的一定区 域的多普勒信号进行定位探查, 这样的区域称为取样容积 (sample volume,SV). 取样容积是一个三维的体积,其宽度和 高度等于探测区域处超声束截面的高度和宽度,其长度等于脉 冲群(pulse packet)的长度即脉冲波的波长和脉冲波数目的 乘积.在大多数仪器中,取样容积的高度和宽度是不可调但通 过调节发射脉冲波的数目,可达到调节取样容积长度的目的. 邵逸夫医院

  19. 超声诊断原理及基础简介 脉冲多普勒 (Pulsed Doppler): 优点： 距离选通，定位诊断和体积血流的定量分析. 缺点： 所测流速的大小受到脉冲重复频率的限制. 邵逸夫医院

  20. 超声诊断原理及基础简介 脉冲多普勒 (Pulsed Doppler): 脉冲重复频率:每秒中超声脉冲群发射的次数, 亦称为 取样频率(sampling frequency). 脉冲多普勒的换能器在 发出一组超声脉冲波之后,需经过时间延迟 (Td) 后才发出 下一组超声脉冲,因此, 脉冲多普勒的脉冲重复频率 (pulse repetition frequency, PRF)为: 1 Td PRF= 邵逸夫医院

  21. 超声诊断原理及基础简介 脉冲多普勒 (Pulsed Doppler): 取样定律:脉冲重复频率必须大于多普勒频移的两倍, 才能准确地显示频移的方向和大小.即: 1 2 fd < PRF 脉冲重复频率的1/2称为Nyquist频率极限(Nyquist frequency limit).如果多普勒频移值超过这一极限,脉冲 多普勒所检出的频率改变就会出现大小和方向的伪差, 称为频率倒错(frequency aliasing). 邵逸夫医院

  22. 超声诊断原理及基础简介 连续多普勒 (continuous Doppler): 与脉冲多普勒的单晶片探头不同,连续多普勒技术使用的 是双晶片探头.一个晶片连续地发射高频脉冲波,另一个晶片则连续地接收反射的回声.由于连续波的发射无时间延迟,因而在理论上连续多普勒的脉冲重复频率为无穷大. 优点:具有测量高速的能力及指导声束的方向,寻找 理想方向的高速射流方面明显优于脉冲多普勒. 缺点:无距离选通能力,由于无法确定声束内回声信 号的深度,故这一技术不能用于定位诊断. 邵逸夫医院

  23. 超声诊断原理及基础简介 高脉冲重复频率多普勒 (high pulsed repetition Doppler,HPRF Doppler): 是介于脉冲多普勒和连续多普勒之间的技术, HPRF多普勒工作时, 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返回探头又发射新的脉冲群, 这样在一个超声束方向上, 沿超声束的不同深度可又一个以上的取样容积. 邵逸夫医院

  24. 超声诊断原理及基础简介 频谱多普勒的显示方式及内容 音频显示:多普勒超声探头的发射频率和接收频率均在百 万Hz以上, 因而超出了人耳的可听范围, 但接收频率与发射频 率之差即多普勒频移的范围一般为1000~20000Hz之间,恰在 人耳的可听范围之内.在多普勒超声仪中,这些信号被放大后输 入扬声器, 变为音频信号(audio signal).音频信号在多普勒超 声检查中具有十分重要的作用,因为音频信号的变化可以反映血流的性质.音调的高低反映频率的高低,而声音响度反映频移振幅的大小,高速血流产生高调尖锐的声音,而低速血流产生低调沉闷的声音. 邵逸夫医院

  25. 超声诊断原理及基础简介 频谱多普勒的显示方式及内容 频谱显示:是频谱多普勒图像输出的主要形式,频谱显示 包含以下五种信息: 1.频移的时相:以横坐标的数值表示, 单位为s, 反映血流时间及出现的时相(心动周期的收缩期或舒张期). 2.频移幅度:以纵坐标的数值表示, 代表血流速度的大小,单位有两种,一种是以频移的单位千赫(kHz)表示, 另一种是以速度的单位米/秒(m/s)表示. 邵逸夫医院

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  27. 超声诊断原理及基础简介 频谱多普勒的显示方式及内容 3.频移方向:以频谱图中央的零位基线加以区分, 基线以上的 频移信号为正值, 表示血流方向朝向探头; 基线以下的频移 信号为负值, 表示血流方向背离探头. 4. 频移辉度:以频谱的亮度表示, 反映取样容积或探查声束 内具有相同流速的红细胞相对数量的多少. 速度相同的红 细胞的数量越多, 后散射的信号强度越大, 频谱的灰阶也 越深. 反之, 速度相同的红细胞数量越少, 后散射的信号 强度就越低, 频谱的灰阶就越浅. 邵逸夫医院

  28. 超声诊断原理及基础简介 频谱多普勒的显示方式及内容 5. 频谱离散度:以频谱在垂直距离上的宽度加以表示, 代表某 一瞬间取样容积或探查声束内红细胞速度分布范围的大小. 如速度分布范围大, 频谱则增宽; 反之, 如速度分布范围小, 则频谱变窄. 在层流状态下, 平坦型速度分布和速度梯度小, 因此频谱较窄; 抛物线形速度分布的速度梯度大, 因此频谱 较宽. 在湍流状态时, 速度梯度更大, 频谱进一步增宽, 当频 谱增宽至整个频谱高度时, 称为频谱充填. 邵逸夫医院

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  30. 超声诊断原理及基础简介 彩色多普勒血流成像 (Color Doppler Flow Imaging,CDFI) 在二维超声的基础上,把通过自相关技术处理所获得的 血流信息转变为可视影像, 和二维超声显示的黑白组织结构 相区别,通过伪彩色编码技术显示血流影像,此乃彩色多普勒 血流成像的基本原理: 1. 血流方向与彩色类别:伪彩色编码技术是由红,蓝,绿三种 颜色组成,不同方向的血流以不同颜色表示,目前,市售的彩 色多普勒超声仪一般均设定流向探头的血流为红色,背离探头的血流为兰色. 邵逸夫医院

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  32. 超声诊断原理及基础简介 彩色多普勒血流成像 (Color Doppler Flow Imaging,CDFI) 2. 血流速度与彩色辉度( 色饱和度)：红蓝两种不同方向血 流颜色的辉度水平与血流的速度呈正比, 即速度愈快,辉 度愈亮;速度愈慢,辉度愈暗淡. 3. 血流离散度的显示:绿色常表示有湍流,绿色的成分随着湍 流的比例增加而增多, 前向湍流的颜色接近黄色 (红色与绿 色的混和),逆向湍流的颜色接近紫色(蓝色与绿色的混和). 层流的颜色显示为单纯的红色或蓝色. 邵逸夫医院

  33. 超声诊断原理及基础简介 彩色多普勒血流成像 (Color Doppler Flow Imaging,CDFI) 4.五彩镶嵌血流图像的形成:当血流经过狭窄的孔隙流入一 较大的空腔时,流线立即分散,中心处的流线继续向前,而 旁侧者可向各个方向离散,部分流线甚至向后折返,形成 多个很小的旋涡,因此,此区域的血流方向明显异常,由单 一变为多样,方向有正有负,速度有快有慢,其离散度极大, 在彩色多普勒显像图上,在有显著血流紊乱的区域,红,黄, 绿,蓝,紫,五彩缤纷,多色混杂,交互出现,错综分布, 构成 “五彩镶嵌(color mosaic)”的血流图像. 邵逸夫医院

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  35. 彩色多普勒超声心动图的具体技术 1. 二维超声心动图 (Two-dimensional echocardiography,2DE). 2. M型超声心动图(M-mode Echocardiography). 3. 彩色多普勒血流成像 (Color Doppler Flow Imaging, CDFI). 4. 频谱多普勒(Spectral Doppler). 包括PWD,CWD,HRFP 5. 经食管超声心动图 (Transesophageal Echocardiography, TEE). 6. 心脏声学造影(Contrast Echocardiography). 包括心肌声学造影 (Myocardial Contrast Echocardiography,MCE). 邵逸夫医院

  36. 彩色多普勒超声心动图的具体技术 7. 血管内超声(Intravascular Ultrasound,IVUS). 8. 负荷超声心动图(Stress Echocardiography). 包括运动负荷及药物负荷超声心动图. 9. 组织多普勒成像(Tissue Doppler Imaging,TDI)与 彩色室壁动态技术(Color Kinesis,CK). 10.三维及四维超声心动图(Three-dimensional and Four-dimensional Echocardiography). 11.超声组织定征(Ultrasonic Tissue Characterization) 邵逸夫医院

  37. 正常超声心动图 正常二维超声心动图的基本图像

  38. 正常超声心动图 正常二维超声心动图的基本图像 左心长轴切面(Left Ventricular Long Axis View,LV-LAV) 探头置于胸骨左缘第三,四肋间,探测平面与右胸锁关节至左乳头连线基本平行, 此切面可以清晰地显示右室前壁，右室， 室间隔，左室，左房，主动脉，主动脉瓣，二尖瓣，降主动脉，冠状静脉窦等结构。 邵逸夫医院

  39. 邵逸夫医院

  40. 正常超声心动图 正常二维超声心动图的基本图像 心底短轴切面(the short axis view of the heart base) 探头置于胸骨左缘第二, 三肋间心底 大血管的正前方, 探察平面与左肩, 右肋 弓连线基本平行. 此切面可显示主动脉根 部及其瓣叶, 左房, 右房, 三尖瓣, 右室流 出道, 肺动脉近端, 肺房沟与左冠状动脉 主干等, 如切面稍向上倾斜, 则见肺动脉 主干及左右分支等. 邵逸夫医院

  41. A R L L R N ATV AML STV PML PTV 邵逸夫医院

  42. 邵逸夫医院

  43. 正常超声心动图 正常二维超声心动图的基本图像 二尖瓣水平短轴切面(the short axis view at the mitral valve level) 探头置于胸骨左缘第三, 四肋间, 方向与心底短轴 切面相同. 此切面可显示右室,室间隔,左室与二尖瓣口 等, 用于: 1. 观察心脏形态, 左右室大小及其比例. 2. 观察室间隔厚度, 活动度, 走向与弯曲度. 3. 观察二尖瓣形态, 开放关闭情况, 瓣口面积大小. 4. 观察心内有无肿物,有无心包积积液. 5. 观察有无节段性室壁运动异常. 邵逸夫医院

  44. 邵逸夫医院 邵逸夫医院

  45. 正常超声心动图 正常二维超声心动图的基本图像 乳头肌水平短轴切面 (the short axis view at the papillary muscle level) 探头置于胸骨左缘第四肋间, 探测平 面亦与左肩右肋弓连线平行, 此切面可观 察左右心室的大小, 室壁运动情况及乳头 肌的状态. 邵逸夫医院

  46. 邵逸夫医院

  47. 正常超声心动图 正常二维超声心动图的基本图像 心尖四腔图( the apical four-chamber view, AP-4CV) 探头置于心尖搏动处,指向右侧胸锁关节,此切面显示室间隔起 于扇尖,向远端延伸,与房间隔连接,后者至于心房穹隆. 十字交叉 位于中心处,向两侧伸出二尖瓣前叶及三尖瓣隔叶, 二尖瓣口及三 尖瓣口均可显示.由于室间隔房间隔连线与二尖瓣三尖瓣连线呈十 字形交叉，将左右室与左右房清晰地划分为四个腔室,故称为心尖 四腔图.如将探头稍向上倾斜,扫查平面经过主动脉根部,使四腔之 间又出现一半圆环形的主动脉口,此即五腔心切面. 邵逸夫医院

  48. 邵逸夫医院

  49. 正常超声心动图 正常二维超声心动图的基本图像 胸骨旁四腔图( the apical four-chamber view, AP-4CV) 在心尖四腔图的基础上, 将探头内移, 置于左侧第 四肋间胸骨旁线与锁骨中线之间, 并减小倾斜度 (45º左右), 此时仍见上述结构及四个心腔, 但室间隔不在扇尖，而偏向旁侧, 右室占据图象的上半部, 与心腔图不同, 因此称为胸骨旁四腔图(the parasternal four-chamber view). 邵逸夫医院

  50. 正常超声心动图 正常二维超声心动图的基本图像 心尖二腔图(the apical two-chamber view, AP-2CV) 探头位置同心尖四腔图,稍向外移,沿左心长轴取纵轴 切面,声束与室间隔走向平行,着重显示左室与左房,因而 称心尖位二腔图,此切面用于: 1. 观察左室的长径,估计其大小并进一步计测心脏功能. 2. 探测心壁的厚度,活动度,有无节段性室壁运动异常,及 局部室壁膨出. 3. 确定二尖瓣口血流频谱及彩色多普勒的变化,测定二尖 瓣狭窄及关闭不全的程度. 邵逸夫医院

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