第一节　多普勒效应

一、概　念

1842年，奥地利数学家和天文学家克约斯琴·约翰·多普勒（Christian Johann Doppler）在他的论文中首次描述了这一物理学效应。振源和接收器做相向运动时，接收体接收到的频率将高于发射频率；做反向运动时，接收到的频率则低于发射频率。发射频率和接受频率的差别与相对运动的速度有关，称此为多普勒频移，这种效应就是多普勒效应（Doppler effect）。多普勒效应适用于各种类型的振源和接收器之间的运动，是多普勒超声心动图技术的基本原理。

二、多普勒方程

多普勒超声在心脏检查时，表现为血流相对于声源的运动。脉冲超声波在人体中以恒定的速度向血流运动，而血流又以某一速度V相对于超声波运动（相向或背向），从而由探头接收回声信息。接收回波的频率与发射超声频率有一偏移，经信号处理可以检出多普勒频移。多普勒频移可用公式表达为fd = fR-f0 =±2f0Vcos θ/C ，此即为多普勒方程（Doppler equation），这是多普勒超声心动图学中的一个基本公式（fd代表多普勒频移；f0为入射频率；fR为反射频率；V为反射物体的运动速度；C为声速；θ为运动方向与入射波之间的夹角）。

由此式可以得出以下结论：

1.发生多普勒频移的必要条件是声源和接收器之间发生相对运动，频移与运动速度V成正比。若V=0，则无多普勒频移。

2.多普勒频移值与声束和血流方向之间的夹角的余弦函数成正比。因此，在进行多普勒超声心动图检查时，为了获得最大频移信号，应使声束与血流方向尽可能平行（因为cos0°=1）。

3.多普勒频移fd的大小与探头发射频率f0成正比，与声速C成反比。对于一定值的fd，f0越小，所测量的流速V越大。因此，为了测量高速血流，应尽可能地选用低频探头。

4.血流速度测量：V=fd C/co sθ 2f0。在实际检查中，探头频率f0一经选定就不再改变，声速C亦可认为是常数，所以V=k fd/co sθ（k为常数）。若声束平行于血流方向，则V= k fd。上式说明，流速的大小取决于多普勒频移的数值。当探头频率f0确定后，即可计算出k值。在多普勒超声心动图中，k值称为探头定标系数。