Principi basilari di color-doppler e power-doppler. Corso Base per Iter Formativo in Ecografia Nefrologica. Lecco Novembre 2015

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1 Istituto di Radiologia Principi basilari di color-doppler e power-doppler Corso Base per Iter Formativo in Ecografia Nefrologica Lecco Novembre 2015

2 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

3 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

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

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

6 Principi fisici dell'effetto Doppler

7 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

8 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

9 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

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

11 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 θ fra il vaso esaminato e il fascio ultrasonoro

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

13 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

14 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%

15 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:

16 Apparecchiature Doppler Doppler continuo Doppler pulsato Color Doppler Power Doppler

17 sonda Doppler continuo

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

19 sonda Doppler pulsato

20 Doppler Pulsato PRF trasmissione attesa attesa ricezione

21 Doppler Pulsato PRF trasmissione attesa attesa ricezione

22 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

23 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

24 analisi spettrale: lettura digitale

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26 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

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

28 frequenza Onda ricostruita Campionamento con Doppler pulsato

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31 abbassando la linea di 0 si può eliminare l aliasing

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35 Posizionamento del volume campione

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

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39 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

40 flusso ad alta resistenza arterie periferiche carotide esterna alcuni flussi tumorali basso flusso diastolico

41 flusso a bassa resistenza arterie cerebrali arterie renali arterie parenchimali flogosi (iperemia) flusso diastolico elevato

42 indice di resistenza (RI) basso = flogosi

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44 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

45 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

46 sonda raggio

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

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

49 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

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

51 L aliasing con color Doppler

52 L aliasing

53 L aliasing

54 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

55 Lo steering

56 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

57 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

58 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

59 Power Doppler

60 Power Doppler ampiezza frequenza

61 Power Doppler ampiezza _ 0 + frequenza

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

63 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