Page 162 - 《应用声学》2020年第6期

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0 引言
临床上常用的超声血流成像主要是彩色多普
勒和脉冲多普勒，前者可以结合灰阶图像 (B 图像)
对血管做定性分析，后者主要做血流的定量测量并
进行相应的临床诊断，二者对血流成像均存在一定
角度依赖。传统多普勒还包括能量多普勒与连续多
普勒，其特点是高速血流成像和定量测量时不会发
生混叠 [1] ，且能量多普勒的角度依赖性较小。
传统多普勒方法存在一定技术缺陷：首先，速
度的直接测值是沿超声传播方向的速度分量，不是
实际速度大小；其次，速度的实际方向无法直接得
到，需要根据血管走势进行相应判断；如此，在做定
量测量时需要角度校正，容易造成测量误差。再次，
当血管结构较为复杂时，例如，颈动脉分叉等，无法
判断血流的实际方向，也就意味着不能做角度校正，
因此无法间接得到速度的实际大小
连续多普勒可以克服混叠问题，但它无法对测量结
果进行空间定位。
此外，彩色多普勒主要应用于定性分析，混叠
对其进行临床诊断的影响不大。彩色多普勒成像
效果的主要评价指标是灵敏度，它与自相关算法
中的包大小 (采样个数)，也就是血流速度计算时采
用的信号长度直接相关，还与脉冲重复频率 (Pulse
repetition frequency, PRF) 以及所测血流速度的大
小都有一定关系 [2] 。灵敏度过高会导致将组织移动
识别为低速血流，出现血流溢出的现象；灵敏度太低
则无法识别出低速血流。再者，灵敏度还与血流成
像的壁滤波器及对应的截止频率有很大关系。
脉冲多普勒做定量测量时需要将采样门放置
到血管中血流速度最大的位置进行测量。但在实际
应用中，最大速度不一定始终在血管的中心位置，这
使得脉冲多普勒采样门所放位置的血流速度很可
能不是沿直径的最大速度 [3] ，从而进一步影响血流
速度定量测量的准确度。
以上总结了传统多普勒血流成像的几个弊端，
包括速度大小和方向测量的技术局限、混叠问题、
灵敏度问题和脉冲多普勒测量位置的选取问题。本
文将阐述当前血管超声成像的多个高级功能，分
析这些可用于解决或改进以上所述传统方法主要
弊端的新技术，并结合临床应用进行一个综述性的
总结。
2020 年 11 月
1 高级功能及其技术特点
近年来，血管超声新技术发展迅速，传统多普
勒的很多技术局限得以被克服。本段共分为 3 节内
容，重点阐述基于新技术的血管高级血流成像功能
以及不同技术的优缺点。其中，第一部分着重介绍
向量血流成像 (Vector flow imaging, VFI) 并结合
文献阐述不同实现方式的特点，该技术解决了定量
测量速度大小和方向的局限；第二部分全面介绍其
他超声血流相关的新技术，阐述混叠、灵敏度和脉
冲多普勒测量位置等问题对应的新技术解决方法；
第三部分介绍血管弹性相关的测量分析新技术。
1.1 超声向量血流成像技术
为了解决传统多普勒只能测量超声传播方向
速度分量的问题，近年来很多研究尝试了各种不同
的方法，并试图直接测量出血流速度的实际大小和
[2] 。再者，虽然
方向，即血流的向量速度，这种直接测量血流向量
速度的方法可以统称为向量血流技术。早期的研
究采用了散斑跟踪法，得到不受角度依赖的血流成
像结果 [4] 。基于多角度结合多普勒的方法是最早
的向量速度测量雏形 [5] ，但当时的研究是基于多个
单阵元探头实现的。交叉波束 [6] 和横向波振荡法
(Transverse oscillation, TO) [7] 实现了基于多阵元
探头的向量血流成像，前者可以看作是多个角度的
多普勒血流分别成像，通过不同角度的拟合重建得
到向量速度；后者是通过不同角度的同时发射或不
同孔径和变迹实现的不同接收角度，先制造出横向
振荡的声场，从而计算得到血流的横向速度，然后再
与传统多普勒得到的纵向速度合成向量速度。
随时间的发展，这两种方法有了更多的研究进
展，其中TO经历了十几年不断的演化和发展 [8−10] ，
不仅实现了产品化，而且还开展了三维向量血流成
像的深入研究 [11−12] ，先后在 32 × 32 阵元的面阵
探头和行列寻址的面阵探头上实现了基于TO方法
的三维超声向量血流成像。TO 方法的扫描方式可
与传统彩色多普勒 (彩超) 十分相近。通过接收变
迹处理实现横向振荡。TO 与彩超相比，除向量速
度计算这一环节之外，仅波束合成有所不同。实现
产品化对于系统软硬件的要求相比彩超并没有明
显的提高。这种方法相当于兼顾了成本与技术创新，
但其计算精度单指TO而言理论上并不具备非常大