澳思泰來(lái)聊下超聲經(jīng)顱多普勒血流分析儀的工作原理

超聲經(jīng)顱多普勒血流分析儀（以下簡(jiǎn)稱KJ系列TCD儀）是利用電子技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和圖像處理技術(shù)，運(yùn)用超聲多普勒原理，結(jié)合醫(yī)學(xué)臨床實(shí)踐，精心設(shè)計(jì)的應(yīng)用于腦血管疾病的設(shè)備。

該產(chǎn)品是利用脈沖超聲波穿透顱骨的薄弱部位，對(duì)顱內(nèi)腦血管的血流進(jìn)行檢測(cè)，還可以采用連續(xù)超聲波對(duì)淺表血管內(nèi)的血流進(jìn)行檢測(cè)，能夠定量地評(píng)價(jià)腦血管和淺表血管的供血狀態(tài)，可以為各種腦血管病變的性質(zhì)、程度和范圍提供依據(jù)。

上圖為整體的超聲經(jīng)顱多普勒血流分析儀的整體效果圖，自TCD儀誕生以來(lái)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)高度模塊化、數(shù)字化，其核心組件已經(jīng)只有圖中右邊的那個(gè)小小的盒子為主機(jī)組件，其全部功能圖示通過(guò)輸出電信號(hào)經(jīng)過(guò)電腦應(yīng)用軟件程序計(jì)算得出結(jié)論，供醫(yī)生參考。

下面從探頭技術(shù)和多普勒效應(yīng)給大家來(lái)說(shuō)說(shuō)TCD儀的原理，希望能給大家使用經(jīng)顱多普勒的時(shí)候帶來(lái)一些啟示。

探頭技術(shù)—-壓電效應(yīng)

壓電陶瓷具有這樣的特性，作用在其上的壓力與電荷可以相互轉(zhuǎn)換，即機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。我們利用壓電陶瓷的這一特性將它制成換能器，即探頭。我們先在換能器上加上電信號(hào)，使之產(chǎn)生機(jī)械（超聲）波，發(fā)射至目標(biāo)，目標(biāo)在機(jī)械波的作用下，將產(chǎn)生振動(dòng)和回波，這個(gè)回波（機(jī)械波）又作用到換能器上，在換能器上產(chǎn)生電信號(hào)，我們?cè)侔堰@個(gè)電信號(hào)加以放大、利用，提取有用信息。

多普勒效應(yīng)

波源和觀察者作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者所接收的頻率和波源所發(fā)出的頻率不同的現(xiàn)象稱為多普勒效應(yīng)。兩者相互接近時(shí)，接收到的頻率升高；相互離開(kāi)時(shí)，接收到的頻率降低，這種頻率差就叫頻移，如人和火車(chē)作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的情形。

多普勒效應(yīng)被應(yīng)用于工業(yè)中，可測(cè)定移動(dòng)物體的速度。當(dāng)一束超聲波作用在流動(dòng)的血液（紅細(xì)胞）上時(shí)，利用多普勒效應(yīng)，同樣可測(cè)定出血液流動(dòng)的方向和速度。

先由超聲經(jīng)顱多普勒主機(jī)輸入一定的電能到多普勒探頭上，探頭的內(nèi)部結(jié)構(gòu)為壓電陶瓷，它具有壓電效應(yīng)，可以將輸入的電能轉(zhuǎn)化成超聲波；再由超聲波穿透較薄的顱骨，作用到顱內(nèi)血管里流動(dòng)的血液（主要是紅細(xì)胞）上產(chǎn)生振動(dòng)，然后散射回來(lái)的超聲波沖擊多普勒探頭，探頭將接收到的超聲波再轉(zhuǎn)化成電能，輸入到超聲經(jīng)顱多普勒主機(jī)內(nèi)部，結(jié)合多普勒效應(yīng)和快速傅立葉轉(zhuǎn)換，經(jīng)過(guò)處理后，以頻譜圖像和各項(xiàng)生理參數(shù)顯示出來(lái)。TCD臨床醫(yī)生則根據(jù)顯示出來(lái)的圖像和參數(shù)結(jié)合病人的臨床表現(xiàn)得出結(jié)果。

 

多普勒探頭一般分為2MHz、4MHz和8MHz探頭。2MHz探頭為T(mén)CD常用的探頭，主要用于檢測(cè)顱內(nèi)組成大腦動(dòng)脈環(huán)（Willis環(huán)）的血管。它發(fā)射出一組2MHz超聲波（10個(gè)波左右）后，大部分時(shí)間處于接收狀態(tài)，重復(fù)脈沖頻率為3.6KHz～5.2KHz左右，這種方式稱為脈沖發(fā)射方式，所以稱之為脈沖(pulse wave)探頭，簡(jiǎn)稱PW探頭。它的優(yōu)點(diǎn)是具有距離選通功能，但由于受到脈沖重復(fù)頻率的限制只能測(cè)相對(duì)較低的血流速度。4MHz和8MHz的探頭主要用于對(duì)頸部血管或腕，手、足等更淺表的微小血管進(jìn)行檢測(cè)，尤其是8MHz探頭，可用于微小血管接通再造手術(shù)的術(shù)后檢測(cè)，男性陽(yáng)痿等，它們的發(fā)射方式為連續(xù)波發(fā)射方式(continuous)，也就是發(fā)射超聲束的同時(shí)也處于接受狀態(tài)，簡(jiǎn)稱CW探頭。CW探頭內(nèi)包含兩個(gè)換能芯片，一個(gè)為發(fā)射芯片，另一個(gè)為接收芯片。由于它不受脈沖重復(fù)頻率的限制可以測(cè)很高的血流速度，但是它不具備深度辨析功能。