Relazione Calliada - Studio Progress
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Istituto di Radiologia<br />
Principi basilari di Doppler, tecnica e<br />
artefatti<br />
F. <strong>Calliada</strong>
Principi fisici dell'effetto Doppler<br />
• Il fascio ultrasonoro quando, nel suo cammino<br />
attraverso i tessuti corporei, incontra un<br />
oggetto in movimento viene riflesso verso la<br />
sonda in modo differente da quanto avviene<br />
per un oggetto statico<br />
• Il fascio riflesso da un oggetto in movimento<br />
avrà, infatti, una frequenza ed una fase<br />
diverse a seconda della direzione e della<br />
velocità dell’oggetto incontrato
Principi fisici dell'effetto Doppler<br />
• Se l’oggetto incontrato si muoverà verso la sonda la<br />
differenza di frequenza dell'onda di ritorno rispetto<br />
all'onda emessa avrà una fase positiva<br />
• Se l’oggetto incontrato si allontanerà dalla sonda la<br />
fase sarà negativa<br />
• Tanto maggiore sarà la velocità dell’oggetto<br />
incontrato, tanto maggiore sarà la differenza in<br />
frequenza dell’onda di ritorno rispetto all’onda emessa
Principi fisici dell'effetto Doppler<br />
• Frequenze più acute se il veicolo viene<br />
nella nostra direzione
Principi fisici dell'effetto Doppler<br />
• Frequenze più gravi se il veicolo si<br />
allontana
Principi fisici dell'effetto Doppler
Principi fisici dell'effetto Doppler<br />
• Il principale oggetto in movimento<br />
presente nel nostro corpo è costituito<br />
dal sangue circolante ed in particolar<br />
modo dai globuli rossi che rappresentano<br />
l’oggetto in movimento per eccellenza<br />
dell’indagine Doppler nel corpo umano
Principi fisici dell'effetto Doppler<br />
• Il numero dei globuli rossi determina un<br />
cambiamento nella intensità del segnale<br />
riflesso che sarà tanto più intenso tanto<br />
maggiore sarà il numero dei globuli rossi<br />
presenti al momento del campionamento
Domande<br />
• La risposta US per un oggetto in<br />
movimento è influenzata<br />
1. Dalla velocità dell’oggetto<br />
2. Dalla direzione dell’oggetto<br />
• Cosa si modifica nella risposta US<br />
quando l’oggetto è in movimento?<br />
1. La frequenza<br />
2. La fase
Principi fisici dell'effetto Doppler<br />
• La frequenza sarà tanto più acuta o<br />
tanto più grave in correlazione con la<br />
velocità del veicolo
Principi fisici dell'effetto Doppler<br />
• La frequenza dell’onda di ritorno è<br />
correlata con la velocità dei globuli rossi<br />
• Questa correlazione necessita, perché<br />
sia possibile calcolare la velocità reale,<br />
di un ulteriore parametro che è<br />
costituito dalla conoscenza dell’angolo q<br />
fra il vaso esaminato e il fascio<br />
ultrasonoro
velocità<br />
Effetto Doppler<br />
Angolo θ<br />
f frequenza di emissione<br />
DF =<br />
della sonda<br />
C velocità del suono nei<br />
tessuti (1540 m/s)<br />
v velocità del flusso<br />
Ө angolo di insonazione<br />
DF frequenza del Doppler<br />
shift<br />
2 • F • V • cos q<br />
c
Principi fisici dell'effetto Doppler<br />
Tanto più l’angolo fra sonda e vaso<br />
sarà vicino allo 0° (o a 180°) tanto più<br />
la misura sarà precisa<br />
Tanto più l’angolo sarà vicino a 90°<br />
tanto meno si potranno ottenere<br />
stime velocitometriche attendibili
Principi fisici dell'effetto Doppler<br />
• La valutazione della velocità eseguita<br />
con angoli superiori a 60° è inaccettabile<br />
perché gravata da una possibilità di<br />
errore vicino al 30%
Domande<br />
• Per correlare il Doppler shift con la velocità<br />
è necessario conoscere:<br />
1. La frequenza della sonda<br />
2. L’angolo di vista<br />
• La migliore stima della velocità di un oggetto<br />
si ottiene con un angolo di vista di:<br />
1. 0°<br />
2. 30°-60°<br />
3. 90°
Apparecchiature Doppler<br />
• Doppler continuo<br />
• Doppler pulsato<br />
– Color Doppler<br />
– Power Doppler
sonda<br />
Doppler continuo
Doppler continuo<br />
• Area di campionamento ampia ed imprecisa<br />
• Campionamento “alla ceca”<br />
• Il segnale può contenere informazioni riferibili a più vasi
sonda<br />
Doppler pulsato
Doppler Pulsato<br />
PRF<br />
attesa attesa<br />
trasmissione<br />
ricezione
attesa attesa<br />
Doppler Pulsato<br />
PRF<br />
trasmissione<br />
ricezione
Principi fisici dell'effetto Doppler<br />
• Mediante un apparecchio ecografico<br />
dotato di analizzatore Doppler sarà<br />
quindi possibile valutare, in un<br />
determinato segmento di vaso, definito<br />
come volume campione, quale sia la<br />
velocità, la direzione ed,<br />
approssimativamente, il numero dei<br />
globuli rossi presenti
Doppler Spettrale<br />
• Questa valutazione viene riportata<br />
dall'apparecchio mediante una<br />
rappresentazione spettrale che<br />
riassume, in una unica forma d’onda, la<br />
velocità, la fase e l’intensità del segnale<br />
• Si riferisce, tuttavia solo al breve<br />
tratto di vaso all’interno del quale<br />
effettuo il campionamento
analisi spettrale: lettura digitale
Domande<br />
• La valutazione della velocità è riferita a:<br />
1. L’intero lume del vaso<br />
2. Una porzione di vaso identificata dall’operatore<br />
• Lo spettro Doppler non indica:<br />
1. Il numero dei globuli rossi<br />
2. La velocità dei globuli rossi<br />
3. La direzione dei globuli rossi<br />
4. Le dimensioni del vaso
sono necessarie almeno 2 misure<br />
per periodo per ricostruire<br />
correttamente la forma dell’onda
Campionamento con Doppler pulsato<br />
frequenza<br />
Onda<br />
ricostruita
abbassando la linea di 0 si può eliminare l’aliasing
Posizionamento del volume<br />
campione
V 200%<br />
flusso “prestenotico”<br />
a velocità ridotta<br />
Stenosi<br />
accelerazione + jet<br />
alla stenosi<br />
turbolenza<br />
turbolenza<br />
“poststenotica”
Domande<br />
• L’aliasing dipende:<br />
1. Dalla frequenza di campionamento<br />
2. Dalla velocità dei globuli rossi<br />
3. Dalla turbolenza<br />
• I termini turbolenza e aliasing sono<br />
sinonimi?<br />
1. Si<br />
2. No
flusso ad “alta resistenza”<br />
• arterie periferiche<br />
• carotide esterna<br />
• alcuni flussi<br />
“tumorali”<br />
basso flusso diastolico
flusso a “bassa resistenza”<br />
• arterie cerebrali<br />
• arterie renali<br />
• arterie parenchimali<br />
• flogosi (iperemia)<br />
flusso diastolico elevato
indice di resistenza (RI)<br />
basso = flogosi
Color Doppler<br />
• Per superare le difficoltà imposte dal<br />
Doppler spettrale, ed utilizzando<br />
computer con notevoli capacità di<br />
calcolo, si è pensato moltiplicare i volumi<br />
campione fino a coprire completamente<br />
tutta l’area visualizzata mediante la<br />
sonda ecografica
Color Doppler<br />
• In questo modo non è più possibile visualizzare<br />
ogni singolo volume campione mediante una<br />
rappresentazione spettrale<br />
• Ogni volume campione è rappresentato da un<br />
pixel colorato in cui la direzione è indicata da<br />
due colori differenti (generalmente rosso e<br />
blu) e la velocità dalla presenza di sfumature<br />
di colore via via sempre più chiare al passaggio<br />
da velocità più basse a velocità più elevate
sonda<br />
raggio
Color Doppler<br />
• Sovrapponendo la<br />
rappresentazione<br />
color Doppler<br />
all’immagine<br />
ecografica del vaso si<br />
ottiene una discreta<br />
approssimazione dei<br />
fenomeni emodinamici<br />
presenti nel vaso<br />
stesso
Color Doppler<br />
• È possibile dirigere il campionamento con<br />
Doppler spettrale (comunque sempre<br />
necessario) verso l’area di maggiore<br />
interesse individuata mediante il color<br />
Doppler
Domande<br />
• Il color Doppler utilizza informazioni diverse<br />
rispetto al Doppler pulsato?<br />
1. Si<br />
2. No<br />
• Il color Doppler non fornisce informazioni<br />
riguardo:<br />
1. La velocità dei GR<br />
2. La direzione dei GR<br />
3. Il numero dei GR
il flusso si allontana dalla sonda<br />
L’aliasing con color Doppler<br />
il flusso si avvicina alla sonda
L’aliasing con color Doppler
L’aliasing
L’aliasing
Domande<br />
• Il color Doppler permette di fare<br />
diagnosi di stenosi significativa?<br />
– Si<br />
– No<br />
• L’aliasing color Doppler è un artefatto<br />
che deve sempre essere corretto?<br />
– Si<br />
– No
Grazie per l’attenzione
Lo steering
Color Doppler<br />
• La velocità rappresentata da ogni singolo<br />
pixel colore non è la velocità massima nel<br />
dato volume campione ma bensì la<br />
velocità media nell’unità di tempo<br />
• Manca la stima della intensità di segnale<br />
(cioè del numero dei globuli rossi) che<br />
non è rappresentabile nella codifica<br />
colore
Power Doppler<br />
• Da alcuni anni è stata introdotta una<br />
ulteriore codifica color Doppler che<br />
viene comunemente definita power<br />
Doppler che utilizza come parametro<br />
esclusivamente l’intensità del segnale<br />
Doppler
Power Doppler<br />
• Usa le stesse informazioni<br />
del segnale Doppler<br />
• Non misura le informazioni di<br />
frequenza o di fase ma solo<br />
di intensità (o ampiezza) del<br />
segnale
Power Doppler
ampiezza<br />
-<br />
Power Doppler<br />
0<br />
+<br />
frequenza
ampiezza<br />
_<br />
Power Doppler<br />
0<br />
+<br />
frequenza
Power Doppler<br />
eco di ritorno<br />
no strutture in movimento ? si si<br />
intensità di segnale<br />
intensità di segnale<br />
scala dei grigi power Doppler
Power Doppler<br />
• È indipendente da qualsiasi valutazione<br />
della direzione e della velocità dei<br />
globuli rossi<br />
• È dipendente dal numero di globuli rossi<br />
nell'unità di tempo nel segmento di vaso<br />
esaminato