1842年奥地利物理学家和数学家Johann．Christian Doppler利用天体行星运动色彩的改变，描绘了多普勒效应（doppler effect），即朝向地球运动的天体行星呈蓝色，背向地球运动的行星呈红色。说明两个物体之间在做逆向运动时，频率增加；做离向运动时，频率减少。不论频率增加或减少均说明有频率之差的存在，称之为频移（doppler shift），这就奠定了多普勒实际应用的基础。自从20世纪70年代医学超声工作将这一原理用于临床血流的评价。利用超声波仪器探头发射出的声波进入人体血管后，血管内的主要成分红细胞接受声波并且再反射至探头，探头的发射频率和经红细胞反射接受回来的频率之间存在着频移。从频移值计算出来的血流速度v和真实的血流速度V之间存在一个非常简单的关系，v＝Vcosθ。由多普勒频移计算出来的血流速度和真实的血流速度差别取决于超声声束与血流方向之间的夹角的大小。cosθ＝1时，声束平行于血流可获得最大的频移。从计算结果看，夹角在-30°和＋30°之间差值相对较小。同时彩色多普勒还属于显像技术，可以显示所测定血流的波形，并且规定频谱多普勒的曲线纵向表示血流的方向，朝向探头的血流曲线显示在基线之上，背离探头的血流曲线显示在基线之下。
同时超声波的安全性一直是大家关注的焦点，它包括物理效应和生物学效应。前者可以在机体内产生热能、非离子化、机械效应、空化作用和化学效应等；生物学效应方面有报道使蛋白质变性、酶失活、染色体断裂、组织坏死等。为保证胎儿的安全，1985年美国食品和药品管理委员会（FDA）就规定了多普勒用于胎儿检查时其发射功率的空间峰值，时间平均强度必须＜94mW／cm2。此后美国医学超声学会（AIUM）、美国电器工程制造学会（NEMA）、美国食品和药物管理委员会（FDA）分别指定了超声诊断设备的关于热指数和机械指数的声输出指数的实时显示标准，并提出了超声检查中的ALARA（as low as reasonable achievable）原则，即用尽可能小的功率，在尽可能少的时间内完成。目前仍认为超声多普勒是一种非损伤性，即无创性，观察胎儿血液循环的途径。但尽量避免在妊娠3个月之内进行彩色多普勒超声检查。
在产科的领域中，彩色多普勒超声的途径大致分为三种，经腹部、经阴道和经会阴。在普通黑白二维基础上，排查胎儿畸形。由于彩色多普勒超声可以显示探测区域的血流分布和血流特征，所以在先天性心脏病的筛查中起到更好的作用。此外，还可以了解母胎的血流变化。常用的指标有阻力指数RI、搏动指数PI和S／D比值。众所周知胎儿的循环系统特点与新生儿不同，其中静脉导管在胎儿受到缺氧危险时，起到重要的调节作用，正常情况下，脐静脉中53%的血液直接通过静脉导管流至下腔静脉；发生缺氧的情况下，胎儿自身调节，使脑部、心脏和肾上腺等重要脏器的血管处于扩张状态，而体循环包括肾脏、肠道、下肢等血管处于收缩状态以减少血供。脐静脉进入静脉导管的血流比例增加（由53%增加至90%），此时称之为脑保护效应。
胎儿窘迫分为急性胎儿窘迫和慢性胎儿窘迫，前者主要发生在产程中。目前我们多通过胎儿的脐动脉和大脑中动脉的血流变化来辅助诊断胎儿窘迫。胎儿脐带为条索状器官，连接于胎儿和胎盘之间，起着重要的运输作用，正常情况下其内有三根血管——两根脐动脉和一根脐静脉。首先我们可以通过超声检查脐血管数目、脐带缠绕等情况。如果发现单脐动脉，要进一步除外胎儿是否有畸形。正常脐动脉的血流波形是单向锯齿形状，正常在妊娠12～14周前无舒张末期血流，此后才出现舒张末期血流，并随着妊娠周数的增加而流速增高。在正常妊娠期间脐动脉血流的RI、PI和S／D与妊娠周数有密切的相关性。通常认为在妊娠24周前S／D值≥4，随着妊娠进展，则S／D值应当＜3，妊娠33周时，S／D值降至2．6，妊娠40周时降至2．2。S／D值下降，反映胎盘血管阻力逐渐下降。RI、PI、S／D等值如果超过2个标准差提示为异常，我们可以通过查询正常曲线获得。脐动脉血流值的测量准确性受到有关因素的干扰，例如脐带取材部位、胎儿呼吸运动（影响静脉回流和心排血量；影响频谱图形）和胎儿心率。母体方面的因素如先兆子痫、糖尿病、慢性高血压等；胎儿方面如胎儿畸形、胎儿窘迫、胎儿宫内发育迟缓等脐动脉血流值将发生改变。在判断胎儿在宫内是否缺氧时，脐带动脉的血流波形也具有重要的意义。脐带动脉血流舒张末期血流消失进而出现舒张期血流的逆流，提示胎儿处于濒危状态。
大脑中动脉是用来判断胎儿脑血流的常用血管。取材方法是先寻找双顶径平面，略微向下方平行移动探头，显示大脑脚。再用彩超显示基底动脉环，呈五边形，尖端向前，取大脑中动脉中段测量。妊娠11～12周前无舒张末期血流，此后才出现舒张末期血流。胎儿大脑中动脉的舒张期流速随孕周而增加，RI、PI和S／D值随孕周而递减，提示脑血管阻力随孕周而减低，血流量随之增加。当出现胎儿宫内缺氧时，为保证胎儿重要器官的血液供应，胎儿体内血流将进行重新分布，也就是说大脑中动脉S／D值比脐带动脉该值为低，即脑保护效应。
但在测量胎儿血流时，要注意动态观察，由于脐动脉血流比较敏感，建议需要结合脑血流变化，以及临床相关指标（比如胎心监护、羊水形状、胎动变化等），来更准确地判断胎儿窘迫。
（北京大学第一医院妇产科 陈 倩）
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