Dopplerovská zobrazení sú metódy přijímání a zpracovania dát, ktorá sa získajú pri dopplerovskej ultrasonografii. Slúžia k zaznamenaniu spektra rýchlostí určitého vzorkovacieho objemu v čase. Svislá osa grafu (tzv. Dopplerovského spektra) zobrazuje dopplerovský posun, alebo rýchlosť, ktorú prístroj vypočítava z daných hodnôt uhlu insonancie, rýchlosti šírenia zvuku v prostredí, frekvencie vysielaného zvuku a z nameranej hodnoty prijatej frekvencie.
Základné princípy a smer toku
Ak sa sledovaný predmet pohybuje smerom k sondе, sú hodnoty jeho rýchlosti zobrazené nad horizontálnou (časovou) osou, ak sa pohybuje od sondy, je jeho rýchlosť zaznamenávaná pod osou. Pretože sa v průmere cévy nepohybuje krv (jednotlivé krvinky) vždy rovnakou rýchlosťou, namerieme v jednom okamihu viac rýchlostí. Barevný dopplerovský záznam, tzv. „barevný doppler“, je metóda farebného kódovania toku. Rýchlosť toku je zobrazená červenou, ak pohyb smeruje k sondе, alebo modrou, ak smeruje od sondy (je vhodné si uvedomiť, že pri mapovaní toku krvi v cievach tieto farby nereprezentujú rozdiel medzi žilnou a tepennou krvou).
Jas farby je funkciou rýchlosti toku - čím rýchlejšie sa tekutina pohybuje, tým je odtieň danej farby jasnejší. Barevné dopplerovské mapovanie toku nám na monitore zobrazuje dva nadradené obrazy (duplexný režim). Hlavnou výhodou je zjednodšenie orientácie v cievnych štruktúrach. Energetický doppler v ružovom prevedení zobrazuje energiu, ktorá vzniká na pohybujúcich sa štruktúrach; hlavná nevýhoda spočíva v tom, že nemôžeme súčasne odčítať informácie o rýchlosti či smeru toku. Túto nevýhodu je možné odobrať použitím smerového energetického Doppleru (Directional Power Doppler) alebo kombináciou so spektrálnym zobrazením, v tzv. triplexnom režime.
Triplexné a duplexné zobrazenie
Barevné zobrazenie toku poskytuje informácie o rýchlosti a smere aj pri veľmi pomalých pohyboch (1-10 mm/s). Energetické dopplerové zobrazenie (Power Doppler) zobrazuje energiu signálu a je nezávislé od smeru toku. Triplexné zobrazenie kombinuje čiernobiele morfologické zobrazenie s barevným zobrazením toku a spektrálnym záznamom, čím umožňuje získať celé rýchlostné spektrum.
Kontrastné látky a ich prínos
Na zvýšenie intenzity dopplerovského signálu sa používajú kontrastné látky, ktoré obsahujú plynové bubliny o veľkosti niekoľkých mikrometrov. Bubliny rezonujú pri interakcii s ultrazvukovými vlnami, vysielajú vracajúce sa vlny so spektrálnymi harmonicami.
Aliasing a Nyquistov limit
Aliasing nastáva pri vo vode zobrazovania, pri ktorom sa na strede obrázku objavia ostré prechody z červenej do modrej. Označuje množstvo impulzov, ktoré prístroj emituje a prijme za jednu sekundu (PRF). Je potrebné dbať na Shannonov vzorkovací teorém a nastaviť vzorkovaciu frekvenciu najmenej na dvojnásobok najvyššej frekvencie vzorkovania. Nyquistov limit predstavuje najvyššiu merateľnú rýchlosť pre dané PRF; pri prekročení sa dopplerovské posuny objavujú nad Nyquistovou frekvenciou na opačnej strane nulovej hladiny. Aliasing je možné vidieť aj na zobrazení s dopplerovským kurzorom a bielou tečkovanou čiarou.
Vzorkovací objem a úhly
Definovaná oblasť, z ktorej prístroj sníma signál, zodpovedá priemeru danej cievy. Väčší rozsah vzorkovacieho objemu než je cieva zobrazuje aj okolné tkanivá, ktoré môžu rušiť signál. Ostrý uhol medzi smerom vysielaného ultrazvuku a smerom toku ovplyvňuje presnosť merania. Teoreticky najlepšie výsledky dosiahneme pri uhle 0°, avšak v praxi je tento stav zriedkavý. Pri uhle 90° nemôžeme namerať žiadnu hodnotu; pri 60° a vyššie môže malá chyba viesť až k desaťpercentným odchýlkam.
Filtrácia signálov a pohyby okolia
Filtr slúži na odstránenie nežiaducich signálov z výsledného obrazu, napríklad pohybov okolitých tkanív spôsobených dýchaním alebo pulzáciou. Príliš nízke prahové frekvencie môžu viesť k strate informácií o pomaly prúdiacich žilách.
Vyber a interpretácia farebných módov
Farebné zobrazenie ukazuje odlišnú polaritu a intenzitu toku. Červená farba vyjadruje tok k sondе, modrá tok od sondy; zelená farba zobrazuje turbulentný tok, ktorý nedokážeme jednoznačne smerovať. U krvného toku je priradenie šedej stupnice podľa špecifikácie: krv je anechogénna a jej zobrazenie môže byť v rôznych odtieňoch šedej.
Color Doppler predstavuje kombináciu pohybov tkanív a rýchlostí toku krvi; Power Doppler nie je viazaný na smer toku a často sa používa na zobrazenie malých rýchlostí. Tissue Doppler umožňuje zobraziť pohyb tkanív v kontexte krvného toku.
Praktické použitie a limity
Dopplerovská ultrasonografia má široké uplatnenie v medicíne vďaka neinvazívnosti, jednoduchému prístupu a nízkej cene. Používa sa na monitorovanie toku krvi v hepatálnom a portálovom systéme, renovaskulárnu hypertenziu, vyšetrenie transplantovanej obličky, torziu varlata, fetálny Doppler a mnoho ďalších aplikácií. Nevýhody zahŕňajú nízku prostupnosť oblastí s rozdielnymi akustickými impedanciami (plyn v čreve, pľúcny parenchým, kosť, podkožný tuk) a závislosť diagnostiky na skúsenostiach vyšetrujúceho. Transkraniálne Dopplerovské vyšetrenie (TCD) umožňuje skúmať intrakraniálne tepny cez okná v lebke; Willisov okruh môže byť zobrazený cez transtemporálne alebo suboccipitálne okno.
Fetálny Doppler sa využíva na zaznamenávanie tepu plodu a posúdenie jeho životaschopnosti a vývoja. V praxi sa kombinuje 2D zobrazovanie s Dopplerom (duplex), CW Doppler pre meranie vysokých rýchlostí a PW Doppler pre identifikáciu vzorkovacieho objemu a miesta merania. Color Doppler zobrazuje tok na úrovni celej línie skenovania a Triplex kombinuje morfologické a tokové informácie pre kompletné vyšetrenie rýchlostného spektra.
Conventionálne aj moderné prístroje využívajú aj Dopplerovský ultrazvukový průtokoměr na meranie objemového prúdu krvi. Kontrastné látky (echokontrastné látky s mikrobublinami) môžu zvyšovať echogenitu a amplitúdu signálu, avšak nie sú nevyhnutné pre Dopplerovské vyšetrenie. Pri diagnostike je potrebná skúsenosť vyšetrujúceho a vhodná konfigurácia prístroja: výstupný výkon, zosilnenie prijímača, frekvencia ultrazvuku, PRF, filter a dopplerovský uhol.
Krátke poznámky k výskytu a histórii
Dopplerov efekt v zobrazovaní medicíne zjednodušuje vizualizáciu krvného toku v reálnom čase a neinvazívne. Prvotný popis Dopplerovho javu pochádza zo 19. storočia, pričom v medicíne sa jeho využitie rozšírilo už od 50. rokov minulého storočia a v 80. rokoch sa rozšírilo farebné Dopplerovské zobrazovanie.
Ultrazvuková fyzika - vysvetlenie Dopplerovho javu
tags: #dopplerov #ultrazvuk #krystal