Relazione Calliada - Studio Progress

Istituto di Radiologia
Principi basilari di Doppler, tecnica e
artefatti
F. Calliada

Principi fisici dell'effetto Doppler
• Il fascio ultrasonoro quando, nel suo cammino
attraverso i tessuti corporei, incontra un
oggetto in movimento viene riflesso verso la
sonda in modo differente da quanto avviene
per un oggetto statico
• Il fascio riflesso da un oggetto in movimento
avrà, infatti, una frequenza ed una fase
diverse a seconda della direzione e della
velocità dell’oggetto incontrato

Principi fisici dell'effetto Doppler
• Se l’oggetto incontrato si muoverà verso la sonda la
differenza di frequenza dell'onda di ritorno rispetto
all'onda emessa avrà una fase positiva
• Se l’oggetto incontrato si allontanerà dalla sonda la
fase sarà negativa
• Tanto maggiore sarà la velocità dell’oggetto
incontrato, tanto maggiore sarà la differenza in
frequenza dell’onda di ritorno rispetto all’onda emessa

Principi fisici dell'effetto Doppler
• Frequenze più acute se il veicolo viene
nella nostra direzione

Principi fisici dell'effetto Doppler
• Frequenze più gravi se il veicolo si
allontana

Principi fisici dell'effetto Doppler

Principi fisici dell'effetto Doppler
• Il principale oggetto in movimento
presente nel nostro corpo è costituito
dal sangue circolante ed in particolar
modo dai globuli rossi che rappresentano
l’oggetto in movimento per eccellenza
dell’indagine Doppler nel corpo umano

Principi fisici dell'effetto Doppler
• Il numero dei globuli rossi determina un
cambiamento nella intensità del segnale
riflesso che sarà tanto più intenso tanto
maggiore sarà il numero dei globuli rossi
presenti al momento del campionamento

Domande
• La risposta US per un oggetto in
movimento è influenzata
1. Dalla velocità dell’oggetto
2. Dalla direzione dell’oggetto
• Cosa si modifica nella risposta US
quando l’oggetto è in movimento?
1. La frequenza
2. La fase

Principi fisici dell'effetto Doppler
• La frequenza sarà tanto più acuta o
tanto più grave in correlazione con la
velocità del veicolo

Principi fisici dell'effetto Doppler
• La frequenza dell’onda di ritorno è
correlata con la velocità dei globuli rossi
• Questa correlazione necessita, perché
sia possibile calcolare la velocità reale,
di un ulteriore parametro che è
costituito dalla conoscenza dell’angolo q
fra il vaso esaminato e il fascio
ultrasonoro

velocità
Effetto Doppler
Angolo θ
f frequenza di emissione
DF =
della sonda
C velocità del suono nei
tessuti (1540 m/s)
v velocità del flusso
Ө angolo di insonazione
DF frequenza del Doppler
shift
2 • F • V • cos q
c

Principi fisici dell'effetto Doppler
Tanto più l’angolo fra sonda e vaso
sarà vicino allo 0° (o a 180°) tanto più
la misura sarà precisa
Tanto più l’angolo sarà vicino a 90°
tanto meno si potranno ottenere
stime velocitometriche attendibili

Principi fisici dell'effetto Doppler
• La valutazione della velocità eseguita
con angoli superiori a 60° è inaccettabile
perché gravata da una possibilità di
errore vicino al 30%

Domande
• Per correlare il Doppler shift con la velocità
è necessario conoscere:
1. La frequenza della sonda
2. L’angolo di vista
• La migliore stima della velocità di un oggetto
si ottiene con un angolo di vista di:
1. 0°
2. 30°-60°
3. 90°

Apparecchiature Doppler
• Doppler continuo
• Doppler pulsato
– Color Doppler
– Power Doppler

sonda
Doppler continuo

Doppler continuo
• Area di campionamento ampia ed imprecisa
• Campionamento “alla ceca”
• Il segnale può contenere informazioni riferibili a più vasi

sonda
Doppler pulsato

Doppler Pulsato
PRF
attesa attesa
trasmissione
ricezione

attesa attesa
Doppler Pulsato
PRF
trasmissione
ricezione

Principi fisici dell'effetto Doppler
• Mediante un apparecchio ecografico
dotato di analizzatore Doppler sarà
quindi possibile valutare, in un
determinato segmento di vaso, definito
come volume campione, quale sia la
velocità, la direzione ed,
approssimativamente, il numero dei
globuli rossi presenti

Doppler Spettrale
• Questa valutazione viene riportata
dall'apparecchio mediante una
rappresentazione spettrale che
riassume, in una unica forma d’onda, la
velocità, la fase e l’intensità del segnale
• Si riferisce, tuttavia solo al breve
tratto di vaso all’interno del quale
effettuo il campionamento

analisi spettrale: lettura digitale

Domande
• La valutazione della velocità è riferita a:
1. L’intero lume del vaso
2. Una porzione di vaso identificata dall’operatore
• Lo spettro Doppler non indica:
1. Il numero dei globuli rossi
2. La velocità dei globuli rossi
3. La direzione dei globuli rossi
4. Le dimensioni del vaso

sono necessarie almeno 2 misure
per periodo per ricostruire
correttamente la forma dell’onda

Campionamento con Doppler pulsato
frequenza
Onda
ricostruita

abbassando la linea di 0 si può eliminare l’aliasing

Posizionamento del volume
campione

V 200%
flusso “prestenotico”
a velocità ridotta
Stenosi
accelerazione + jet
alla stenosi
turbolenza
turbolenza
“poststenotica”

Domande
• L’aliasing dipende:
1. Dalla frequenza di campionamento
2. Dalla velocità dei globuli rossi
3. Dalla turbolenza
• I termini turbolenza e aliasing sono
sinonimi?
1. Si
2. No

flusso ad “alta resistenza”
• arterie periferiche
• carotide esterna
• alcuni flussi
“tumorali”
basso flusso diastolico

flusso a “bassa resistenza”
• arterie cerebrali
• arterie renali
• arterie parenchimali
• flogosi (iperemia)
flusso diastolico elevato

indice di resistenza (RI)
basso = flogosi

Color Doppler
• Per superare le difficoltà imposte dal
Doppler spettrale, ed utilizzando
computer con notevoli capacità di
calcolo, si è pensato moltiplicare i volumi
campione fino a coprire completamente
tutta l’area visualizzata mediante la
sonda ecografica

Color Doppler
• In questo modo non è più possibile visualizzare
ogni singolo volume campione mediante una
rappresentazione spettrale
• Ogni volume campione è rappresentato da un
pixel colorato in cui la direzione è indicata da
due colori differenti (generalmente rosso e
blu) e la velocità dalla presenza di sfumature
di colore via via sempre più chiare al passaggio
da velocità più basse a velocità più elevate

sonda
raggio

Color Doppler
• Sovrapponendo la
rappresentazione
color Doppler
all’immagine
ecografica del vaso si
ottiene una discreta
approssimazione dei
fenomeni emodinamici
presenti nel vaso
stesso

Color Doppler
• È possibile dirigere il campionamento con
Doppler spettrale (comunque sempre
necessario) verso l’area di maggiore
interesse individuata mediante il color
Doppler

Domande
• Il color Doppler utilizza informazioni diverse
rispetto al Doppler pulsato?
1. Si
2. No
• Il color Doppler non fornisce informazioni
riguardo:
1. La velocità dei GR
2. La direzione dei GR
3. Il numero dei GR

il flusso si allontana dalla sonda
L’aliasing con color Doppler
il flusso si avvicina alla sonda

L’aliasing con color Doppler

L’aliasing

L’aliasing

Domande
• Il color Doppler permette di fare
diagnosi di stenosi significativa?
– Si
– No
• L’aliasing color Doppler è un artefatto
che deve sempre essere corretto?
– Si
– No

Grazie per l’attenzione

Lo steering

Color Doppler
• La velocità rappresentata da ogni singolo
pixel colore non è la velocità massima nel
dato volume campione ma bensì la
velocità media nell’unità di tempo
• Manca la stima della intensità di segnale
(cioè del numero dei globuli rossi) che
non è rappresentabile nella codifica
colore

Power Doppler
• Da alcuni anni è stata introdotta una
ulteriore codifica color Doppler che
viene comunemente definita power
Doppler che utilizza come parametro
esclusivamente l’intensità del segnale
Doppler

Power Doppler
• Usa le stesse informazioni
del segnale Doppler
• Non misura le informazioni di
frequenza o di fase ma solo
di intensità (o ampiezza) del
segnale

Power Doppler

ampiezza
-
Power Doppler
0
+
frequenza

ampiezza
_
Power Doppler
0
+
frequenza

Power Doppler
eco di ritorno
no strutture in movimento ? si si
intensità di segnale
intensità di segnale
scala dei grigi power Doppler

Power Doppler
• È indipendente da qualsiasi valutazione
della direzione e della velocità dei
globuli rossi
• È dipendente dal numero di globuli rossi
nell'unità di tempo nel segmento di vaso
esaminato