第九章

内镜超声的彩色多普勒技术

一、彩色多普勒技术的原理和种类

彩色多普勒技术目前已广泛应用于EUS，已成为EUS技术不可缺少的重要组成部分。其原理系根据多普勒效应来测定物体的运动。物体向换能器的方向运动将影响反射回来的声波，使其频率上升；物体远离换能器运动使声波频率下降。当物体朝向与声束垂直的方向运动，换能器发出的声波及接收到的声波频率无变化，也就无法测定出物体的运动。物体运动的速度与频率的变化成正比，所以测量发射声波频率与反射回来的声波频率之间的差异，就能计算出物体运动的方向和速度，并将在原有的二维超声影像的基础上，叠加彩色信号以显示血流的流动特性，称为彩色多普勒血流成像（color flow mapping，CFM或color Doppler flow imaging，CDFI）。

采用Pentax超声内镜和HitachiHIVISION Avius（小二郎神）超声机，按CFI旋钮将显示彩色多普勒血流图，并出现CFM取样框，可以用轨迹球调节CFM取样框的位置来显示特别部位的血流图。朝向探头的血流显示为红色，背离探头的血流显示为蓝色，如果无彩色血流信号，说明无血流（非血管结构）或血流与声束垂直（图9-1）。暗色代表低速的血流而亮色代表高速的血流。

朝向探头的血流显示为红色，背离探头的血流显示为蓝色。如果无彩色血流信号，说明无血流（非血管结构）或血流与声束垂直

频谱多普勒是血流动力学定量分析的重要手段，其利用超声多普勒效应，以多种方式显示多普勒频移，通过分析多普勒频谱及其音频信号，了解血流动力学的变化，对心血管和其他脏器的生理与病理作出判断。多普勒频谱描述取样区域内部血细胞的血流速度随时间的变化。横轴代表时间，纵轴代表频移（kHz）或者速度（m/s），与横轴平行的线称基线，基线上下的频谱代表朝向探头与背向探头的两个方向血流。在Pentax内镜超声系统中按PW键可同时显示二维超声和脉冲多普勒频谱成像，并可听到频谱多普勒的音频信号。

此内镜超声系统除了提供一般的彩色多普勒血流图（或可称为速率型彩色多普勒血流显像），还提供了功率型彩色多普勒血流图（power Doppler flow imaging，PDI），国内多习惯称之为彩色多普勒能量图（color Doppler energy，CDE）或彩色血管造影（color flow angiography，CFA），以下简称功率图。功率图显示信号受流速、血管方位、声速探测角度的影响小；显示的信号动态范围广，不出现彩色信号混叠现象；并能显示极低流速的血流和平均速度为零的灌注区血流。利用功率图可显示脏器完整清晰的血管床和网络结构、了解肿瘤的血流灌注、帮助诊断曲张静脉和其他血管病变等等，但不能显示血流的方向、速度快慢及性质。在EUS的条件下，呼吸运动、胃肠道的运动和胃肠道内较多液体等因素对功率图的干扰较大。

应用彩色多普勒可观察血管的血流状态，正常情况下心血管中血流常为层流。血流在管径相似的管道中前进时，其血流截面上往往中心处血流速度较快，边缘处血流速度较慢，中心与边缘之间血流速度依次递减，称为层流。其多普勒频谱是频谱窄、光点密集、曲线较光滑的图形，频谱曲线与基线之间常可见“频窗”，血流音频信号呈平顺的乐声，彩色多普勒血流图呈单一色彩，中央鲜亮，两侧依次变暗。

病理情况下的血流常常为湍流，如血管狭窄时的射血，心脏关闭不全时的反流。频谱呈宽带形，在Y轴上曲线明显变宽，光点弥漫，回声稀疏，曲线与零线间空窗消失，音频信号呈粗糙的混杂音，彩色多普勒血流图显示该区血流彩色明亮，正向血流红中带黄，负向血流蓝中带青。当血管直径突然改变（如动脉瘤），经过狭窄管口的高速血流喷射可产生涡流，涡流本质上也是湍流，是双向湍流频谱。此时红细胞呈多方向性，形成许多小漩涡，有的流线向前，有的流线向后，速度快慢正负明显不同，极为混杂。多普勒频谱曲线离散度很大，不仅与基线的空窗消失，双向对称分布，幅度较高，而且血流声杂乱刺耳，响度大，血流图出现双向血流，色彩杂乱分布，呈五彩镶嵌。

二、彩色多普勒内镜超声的伪像

在超声血流成像检测过程中，由于超声物理特性、信号采集和处理、仪器调节以及解剖等因素影响和限制，也常出现各种伪像（artifact），干扰图像正确显示和识别，需予以重视、防止误诊。常见的伪像主要有以下几种。

（一）倒错伪像

倒错伪像或称为混叠伪像（图9-2）。在脉冲式多普勒检测血流中，取样频率至少为波形频率的二倍或二倍以上，取样率不足两倍，产生的流速曲线正向波峰去顶后又返折到零基线负侧，或负侧返折到正侧，这种现象称为曲线倒错。在彩色多普勒血流显像上，凡超过彩标显示最高流速者，则表现为异常方向色彩，即超过彩标显示最高流速范围的血流速频移，由红变蓝或由蓝变红的相反颜色，这种现象称为彩色倒错，易误认为是“湍流”。

（A）探头置于十二指肠水平段扫查腹主动脉，频谱多普勒速度标尺为30cm/s，显示产生的流速曲线负向波峰去顶后又返折到零基线正侧；（B）探头置于胃体上部扫查腹腔干，腹腔干自腹主动脉发出后，其血流朝向探头应当显示红色信号，由于彩色混叠显示为蓝色信号。右侧频谱曲线显示曲线倒错

倒错伪像消除方法：①调高速度标尺范围；②调低探头频率；③基线移动调节，即正向血流倒错时，调节基线下移，增大正向血流频谱的显示范围；负向血流倒错时则调节基线上移，增大负向血流频谱的显示范围。

（二）镜面伪像

同二维超声显像一样，当邻近被检测血管的远侧有一个强反射体如肺胸膜、膈肌时，探头发射声束与检测目标和强反射体相互垂直，目标反射回声又经过反射体返回到探头，从而产生镜面伪像（图9-3）。例如在EUS扫查主动脉和奇静脉时，在胸膜强回声前、后方各有血管影像，前方者为起初血管图像，而位于胸膜回声后方的血管图像是虚像，这种现象在使用多普勒功率图显示时更为明显，用频谱多普勒检测，虚像部位可以检测到和真像部位相似的频谱，但后者信号较前者要弱。

（A）主动脉弓在胸膜后方形成镜面伪像；（B）奇静脉弓在胸膜后方形成镜面伪像

（三）震动伪像（血管外非血流性运动）

在检测中，由于人体内脏或器官受呼吸、心脏搏动或胃肠道蠕动影响，人体内组织界面与探头之间出现相对运动，产生多普勒频移。这种频移经接收、放大、处理后信号变成彩色，呈大片闪烁彩点，与被测脏器活动有密切关系（图9-4）。消除方法：检测时嘱患者屏气，保持取样位置固定在管腔中央。

来自腹主动脉的搏动影响肠系膜上动脉频谱的显示

（四）多普勒增益设置过高或过低

彩色多普勒血流显像增益设置过低，则在低流速的血管腔内显不出有血流，可以误认为无血流；相反，增益设置过高，则图像背景出现杂乱彩色噪声（图9-5）。在脉冲多普勒检测时，若增益设置过低，则使有诊断价值的信号丢失；设置过高，则出现背景噪声，流速曲线增宽，收缩期曲线下方声窗变小或消失，可以影响血流参数的测定结果。因此，检测时增益应调节到背景噪声刚消失、再稍开大又出现的状态较为合适。

（A）增益设置过高；（B）增益设置过低

三、彩色多普勒内镜超声的临床应用

将彩色多普勒技术应用于EUS，具有重要的临床和科研价值。目前主要有以下几方面应用。

（一）区别血管和胰胆管

尤其是胰胆管扩张明显时，由于超声探头的位置活动范围小，不易了解目标的来源和走向，容易误将血管当成胰胆管。对胰胆管做穿刺操作时尤其必要。由于胆管和胰管内没有血流信号和多普勒频移，很容易与血管区别（图9-6）。同样，也可以用于区别奇静脉和胸导管（图9-7），做胸导管穿刺造影时，可以避免误入血管。

（二）区别不同的来源的血管

这对诊断很有帮助。不同来源的血管，有不同的血流动力学特点，根据其血流图和频谱图，比较容易区别。通常来说，动脉的多普勒频谱波动明显，都有心脏收缩期的波峰。

人体动脉与静脉的频谱形态不同，不同部位的动脉与静脉血流频谱也不同，都有各自的特征。门静脉主要特点是血流颜色恒定（由于内镜超声探头的位置和角度变化较大，可能显示为蓝色的血流，也可能显示为红色的血流），典型的频谱特点为收缩期和舒张期连续的、流速变化很小的带状波形（图9-8），而肠系膜上静脉、脾静脉与门静脉是一脉相承的（图9-9），所以它们的多普勒频谱非常相似（图9-10，图9-11）。观察肠系膜上静脉的多普勒频谱图有助于与肠系膜上动脉鉴别。同样，在显示胰体尾部时，借助多普勒频谱区分脾静脉与脾动脉并不困难，脾静脉的多普勒频谱与门静脉相似，而脾动脉的多普勒频谱为动脉性频谱。

下腔静脉与主动脉也可借助频谱多普勒区分。上、下腔静脉和肝静脉血流频谱呈三峰窄带波形，形成“锯齿样”的波形（图9-12），第一峰（S峰）发生于收缩期，第二峰（D峰）发生于舒张期，受右心房收缩的影响，在D峰与下一次S峰之间，可见一反向的小峰，称为A峰。

而主动脉血流为收缩期窄带单峰波（图9-13），其加速支陡峭，减速支圆钝，呈不对称空心三角形，加速支频谱较窄，顶峰和减速支的频谱较宽，在收缩晚期可有血流的方向逆转，对于关闭主动脉瓣是必要的。

在进行腹腔干周围淋巴结穿刺和腹腔神经丛阻滞术时，彩色血流图和多普勒频谱可帮助确认腹腔干。腹腔干主要为红色，具有典型的肠系膜动脉血管的血流特点（图9-14）：加速波陡峭，同时因为肠系膜血管床血管阻力低，所以有丰富的舒张期血流。腹腔干的分支如肝总动脉、脾动脉和胃十二指肠动脉等具有相似的血流特点（图9-15）。同样，肠系膜上动脉血流频谱特点也与腹腔干及其分支相似（图9-16）。

胆总管和胰管由于其内部无血流信号，所以与血管不难区别

胸导管无血流信号

门静脉的频谱特点为收缩期和舒张期是连续的、流速变化很小的带状波形

肠系膜上静脉、肠系膜下静脉、脾静脉、胃左静脉与门静脉一脉相承

肠系膜上静脉与门静脉的多普勒频谱特点是相似的。（A）线阵探头于胃体部扫查；（B）环扫探头于十二指肠降部扫查

脾静脉与门静脉的多普勒频谱也是相似的

（A）探头位于十二指肠水平部，观察下腔静脉的彩色血流图和多普勒频谱；（B）探头置于降部观察下腔静脉血流频谱；（C）探头置于贲门处观察下腔静脉的彩色血流图和多普勒频谱；（D）肝静脉的血流图及频谱

血流颜色和频谱方向取决于探头的位置和角度

奇静脉近端的血流特点与上腔静脉相似，远端频谱离散度逐渐加大，流速变化逐渐减小（图9-17）。

（A）肝动脉；（B）胃十二指肠动脉；（C）脾动脉

（A）奇静脉及其小属支的血流图；（B）接近上腔静脉处的血流特点与腔静脉血流特点相似；（C）（D）奇静脉远端频谱离散度渐大，流速变化渐小

（三）肿瘤侵犯血管的判断

EUS对肿瘤侵犯血管的判断具有重要的临床意义，决定着治疗方案的选择和疾病预后的判断。当肿瘤侵犯血管时，常常会有相应血管的血流动力学改变，利用彩色多普勒功能可以帮助确诊。当肿瘤侵犯血管时，彩色血流图和多普勒频谱可观察血管狭窄所导致的血流消失或血流动力学改变，帮助判断血管的狭窄程度。尤其常用于胰腺癌侵犯门静脉及其属支的诊断（图9-18）。

局部脾静脉受侵犯，血管内无血流信号

（四）囊性病变和血管性疾病的鉴别

有些囊性病变要与血管性疾病相鉴别，例如消化管内的囊肿和静脉瘤，通过观察无回声区内有无血流信号，可以较为准确地鉴别（图9-19）。

食管囊肿内无血流信号

某些血管性疾病，如门静脉血栓形成，血管无血流或血流动力学发生改变，应用血流图对诊断有帮助（图9-20）。

另外，血流图可以帮助诊断胃恒径动脉破裂出血（Dieulafoy’s lesion，杜氏病变）。由于杜氏病变往往较小，内镜下往往难以发现病灶。对于这些诊断困难的杜氏病变，彩色多普勒EUS常常可以发现来自于胃左动脉或胃十二指肠动脉的粗大黏膜下动脉血管，有助于诊断和指导治疗。

（A）（B）肠系膜上静脉、脾静脉、门静脉血栓形成；（C）脾静脉血栓形成

（五）了解器官和病变的血运情况

通过血流图或功率图，可以了解器官的血运情况，对观察器官的血管网具有一定的临床和科研价值（图9-21）。另外，了解一些病变的血运情况，对临床诊断治疗具有一定指导意义，可以在治疗前评估内镜下电切出血的风险，采取必要的预防措施。例如：如果发现息肉蒂内血管血流信号极丰富，可以预先尼龙圈结扎或注射肾上腺素（付肾）盐水后，再行电切；如果溃疡基底部血流信号丰富，往往说明该溃疡容易出血，临床上可以采取一定预防措施。

（六）了解穿刺进针路线有无血管

在进行各种EUS引导下穿刺操作时，为防止误伤血管，操作前应常规检查进针路线有无血管（图9-22），有些需要做引流治疗的胰腺假性囊肿，由于巨大的囊肿可能造成脾静脉或门静脉受压和回流障碍，在囊肿周围和胃壁内形成曲张静脉（图9-23），在囊肿边缘的较大血管由于声束入射角度问题可能使囊肿和血管的界限显示不清。在进行操作之前通过血流图了解囊肿周边的血管，可避免误穿血管引起严重的大出血。在操作过程中，还可以观察注射药物或插入导丝发生的多普勒频移信号（图9-24）。

（A）能量图显示左肾血管网；（B）血流图显示息肉的滋养小动脉；（C）能量图显示纵隔肿瘤的血管网

（A）淋巴结前方有血管，穿刺进针时需小心避开；（B）淋巴结后方较多血管，穿刺应注意避免误伤

（A）注射药物；（B）插入导丝

（七）测定特定血管的血流量

人体内的血流状况不仅可以通过多普勒频谱进行形态方面的观察和分析，还可以进行定量分析，可以测量血流量、流速等指标，具有一定的临床和科研价值。流量的测定是指单位时间内流经血管某一横截面或瓣口的血流量。其计算公式为：血流量Q=V（平均）AT，其中V（平均）为平均血流速，A为瓣口或者血管的横截面积，T为时间。尽管用超声测得的血流量与有创的导管法测量有较大差异，但超声测量值的变化与实际血流量的变化是相关的，可以用于监测治疗前后特定血管血流状态的变化，例如研究内镜下套扎、硬化治疗对奇静脉血流量的影响等。

（刘文　孙思予）