[其他]一种双向定量测量血流绝对速度的超声多普勒方法与仪器

说明书

现有利用连续波起声多普勒频移效应测量血流的方法或仪器，仅有双向功能或仅有定量功能。本发明兼有双向定量两大功能。其双向功能由频率互补混频型外差式单边带分离制式实现；其定量功能由新建立的“双双向多普勒法”实现。从而使得本仪器的方向通道隔离及消除入射角θ引起的定量误差均优干目前所能见到的国内外报道的相应指标。本发明可广泛地应用于临床或血液动力学的研究。

本发明属于双向定量测量血流绝对速度的超声多普勒方法与仪器。

利用连续波超声多普勒频移效应来测量血流，其基本出发点是利用超声发送探头发出超声束照射到需检测的血管，由接收探头接收其回波信号，则可在其回波信号中得到一平均多普勒频率Δf，其符号的正负反映了流速方向的正反，而其值为：

Δf=2f·cosθ/CV （1）

式（1）中，f₀为超声发送频率，C为超声在介质中的传播速度，V为需要检测的血流剖面平均速度，ν为声束和血流轴向速度之间的夹角。一般ν为未知，受到操作人员手法的影响。

目前的利用连续波超声多普勒频移效应设计的血流测量仪，按功能来看主要有二大类。一类仅实现了对血管轴向两个相反方向血流成份的同步分离检测，称为“双向多普勒”，而没有能消除上述的ν角对测量血流速度值的影响，亦即只能输出这两个相反方向流速成份的多普勒频移，而无法给出这两个相反方向血流成份的绝对流速值。如D.A.DE乔恩（Jong）等人发表在“超声学”（ULTRASONICS）第13卷第3期的“一种测定血液传送速度的方向性多普勒系统”（Adirectional quantifying Doppler system for measurement of transport velocity of blood）一文中所述。该文献介绍的方法为采用1只超声发送/接受探头，利用双参考频率的升高中频的外差式单边带分离制式，将接收到的回波信号与两只参考信号（OSC1，OSC2）分别同时输入两只混频器（M₁、M₂），混频的输出信号实际上经过二只配对的，且作用于不同边沿的单边带滤波器，以分离输出对应两种不同方向血流成份的多普勒频移（Usub及Lsub）。此外，复旦大学叶国凡、王威琪在1982年第6卷第一期《医疗器械》中发表的“单边带直接分离式双向超声多普勒血流检测”一文中采用高频直接式单边带分离制式（F-1仪）最后也输出对应两种不同方向血流成份多普勒频移的电压输出。

另一类仅能给出血管中某一种血流速度绝对值，而不能在同一时刻同步地分离出轴向两个相反方向的血流速度绝对值，称为“定量多普勒”。如西门子（Siemens）公司的英国专利GB1238585介绍一种采用两只独立的成90°固定交角的异频超声发送/接收探头及两路独立的非双向型多普勒检测电路的方法，对接收到的回波信号经过直角运算，消除了ν角的影响后，最后仅输出正向血流速度绝对值与反向血流绝对值的混合平均值，并仅指示当时占优势的流动方向，这种方法称为“双多普勒法”。复旦大学王威琪、邵谦明、姚林鑫发表在《复旦学报》（自然科学版）第21卷第1期的“用双超声束Doppler效应定量测定血流速度”一文中也介绍了与上述类似的方法和仪器（T-2仪），将两探头的固定交角改为130°，以两路非双向型多普勒输出的平均多普勒频移之差的指零来指示探头对于血管的中心平衡位置，并采用一种近似算法代替英国专利GB1238585的理论上完全消除ν角影响的严密算法，使得具体实施时较为方便，但其基本功能基本上和上述类同。此外，该文也指出过一个在ν＞90°情况下在理论上完全消除ν角影响的非第Ⅰ象限型严密算法，但由于难度较大而未能实现。

上述二类连续波超声多普勒方法与仪器虽然已在无损检测血流方面得到了广泛的应用，但各有其局限性，前者最大的缺点是：由于没有消除ν角的影响，因此无法进行绝对流速值的测量和比较;后者最大的缺点是不能应用在人体身上意义重大的双向血流的场合，否则不仅不能检测小的反流而且测出的正向流速值也可能失真很大。总之，它们都不能同步地分离给出同一血管内同一时刻轴向两个相反方向的血流绝对速度值，从而使应用范围及价值受到甚大限制。此外，在两者各自具体的双向分离方法或定量方法上都还存在着进行原理性改进的余地，以使双向性能指标或定量性能指标得到提高。