超声经颅多普勒血流分析仪的原理

超声经颅多普勒血流分析仪(TCD)之所以能够无创地探测到颅骨内血管的血流情况，其背后是基于经典的物理学原理——“多普勒效应”。

多普勒效应是指当波源和观察者(或接收器)之间有相对运动时，观察者接收到的波的频率会发生变化。一个常见的例子是：当一辆鸣笛的救护车向我们驶来时，笛声音调会变高(频率变高);远离我们时，音调会变低(频率变低)。

超声经颅多普勒血流分析仪正是巧妙地应用了这一原理：

1.  发射超声波： 仪器的探头(换能器)会发射一束固定频率的超声波，这束超声波能够穿透颅骨较薄的部位(称为“声窗”，如颞窗、眼窗、枕窗)。

2.  接收回声： 超声波在颅内传播时，会遇到流动的血细胞。血细胞作为运动的“目标”，会将超声波反射回探头。

3.  频率分析： 当血细胞流向探头时，反射回来的超声波频率会升高;当血细胞流离探头时，反射回来的超声波频率会降低。这个频率的变化量，被称为“多普勒频移”。

4.  计算血流速度： 多普勒频移的大小与血细胞的流动速度成正比。血流速度越快，频移量就越大。TCD内部的计算机系统通过正确测量这个频移量，再结合已知的超声波发射频率和声束与血管之间的角度，就可以计算出血液的流动速度。

除了速度，超声经颅多普勒血流分析仪还能通过分析回波信号的频谱形态、声频特征等，来判断血流方向、血管阻力等更多信息。因此，整个TCD技术是一个将物理现象、电子信号处理和医学应用良好结合的典范。