超聲多普勒現(xiàn)象是由奧地利物理學(xué)家克約斯琴·約翰·多普勒(Christian JohaunDoppler,1803～1853)在1842年首次發(fā)現(xiàn)的一種物理效應(yīng),。多普勒效應(yīng)是指觀察者對超聲波源作相對運(yùn)動(dòng)時(shí),，觀察者接收到的超聲回波頻率和波源發(fā)出的頻率并不相同的現(xiàn)象。當(dāng)兩者互相接近時(shí),，接收到的頻率升高,；當(dāng)相互離開時(shí),，接收到的頻率降低，并可利用一定的數(shù)學(xué)公式，計(jì)算出物體移動(dòng)的速度。多普勒現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)后的很長一段時(shí)間內(nèi),，多普勒效應(yīng)主要是應(yīng)用在工業(yè)中測定移動(dòng)物體的速度,。近年來,，在導(dǎo)航、衛(wèi)星,、天體等領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用,。

    將超聲多普勒技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)臨床較晚,，僅在多普勒效應(yīng)發(fā)現(xiàn)一個(gè)多世紀(jì)之后,。當(dāng)時(shí)發(fā)現(xiàn)用一超聲束通過皮膚、肌肉射向血管,，由于血液內(nèi)紅細(xì)胞的流動(dòng),，通過紅細(xì)胞的散射而接收到的信號頻率與發(fā)射頻率不同，同樣適用多普勒效應(yīng),，可以利用此法來測定血液流動(dòng)的方向和流速,。1959年Satomura首先利用多普勒超聲方法來研究周圍血管經(jīng)皮的血流速度。1960年Satomura和Kaneko利用此法描述了周圍血管的阻力變化,。由于顱骨對超聲束的嚴(yán)重衰減,，當(dāng)時(shí)使用的5～10 MHz的超聲探頭難以記錄到顱內(nèi)血管的血流信號。故長期以來,，各國學(xué)者均以測定顱外血管的方法來間接判斷顱內(nèi)血管的血流動(dòng)力學(xué)變化及各種疾病的病理改變1965年Mijazaki和Kat。利用多普勒超聲記錄了顱外的血流移動(dòng)曲線,。vonReutern(1977)和Diener (1981)研究了由于顱內(nèi)動(dòng)脈瘤引起頸動(dòng)脈血流速度增加,。Matejosko (1975)和Budingen(1978)描述了海綿床竇的顱外血流動(dòng)力學(xué)效應(yīng),。Nornes(1977).Budingen(1979)和Steiger(1981)報(bào)道了頭部外傷顱內(nèi)壓增高下顱外頸動(dòng)脈血流變化,。Bradley(1972)研究了不同生理狀況下血流速度的特點(diǎn),。在此期間有些學(xué)者，例如Kaneko.Muchaidze和Volpe等通過對小孩未閉的囟門以及成年人通過枕骨大孔進(jìn)行顱內(nèi)動(dòng)脈的血流速度測定,。Brawley、Handa,、Norner,、Friedrich等在神經(jīng)血管手術(shù)期間進(jìn)行顱內(nèi)多普勒超聲檢查,，以取得血管狹窄和阻塞的資料。但真正能直接檢測顱內(nèi)血管的血流動(dòng)力學(xué)狀態(tài)及其生理參數(shù)，僅在1982年Aaslid創(chuàng)建應(yīng)用低頻脈沖技術(shù)建立的經(jīng)顱多普勒方法后才能得到真正的實(shí)現(xiàn)。在此之前應(yīng)用多普勒超聲方法測定心臟血流,、了解各瓣膜間的血液狀況及病理情況下的血流返流也有較多的報(bào)道。

    【經(jīng)顱多普勒檢測方法的建立】

    長期以來,，由于超聲技術(shù)的限制，超聲常被顱骨所吸收而致嚴(yán)重衰減,，因此利用常規(guī)的多普勒超聲檢查方法不能對顱內(nèi)血管進(jìn)行血流動(dòng)力學(xué)的檢測,。直到1982年Aaslid創(chuàng)建了一個(gè)帶有發(fā)射2 MHz的脈沖多普勒裝置后,，才有可能直接記錄腦底動(dòng)脈環(huán)(Willis環(huán))上各分支血管的血流動(dòng)力學(xué)狀況,。經(jīng)顱多普勒檢測的建立是在工業(yè)上,、醫(yī)學(xué)上解決了以下5個(gè)問題后才得到實(shí)現(xiàn),。

    一、改變超聲發(fā)射頻率

    過去應(yīng)用的超聲發(fā)射頻率一般為5～ 10 MHz,，由于超聲特性,，其發(fā)射的頻率越高，穿透力越低,，只能反映淺表的血流情況,，如四肢的周圍血管血流測定，即使目前使用的3. 5 MHz頻率,，能檢測腹部,、胸腔內(nèi)臟器及其血流，但也受骨質(zhì)的吸收的影響,，遇到骨組織即發(fā)生重衰減,。因此，要達(dá)到顱內(nèi)深層組織,，必須使用低頻率的超聲發(fā)射,，檢測深部血管血流變化減少顱骨對超聲的吸收。

    二,、改變超聲發(fā)射方式

    一般超聲檢查大多采用連續(xù)波的超聲發(fā)射,，即連續(xù)波多普勒，超聲發(fā)射為連續(xù)不間斷信號,；同時(shí)接收不間斷的回波信號,。當(dāng)超聲束作用部位同時(shí)存在著2根或2根以上血管時(shí),，超聲回波可同時(shí)被接收而無法區(qū)別超聲束回波的來源，因此也就缺乏距離選通能力,，無法進(jìn)行精確的定位,。由于顱內(nèi)血管豐富，各個(gè)血管相互交叉,，因此,，使用連續(xù)波多普勒無法對所測量的血管進(jìn)行精確定位。經(jīng)顱多普勒的檢測改變了超聲發(fā)射方式,，采用了脈沖多普勒方式,，即是間斷性的發(fā)射超聲，間斷性接受超聲回波,。探頭在發(fā)出一組超聲波之后,，即作為接收器接受超聲回波。其特點(diǎn)是改變延遲時(shí)間,，可得到不同深度的超聲回波信號,，因此具有定位檢測能力，即有距離選通功能,，這樣就能增加定位檢測的準(zhǔn)確性,，這對正確判斷顱內(nèi)血管具有十分重要的意義。

    三,、尋找和確定一個(gè)合適的超聲進(jìn)入顱內(nèi)的途徑

    顱內(nèi)各血管均被顱骨所包圍,，顱骨又能吸收超聲，因此超聲波較難進(jìn)人顱內(nèi),。為此必須尋找一個(gè)合適的超聲進(jìn)入顱內(nèi)的途徑,，這就是要建立一個(gè)特定的經(jīng)顱窗，超聲束由經(jīng)顱窗進(jìn)入顱內(nèi),，才能直接描記出腦底動(dòng)脈的血流多普勒信號,。目前已有3個(gè)公認(rèn)的經(jīng)顱多普勒的經(jīng)顱窗，即顳窗,、枕窗,、眼窗。顳窗是在顳部,，顳骨的鱗狀部分,，這部分骨質(zhì)較薄，年輕人有顳縫,，超聲束較易進(jìn)人,，經(jīng)顳窗可以檢測到大腦中動(dòng)脈、大腦前動(dòng)脈,、大腦后動(dòng)脈,、前交通動(dòng)脈、后交通動(dòng)脈及頸內(nèi)動(dòng)脈的終末段等,。枕窗是枕骨下經(jīng)枕骨大孔超聲束進(jìn)人顱內(nèi),，枕骨大孔是頭顱的自然通道，無骨質(zhì)阻礙,，故超聲束較易進(jìn)人顱內(nèi),。通過枕窗主要檢測椎基底動(dòng)脈系統(tǒng)的各血管如椎動(dòng)脈、基底動(dòng)脈,、小腦后下動(dòng)脈等,。眼窗是由眼眶，通過視神經(jīng)孔的通道使超聲束進(jìn)人顱內(nèi),。視神經(jīng)孔是視神經(jīng)進(jìn)人顱內(nèi)的一個(gè)自然通道,，超聲束較易進(jìn)人。經(jīng)眼窗主要檢測眼動(dòng)脈,、視網(wǎng)膜動(dòng)脈,、頸內(nèi)動(dòng)脈的虹吸段等血管。通過這3個(gè)經(jīng)顱窗,，基本上可全面的檢測腦底動(dòng)脈環(huán)上各血管的血流信號,。

    四、有一個(gè)正確識別顱內(nèi)血管的方法

    經(jīng)顱多普勒的檢測是將探頭放置于顱外顱骨表面,，因顱內(nèi)血管豐富,，超聲束進(jìn)人顱內(nèi)后，遇到血管血流均可得到超聲回波,，得到多普勒血流信號,，因此識別所得信號來源于何處血管，對臨床診斷是一個(gè)十分重要的問題,，也就是需要有識別顱內(nèi)血管的方法,，否則就會(huì)引起臨床診斷的失誤。經(jīng)過長期的臨床研究,，Aaslid等建立了一套識別顱內(nèi)血管的方法及原則,。主要有3個(gè)方面:①所得信號與探頭之間的距離，由于顱內(nèi)各血管行徑與分布不同,，在顱內(nèi)分布位置不同,，各血管與探頭之間有一定的距離范圍，即有一定的深度,。根據(jù)不同的深度可確定不同的血管,。②血流方向。由于顱內(nèi)各血管行走的方向不同，有的與探頭位置相對而行,，所得信號為正向血流,，有的血管行走與探測頭相背而行，故得到信號為負(fù)向血流,，每個(gè)血管都有自己的特定的血流方向,，也成為判別血管的一個(gè)主要依據(jù)。③采取一些特殊的功能試驗(yàn),，如壓迫頸動(dòng)脈試驗(yàn),、光刺激試驗(yàn)等，加以輔助判別,。只有了解和遵循血管的識別原則,，才能正確的了解所得信號來源于何處，才能正確地診斷疾病,。

    五,、計(jì)算機(jī)處理的頻譜分析

    最初的超聲檢測主要根據(jù)超聲回波進(jìn)行分析，雖較簡單,，但信息較少,，診斷的正確性較差。對血管血流多普勒超聲檢測時(shí),，由于血液內(nèi)有大量的紅細(xì)胞,，其流動(dòng)速度各不相同，因此對大量紅細(xì)胞的超聲反射信號進(jìn)行綜合分析,，必須借助于現(xiàn)代高科技手段,，特別是計(jì)算機(jī)的分析處理。現(xiàn)代經(jīng)顱多普勒采用了計(jì)算機(jī)的快速富里葉((Fourier)轉(zhuǎn)換的頻譜分析,，有可能對大量紅細(xì)胞反射信號的頻率與振幅進(jìn)行綜合性分析,，改變了過去僅觀察多普勒波形的簡單分析，顯示并計(jì)算了一系列的血流力學(xué)指標(biāo),。如收縮峰速度,、舒張末期血流速度、平均血流速度,、搏動(dòng)指數(shù),、阻力指數(shù)，等等,。幫助臨床獲取更多的有用指標(biāo),，有利于對各種腦血管疾病作出正確的診斷。

    由于解決了以上5個(gè)問題,，經(jīng)顱多普勒的檢測才真正得到實(shí)現(xiàn),。