一、多普勒效應
1842年奧地利物理學家多普勒（Doppler）發(fā)現(xiàn)并研究了聲波的“頻移”現(xiàn)象，后被命名為“多普勒效應”。此效應是指波源將某一頻率f的波以一種固定的傳播速度向外輻射時,如果發(fā)射波的波源與接收波的接收系統(tǒng)產(chǎn)生相對運動，則所接收到的波的頻率f′會發(fā)生變化（即頻移），兩個頻率的差值Δf=f′－f。在聲源與接收系統(tǒng)之間的運動為相向的情況下，Δf為正值（f′＞f，接收頻率提高）；而相背運動的情況下，Δf為負值（f′＜f，接收頻率降低）。
產(chǎn)生多普勒效應的原因可以這樣來簡單地解釋，以聲波為例：當聲波在某種介質(zhì)中以固定的傳播速度c前進時，聲速c(m·s-1)為波長λ(m)和頻率f(s-1)的乘積，即c=λ·f；但如果聲源與接收系統(tǒng)之間存在著相對運動，相對運動的速度為 v（v是一個具有方向性的矢量單位，相向運動時v取正值，相背運動時v取負值），則聲波向接收系統(tǒng)的相對傳播速度c′為：原來傳播速度c與相對運動v的迭加，即c′=c+v。在前式c=λ·f中波長λ不會因相對運動的存在而改變，只是聲速c改變?yōu)閏′。此時，只有f也隨之改變?yōu)閒′才能維持c′=λ·f′成立，于是有:
f′＝c′／λ＝（c＋v→）／λ
Δf＝f′－f＝（c＋v→）／λ－c／λ＝v→／λ
將λ=c／f代入上式，有
Δf＝f·v→／c
此意為頻移量Δf為相對運動速度與原聲速的比值。
多普勒效應并非僅僅存在于聲波傳遞中，任何以波動形式行進的能量傳遞過程，均可產(chǎn)生多普勒效應，如無線電波、高能X射線(或γ射線)、可見光線以及其他電磁輻射等。只是這里所列舉的各種波動的傳遞速度太快，而波源與接收系統(tǒng)間相對運動速度v→與波的原有傳遞速度（光速）的比值極小，因此頻移量Δf很難測出，尤其不能被人體直接感受到。不過現(xiàn)代天文學正是借助多普勒效應通過檢測、辨認宇宙深處恒星發(fā)光顏色的變化來判定天體的運動狀態(tài)的。人類之所以最先在聲波范疇內(nèi)發(fā)現(xiàn)并研究出多普勒效應，是由于聲波本身屬于人耳的可聽聞波動，且聲波在空氣中的傳播速度不高（341m/s,15℃,1個大氣壓），以及聲源與人耳的相對運動速度常常使聲頻率變化f′(=f+Δf)落在人耳的敏銳辨識區(qū)內(nèi)。例如火車從我們身旁的鐵路上呼嘯而過時，會使我們非常明顯地聽出鳴叫著的汽笛聲突然間由尖銳變得低沉起來。也就是說當火車馳向我們時（v→為正），我們所聽到的汽笛聲（f1′）要比火車固定不動時的聲音（f）尖銳一些（Δf1＝f1′－f＞0）；當火車背向我們馳去時（v→為負），所聽到的汽笛聲（f2′）要比原來的聲音（f）低沉一些（Δf2＝f2′－f＜0）。
二、多普勒原理在超聲醫(yī)學診斷中的應用
在經(jīng)過30多年以來的臨床實踐后，超聲多普勒方法的應用價值已愈加明顯。尤其在以運動器官為主要研究對象的心血管內(nèi)、外科，超聲多普勒診斷成像儀器更成為不可或缺的有力診斷工具；大多數(shù)應用運動結(jié)構(gòu)（如心臟瓣膜）或散射子集合（如血管中的紅細胞群體）反射回來的超聲波束，檢測出其中的多普勒頻移，作為探查目標的運動速度信息，然后用耳去監(jiān)聽、用儀器去分析、用圖像去顯示或者用影像去顯現(xiàn)人體內(nèi)部器官的運動狀態(tài)。
以人體內(nèi)血流的運動狀態(tài)檢測為例，聲波的發(fā)射源與接收器均為超聲探頭自身，在檢測時刻探頭是固定不動的。超聲波向著流動中的紅細胞集合體傳播，遇到聲障（紅細胞）時，相對于流動中的紅細胞，聲波f已經(jīng)產(chǎn)生了一次多普勒頻移（f′），頻移量Δf′＝f′－f；而聲障反射回來的超聲波（f′）仍沿著原來的傳播路徑向反方向傳送至探頭，同時又迭加了一個相同方向的運動速度（v），因此探頭處檢測到的超聲波又產(chǎn)生了一次新的頻移（f″），最終頻移量Δf″＝f″－f′＝2Δf′，即
Δf″＝ 2f·v→／c
假定頻率f為3.5MHz的超聲波，向著以0.1m/s速度運動的血流發(fā)射，正常聲速c=1540m/s，則回聲的頻移量Δf″由上式可得，約為±450Hz（相向運動時f″＝3.5MHz＋450Hz；相背運動時f″＝3.5MHz－450Hz）。由此可見，多普勒頻移量Δf與超聲固有頻率f及反射目標的運動速度v→成正比；與聲波在某種組織中的傳播速度成反比。并且采用超聲多普勒方法的一個特點：由于常用超聲頻率在人體組織中產(chǎn)生的多普勒頻移量Δf恰好在人耳的敏銳聽覺辨別范圍內(nèi)（大約200～1200Hz），因此只要將此信號檢測放大后，僅憑有經(jīng)驗的醫(yī)生聆聽，就可以獲得有價值的臨床診斷信息。
不過在實際應用中，超聲的發(fā)射與接收并不一定正對著探測目標的運動方向，多數(shù)情況下它們之間會存在一個夾角θ，因此上述多普勒頻移量Δf的完整表達式應為：
Δf＝2fcosθ·v→／c
式中，Δf為探頭與目標間的相對運動速度所檢測到回聲的頻移量；f為探頭發(fā)射出超聲的固有頻率；v→為探頭與目標間的相對運動速度，相向運動時取正值，相背運動時取負值；c為超聲在某種人體組織內(nèi)的正常傳播速度；θ為探頭發(fā)射超聲方向與目標運動方向之間的夾角。參見圖7-22。圖7-22（a）為目標相對于聲源固定，回波頻率未變化；圖7-22（b）血流背向聲源運動，v→＝－｜v→｜，回波頻率降低（f′＜f）；圖7-22（c）血流朝向聲源運動，v→=＋｜v→｜，回波頻率升高（f′＞f）。
圖7-22 應用在血流探查中的超聲多普勒原理
三、連續(xù)波式超聲多普勒成像儀
連續(xù)波式超聲多普勒成像儀的工作原理見圖7-23。
圖7-23 連續(xù)波式超聲多普勒成象儀原理示意
1．超聲波的產(chǎn)生、發(fā)射和反射
主頻振蕩器產(chǎn)生并輸出頻率為f的振蕩信號，送入聲發(fā)射驅(qū)動單元，經(jīng)過放大后驅(qū)動探頭中的壓電換能器向外輻射出頻率為f的連續(xù)超聲波。如果超聲波指向的目標處于相對靜止狀態(tài)，那么反射回來的超聲波（回聲信號）的頻率依舊為原來的f；可是如果發(fā)射波指向的目標為運動狀態(tài)，回聲信號超聲波的頻率就應當為前述的頻移f′，頻移量Δf＝2fcosθ·v→/c（但是Δf并非是從此處得出，而是從后面將要敘述的Δf＝f′－f處獲得）。
2.頻移信號的檢測和頻移量的獲得
連續(xù)波式多普勒診斷儀的探頭內(nèi)通常設(shè)計為雙換能器結(jié)構(gòu)，以獨自完成各自的發(fā)射和接收任務，一只換能器連續(xù)不斷地發(fā)射出頻率為f的超聲信號，另一只換能器則不停地接收反射頻率為f′的回聲波，并將之轉(zhuǎn)換為電信號，通過電纜線送至機器的高頻放大單元，經(jīng)過信號幅度放大后再送至混頻解調(diào)器作解調(diào)處理?；祛l解調(diào)器是一個非線性差頻處理單元電路，它有2路輸入信號端口和1個信號輸出端口。2個輸入信號分別為：①高頻放大單元送來的f′電信號；②主頻振蕩器分出的參照f電信號。在混頻解調(diào)器內(nèi)，這2路信號進行混頻、相差處理，將差頻信號Δf＝f′－f從輸出端口送出。由于頻移f′中實際上已包含了相對運動速度v→、夾角θ和聲速c等變量因素信息，因此解調(diào)出的Δf即為2fcosθ·v→／c的最終結(jié)果。
3．信息的處理和顯示
前已述及，Δf的頻率范圍處在200～1200Hz之間，這正是人耳可聞音頻范圍內(nèi)的敏銳部分，所以可以通過音頻放大器放大，然后送入揚聲器重現(xiàn)為音頻聲波，作為一種形式的診斷信息提供給醫(yī)生。這種最為直接的顯示方式稱為監(jiān)聽式診斷儀。
此外，顯示方式還有：相位式、指向式和顯像式等。相位顯示方式是將音頻Δf信號放大供慢掃描示波器或記錄儀掃記；指向式的儀器可以將Δf=f′－f的大小和正負轉(zhuǎn)換為v→的運動方向信息；連續(xù)波式多普勒顯像方式僅能簡單地在示波管上產(chǎn)生一個血管在皮膚表面上的投影圖像?？偟膩碚f，連續(xù)波超聲多普勒診斷儀由于顯示的信息量較小，其臨床應用已日漸趨少。
四、脈沖波式超聲多普勒成像儀
連續(xù)波式超聲多普勒診斷儀的優(yōu)點是靈敏度高、速度分辨能力強，很高的血流速度它都可以檢測出來，且不受深度限制，只要在波束內(nèi)運動的任何物體的回聲信號都能探得。也正因為如此，所有的運動目標都產(chǎn)生了多普勒信號并混疊在一起，因而無法辨識信息產(chǎn)生的確切部位，所以它沒有距離（深度）的信息，無軸向距離分辨力。脈沖波式成像儀正是為解決這一問題而設(shè)計的。
1.單元構(gòu)成與工作原理
參見圖7-24。整機由主控制單元、發(fā)射單元、探頭單元及接收處理單元中的多普勒信號處理通道和B（M）型輝度調(diào)制處理通道組成。
圖7-24 脈沖式多普勒成象儀結(jié)構(gòu)框圖
主控制單元是以中央微處理器、超聲頻率振蕩發(fā)生器為核心的中樞機構(gòu)，它可以改變振蕩器發(fā)生的頻率f，控制發(fā)射單元中脈沖形成的周期（或脈沖重復頻率FPR），協(xié)調(diào)探頭的收、發(fā)工作狀態(tài)以及啟、閉接收電路中的距離選通門。振蕩器產(chǎn)生的超聲波頻率信號分為兩路：一路送至發(fā)射電路中的門控電路，供其調(diào)制成脈沖信號送出；另一路傳至接收電路中作為原始信號的相位參考標準。
發(fā)射單元中的脈沖波源采自振蕩器送來的超聲頻率(f)信號。門控電路執(zhí)行主控電路的命令，將連續(xù)波f截取成重復頻率為FPR的脈沖段（也可按主控器的程序，調(diào)成其他頻率或其他函數(shù)形式的波形），送至發(fā)射驅(qū)動器、探頭等轉(zhuǎn)換成超聲波發(fā)射。
接收單元中有2路通道，一路將回聲信號按B型（輝度調(diào)制型）即時顯示出斷面影像；另一路則主要處理回聲中的多普勒頻移信號，最終以聲音或圖形的信號顯示出來。
由于超聲發(fā)射是以脈沖方式間歇進行的，所以發(fā)射和接收信號可以由探頭中的同一塊晶體完成。而探頭中排列有許多的晶振陣元，就能在幾乎是同一時間內(nèi)完成許多通道的收、發(fā)工作。發(fā)射脈沖的寬度比較窄，只有1～2μs，但前后2個脈沖之間的間隔時間較脈沖本身的寬度大得多。換能器在發(fā)射完第1個脈沖后即處于接收狀態(tài)，入射超聲穿過人體各層組織時會產(chǎn)生一系列回聲，被探頭換能器接收后，轉(zhuǎn)換成一系列電脈沖信號。通過收、發(fā)切換電路送進接收放大電路處理。至下一個發(fā)射脈沖到來時，切換電路狀態(tài)反轉(zhuǎn)，使換能器停止接收，重新工作于發(fā)射狀態(tài)，周而復始。上述工作過程與B型診斷儀的收發(fā)過程一致，因而它可以和B型顯示通道共用一個探頭，同時完成B型斷層成像和D型信號顯示。
2.探測距離的選通
為了獲得人體內(nèi)部所需探測目標的回聲信息，就必須采用距離（或深度）選通接收門控制器。在人體軟組織中，超聲的傳播速度差別不大，可以將平均聲速視為常數(shù)（c=1540m/s），故從發(fā)射出脈沖信號的前沿為起始時刻(t0)計起，至返回信號的脈沖到達時間的長短與運動器官距離換能器的深度成正比。于是只要調(diào)節(jié)“距離選通門”的啟閉時間，就能控制探測距離和沿著這一距離方向上的一段長度（又稱作“容積”），這樣就可以只接收感興趣目標的回聲信號，濾除前后的無關(guān)信號。設(shè)距離選通門的開啟時刻為t1，關(guān)閉時刻為t2，探頭換能器至探測目標之間的距離為d，由于t1-t0為聲波在人體傳播的往返時間，則有d=c·(t1-t0)/2。如果再改變“距離選通門”的關(guān)閉時間t2，又可以控制接收信號的長度，即τ=t2-t1的時間長短。在脈沖式超聲診斷中把（t1-t0）對應的距離稱作取樣深度；而把（t2-t1）對應的距離稱作容積長度。診斷醫(yī)生通過調(diào)節(jié)和使用這2個參數(shù)來實現(xiàn)對體內(nèi)運動目標的定位檢測。
3.運動目標的方向性探測和頻譜分析
運動目標的單一方向性探測可以比較容易地運用頻移量Δf=f′-f的取值正負來判定。但有時情況并非盡然如此。比如血管內(nèi)紅細胞的方向、速度并不總是相同，在某些部位會存在湍流或反流現(xiàn)象，此時多普勒信號也不是單一的頻率，從而具有一定的頻帶寬度，這樣就必須把這一信號的頻率上、下邊帶分離開來，通?？梢圆捎脝芜厧е苯臃蛛x、正交相位探測等方法。如果需要對一定頻帶寬度的頻譜作出比較精確的定量分析時，則應該采用實時頻譜分析方法。使用這一方法在多普勒信號中分離和鑒別出許多頻率并作出處理。圖7-24中的傅立葉變換器即是為從事這項工作而設(shè)置。根據(jù)傅立葉變換理論，任何復雜的波形都可以分解成許多不同幅度、相位和頻率的簡單波形，這樣的分解可以大大地簡化診斷中對復雜信息的分析。
另外，由于超聲B型成像顯示的配合使用，脈沖式多普勒診斷儀還可以在B型影像上顯示出多普勒聲束線和目標運動方向上的夾角θ，于是根據(jù)v→=Δf·c/(2f·cosθ)便可得出目標的運動速度。
4.脈沖多普勒方法對探測深度和速度的限制
脈沖多普勒診斷儀每秒鐘發(fā)射的超聲脈沖個數(shù)，即脈沖重復頻率FPR一般為幾kHz，這種探測方式的最大取樣深度Dmax是由脈沖重復頻率（或２個脈沖的間隔時間）來決定的。FPR越高（脈沖間隔越短），Dmax越??；反之，Dmax越大。兩者關(guān)系為：
Dmax =c/2FPR
僅從上式來看，若要增大探測深度Dmax，則須降低脈沖重復頻率FPR。
但是在脈沖多普勒方式中，探測部位的聲波波形是以離散時間間隔取樣的，發(fā)射1個脈沖取樣1次，實際的多普勒頻移信號是在取樣信號基礎(chǔ)上重建的，參見圖7-25。
圖7-25 多普勒信號的取樣和重建
根據(jù)納奎斯特（Nyquist）信息取樣定理：取樣頻率（即脈沖重復頻率FPR）必須2倍于原始波形頻率（即多普勒頻移量Δf）以上時，才能最起碼地保持原始波形的真實性，即須滿足：Δf≤FPR/2才能真實有效地取樣。根據(jù)這一取樣定理，當目標的運動速度比較低時，原始波形多普勒頻移量Δf低于取樣頻率的1/2（即FPR/2），則可以如實地重建原始信號波形，見圖7-25（a）；反之，如果目標的運動速度較高會有Δf>FPR/2，那么由取樣信號重建的波形就與原始波形不一樣，見圖7-25（b），這種現(xiàn)象稱為影像的混疊。
在常規(guī)脈沖多普勒系統(tǒng)中，能檢測的最高運動速度Vmax與最大探測距離Ｄmax的乘積是一個常數(shù)：
Vmax·Ｄmax＝λ/2·FPR/2·c/2FPR＝λ/c8＝c2/8f
所以提高其中一個時，必定會以降低另一個作為代價。
五、彩色多普勒血流成像儀
脈沖多普勒探測的只是一維聲束上超聲多普勒血流信息，它的頻譜顯示表示流過取樣容積的血流速度變化。所以，如同習慣上把M型稱為一維超聲心動圖一樣，我們把常規(guī)的這種脈沖多普勒技術(shù)稱為一維多普勒。一維多普勒在測定某一位置的血流是很方便的，但是，如果要了解瓣口血流流動的詳細分布，一維多普勒就很困難，我們只能一個點一個點地測，把每一個點的血流速度記錄下來，最后得到一個大致的血流輪廓（profile）。目前更為實用而技術(shù)上更為復雜先進的系統(tǒng)是彩色多普勒成像儀器，由于其對于血流方面的多種狀態(tài)具有強大的顯示能力，如：①同時顯示心臟某一斷面上的異常血流的分布情況；②反映血流的途徑及方向；③明確血流性質(zhì)是層流、湍流或渦流；④可以測量血流束的面積、輪廓、長度、寬度；⑤血流信息能顯示在二維切面像或M型圖上，更直觀地反映結(jié)構(gòu)異常與血流動力學異常的關(guān)系等。因此，它常被稱為彩色多普勒血流成像（color doppler flow image, CDFI）或者彩色血流圖（color flow mapping, CFM）。當然這種儀器除了裝配多種頻率的脈沖波、連續(xù)波多普勒探頭外，還可以匹配其它的探頭，從而完成B型、D型、M型等綜合性探查工作。 1.工作原理
彩色多普勒血流成像儀的彩色影像是同時迭加在B型黑白影像上的，這種顯示方式的取樣信息必須完全重合，因此2種方式是共用1個高速相控陣掃描探頭來實現(xiàn)聲波的發(fā)射和信號的探測接收的。它的總體構(gòu)成與前面介紹的脈沖波式多普勒成像儀的結(jié)構(gòu)有許多相同之處。除中央主控制器、發(fā)射驅(qū)動和探頭各單元以外，在接收信號處理單元中的B型、M型顯示及脈沖多普勒信號檢測處理兩通道的基礎(chǔ)上，又并行增加了彩色多普勒血流圖的測量變換通道，圖7-26為其簡化結(jié)構(gòu)框圖。圖中省略了主頻振蕩、中央主控制器和脈沖發(fā)射等單元，簡化了B（M）型顯示和脈沖多普勒2個信號處理通道。
圖7-26 彩色多普勒血流成象儀結(jié)構(gòu)簡化框圖
系統(tǒng)在接收到發(fā)射來的回聲信號后，先進入相位檢波器與原始振蕩信號進行相位比較，再將一路信號送入脈沖多普勒信號處理通道；另一路則經(jīng)過低通濾波器去除沒有意義的雜波信號。由于來自器官壁和組織邊界的反射信號很強卻又不具備診斷意義，基于這類信號通常處于靜止狀態(tài)，能產(chǎn)生的多普勒頻移量很低，所以可使用濾波器將低頻信號濾除。濾過后的信號經(jīng)A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換后，再進行自相關(guān)處理。這一步驟是將前后2個脈沖產(chǎn)生回聲的時間差換算成相位差，再根據(jù)相位差與目標運動狀態(tài)的關(guān)系處理成血流方向和速度結(jié)果。在一維多普勒診斷儀（連續(xù)波CW和脈沖波PW）中，是將回聲頻率與原始振蕩頻率比較出頻移量Δf，然后通過多普勒方程式換算出血流方向和速度。而在自相關(guān)處理中，用探測時間差異來解決這個問題：脈沖發(fā)射過程中，前后兩個相鄰脈沖之間的時間差Δt′=t2′-t1′，與Δt有所不同；其中包含了探測目標的運動方向與速度等變量因素，最后反映在回波脈沖波形的相位差異上，由此通過脈沖自身相位差的關(guān)系解得血流方向和速度的方法稱作自相關(guān)處理技術(shù)。通過自相關(guān)處理后的信號與另外2個通道的B、M、D信號一起送入數(shù)字掃描變換器（DSC）相合并，然后通過彩色轉(zhuǎn)換處理器把血流信息變?yōu)椴噬畔?，?jīng)過D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換后，從顯示器上顯示出二維實時動態(tài)影像，其中B型（或M型）為黑白影像，在相應的斷面解剖結(jié)構(gòu)上迭加有彩色血流信號。
2.血流運動狀態(tài)的彩色顯示方法
通過數(shù)字電路和計算機處理，我們可以很方便地將血流的某種信息參數(shù)處理成任何一種色彩模擬量，但是為了統(tǒng)一顯示標準，目前彩色多普勒血流成像儀都采用國際照明委員會規(guī)定的彩色圖，它有紅、綠、藍3種基本顏色，其它顏色都是由這3種顏色混合而成。規(guī)定血流的方向用紅和藍表示，朝向探頭的運動血流用紅色，遠離探頭運動的血流顏色用藍色，而湍動血流用綠色。綠色的混合比率是與血流的湍動程度成正比的，所以正向湍流的顏色接近黃色（由于紅和綠的混合），而反向湍流的顏色接近深青色（由于藍和綠的混合）。血流的層流越多，所顯示的紅色或藍色越純正。此外還規(guī)定血流的速度與紅藍兩種彩色的亮度成正比，正向速度越高，紅色的亮度越亮；同樣反向速度越高，藍色的亮度越亮。這樣，用3種彩色顯示了血流的方向、速度及湍流程度，為臨床提供了實時血流分析的資料。圖7-27表示了彩色多普勒血流成像儀中彩色圖像的各種定義，
圖7-27 血流的彩色顯示定義
圖7-27（a）表示紅、綠、藍3種原色相加后的混合效果，圖7-27（b）為血流方向和速度與色彩明暗的對照關(guān)系。
需要指出的是，自相關(guān)技術(shù)是一種相位檢測處理技術(shù)，而彩色多普勒血流成像采用的也是脈沖波，故它同樣存在著脈沖多普勒診斷儀所具有的局限性。如果被測血流速度很高，使相位差ΔΦ超過180°，此時自相關(guān)處理器所反映的結(jié)果將可能出現(xiàn)嚴重失真。圖7-28表示相位差與血流方向之間的相互關(guān)系。
當0°<ΔΦ<180°時，表示血流是朝向探頭運動的正向血流，當-180°<ΔΦ<0°時，表示血流是遠離探頭運動的反向血流。然而，當相位差超過180°，例如180°+ΔΦ時，自相關(guān)輸出的結(jié)果落到了-180°～0°范圍，即表示其方向與真實血流方向相反。上面已說明，正向血流用紅色表示，
圖7-28 相位差與血流方向之間的關(guān)系
反向血流用藍色表示，現(xiàn)在，由于正向血流速度太高，使相位差超過了180°，從而使彩色發(fā)生了突然翻轉(zhuǎn)，即由紅色變?yōu)樗{色。這種現(xiàn)象稱為彩色多普勒血流顯示中的混疊現(xiàn)象。這種混疊條件與脈沖式一維多普勒檢測是一致的。另外，在彩色多普勒中，由于血流的方向決定了血流的顏色（一般正向血流為紅色，反向血流為藍色），所以同一流向的血流處在與聲束不同角度時血流的顏色也可能不同。如圖7-29所示，在左邊，血流速度在超聲束上的分量是向上的，故呈紅色（朝向探頭）；在右邊，血流速度在超聲束上的分量是向下的，故呈藍色（遠離探頭）；圖7-29角度對血流彩色顯示的影響而中間因血流方向與聲束垂直，多普勒頻移為零，故呈黑色。在同一血管中血流呈現(xiàn)了3種絕然不同的顏色，這是角度所造成的。其實角度問題對多普勒檢查的影響，不僅限于彩超血流成像。在一維多普勒診斷中，角度太大，多普勒的頻譜幅度會被壓縮；角度的誤差也會給血流定量測定帶來困難。由于θ=0°時，cosθ=1，故Δf最大；當θ=90°時，cosθ=0，故Δf=0。因此應用多普勒技術(shù)時，應盡可能使聲束與血流方向的夾角θ減小，這與依靠組織反射成像的M型和B型是不同的。
圖7-29 角度對血流彩色顯示的影響
3.臨床應用效果評析
彩色多普勒與二維超聲心動圖及頻譜多普勒相比較具有獨到的優(yōu)點，但這種技術(shù)也有明顯的不足。它對后兩種技術(shù)是互補的關(guān)系，而不能代替。為了更好發(fā)揮各種技術(shù)的優(yōu)勢，在這里把彩色多普勒與B型超聲和頻譜多普勒作一簡要的比較。
(1)彩色多普勒與B型超聲 人體血液中的紅細胞對超聲波的散射作用雖然比較強，但由于散射超聲波能量很弱，故紅細胞是一個低的回聲源，在B型灰階顯像中這種信號是以黑色顯示的?？墒窃谟行┭魉俣缺容^低的情況下，B型影像上確實也可觀察到血管內(nèi)血液的流動，如門靜脈血流流動。產(chǎn)生這種影像的原因目前有很大的爭論，還沒有一個統(tǒng)一的看法。但普遍認為單獨的紅細胞是不會顯像的。尤其是正常情況下人體心臟和大血管內(nèi)的血流速度一般都比較高，因而血流在心室和心房內(nèi)都是不顯示的。隨著超聲儀器動態(tài)范圍的改進和接收弱信號能力的增強，對于血流的灰階顯示可能會有一些改善，但到目前為止，不管哪個廠家的B型成像儀都是不能顯示血流的。
彩色多普勒血流儀則通過對散射回的多普勒信息作相位檢測并經(jīng)自相關(guān)處理、彩色灰階編碼，把平均血流速度信息以色彩顯示，并組合到B型灰階影像上。彩色多普勒血流顯像的出現(xiàn)，使超聲心動圖發(fā)展到一個新的階段。由于這種技術(shù)無損傷地顯示心血管內(nèi)的血流，不僅可以加快過去B型對心臟疾病檢查的速度，而且可以直接采集到心內(nèi)血流速度、輪廓的信息，這對臨床是十分重要的。
(2)彩色多普勒血流成像與頻譜多普勒 脈沖多普勒與連續(xù)波多普勒并不顯示血流影像，它們只是顯示取樣容積內(nèi)和一根聲束線上血流變化的快速傅里葉變換(FFT)頻譜。因而，它對血流的探測不是直觀的，我們是通過頻譜的變化進而理解血流的改變的。
彩色多普勒血流顯像與脈沖多普勒頻譜都是以多普勒原理和脈沖回聲技術(shù)為基礎(chǔ)的，但它們的信號處理和顯示技術(shù)不相同。彩色多普勒血流顯像對血流的顯示是直觀的，它對于辨別血流的湍動、了解流速在心血管內(nèi)分布較脈沖多普勒更快更好。但是，對血流的定量測定來說，脈沖多普勒與連續(xù)波多普勒卻是非常有效的工具。