关于TAMEAN和TAMAX计算血流量的问题

非常感谢张羽博士对本文字字句句的审核。

本文比较长,比较关键的部分我会用红色字体标记出来,以方便时间不充裕的朋友阅读。

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前两天,我大呼自己以前的笔记做错了,因为血流量的计算公式我写的是Vmean,其实不是公式书写错误,而是我对Vmean理解错误,公式里的Vmean指的是时间平均平均流速TAMEAN,而我误认为是时间平均峰值流速TAMAX。

也就是说Vmean=TAMEAN,即:血流量=TAMEANx横截面积x60。

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那么时间平均平均流速TAMEAN和时间平均峰值流速TAMAX这两个东西分别是什么呢?

时间平均平均流速的解释

时间平均平均流速,严格意义上应该叫平均流速曲线的时间平均值,是指在某一时间段内,计算每一个时间点上所有红细胞的平均流速,然后再将每个时间点上的平均流速再平均一次,所得的数值就是时间平均平均流速。

想不明白“平均再平均”的朋友,可以看看我的这个非常粗糙的比喻(能自己想明白的十分支持跳过这一段):

假设高二三班有a、b、c三位同学,他们在一点钟的奔跑速度分别是1、2、3m/s,两点钟的速度是4、5、6m/s,三点钟的速度是7、8、9m/s。

那么高二三班的时间平均平均流速怎么算呢?

第一步,先分别求出高二三班a、b、c三位同学在一点钟、两点钟、三点钟的平均流速。

一点钟的平均流速是1+2+3/3=2m/s,两点钟的平均流速是4+5+6/3=5m/s,三点钟的平均流速是7+8+9/3=8m/s。

第二步,将一点钟、两点钟、三点钟的平均流速再平均一次,即可得出时间平均流速。

高二三班的时间平均平均流速为2+5+8/3=5m/s。

时间平均平均流速的准确性

关于时间平均平均流速,有的仪器用TAMEAN表示,有的用TAMV、TMFV等(本文用TAMEAN),取得频谱之后,仪器可以自动测量TAMEAN(下图蓝色线条描迹的就是每一个时间点上的平均流速)。

理论上来讲,TAMEAN是最为准确的一种计算血流量的方法。

但实际上,在测量流速的时候,即使我们将PW的取样门包含了整个血管内径,那也只是包含了血管的前后壁,而左右侧壁就未必能覆盖得了。

因为靠近左右侧壁的血流是否能被声束照射到,不是我们能控制的,而是取决于设备的超声波切片厚度。

那么有一部分靠近血管壁(左右侧壁)的低速血流就很有可能没被检测到(测量血流量要求血管内的血流状态为抛物面层流(即我们平常所理解的层流),层流的特点为血管中心流速最高,靠近管壁最低)。

从而导致仪器计算平均值的时候会漏掉这一部分低值,所以算出来的TAMEAN就会比真实数据偏大。

更详细到位的解释请点击张羽博士的文章链接:张博士开讲啦!详解血管通路标准化PW测量

再者,壁滤波会滤除低速血流这一点也不能忽视,一样会使算出来的的血流量偏大。

时间平均峰值流速的解释

时间平均峰值流速,也叫时间平均最大流速,是指在某一时间段内,选出每个时间点上的最大流速,然后将每个时间点上的最大流速取平均值,得出来的数值就是时间平均峰值流速。

不理解的朋友同样可以用上述高二三班同学的例子解释:

一点钟的最大速度是3m/s,两点钟的最大速度是6m/s,三点钟的最大速度是9m/s,那么高二三班的时间平均峰值流速就是3+6+9/3=6m/s。

有的仪器用TAMAX表示时间平均峰值流速,有的用TAMX、TAP、TAPV、TAPVC等(本文用TAMAX),取得频谱之后,仪器同样可以自动测量TAMAX(下图绿色线条描迹的就是每一个时间点上的最大流速,即抛物面层流状态下血管中心的流速)。

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那么时间平均平均流速和时间平均峰值流速之间又有什么关系呢?

从上图中可以看出,在每个时间点上,蓝色曲线(TAMEAN)的高度差不多是绿色曲线(TAMAX)的一半,也就是说TAMEAN=0.5TAMAX(实际上由于前面所述切片厚度、滤波等因素的影响,TAMEAN比真实情况要大一点,也就是比0.5TAMAX大一点)。

TAMEAN=0.5TAMAX的理论基础是:抛物面层流状态下,管道的平均流速是最高流速的一半,而最高流速就是管道中心的流速。

关于这一点,张羽博士的文章里有更详细更到位的解释,请点击链接:张博士开讲啦!详解血管通路标准化PW测量

因此,开篇的公式“血流量=TAMEAN x 横截面积 x 60  ” 其实也可以用时间平均峰值流速TAMAX来计算,只需要加上一个校正因子0.5,即“血流量=0.5TAMAX x 横截面积 x 60 ”(注:非抛物面层流状态下,血流量=(0.5~1)TAMAX x 横截面积 x 60 )

其实无论是我咨询过的工程师皇甫方毅老师,还是张羽博士,都更加提倡用TAMAX。

因为TAMEAN有的缺点,TAMAX没有,TAMAX只需要得到最大流速即可,不存在切片厚度和滤波的问题。

而TAMAX有的缺点,TAMEAN也有。它俩共有的缺点就是,如果不能保证血液状态是抛物面层流和取得血管中心的最大流速,血流量算出来就会有误差。

仪器陷阱

然后,重点中的重点来了。

皇甫方毅老师告诉我,GE提供了TAMEAN和TAMAX两个指标计算血流量,至于用哪一种,可以随自己的喜好选择。

于是我打开后台设置,果然发现可以自由选择,这台仪器默认的是TAMAX。

为了验证上述理论,我分别选择了TAMAX和TAMEAN两种方法计算血流量。

然而,出乎我意料的事情发生了。

同一个频谱,同样的血管内径,用TAMAX算出来的血流量是523.79ml/min,而用TAMEAN算出来的血流量只有293.91ml/min。

为什么会这样呢?

张羽博士告诉我,那是因为GE在应用TAMAX的时候,初始默认的校正因子是1,而非0.5。

所以,应该在523.79ml/min的基础上,再乘以0.5,得出的数据262ml/min才是对的(TAMEAN略大于0.5TAMAX,与上述理论符合)。

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