doppler espectral
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DR. JAIME INGAR PINEDO
UNIDAD DE MEDICINA FETAL INMP
2011
INTRODUCCIÓN
En los últimos años se han incrementado enormemente las capacidades de representación del flujo sanguíneo mediante el ultrasonido
El Doppler color es común y el Doppler poder proporciona nuevas formas de representación del flujo sanguíneo
La técnica se viene utilizando cada día con mayor frecuencia
PRINCIPIOS
El sonido se propaga en forma de energía
ondulatoria a través de un medio elástico.
Si el emisor está en reposo las ondas sólo
varían en intensidad.
Si el emisor se encuentra en movimiento las
ondas varían de frecuencia y se atenúan
progresivamente.
EFECTO PIEZO-ELÉCTRICOGENERADOR DE ULTRASONIDOS
El ultrasonido en
medicina es una
aplicación del “efecto
piezoeléctrico”
inverso descrito por
Pierre Curie en 1880
y Lippman en 1881.
PROPIEDADES DEL ULTRASONIDO
Frecuencia: número de vibraciones/ tiempo (ciclos/seg.) Herzios y MHz.
Intensidad o fuerza
Amplitud de la onda (Bells
o db).
Potencia es la energía
10-50 (mW/cm).
Velocidad del sonido depende del medio en que se propaga.
IMPEDANCIAS
ACÚSTICAS
Aire 330 m/s
Agua 1,495 m/s
Hígado 1,570 m/s
Riñón 1,560 m/s
Músculo 1,568 m/s
Grasa 1,476 m/s
T. Humanos 1,540 m/s
Hueso 3,360 m/s
FÍSICA DEL SONIDO
El sonido es una
energía vibratoria que
se propaga en un medio
elástico.
El oído humano es
capaz de percibir los
sonidos en el rango de
las 16 a 16,000 c/s (Hz)
Los ultrasonidos
diagnósticos oscilan
entre los 2,5 a 15 MHz
PROPIEDADES FÍSICAS
Refracción: Es el cambio de la velocidad del
sonido al atravesar medios de distinta
densidad.
Reflexión: Especular y Dispersa.
Atenuación: Es la pérdida de la energía
acústica por distancia a la fuente transmisora,
dispersión o por absorción del medio.
Resolución: Es la capacidad de diferenciar la
menor distancia entre dos puntos. Es direc-
tamente proporcional a la frecuencia.
ATENUACION
Onda Incidente
Onda Reflejada
Onda Transmitida
Impedancia Medio 1
Impedancia Medio 2
Dispersión: Perdida de energía solo por el hecho de alejarse del emisor.
Absorción: caída geométrica de energía que depende del
medio. Es del orden de 1 db/MHz por cada
cm. de penetración en los tejidos de los
mamíferos.
Refracción: Ondas reflejadas o transmitidas que alteran su
dirección.
Onda
Reflejada
Onda
Transmitida
Onda
Incidente
Interfaz
EFECTOS BIOLOGICOS DE LOS ULTRASONIDOS
Como procedimiento diagnóstico elultrasonido ha establecido un envidiablerécord de seguridad.
El Instituto Americano de Ultrasonido enMedicina (AIUM) en 1991 declaró:
“No confirmed biological effects on patients orinstrument operators caused by exposure atintensities typical of present diagnosticultrasound instruments have ever beenreported”
EFECTOS BIOLOGICOS DE LOS ULTRASONIDOS
En medicina se asume el principio de ofrecer el
mayor beneficio con los menores riesgos al
paciente.
El ultrasonido siempre se ha considerado del
mayor beneficio y prácticamente sin riesgos para
el paciente. Sobre todo, porque a pesar del
tiempo transcurrido y el aumento de los equipos,
aplicaciones y exámenes, no aparecen
evidencias de efectos nocivos atribuibles a la
técnica.
EFECTOS BIOLÓGICOS CELULAS: Ruptura de nucleolos y lisosomas con liberación de
enzimas.
Disrupción de las crestas mitocondriales.
Incremento de la permeabilidad de las membranas.
TEJIDOS Y ORGANOS: Calentamiento selectivo de nervios periféricos.
Reducción de los potenciales de acción.
Edema tisular.
Reducción del glucógeno en hígado y músculo.
Formación de cataratas.
Hemorragia.
CONCLUSION SOBRE EFECTOS
BIOLOGICOS El ultrasonido en medicina, no obstante la inocuidad de
los equipos actuales , no está exento de efectosbiológicos peligrosos por encima de cierta intensidad.
El hecho de que, hasta la fecha, no se hayan reportado
daños evidentes atribuibles, no excluye que los nuevos
aparatos con Doppler cada vez más potentes a
tiempos de exposición mayores puedan llegar al nivel
de considerarse la ecuación riesgos vs beneficios.
La comprensión de los efectos biológicos es esencial
para el uso prudente de la técnica.
Johann Christian DopplerFísico Austriaco
1803 - 1853
1842: correlación entre modificaciones de
frecuencia y velocidad, basado en el cambio
de color de las estrellas según si estuviesen
aproximándose o alejándose de la Tierra.
Describió el fenómeno que hoy lleva su
nombre, en relación con la luz.
HISTORIA
Detti laura, Mari Giancarlo, Cheng Chi, et al. Fetal doppler velocimtry.Obstet Gynecol Clin N Am. 2004; 211-214
1845, holandés Buys Ballot comprobó experimentalmente el efecto
Doppler en las ondas sonoras. Relación entre cambios de frecuencia y
velocidad. Consiste en el cambio de frecuencia de la onda sonora
reflejada con respecto a la emitida provocado por los tejidos en
movimiento atravesados por la onda US
EFECTO DOPPLER
Cuando el haz de US impacta sobre un
blanco móvil (GR) el eco retorna al
transductor con una Lo modificada. Esto
implica un cambio en la F en relación inversa.
EFECTO DOPPLER
Si el GR se aproxima al transductor
comprime la onda de retorno ( Lo y F)
Cuando la F de retorno es > F emitida, la
diferencia resultante (F doppler), en este
caso mayor que cero se codificará como
señal positiva (roja en D.color y por
encima de la línea basal en D.pulsado)
ECUACIÓN DOPPLER
Permite determinar la velocidad circulatoria de los GR
F = 2VGR x Fo x CosC
F: F diferencial (F recibida – F emitida)
V : Velocidad circulatoria de los GR
Fo : Frecuencia original emitida x transductor
C : Constante (Vel. Propagac del US en T. Blandos)
1540 mts/seg
ECUACIÓN DOPPLER
El equipo conoce todos las datos de la
fórmula excepto V.
Única intervención: corrección angular
adecuada para que el Cos sea el
correcto
Vaso sanguíneo: hematíes
.. velocidad
@
En medicina se utiliza
para la detección y
medida del flujo
sanguíneo.
Los reflectores de
onda son los hematíes.
Recepción US
Emisión US
EFECTO DOPPLER
EFECTO DOPPLER
60º
fR
fT
C
cosVffF
TR
INTRODUCCIÓN
Efecto Doppler
Se define como la variación del tono de un sonido en relación a la variación de distancia entre el origen y el observador. Cuando el origen es móvil esta cambia y se puede
cuantificar denominándose Modificación Doppler.
Cuando la frecuencia del sonido emitido es fija se puede calcular la Modificación Doppler y se correlaciona con la velocidad de movimiento relativo entre el blanco y el transductor.
Este principio aplicado al ultrasonido nos permite conocer ondas de velocidad de flujo de un vaso determinado.
Deane, C. Doppler Ultrasound: Principles and Practice. En: Doppler in Obstetrics. Nicolaides, K. Ed.
http://www.centrus.com.br/DiplomaFMF/SeriesFMF/doppler/capitulos-html/chapter_01.htm
INTRODUCCIÓN
La señal de Frecuencia
Doppler es mayor a mayor
alineación entre el haz de
ultrasonido y el flujo a
estudiar.
A > B > C > D
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El transductor emisor y receptor
de las ondas de frecuencia,
transformándose como principal
variable el ángulo de incidencia
de las ondas
EVALUACIÓN DEL DOPPLER
Cuantitativa
Velocidad Sistólica máxima.
Velocidad de fin de Diástole.
Velocidad Promedio.
Semi-Cuantitativa
Indice de Pulsatilidad.
Indice de Resistencia.
Proporción S/D.
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S
D
media
ANALISIS DEL ESPECTRO DOPPLER
TERMINOLOGÍA
INDICE DE RESISTENCIA
Se calcula por la diferencia de los picos de velocidad sistólica y diastólica dividida por el pico sistólico.
(entre 0 y 1)
* Pourcelot
..
....
SistVel
DiastVelSistVelRI
TERMINOLOGÍA
INDICE DE PULSATILIDAD
Se define como la diferencia entre el pico
sistólico y el pico de velocidad diastólica
dividida entre el promedio de los cambios de
frecuencia segundo a segundo.
IP = Vel.Sist. - Vel. Diast. (entre 0 y 7)
Prom. de Frec.
* Campbell
DOPPLER EN GINECOLOGÍA
Flujos vasculares de alta
resistencia: Condición Benigna
IR > 0,75 y IP > 3,25
Flujos Vasculares de baja
resistencia: Condición
peligrosa o maligna IR < 0,50
y IP < 2
DOPPLER EN OBSTETRICIA
Flujos vasculares de alta resistencia:
Situación ominosa para el feto.
IR cercano a 1 e IP cercano a 7
Flujos vasculares de baja resistencia:
Buena perfusión materna-fetal.
IR e IP cercanos a 0
Depende de:
Velocidad de la sangre: a medida que
aumenta la velocidad, también lo hace la
frecuencia Doppler
Frecuencia de ultrasonido dar aumento de
la ultrasonido: mayor frecuencia de
frecuencia Doppler.
Elección de la frecuencia
Angulo del haz de ultrasonidos
ANALISIS DEL ESPECTRO DOPPLER
Aunque se han implementado varios métodos de análisis espectral, la mayoría usa la “Transformación rápida digital de Fourier”.
Períodos de señal son digitalizadas y los componentes de frecuencia son analizadas matemáticamente a suficiente velocidad para obtener espectros en tiempo real.
Las características de la onda espectral son la consecuencia de las características hemodinámicas del vaso insonado.
TIPOS DE DOPPLER Doppler continuo
Doppler pulsado Duplex
Doppler color Triplex
Doppler de energía
(Power Angio)
Nuevas tecnologías 3D/4D Angiografía Power Doppler
(Glass Body).
Spatial Temporal Image
B - Flow
TIPOS DE DOPPLER: DOPPLER DE ONDA CONTÍNUA Usa la transmisión y
recepción contínua del ultrasonido.
El Transmisor esta separado del Receptor, y los haces se cruzan en un ángulo pre-definido.
Características:
baja energía de salida acústica.
No permite seleccionar la profundidad ni el volumen de muestra.
No se visualizan los vasos simultáneamente.
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USO Medición de LCF.
TIPOS DE DOPPLER: DOPPLER PULSADO
Transmite el ultrasonido
de manera pulsátil,
usando el transductor
como emisor y receptor.
Características:
Mayor energía de
salida acústica.
Permite seleccionar la
profundidad y la
amplitud del volumen
de muestra.
Permite visualizan los
vasos a estudiar.
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PARÁMETROS Y CONTROLES
Sistema Duplex:
Exhiben Modo B
con Doppler
pulsado simult. O
con Doppler color
PARÁMETROS Y CONTROLES
Sistema triplex:
Representación
simultánea de
Modo B,
doppler color y
espectral
MODOS DE IMAGEN DE FLUJO
Doppler Pulsado: “Spectral Doppler”
Información detallada del
flujo en un punto
específico.
Entrega un Sonograma
de la arteria o vena en
estudio.
Buena resolución
temporal.
Permite el cálculo de
velocidades e índices.
Doppler Color:
Información general del
flujo en una región.
Entrega un Mapa-Color
de los flujos superpuesto
en la imagen ecográfica
bidimensional, en tiempo
real.
Mala resolución temporal.
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MODOS DE IMAGEN DE FLUJO
El Doppler pulsado muestra el espectro completo de las señales Doppler en una muestra de volumen única.
El Doppler color presenta dos parámetros de la señal Doppler:
La varianza Ancho.
La velocidad media.
A ambos parámetros se les asignan colores y se representan en el monitor.
Un 3º parámetro es la Potencia o
Energía
POWER DOPPLER
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EQUIPOS DE DOPPLER
CONTINUO
Los equipos de onda contínua son los más
simples.
El transductor tiene 2 elementos: uno que
transmite y otro que recibe.
Un demodulador calcula la diferencia de
frecuencias emitidas y recibidas por los
cristales, originando el efecto Doppler.
EQUIPOS DE DOPPLER CONTINUO
El haz emitido puede captar cualquier
estructura en movimiento la cual origina
una señal “sucia” o superpuesta.
Trabajan a frecuencias de 7 - 10 MHz. Y
sirven para detectar velocidad de flujos
vasculares de vasos superficiales
periféricas y LF.
DOPPLER PULSADO
Combina la detección de velocidad de flujo delDoppler continuo con el rango de discriminaciónde un sistema pulsado.
El mismo transductor transmite y recibe lospulsos ultrasónicos provenientes de unamuestra seleccionada, permitiendo sintetizar laseñal Doppler.
La señal sintetizadas puede ser analizada en lapantalla “Doppler Espectral Analysis”.
DOPPLER DE LA UTERINA
GESTACION 17 SEMANAS
DOPPLER EN EL EMBARAZO ECTOPICO
POWER DOPPLER
También mencionada como
Energy Doppler, Amplitude
Doppler o Doppler
Angiography.
Muestra la magnitud del flujo
en vez de la frecuencia
Doppler.
Características:
Independiente del ángulo.
Permite ver volúmenes y
velocidades muy bajas.
No afecta a distorsión.
Desventaja Falta de un
método cuantitativo, objetivo y
confiable para la
interpretación de sus
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COLOR DOPPLER DIGITAL
“POWER DOPPLER”
Se basa en los cambios de amplitud segundo a
segundo y no a los cambios de frecuencia, por
lo tanto, es independiente al ángulo de
incidencia.
El rango de color ya no es de azul a rojo sino
de rojo a naranja.
Permite visualizar mayor cantidad de vasos y
medir vasos pequeños.
POLÍGONO DE WILLIS
ANGIO-POWER 3D
DOPPLER COLOR Es una aplicación del Doppler-pulsado
multimuestral a diferentes profundidades del haz ultrasónico, en forma simultánea.
Permite mapear todas las fuentes de
señal Doppler en la imagen bidimensional.
Asigna un color según la dirección del
flujo: “color-flow-mapping”.
Aorta descendente
VCI
DOPPLER COLOR
DOPPLER COLOR
Requiere un tiempo mínimo (10 mseg.) para
que el demodulador calcule los cambios de
frecuencia en todo el corte bidimensional
manteniendo el transductor fijo.
Los equipos modernos han tratado de superar
esta incomodidad aumentando la tasa de
repetición de pulsos (RPF) lo cual obliga a
aumentar la potencia hasta cerca de 1
Watt/cm2.
EVALUACIÓN CUALITATIVA DEL DOPPLER
Encontrar o no flujo en un determinado vaso u
órgano blanco.
Visualmente Sonograma o Doppler Color.
Auditivamente.
Evaluación de la forma de la curva encontrada.
Escotadura diastólica.
Flujo Reverso.
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ARTEFACTOS
Categoría I: Por limitaciones tx.
- Aliasing.
- Ausencia de flujo ( x Angulo inapropiado)
Categoría II: Por la anatomía del
paciente
- Imagen especular.
- Color extravascular
Categoría III: Factores del ecógrafo
- Artefacto de borde.
- Artefacto de centelleo.
ARTEFACTOSAliasing: Saturación de la señal Doppler.
Los pulsos son transmitidos a una frecuencia dada (Frecuencia de Repetición de Pulso =FRP).
La máxima frecuencia Doppler (fd) medible adecuadamente es la mitad de la FRP.
Si la Velocidad sanguínea y el ángulo de incidencia dan una fdmayor, se obtiene una señal doppler ambigua en relación a la velocidad y a la dirección del flujo.
Deane, C. Doppler Ultrasound: Principles and Practice. En: Doppler in Obstetrics. Nicolaides, K. Ed.
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ALIASING
Artefacto producido
cuando la velocidad
de captación del
equipo (escala de
velocidad) es menor
que la velocidad de
la sangre en el vaso
explorado
Se manifiesta decapitando el pico de velocidad máxima en el límite alto de la escala, apareciendo este pico en la porción más inferior de la escala
ESPECTRAL
ALIASING
Se observa un mosaico
de colores de manera
que en vasos grandes,
los flujos que van hacia
el transductor, de los
bordes hacia el centro
del vaso se representan
los colores rojo-amarillo-
azul claro- azul oscuro
COLOR
ALIASING
Soluciones:
Descender la línea basal
Aumentar el PRF (velocidad)
Aumentar el ángulo de insonación
Cambiar a un transductor de menor
frecuencia
ARTEFACTOS
Color
extravascular
X ganancia color
excesiva
X movimiento del
paciente
ARTEFACTOS
Imagen especular
Ambigüedad direccional
X señal doppler excesivamente potente
X ángulo de 90º
ARTEFACTO DE BORDE
Falsa señal Doppler generada en el margen de una superficie fuertemente reflectante y lisa (cortical ósea) simulando un vaso.
El artefacto es más frecuente con Doppler angio y con escala de velocidad y PRF bajos y valores también bajos de filtro de pared.
El artefacto se identifica con el Doppler pulsado que demuestra un trazado simétrico por encima y debajo de la línea base típico de “ruido”.
ARTEFACTO DE CENTELLEO
Se presenta como señales de Doppler color por detrás de una superficie fuertemente reflectante (p.e. calcificación) que se comporta como si existiera flujo o un artefacto de movimiento (“cola de cometa en mosaico de colores”).
El Doppler pulsado identifica una imagen típica de ruido con trazado irregular de la misma amplitud a ambos lados de la línea base.
DOPPLER ESPECTRAL
INDICE DE PULSATILIDAD
IP = A – B
M
M : Velocidad Media (calculada
automáticamente por el SW)
Vena pulmonar
Arteria pulmonar
Vena pulmonar
Posición materna
FCF
Movimientos respiratorios
fetales
Viscosidad sanguínea
Esta frecuencia será > o < dependiendo desi el tejido se acerca o aleja de la sonda.
Podemos obtener la velocidad y dirección dela sangre (se representan con colores) yaque los US rebotan en los glóbulos rojos dela sangre en movimiento y esto cambia lafrecuencia.
Así, podemos seguir el movimiento de losórganos y detectar anomalías
EFECTO DOPPLER
Detti laura, Mari Giancarlo, Cheng Chi, et al. Fetal doppler velocimtry.Obstet Gynecol Clin N Am. 2004; 211-214
CORRECCIÓN ANGULAR
En Doppler obstétrico se trabaja con índices y no con velocidades absolutas
corrección angular es INNECESARIA
Mejor ángulo: 0º ó 180º
Peor ángulo: 90º
CORRECCIÓN ANGULAR
Si incidimos un vaso en ángulo recto (90º) no habrá señal color ni espectral (señal ausente)
La ausencia de flujo puede resultar un artefacto por ángulo de insonación desfavorable.
Señal ausente no siempre es flujo ausente
CORRECCIÓN ANGULAR
Única circunstancia
en obstetricia donde
es necesario tener en
cuenta el angulo de
insonación:
evaluación del pico
de velocidad sistólica
de la ACM
EFECTO DE LOS ÁNGULOS DEL
TRANSDUCTOR SOBRE EL VASO INSONADO
PARÁMETROS Y CONTROLES Frame Rate Es el número de cuadros por segundo que se
presentan en la pantalla. A > FR > calidad de imagen
Se afecta con
○El tamaño de la caja de color (a > tamaño < FR imagen lenta)
○La velocidad (PRF) (a < PRF < FRimagen lenta)
○El número de modos activos (Modo Triplex imagen más lenta)
PARÁMETROS Y CONTROLES
Pulse Repetition Frequency (PRF)
Es la velocidad (regulable) de muestreo del sistema. También se llama Velocity Range.
Se relaciona con:
○El tamaño del espectro (a >PRF < tamaño)
○El aliasing (PRF bajo)
FX QUE AFECTAN LA OVF
Posición materna
Frecuencia Cardiaca Fetal
Movimientos Respiratorios Fetales
Viscosidad sanguínea
POSICIÓN MATERNA
Evitar la Compresión de VCI
Origina Hipotensión y alteración de la circulación útero-placentaria
Realizar el examen con la paciente en posición semi-sentada y con un leve giro a la izquierda
FRECUENCIA CARDIACA FETAL
Existe relación inversa entre la FCF y la duración del ciclo cardíaco.
Cuando la FCF cae, se prolonga la fase diastólica y la frecuencia telediastólicadisminuye.
No existe significancia clínica si la FCF esta dentro de los valores normales (120-160)
MOVIMIENTOS RESPIRATORIOS
FETALES
Produce variaciones en la forma de las OVF, simulando ondas bi, trigeminadas.
La evaluación doppler fetal se debe realizar durante el apnea fetal, en ausencia de hipo o movimientos excesivos
VISCOSIDAD SANGUÍNEA
Aumento en la viscosidad sanguínea se asocia con disminución en el GC y aumento de la RP y viceversa
No se ha podido demostrar la relación entre viscosidad sanguinea y resistencia al flujo arterial umbilical en fetos humanos
Giles WB, Trudinger BJ, Paimer AA. Umbilical cord whole blood viscosity and
the umbilical artery flow velocity time waveforms: a correlation. Br J Obstet
Gynaecol 1986;93:466
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