若要檢測快速血流，則選用何種心臟超音波較合適？

本題觀念：

本題的核心觀念在於**都卜勒心臟超音波（Doppler Echocardiography）的原理與不同模式的應用差異，特別是針對高流速血流（high velocity flow）**的偵測能力。

都卜勒效應被用來測量血流的速度與方向。在臨床心臟超音波檢查中，主要分為以下幾種模式，每種模式有其物理限制（特別是 Nyquist limit）：

1. 脈衝波都卜勒（Pulsed Wave, PW）：有距離解析度（可指定深度），但受限於 Nyquist limit，無法測量高流速，容易產生訊號反摺（Aliasing）。
2. 連續波都卜勒（Continuous Wave, CW）：無距離解析度（無法區分深度），但沒有 Nyquist limit 限制，因此是測量快速血流（如瓣膜狹窄或逆流產生的噴射血流）的標準模式。

選項分析

• A. M 模式（M mode）：

  • 錯誤。M mode（Motion mode）是將單一掃描線上的組織結構隨時間的變化記錄下來。它具有極佳的時間解析度（Temporal resolution），主要用於測量心臟結構的尺寸（如心室壁厚度、腔室大小）與活動時間（如瓣膜開閉的時機），並非用來直接測量血流速度。

• B. B 模式（B mode）：

  • 錯誤。B mode（Brightness mode）即一般的二維（2D）灰階影像，用於顯示心臟的解剖結構與即時運動影像。雖然它是超音波檢查的基礎，但單純的 B mode 無法提供血流動力學資訊（流速、方向）。

• C. 彩色杜卜勒（color Doppler Echo）：

  • 錯誤。彩色杜卜勒是基於脈衝波（PW）原理，將血流的平均速度與方向以顏色疊加在 B mode 影像上。雖然它可以顯示血流的存在與方向（紅向藍離），便於快速篩檢亂流，但它同樣受限於 Nyquist limit。當血流速度過快時（例如瓣膜狹窄處），影像會出現顏色混疊（Aliasing，通常呈現馬賽克狀的雜色），無法準確量化其最大流速。

• D. 連續波杜卜勒（continuous Doppler Echo）：

  • 正確。連續波杜卜勒（CW）使用兩個晶片，一個持續發射超音波，另一個持續接收回波。因為不間斷地取樣，它不受脈衝重複頻率（PRF）的限制，因此沒有 Nyquist limit。這使得 CW 非常適合用來準確測量高速血流（通常 > 2 m/s），例如主動脈瓣狹窄（AS）或三尖瓣逆流（TR）的高速噴射流，進而計算壓力差（Pressure Gradient）。

答案解析

題目詢問「檢測快速血流」最合適的模式。臨床上，當血流速度超過脈衝波（PW）或彩色都卜勒的偵測極限（Nyquist limit，通常約 0.5 - 1 m/s 左右）時，會發生訊號反摺而無法測得正確速度。連續波杜卜勒（Continuous Wave Doppler, CW） 是唯一能準確解析並量化極高流速（可達 6 m/s 以上）的模式。因此，若要測量快速血流，必須選用 (D) 連續波杜卜勒。

核心知識點

1. 都卜勒模式比較表：
   • Pulsed Wave (PW)：單一晶片（發射+接收），優點是有距離解析度（Range resolution，可定位），缺點是有 Aliasing（無法測高速）。
   • Continuous Wave (CW)：雙晶片（一發一收），優點是無 Aliasing（可測高速），缺點是有 Range ambiguity（無距離解析度，無法定位流速確切深度）。
2. 臨床應用口訣：
   • 找位置、測低速（如二尖瓣流入血流）：用 PW。
   • 測高速、算壓差（如主動脈瓣狹窄、肺動脈高壓）：用 CW。
3. 白努利方程式（Bernoulli equation）：
   • 臨床常利用 CW 測得的最大流速 ($V$) 來計算跨瓣膜壓力差 ($\Delta P$)，公式為：$\Delta P = 4V^2$。這是評估瓣膜狹窄嚴重度的黃金標準。

參考資料

1. Echocardiography Modes - University of Minnesota
2. Continuous Wave Doppler vs Pulsed Wave Doppler - Thoracic Key
3. Doppler Echocardiography Principles - NCBI