[其他]一種雙向定量測量血流絕對速度的超聲多普勒方法與儀器

在審

• 申請號: 101985000000528
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN1003768B
• 公開（公告）日: 1989-04-05
• 發明（設計）人: 葉國凡
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司
• 代理人: 陶金龍

現有利用連續波起聲多普勒頻移效應測量血流的方法或儀器，僅有雙向功能或僅有定量功能。本發明兼有雙向定量兩大功能。其雙向功能由頻率互補混頻型外差式單邊帶分離制式實現；其定量功能由新建立的“雙雙向多普勒法”實現。從而使得本儀器的方向通道隔離及消除入射角θ引起的定量誤差均優干目前所能見到的國內外報道的相應指標。本發明可廣泛地應用于臨床或血液動力學的研究。

本發明屬于雙向定量測量血流絕對速度的超聲多普勒方法與儀器。

利用連續波超聲多普勒頻移效應來測量血流，其基本出發點是利用超聲發送探頭發出超聲束照射到需檢測的血管，由接收探頭接收其回波信號，則可在其回波信號中得到一平均多普勒頻率Δf，其符號的正負反映了流速方向的正反，而其值為：

Δf=2f·cosθ/CV （1）

式（1）中，f₀為超聲發送頻率，C為超聲在介質中的傳播速度，V為需要檢測的血流剖面平均速度，ν為聲束和血流軸向速度之間的夾角。一般ν為未知，受到操作人員手法的影響。

目前的利用連續波超聲多普勒頻移效應設計的血流測量儀，按功能來看主要有二大類。一類僅實現了對血管軸向兩個相反方向血流成份的同步分離檢測，稱為“雙向多普勒”，而沒有能消除上述的ν角對測量血流速度值的影響，亦即只能輸出這兩個相反方向流速成份的多普勒頻移，而無法給出這兩個相反方向血流成份的絕對流速值。如D.A.DE喬恩（Jong）等人發表在“超聲學”（ULTRASONICS）第13卷第3期的“一種測定血液傳送速度的方向性多普勒系統”（Adirectional quantifying Doppler system for measurement of transport velocity of blood）一文中所述。該文獻介紹的方法為采用1只超聲發送/接受探頭，利用雙參考頻率的升高中頻的外差式單邊帶分離制式，將接收到的回波信號與兩只參考信號（OSC1，OSC2）分別同時輸入兩只混頻器（M₁、M₂），混頻的輸出信號實際上經過二只配對的，且作用于不同邊沿的單邊帶濾波器，以分離輸出對應兩種不同方向血流成份的多普勒頻移（Usub及Lsub）。此外，復旦大學葉國凡、王威琪在1982年第6卷第一期《醫療器械》中發表的“單邊帶直接分離式雙向超聲多普勒血流檢測”一文中采用高頻直接式單邊帶分離制式（F-1儀）最后也輸出對應兩種不同方向血流成份多普勒頻移的電壓輸出。

另一類僅能給出血管中某一種血流速度絕對值，而不能在同一時刻同步地分離出軸向兩個相反方向的血流速度絕對值，稱為“定量多普勒”。如西門子（Siemens）公司的英國專利GB1238585介紹一種采用兩只獨立的成90°固定交角的異頻超聲發送/接收探頭及兩路獨立的非雙向型多普勒檢測電路的方法，對接收到的回波信號經過直角運算，消除了ν角的影響后，最后僅輸出正向血流速度絕對值與反向血流絕對值的混合平均值，并僅指示當時占優勢的流動方向，這種方法稱為“雙多普勒法”。復旦大學王威琪、邵謙明、姚林鑫發表在《復旦學報》（自然科學版）第21卷第1期的“用雙超聲束Doppler效應定量測定血流速度”一文中也介紹了與上述類似的方法和儀器（T-2儀），將兩探頭的固定交角改為130°，以兩路非雙向型多普勒輸出的平均多普勒頻移之差的指零來指示探頭對于血管的中心平衡位置，并采用一種近似算法代替英國專利GB1238585的理論上完全消除ν角影響的嚴密算法，使得具體實施時較為方便，但其基本功能基本上和上述類同。此外，該文也指出過一個在ν＞90°情況下在理論上完全消除ν角影響的非第Ⅰ象限型嚴密算法，但由于難度較大而未能實現。

上述二類連續波超聲多普勒方法與儀器雖然已在無損檢測血流方面得到了廣泛的應用，但各有其局限性，前者最大的缺點是：由于沒有消除ν角的影響，因此無法進行絕對流速值的測量和比較;后者最大的缺點是不能應用在人體身上意義重大的雙向血流的場合，否則不僅不能檢測小的反流而且測出的正向流速值也可能失真很大。總之，它們都不能同步地分離給出同一血管內同一時刻軸向兩個相反方向的血流絕對速度值，從而使應用范圍及價值受到甚大限制。此外，在兩者各自具體的雙向分離方法或定量方法上都還存在著進行原理性改進的余地，以使雙向性能指標或定量性能指標得到提高。