Допплер-эхокардиография: физические принципы и основные измерения
Физические принципы допплеровского исследования кровотока
Эффект Допплера, на котором основано ультразвуковое исследование кровотока, состоит в том, что частота звука, издаваемого движущимся объектом, изменяется при восприятии этого звука неподвижным объектом. В 1961 году Franklin с соавт. впервые сообщили о применении допплеровского эффекта для изучения кровотока. Клиническое использование допплеровских исследований в кардиологии началось с 80-х годов.
Эффект Допплера состоит в том, что частота звука, издаваемого движущимся объектом, изменяется при восприятии этого звука неподвижным объектом. Применительно к ультразвуковому исследованию кровотока это можно перефразировать так: ультразвук, отраженный от движущихся объектов, возвращается к датчику с измененной частотой).
Применительно к кардиологии, допплеровский эффект состоит в том, что при отражении ультразвукового сигнала от движущихся объектов (эритроцитов, а также створок клапанов, стенок сердца) меняется его частота, — происходит сдвиг частоты ультразвукового сигнала. Этот сдвиг представляет собой разность между между частотой сигнала датчика и частотой отраженного от эритроцитов сигнала. Чем больше скорость движения эритроцитов, тем больше сдвиг частоты ультразвукового сигнала. Если движение эритроцитов направлено в сторону датчика, то частота отражаемого от них сигнала увеличивается; если эритроциты движутся от датчика, то частота отражаемого от них сигнала уменьшается. Таким образом, измерение абсолютной величины сдвига ультразвукового сигнала позволяет определить скорость и направление кровотока.
|
|
|
Сдвиг частоты ультразвукового сигнала зависит от частоты посылаемого сигнала: чем она меньше, тем большие скорости кровотока могут быть измерены.
Ультразвуковой сигнал, отраженный от эритроцитов, принимается датчиком и обрабатывается компьютерными программами эхокардиографа с помощью преобразования Фурье.
Импульсная допплер-эхокардиография
Импульсное допплеровское исследование [Pulsed Wave Doppler] основано на использовании ультразвукового сигнала в виде отдельных серий импульсов. Датчик посылает серию ультразвуковых сигналов и «ждет» их возвращения от эритроцитов в виде отраженных сигналов. Поскольку известна скорость распространения ультразвука в среде (1540 м/с), создается возможность анализировать не все сигналы, возвращающиеся к датчику, а только те, которые отражены от эритроцитов, находящихся на определенном расстоянии от датчика. Место исследования кровотока, по-русски называется контрольным объемом, что не точно по смыслу: правильнее — пробный объем [sample volume]. Фактически мы регулируем интервал времени от посылки сигнала до начала приема отраженного сигнала и продолжительность приема сигнала, но практически эти параметры преобразуются в расстояние от датчика до контрольного объема и размеры контрольного объема. Длина контрольного объема обычно можно изменять от 2 до 20 мм. Возможность изучения скоростей кровотока в ограниченной области — главное достоинство импульсного допплеровского исследования.
|
|
|
Частота повторения импульсов [PRF] — частота, с которой посылаются серии ультразвуковых сигналов. Частоту повторения импульсов увеличивают при уменьшении глубины нахождения контрольного объема и уменьшают при исследовании кровотока, находящегося далеко от датчика. В большинстве современных эхокардиографов изменения частоты повторения импульсов происходят автоматически при перемещении контрольного объема. Чем больше частота повторения импульсов, тем более быстрый кровоток может быть исследован. Предельная скорость кровотока, которая поддается измерению методом импульсной допплер-эхокардиографии, называется пределом Найквиста. При изучении скорости кровотока, превосходящей предел Найквиста, появляется искажение допплеровского спектра [aliasing.
|
|
|
Существование предела Найквиста определяет главный недостаток импульсного допплеровского исследования — невозможность точного определения высоких скоростей кровотока. Почти любой патологический кровоток вызывает искажение допплеровского спектра. Для преодоления этого недостатка был разработан следующий режим импульсного допплеровского исследования — режим высокой частоты повторения импульсов [high PRF Doppler]. Он основан на феномене множественности уровней отражения сигнала [range ambiguity]: при помещении контрольного объема на определенную глубину (т. е. при установке определенной задержки приема посланного импульса) наряду с ожидаемым сигналом регистрируется отраженный сигнал от структур, находящихся на глубине вдвое, втрое и т. д. превышающей заданную.
Режим высокой частоты повторения импульсов в настоящее время имеет весьма ограниченное применение; некоторые эхокардиографические системы вообще не рассчитаны на исследования в этом режиме. Это связано с тем, что разработан другой, более надежный способ измерения высоких скоростей кровотока — постоянно-волновое допплеровское исследование.
Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 192; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!