多普勒超声原理详解：从PRF到彩色成像技术

"本文介绍了PRF(脉冲重复频率)在多普勒超声中的应用，以及多普勒超声的发展历程和技术原理。" 多普勒超声技术是一种利用多普勒效应来检测体内流动体（如血液）的速度和方向的医学成像方法。自20世纪50年代发展至今，经历了从频谱多普勒到彩色多普勒显像的变革，如今已广泛应用于临床诊断，如心脏、血管和腹部疾病的检查。 50至70年代，多普勒超声主要以频谱形式展示血流速度参数，而没有二维图像。进入80年代，二维彩色多普勒成像技术的诞生，使我们能够看到血流的颜色和方向，1982年第一台彩超问世，主要用于心脏检查。90年代，随着全数字化技术的应用，出现了更多高级功能，如彩色多普勒能量图（CDE）、彩色多普勒方向能量图（CCD）、彩色多普勒组织成像（CDT）和能量谐波成像技术（PHI）等。 多普勒效应是多普勒超声的基础，当波源（如超声波）与接收者（如人体内的血细胞）相对运动时，接收的频率会有所变化，这种现象即为多普勒效应。计算多普勒频移涉及波源运动、接收者运动、声速以及声束与目标运动方向的夹角等因素。 在多普勒超声中，脉冲重复频率（PRF）是一个关键参数。PRF决定了超声系统发射脉冲的速率，过高或过低都会对结果产生影响。如果PRF设置得过低，可能会导致检测到较慢的血流速度，而PRF过高则可能导致快速血流的速度无法准确测量，甚至出现频谱混叠现象，即实际速度超出PRF允许的最大探测范围，造成信息失真。 脉谱多普勒包括脉冲波多普勒（PW）和连续波多普勒（CW）。脉冲波多普勒有距离选通能力，可以选取不同深度的血流信号，并通过一系列处理步骤（如接收滤波、时间增益控制、波束合成、检波、鉴相、鉴频等）生成频谱显示，提供血流的方向、速度和强度信息。脉冲波多普勒的参数如PRF、采样容积（SV）、角度（θ）和发射频率（f0）等，都直接影响到测量的准确性和深度。 PRF与最大探测速度和深度的关系可以通过数学公式表示，当频偏fd超过PRF的一半时，会出现频谱混叠，限制了最大可探测速度和深度。因此，调整PRF是优化多普勒超声检查的关键，需要根据具体检查需求和目标血流速度来设定。 PRF在多普勒超声中扮演着至关重要的角色，它不仅影响血流速度的测量，还关乎成像的深度和质量。正确理解和运用这一参数，能帮助医生获取更准确的诊断信息，提高超声检查的效率和效果。