超声多普勒发展史略.docx

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1、超声多普勒发展史略超声多普勒发展史略一、早期的工作1842ChristianJohannDOPPIer首先提出光学的多普勒效应，其后BaysBellot博士将这一原理引入声学领域。1955年日本学者里村茂夫(ShigeoSatomura)等人用超声多普勒研究心脏的活动与评估外周血管的血流速度。同期，Lindstrom与Edler也将多普勒用于临床检查。美国RushmerzFrankin与Baker等在五十年代后期从事超声多普勒的研究工作。他们设计成功渡越时间血流计(transittimeflowmeter),推出了最早的连续波多普勒,并进行过动物实验。1962年日本Kato证实里村所观察到的噪

2、声来自红细胞的后散射(backscatter)o二、脉冲多普勒为了克服连续多普勒存在的缺陷,Reid、Baker与Watkins等于1966年研制了第一部脉冲多普勒仪(PUISedDopplerequipment)o其后英国学者PNTWells(1969)z法国学者Peronneau(1969)也分别建立了类似的选通门多普勒系统(range-gatedDopplersystem)o在六十年代，研究人员将这种脉冲多普勒与M型超声心动图相结合，即用M型曲线进行深度定位，而用多普勒频谱曲线观察血流的变化。1972年，Johnson及其同事首次发表应用多普勒经皮测量血流，并依据频谱曲线的特点探测有无血

3、流紊乱，这对临床诊断有一定帮助。为克服探测血流与观察结构所要求的取样线方向的矛盾，1974年华盛顿大学BakerzTome与Reid等开发了机械旋转式扫描器，成功地研制出双工型脉冲多普勒回声扫描系统(duplexpulse-echoDopplerscanningsystem)oMOritZ及其同事(1976)开发了一种声定位系统(soniclocatorsystem),；这两种系统均将机械扇形扫描超声心动图与脉冲多普勒结合起来，以前者进行解剖结构定位，用后者观测各个心腔与大血管内的血流。1976年,Holen及其同事报告用多普勒技术进行检查，借助Bernoulli方程检测血流阻滞区前后的压力阶

4、差。Stevenson及其助手(1977)用时间间隔直方图(timeintervalhistography)来鉴别分流疾病和瓣膜反流。三、连续多普勒Hatle与Angelsen(1977)在新的基础上重新起用连续波多普勒(continuouswaveDopplerzCW)z使NyqUiSt极限频率大大提高,故能成功地测量高速血流，估计跨瓣压差,在心脏疾病非损伤性定量诊断中发挥巨大作用。LightzCross,Magnin及Goldberg等曾进行大量工作，证明连续波多普勒在检测心功能方面有较大的价值。四、彩色多普勒脉冲多普勒与连续多普勒频谱曲线分析虽然在观察血流方向与速度上有重要意义，但检查费

5、时甚多，且常有漏误。由Fish(1975),Kanaka(1976)zMatsuo(1978)和Brandestini(1979)发展起来的多道选通门脉冲多普勒法(multigatedpulsed-Dopplermethod)可以测定沿M型曲线上各点速度的剖面图。1980年，KaSai提出的自相关技术改进了脉冲多普勒的成像方法。1981年，Stevenson报告彩色编码数字型多道选通门多普勒(COlOr-CodeSdigitalmultigatedDoppler)在房室瓣关闭不全探测上的应用，这些研究为发展彩色多普勒打下了基础。1982年彩色多普勒血流成像(ColorDopplerbloodf

6、lowimaging)研究获得巨大成功。美国Bommer报告实时二维彩色多普勒血流成像在心血管疾病诊断上的应用。日本NamekaWa报告自相关血流成像法。在后一研究的基础上,Omoto等详细报告了彩色多普勒的临床应用情况，并在短期内证明此技术对先心病、瓣膜疾病和主动脉瘤诊断上的实用价值。1983年Omoto出版的彩色多普勒图谱，以及同期由Aloka公司在市场上推出的彩色多普勒仪，对普及这一技术起到很大的推动作用。此后AcusonzToshiba,ATLDiasonicszHRVingmedzBiosound等公司相继推出自己的超声多普勒仪，使其临床应用更为广泛。五、组织多普勒多普勒组织成像技术

7、的研究始于1955-1956年，Yoshida等首先利用超声多普勒原理获得脏的活动信息。1971年Kostis等应用脉冲多普勒取样容积记录来自左室后壁的瞬时速度。至1990年，McDicken等开始将彩色多普勒原理应用于组织运动模块的研究，两年后提出将彩色编码技术应用于模拟组织多普勒超声评价组织速度的大小和方向，该技术在心脏功能评价、心肌激动程序研究等方面的应用得到深入发展。1994年由Sutherland等首次发表有关彩色编码组织多普勒成像速度模式的临床研究，Miyatake等也在同期发表了有关彩色组织多普勒的临床研究。1998年，Viogt等首次将变应率成像应用于临床。六、定量组织速度成像

8、随着相关技术和计算机后处理能力的提高，在传统组织多普勒成像基础上发展起来一种新的技术-定量组织速度成像(QUantitatiVetissuevelocityimaging,QTVI)oQTVI的二维实时彩色帧频可高达每秒190帧以上，可捕获室壁心肌的原始数字化像素信息，同步观察和分析感兴趣区内任意部位心肌在全心动周期内的速度曲线，可用此评价局域心肌室壁运动。初步研究表明它在观察局部心肌运动，诊断心肌缺血以及定量评价局域心肌功能等方面上有重要价值。而由组织速度派生的位移、形变等参数，更为临床深入地研究局部心肌机械力学特性提供重要依据，具有广阔的研究和应用前景。由定量组织速度成像发展而来的组织追踪

9、tissuetracking,TT)技术对心肌运动速度的时间积分进行彩色编码，并利用7种层次颜色快速、直观地显示局部心肌在收缩期沿心尖方向的运动位移，凭单帧图像即可快速地评价心室长轴收缩功能。这一特点有望在床边对重症患者作动态功能监测以及快速评估上发挥潜力。七、应变和应变率超声应变和应变率(Strain,strainrate)参数对局部心肌运动速度的空间阶差进行编码，反映局部心肌纤维在外力作用下产生的形变的快慢。由于不受心脏整体运动、转位和邻近组织牵涉效应的影响，反映的是局部心肌真实的机械形变，因而能更准确客观地判定心肌的内在功能变化。初步研究证明应变率成像是评价心肌功能的较理想工具，而且在

10、评价环行心肌功能上较QTVI更有优势。虽然该技术目前尚处于研究阶段，且易受噪音干扰、帧频和角度等因素局限，但随着影像技术的完善和研究的深入，该技术将对临床从生物力学角度客观评价局域心肌功能、阐明心肌运动的生理病理机制意义重大。如能实现二维或三维的心肌应变和应变率成像，将为临床提供更有利的诊断依据。八、速度向量成像近时Acuson推出一种新的速度向量成像(VelOCityVectorImaging,VVI)装置，能将二维超声心动图上组织结构的活动方向、速度、距离、时相、应变等参数以向量图矢状线显示，使数据形象化，观察更准确。如果速度向量成像能进一步和实时三维相结合，直观显示心肌立体活动状态、激动

11、程序、肌力强弱、速度快慢、应激情况、是否同步，其潜力之大，非常可观。九、国内研究状况1964年上海第一医学院中山医院徐智章、上海第二医学院仁济医院燕山在国内率先自制连续多普勒仪，以此探测心脏活动、血管、胎心、胎动及断肢再植后血管是否通畅等，在临床上有一定作用。此法在七十年代后期曾被一些医院采用，但因这是一种简易型多普勒仪，检测对象是组织结构的声反射，而非红细胞的后散射，不能显示血流有无及其方向与速度，故逐渐为后来居上的新型多普勒装置所替代。1982年北京军区总医院简文豪、郭万学，301医院李翔、金元等率先引进频谱型脉冲多普勒开展研究，对观察血流速度、瓣膜狭窄与反流和间隔缺损所致的分流等有重要价

12、值。1985年同济医科大学附属协和医院、北京中日友好医院与上海医科大学中山医院引进日本AIOkaSSD-880彩色多普勒血流成像仪并开展研究。1986年王加恩、王新房、姜楞、刘汉英等分别报告彩色多普勒在先心病间隔缺损所致心内血液分流和瓣膜病狭窄、关闭不全时血流异常的表现。山东医科大学附属医院张运在国外学习期间对多普勒测量血流作过深入研究,1986年回国后对推广这一技术发挥了较大作用。1995年北京军区总医院简文豪对组织多普勒成像原理和临床应用作了详细介绍。1996年上海沈学东、沈理、陈丽、张国辉等协作，应用彩色多普勒组织成像进行心肌梗塞面积的定量分析以及心壁运动和激动Jl质序的实验研究。199

13、4-1995年同济医科大学附属协和医院邓又斌,第四军医大学附属西京医院张军、钱蕴秋与福建医学院附属协和医院张贵灿等报告彩色多普勒血流会聚法在瓣膜疾患与间隔缺损诊断与定量分析上的应用。1996年同济医科大学附属同济医院、301医院等在彩色能量多普勒应用方面作了比较深入的研究。1996-1997年同济医科大学附属协和医院率先引进AcusonSequoia彩色多普勒仪，能较好显示心肌内冠状动脉和其他分支，对观察心肌供血有所帮助。近几年来，北京、武汉、上海、重庆等地多家医院应用高帧频心肌多普勒曲线M型速度图(CM-TVI)和应变率图(CM-SRI)可以观察心肌活动的多项指标，观察心肌激动和兴奋传导过程，在心律失常、心肌缺血、心肌存活性的研究方面取得良好成绩，其临床价值受到高度重视。国内在仪器研制方面进展较快，1989年底，我国深圳安科公司与美国Analogic公司合作研制彩色多普勒血流仪获得成功并推向市场，受到用户欢迎。仪器显示的图像层次清晰，血流色彩鲜明，能比较准确地显示正常血流及分流、反流、狭窄所形成的层流与湍流，对临床诊断有较大帮助。近几年来汕头、深圳、北京、沈阳、上海、无锡等地在彩色多普勒仪器研制方面有很大进展，对推广和普及超声多普勒诊断方面取得了显著的成绩。