超聲經顱多普勒中的TCD技術是利用超聲波穿透顱骨的薄弱部位，結合多普勒原理，對血管內血紅細胞的多普勒頻移回聲信號進行實時頻譜分析，實現對腦血管血流狀況的分析，從而實現對腦血管疾病的診斷。

　　當血管內運動的血紅細胞經過聲場時，由于紅細胞的強散射作用，是超聲波換能器（探頭）從一定角度接受回聲，回聲的頻率相對于換能器的發射頻率產生一個多普勒頻移△f。根據下述多普勒頻移公式：

　　由得到頻移△f的大小方向，即可求得血流的速度V，并根據信號的強弱計算出血管內血流的整體動力學參數，以頻譜的方式顯示出來。△f的大小和方向可以采用調制解調器解調的頻移信號進行FFT變換計算的到。

　　上式中，

　　θ：超聲束軸線與血流運動方向的夾角

　　V：血流速度

　　C：超聲速度

　　f：超聲發射頻率

　　由于紅細胞散射的多普勒頻移信號實際上是來自采樣體積中許多個紅細胞散射信號的總和，又因為血流速度是血液在血管中呈線性層次分明的流動，一個采樣體積中紅細胞流速也各有差異，采用彩色血流的頻譜圖來實時顯示和反映測量結果，同時用揚聲器來監聽血流聲。

　　屏幕上顯示圖形的橫坐標為時間軸，縱坐標為速度軸。圖像上每點的位置代表某一時刻所檢測到的紅細胞流速，其顏色是代表該種速度的血流在此時的強弱。

　　多普勒血流聲對疾病診斷也有重要作用，可通過與超聲經顱多普勒鏈接的電腦上的揚聲器來監聽檢測中血流的音頻信號（血流聲）。