澳思泰来聊下超声经颅多普勒血流分析仪的工作原理

超声经颅多普勒血流分析仪（以下简称KJ系列TCD仪）是利用电子技术、数字信号处理技术和图像处理技术，运用超声多普勒原理，结合医学临床实践，精心设计的应用于脑血管疾病的设备。

该产品是利用脉冲超声波穿透颅骨的薄弱部位，对颅内脑血管的血流进行检测，还可以采用连续超声波对浅表血管内的血流进行检测，能够定量地评价脑血管和浅表血管的供血状态，可以为各种脑血管病变的性质、程度和范围提供依据。

上图为整体的超声经颅多普勒血流分析仪的整体效果图，自TCD仪诞生以来经过多年的发展，现在已经高度模块化、数字化，其核心组件已经只有图中右边的那个小小的盒子为主机组件，其全部功能图示通过输出电信号经过电脑应用软件程序计算得出结论，供医生参考。

下面从探头技术和多普勒效应给大家来说说TCD仪的原理，希望能给大家使用经颅多普勒的时候带来一些启示。

探头技术—-压电效应

压电陶瓷具有这样的特性，作用在其上的压力与电荷可以相互转换，即机械能转变为电能，电能转变为机械能，这种现象称为压电效应。我们利用压电陶瓷的这一特性将它制成换能器，即探头。我们先在换能器上加上电信号，使之产生机械（超声）波，发射至目标，目标在机械波的作用下，将产生振动和回波，这个回波（机械波）又作用到换能器上，在换能器上产生电信号，我们再把这个电信号加以放大、利用，提取有用信息。

多普勒效应

波源和观察者作相对运动时，观察者所接收的频率和波源所发出的频率不同的现象称为多普勒效应。两者相互接近时，接收到的频率升高；相互离开时，接收到的频率降低，这种频率差就叫频移，如人和火车作相对运动时的情形。

多普勒效应被应用于工业中，可测定移动物体的速度。当一束超声波作用在流动的血液（红细胞）上时，利用多普勒效应，同样可测定出血液流动的方向和速度。

先由超声经颅多普勒主机输入一定的电能到多普勒探头上，探头的内部结构为压电陶瓷，它具有压电效应，可以将输入的电能转化成超声波；再由超声波穿透较薄的颅骨，作用到颅内血管里流动的血液（主要是红细胞）上产生振动，然后散射回来的超声波冲击多普勒探头，探头将接收到的超声波再转化成电能，输入到超声经颅多普勒主机内部，结合多普勒效应和快速傅立叶转换，经过处理后，以频谱图像和各项生理参数显示出来。TCD临床医生则根据显示出来的图像和参数结合病人的临床表现得出结果。

 

多普勒探头一般分为2MHz、4MHz和8MHz探头。2MHz探头为TCD常用的探头，主要用于检测颅内组成大脑动脉环（Willis环）的血管。它发射出一组2MHz超声波（10个波左右）后，大部分时间处于接收状态，重复脉冲频率为3.6KHz～5.2KHz左右，这种方式称为脉冲发射方式，所以称之为脉冲(pulse wave)探头，简称PW探头。它的优点是具有距离选通功能，但由于受到脉冲重复频率的限制只能测相对较低的血流速度。4MHz和8MHz的探头主要用于对颈部血管或腕，手、足等更浅表的微小血管进行检测，尤其是8MHz探头，可用于微小血管接通再造手术的术后检测，男性阳痿等，它们的发射方式为连续波发射方式(continuous)，也就是发射超声束的同时也处于接受状态，简称CW探头。CW探头内包含两个换能芯片，一个为发射芯片，另一个为接收芯片。由于它不受脉冲重复频率的限制可以测很高的血流速度，但是它不具备深度辨析功能。