Efectul Doppler; definitie si principii de aplicare
Efectul Doppler, descris in 1842, poate fi explicat dupa cum urmeaza:
- daca o sursa sonora este stationara fata de un receptor, lungimea de unda (X) si frecventa sunetului receptionat vor fi constante;
- daca sursa sonora se apropie de receptor, X scade si frecventa sunetului receptionat creste;
- daca sursa sonora se departeaza de receptor, A creste si frecventa sunetului receptionat scade.In corpul omenesc, "tinta" studiata cu ajutorul efectului Doppler este fluxul sanguin in inima si vase, caracterizat prin sens si teza de miscare. Fluxul sanguin emite US sub forma de ecou daca este supus unui fascicul ultrasonor incident (deci fluxul sanguin dene sursa sonora).
Daca se iau in considerare doua traductoare asezate alaturat pe o regiune anatomica, unul emitand constant US cu frecventa de emisie (FE) cunoscuta si constanta, iar celalalt receptionand constant US reflectate (ecourile), cu frecventa reflectata (FR) variabila in functie de sensul de deplasare a reflectorului (tinta care reflecta US), vor putea fi intalnite, conform efectului Doppler, urmatoarele situatii (. 4-63):
- daca reflectorul este stationar, FR=FE;

Asadar, calcularea V este in functie de FD si de unghiul 0. in conditii ideale (9 cu valori intre 0-20 grade, cos 0 cu valori intre 1 si 0,9), inregistrarea FD reprezinta de fapt inregistrarea directa a tezei fluxului sanguin.
Fiecare moment al unei revolutii cardiace este caracterizat printr-o anumita teza si un anumit sens de deplasare a fluxului sanguin intr-o zona examinata data. Viteza si sensul de deplasare a fluxului sanguin variaza deci ciclic in timp, ceea ce antreneaza variatii corespunzatoare ale FD. inregistrarea variatiei FD in functie de timp reprezinta informatia fundamentala obtinuta prin examinarea Doppier. in conditii optime de examinare, metoda Doppier inregistreaza de fapt variatia tezei si a sensului fluxului sanguin in functie de timp.

Factorii ce influenteaza calitatea examinarii Doppier

a) Unghiul 0. Examinarea Doppier ofera informatii optime in cazul in care unghiul 0 are valori intre 0-20A. Aparatele moderne computerizate sunt dotate cu programe care calculeaza automat unghiul si introduc corectia necesara la semnalul afisat, astfel incat examinarea Doppier este posibila si pentru valori mai mari ale lui 0.
b) Frecventa fasciculului US emis (FE). Din formula [G 2] rezulta ca FE este o constituienta a ecuatiei Doppier, iar teza inregistrata este invers proportionala cu FE. Ca atare, pentru a putea inregistra teze mari este necesara o frecventa nominala mica a traductorului.
Diferentele tehnice intre Eco-M si Eco-2D pe de o parte si Eco-Dopp pe de alta parte sunt redate in elul III.

Tabel nr. III

Factori de care depinde o examinare optima

Eco-M si Eco-2D
Eco-Dopp
unghiul intre fasciculul incident si reflector

cat mai aproape de 90A

cat mai aproape de 0A

frecventa nominala a traductorului

cat mai mare posibil

cat mai mica posibil

modul de emisie a US
pulsat
continuu sau pulsat

Din datele de mai sus rezulta motivele pentru care efectuarea concomitenta a unei examinari EcoCG si Doppier este dificila.

Modalitati de examinare Eco-Dopp

Ecocardiografia Doppler cu emisie continua C-DoppIn acest mod de examinare, traductorul este alcatuit din doua cristale piezoelectrice alaturate, din care unul emite US in mod continuu, iar celalalt receptioneaza ecourile in mod continuu (.4-64).

Avantaje:

- traductorul, cu dimensiuni reduse, poate fi usor orientat prin spatiile intercostale;
- se pot inregistra teza oricat de mari ale fluxului sanguin
- echipamentul are un cost relativ redus.
Dezavantaje: in cazul regiunilor cu circulatie complexa, cum este cordul unde in acelasi moment, la diferitele profunzimi, exista fluxuri sanguine cu directii si teze diferite, semnalul afisat reprezinta, intr-un fel, suma caracteristicilor curentului sanguin la diferite profunzimi; nu se poate distinge fluxul sanguin de la o anumita profunzime:
directionarea spatiala a fasciculului US nu beneficieaza de avantajele orientarii pe o imagine Eco-2D (la unele aparate din ultima generatie, acest inconvenient a fost inlaturat);
- emisia US fiind continua, organismul este supus la un flux semnificativ de energie ultrasonora.
Aparatul sesizeaza atat prezenta cat si sensul de deplasare a fluxului sanguin, prin variatiile de amplitudine si sens ale FD inregistrate. Semnalul Doppler apare sub forma unor deflexiuni pozitive si/sau negative fata de o linie de referinta (.4-65). Orientarea corecta a fasciculului de US se realizeaza cu ajutorul unui semnal sonor care este expresia FD.

2. Ecocardiografia Doppler cu emisie pulsatorie (P-Dopp).
In acest mod de examinare, acelasi traductor emite si receptioneaza US in mod alternativ, deci emisia US se face in mod pulsat. Dupa cum s-a aratat anterior, aparatul are capacitatea de a detecta profunzimea de la care prone un anumit ecou, prin masurarea intervalului de timp scurs intre momentul emisiei si cel al receptiei ecoului. Emisia US
efectuindu-se in mod pulsator, P-Dopp poate fi cu usurinta efectuata concomitent cu Eco-M, sau mai ales cu Eco-2D.

Pe imaginea Eco-2D, examinatorul are posibilitatea de a selectiona in profunzime zona limitata din care urmeaza a fi recoltat semnalul Doppler prin plasarea, pe imagine si dupa dorinta a unui mic volum-tinta, numit esantion Doppler (.4-66). in acest mod se poate studia comportarea fluxului sanguin intr-o zona foarte restransa a inimii, fara interferenta curentilor sanguini din vecinatate.

La aparatele moderne, variatia FD este transformata si afisata direct sub forma de variatie a tezei. Rezulta un spectru de teze in functie de timp, intrucat in volumul examinat fluxul sanguin prezinta mici diferente. in mod normal, fluxul intracardiac este caracterizat printr-un spectru ingust al tezelor (.4-67).
Tehnica P-Dopp este caracterizata printr-o frecventa de repetitie a pulsurilor de US (FRP), intrucat emisia US se realizeaza in mod pulsator. Exista o asa-numita "limita a lui Nyquist care are valoarea = FRP/2. Valori ale FD mai mari decat limita lui Nyquist sunt inregistrate in mod ambiguu, rezultand fenomenul de aliasing (-engl.) sau repliere (Apetrei - 3), care consta in faptul ca valorile FD caracteristice unui anumit sens de deplasare a fluxului sanguin si care depasesc limita maxima a aparatului (determinata de limita lui Nyquist) sunt inscrise sub linia de referinta, ca si cum ar exista un flux in sens contrar. Cu alte cunte, tezele mari ale fluxului sanguin (care produc FD mare) nu pot fi inregistrate corect cu ajutorul P-Dopp, datorita fenomenului de aliasing (.4-68). Pentru inlaturarea acestui inconvenient, au fost create aparate cu FRP mare (aparate "cu repetitie"), tocmai in scopul de a creste limita lui Nyquist. La aceste aparate apar insa probleme in localizarea corecta a esantionului Doppler, deoarece acest mod de emisie a US se apropie de caracteristicile C-Dopp.

Avantajele P-Dopp: - pot fi examinate fluxuri sanguine in zone foarte limitate si care pot fi alese dupa dorinta;
- directionarea spatiala a fasciculului de US beneficiaza de orientarea pe imaginea Eco-2D;
- emisia US fiind pulsatorie, organismul este supus la un flux mic de energie ultrasonora incidenta.
Dezavantajele P-Dopp: - fenomenul de aliasing nu permite investigarea tezelor mari;

- echipamentul este mai costisitor.

Informatii furnizate de Eco-Dopp

1) Prezenta fluxului sanguin se traduce prin inregistrarea unor deflexiuni fata de o linie de referinta (linia zero), deflexiuni care reprezinta de fapt traseul Doppier.
2) Sensul fluxului sanguin se sileste conventional, dupa cum urmeaza:
- daca fluxul se indreapta spre traductor, deflexiunea corespunzatoare este inscrisa deasupra liniei zero (pozitiva);
- daca fluxul se indeparteaza de traductor, deflexiunea corespunzatoare este inscrisa dedesubtul liniei zero (negativa) (.4-69).
In aprecierea sensului de curgere a sangelui are mare importanta cunoasterea locului de aplicare a traductorului pe torace si cunoasterea directiei normale de circulatie a sangelui prin corp.
3) Viteza fluxului sanguin. Traseul Doppier reprezinta o desfasurare in functie de timp a tezelor fluxului sanguin pe o anumita linie de informatie ultrasonora data. Ca si Eco-M, traseul Eco-Dopp are doua dimensiuni: pe orizontala este timpul (in secunde), iar pe verticala, la aparatele mai vechi FD, iar la aparatele moderne se exprima direct teza (in m/sec). in mod similar cu Eco-M, pe traseele oblic
ascendente se poate calcula acceleratia, iar pe cele oblic descendente, decceleratia fluxului sanguin, in m/sec2 ( .4-70).

4) Caracterul fluxului sanguin
a.- fluxul laminar este caracterizat prin faptul ca vectorii de teza au sens paralel, directia identica, marimea aproape identica (in centrul unui vas teza este ceva mai mare), rezultand un spectru ingust de teza;
b.- fluxul turbulent este caracterizat prin faptul ca vectorii de teza au marimi si directii foarte variate, rezultand un spectru larg de teze (.4-71).

5) Informatii derivate. Din informatiile primare aratate mai sus pot fi derivate o serie de date cu importanta diagnostica:
- gradientul de presiune intre cei doi versanti ai unei stenoze;
- debitul sanguin;

- aria unei valvule.

Caracterele Eco-Doppler generale ale Cardiopatiile valvulare
1) Stenoza. Proximal de o stenoza, fluxul sanguin are caracter laminar normal. La nivelul zonei stenozate, teza fluxului creste foarte mult, dar spectrul ramane ingust. Dincolo de zona stenozata apare fluxul turbulent, cu largire spectrala. Mai departe de stenoza, fluxul redene laminar (.4-71).
2) Insuficienta varvulara este caracterizata prin detectarea unui flux anormal ca moment si orientare intr-o anumita catate (de exemplu, flux anormal diastolic in VS, orientat dinspre Ao spre apex, in caz de IA). De regula, fluxul regurgitant are teza mare si caracter turbulent. Jeturile de regurgitare pot fi inguste, cu origine si orientare foarte variata, astfel ca examenul Eco-Dopp trebuie efectuat foarte minutios.

Ecocardiografia bidimensionala Doppler codificata color (2D-color-Dopp)
Jetul sanguin (din insuficienta sau stenoza) este o entitate tridimensionala, cu mari variatii in ce priveste:
- originea, dimensiunile, conturul, forma, directia si profunzimea;
- incidenta EcoCG utilizata pentru examinare;
- diferitele momente ale unui ciclu cardiac in care se face inregistrarea.
Toate acestea fac ca examinarea P-Dopp sau C-Dopp sa fie grevate de posibilitatea unor erori tehnice. Pentru surmontarea acestor dificultati, a ^ fost imaginata tehnica 2D-color-Dopp. in aceasta tehnica, traductorul unic are posibilitatea de a oferi concomitent atat o imagine bidimensionala (sau o Eco-M), cat si informatii Doppler extinse. Fiecare punct al unei zone a imaginii bidimensionale este analizat instantaneu prin metoda P-Dopp (.4-72), iar informatiile sunt preluate de un autocorelator care realizeaza calcularea foarte rapida a tezei medii in fiecare din aceste puncte. Informatiile obp'nute sunt codificate color si sunt suprapuse 7/7 bloc" peste imaginea bidimensionala Procesul este repetat cu frecventa mare, obtinandu-se 16 imagini pe secunda, ceea ce permite afisarea in timp real sub forma unui film colora tezelor fluxului sanguin prin inima, suprapus pe imaginea Eco-2D in a/b-negru

Codificarea color permite evaluarea urmatoarelor proprietati ale fluxului sanguin:
1) Directia. - punctele in care deplasarea sangelului este perpendiculara pe directia fasciculului US (deci nu genereaza semnal Doppler) raman colorate in nuanta de gri;
- punctele in care fluxul sanguin se indreapta spre traductor sunt colorate in nuante de rosu
- punctele in care fluxul sanguin se indeparteaza de traductor sunt colorate in nuante de albastru.

2) Viteza - cu cat teza este mai mare, cu atat nuanta culorii respective este mai pala;
- tezele mai mici de 0,06 m/sec nu sunt codificate color;
- tezele care depasesc limita lui Nyquist duc la fenomenul de aliasing (repliere) care se traduce prin inversarea culorii (de exemplu un flux spre traductor cu teza foarte mare va fi colorat in albastru).
3) Turbulenta: - prezenta unei variatii mari a tezei medii, caracteristica fluxului turbulent, detectata de autocorelator va duce la adaugarea unei nuante de verde la culoarea primara,
- cu cat turbulenta este mai mare, nuanta de verde este mai intensa;
- fluxul turbulent orientat spre traductor este colorat in nuante de galben (= rosu + verde);
- fluxul turbulent care se indeparteaza de traductor este colorat in nuante de turcoaz(= albastru + verde);
- fluxul turbulent cu teza mare are aspect de mozaic.
Aspectul 2D-color-Dopp in incidenta AP2C este prezentata in .4-73.
Trebuie accentuat ca imaginea 2D-color-Dopp nu edentiaza direct fluxul de sange, ci este o harta bidimensionala a tezei fluxului sanguin.