TCD所检测出来的血流频谱是经过一系列转换过程所显示出来的血管内血流信号，因此血流频谱的形态往往反映血液在血管内流动的状态。

血流频谱是用速度-时间图来表示，纵坐标代表血流速度，横坐标代表时间，正常的血流频谱呈直角三角形，心脏收缩血管内的血流速度短时间内达到高峰，形成收缩期峰值流速S ₁峰，血管弹性回缩，血流瞬时增快形成S ₂峰，心脏舒张血流速度逐渐减慢，到舒张末期血流速度最低形成D峰。血流频谱周边（即包络线）代表该心动周期内实时最快的血流速度，基线则代表血流速度为零，从基线到包络线之间代表取样容积内不同血流速度的红细胞（图2-5）。

频谱信号的强度用颜色表示，通常TCD频谱信号从基线至外围包络线的颜色变化为蓝色-黄色-红色。其中，包络线附近为多数红细胞反射的较强信号，呈红色；靠近基线附近为血小板、血浆等反射的较弱信号，呈蓝色，在频谱上类似透亮的窗户，称为“频窗”（见图2-1）。TCD血流频谱形成这种状态的原因是由于正常情况下血液在血管内流动呈层流状态，即大量红细胞处于血管中央，且流动速度最快，血小板和血浆等成分位于血流的周边部分，血流速度相对缓慢，且血管内血流速度是呈梭形逐渐减慢的。由于正常情况下大多数红细胞处于血流层的中央区，呈快速流动状态而只有极少部分贴近血管壁的红细胞呈低流速状态，因此，TCD频谱表现为红色集中在包络线附近，而基线附近呈现蓝色透亮状态的层流状态。

当血管出现严重狭窄时，正常层流状态被打乱，TCD频谱也会出现相应改变。狭窄部位血流速度增快，狭窄后血管内径的复原使部分红细胞处于一种涡漩的反流状态，或大量红细胞处于低流速状态，且血流的方向不一致。TCD血流频谱完全失去了正常层流时的形态，基底部“频窗”消失，表现为紊乱的血流频谱，严重狭窄时，大量红细胞处于低流速状态，且血流的方向不一致，频窗被双向的红色涡流所替代，形成涡流频谱（图2-4）。

正常的血流状态为层流，在进行脑血流检测时可以听到柔和的乐音，当血管发生病变时，多普勒声频也会发生变化，血管狭窄后的声频粗糙，严重狭窄还可以伴有低调轰鸣样杂音或高调乐性、机械样甚至鸥鸣样杂音信号，这些声频信号的出现往往也提示血管的器质性病变。