经颅多普勒超声检测血流速度的基本原理

经颅多普勒是利用超声多普勒效应来检测颅内脑底主要动脉的血流动力学及血流生理参数的一项无创性检查方法。1982 年挪威学者Aaslid
在世界上率先报道了经颅多普勒超声技术，他将低发射频率(2 M Hz) 与脉冲多普勒技术相合，
使超声声束得以穿过颅骨较薄的部位(特定的声窗)，直接获得在规定距离及规定取样容积内的脑底血管多普勒频移信号。近年来，经颅多普勒超声采用经微机进行多普勒频谱快速富里叶(Fourier)转换分析，显示并计算了如收缩期峰速度、舒张期末速度、平均速度、收缩峰与舒张期末血流速度比值(S/D)、搏动指数(PI)、阻力指数(RI)
等一系列的生理参数指标，能帮助临床对各种脑血管病进行正确的分析。

1842
年，奥地利学者克约斯琴·约翰·多普勒描述了一种物理学效应。他在观察来自星球的光色变化时，发现当星球与地球相向运动时，光色向光谱的紫色端移位，表明光波的频率升高;而当星球与地球背向运动时，光色向光谱的红色端移位，表明光波的频率降低。这种物理学现象被命名为多普勒效应。多普勒超声仪是利用多普勒效应对血流进行筛查的仪器。探头作为超声波的发射器和接收器，这样的结构检测出来的频率变化，则是由于反射物(血细胞)
位移所引起的。在测定血流速度时，超声波在组织中的传播速度和发射频率是固定不变的。这样， 所检测出的血流速度V
和真实的血流速度|V|之间存在一个非常简单的关系：V =|V|cosθ

式中的θ是超声束与血流方向之间的夹角。从式中不难看出，超声束与血流方向之间的夹角越小，其结果越接近真实血流速度。在进行脑血管检测时，我们无法估计超声束与血管走向之间的夹角。但由于脑底血管与超声窗口的解剖位置相对恒定，这样就有了一个便于测量真实血流速度的解剖学基础，即超声窗口对超声束入射部位的限制决定了只能以小角度检测颅内血管的血流速度。因此，可以略去这一角度形成的误差，即认为超声束与血管走向之间的夹角为零。