微精选

前言

1.超声二维模式下为什么血管内血流通常显示为黑色？

2.黑色就代表没有回声信号吗？

3.能不能在二维灰阶模式下显示血流呢？

01

上述模式均应用多普勒原理，受到物理原理的限制，具有角度依赖性，并且由于尼奎斯特极限的限制，显示超速血流时会发生混叠（红蓝反转）。

另外，生成一帧彩色血流图需要三步。①首先，发射多组超声脉冲采集取样框内的频移信号，进而计算出流速或流量并用彩色编码显示；②然后发射超声扫描线生成B模式图像；③最后将彩色血流图叠加到B模式图像上。

所以彩色血流与二维图像的叠加匹配可能会受到组织或探头移动的影响而发生彩色血流出现在血管腔外的情况（外溢）。而且多普勒血流成像模式的空间分辨率与时间分辨率（帧频）明显低于B模式。

02

今天我们一起来探讨B-Flow的成像原理。

关于B-Flow的中文名，现在江湖上流传最多的版本是“类造影技术”，的确，它的成像效果和血管造影非常像。不过，从技术原理的角度来讲，它还有另一个名字，叫做“灰阶血流成像”。

B-Flow正是利用B模式成像的方式来显示血流，使其不受多普勒原理的限制，具有更高的时间（帧频）空间分辨率、无角度依赖性、无混叠、无外溢。

通过下图我们可以很明显地看出来B-Flow相较于彩色多普勒的优势。

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当血液黏度升高和（或）流速缓慢时，红细胞彼此堆叠，形成更大的散射（反射）界面，此时在B模式（常规二维）下便可能观察到血液的回声，也就是“红细胞自发显影现象”。常见于颈内静脉、左心耳等部位。

04

在绝大多数情况下，血液在B模式中显示为黑色（无回声）。

这是因为血液中有形成分（红细胞等）与周围血浆的声阻抗差非常小、并且体积极小（直径8μm左右），所以产生的回声很微弱，和机器的本底噪声差异不大（信噪比低），在生成二维图像之前抑制噪声的阶段，大部分血液回声连同噪声一起被滤波器过滤掉；即使有微弱的血液信号残余，其幅度通常也不超过周围组织回声强度的1/1000。

由于B模式图像通过灰阶（白-黑）显示信号的强弱，所以在常用的动态范围内，软组织通常用中等级别的灰阶显示（灰色），即中等回声；骨骼、气体用高级别的灰阶显示（白色），即强回声；而血液回声对应着低级别的灰阶（黑色）、即近似无回声。

【关于动态范围，可参阅之前发布的动态范围、如何选择动态范围相关内容】。

想通过B模式显示血液，面临的第一个难题是如何在不增加噪声的前提下安全地增强血液回声（即提高信噪比）。

若想增强血液的回声，有三种办法：

①调大增益。该方法无差别地同时增强组织回声与机器噪声，（相当于在嘈杂的环境下录好音，回放时调大音量，噪声会连同人声一同增强），并不能提高信噪比，所以依然难以区分血液与噪声。

②发射更强的超声脉冲。更强的发射声强使血液与周围组织产生的回声同时被加强，而噪声属于机器固有的，并不会被增强（相当于在嘈杂的环境录音时，提高说话声音），此时信噪比提高了，血液信号便可以被显示出来。但是过高的声强可能对人体造成伤害，不符合生物安全性的要求。

③发射更长的超声脉冲。更长的发射脉冲相当于对目标进行更长时间的观察，可获得更多的组织回声，同时不会增加噪声，提高了信噪比。而且长脉冲并不增强瞬时发射声能，保证了生物安全性。

超声系统发出长脉冲信号（相当于总部发出的长指令），传递给探头处的换能器产生长脉冲超声波（相当于基地派出的侦察兵，脉冲越长对应的指令越长，派出的侦察兵数量越多），人体组织产生长脉冲超声回波（相当于携带情报返回基地的侦察兵），被换能器接收后转换为长脉冲回波信号（相当于返回基地的侦察兵汇报给总部的情报），系统利用长脉冲信号形成图像。

不过脉冲越长、分辨率越差（每个侦察兵带回的情报由于侦察时间不同而有差异，脉冲越长–侦察兵越多、情报越多越复杂，越难清晰地对目标成像）。

系统发出长脉冲

系统处理长脉冲回波成像

所以，想通过B模式显示血液又遇到了第二个难题：如何提高长脉冲的分辨率。

GE公司的专利技术–数字编码超声（DEU）技术可以解决长脉冲分辨率差的问题。

其基本原理如下：超声系统发出短脉冲信号（总部发出的短指令）——系统对该短脉冲信号进行编码（对短指令进行编码加密）——短脉冲信号变为编码加密的长脉冲信号（短指令转换为编码的长指令）——编码长脉冲信号通过探头换能器转变为编码长脉冲超声波（编码的长指令派出相应数量的侦察兵，并对每个侦察兵进行编码标记）

编码长脉冲超声波经过人体组织后产生编码长脉冲超声回波（编码标记的侦察兵在人体组织中收集情报并带回基地）——探头接收编码长脉冲超声回波并转换为编码长脉冲回波信号（编码标记的侦察兵将情报按照编码顺序汇报给总部）——系统对编码长脉冲回波信号进行解码并还原成携带组织信息的短脉冲信号用于以接近B模式的分辨率成像（总部对大量的编码情报进行提炼分析，精准详细地获得目标处的情况）。

通过数字编码超声（DEU）技术，超声系统可以在符合生物安全性且不增加噪声的情况下增强人体组织的回波信号（安全地提高信噪比）。

数字编码超声（DEU）技术同时增强了血液与周围组织的回声，此时遇到了第三个难题。由于血液信号得到加强的同时，周围组织的信号也同步增强，血液的回声强度依然只占周围组织回声强度的不足1/1000；如果周围组织用中等级别灰阶（灰色）显示，那么血液对应的依然是低级别灰阶（近似黑色）而无法在二维图像中有效显示血流信息；如果血液用中等级别灰阶（灰色）显示，那么周围组织对应的是高级别灰阶（白色），全部无差别地显示为白色，无法在二维图像中有效显示组织细节。

组织血液均衡化（TBE）技术是解决第三个难题的关键。其中心思想是将血液信号与周围组织信号加以区分，不再按原来的强弱比例用相应的灰阶差异显示：即将血液信号单独提取并用中等级别灰阶（灰色）显示，同时将周围组织的信号压缩至可用中等级别灰阶（灰色）显示的范围内。那么，TBE技术的关键在于如何区分血液信号。

想象这样一个场景：

在血管中有许多红细胞在流动

先后拍摄两张照片

对比两张照片，仅保留有差异的部分， 那么保留下来的是哪一部分的信号呢？

显然，是红细胞！组织血液均衡化（TBE）技术正是通过前后对比的方法将血液信号与周围组织区别开来。

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总而言之，B-Flow模式总结下来就是：①用数字编码超声（DEU）技术，使超声系统在保证生物安全性、不降低分辨率的前提下发射长超声脉冲，增强组织回声信号、提高信噪比；②用组织血液均衡化（TBE）技术将血液信号与周围组织信号加以区分处理，使血液与周围组织均能以中等级别的灰阶来显示。

B-Flow模式通过操作面板上的“B-Flow”按钮即可一键启动。

使用GE超声机器的医生，在检查时可以经常开启B-Flow模式，感受它与彩色多普勒的不同之处。好的技术如果不使用，那多浪费和可惜呀~