Изменение допплеровской частоты пропорционально cos, поскольку датчик улавливает скорость клетки крови (фактическое изменение частоты) по отношению к нему, однако ультрасонографист заинтересован в измерении скорости по отношению к сосуду. Поэтому при определении датчиком скорости в направлении потока крови необходимо принимать во внимание угол сканирования. Чем острее угол сканирования 6, тем больше изменение допплеровской частоты, потому что, когда величина угла 6 приближается к нулю, его косинус приближается к 1; но фактическая скорость крови определяется вне зависимости от угла сканирования, выбранного исследователем.

Клетки крови намного меньше длины ультразвуковой волны (120 ц по сравнению с ~0,1 мм при 5 МГц); их импеданс по сравнению с окружающими тканями низкий, поэтому они слабо отражают ультразвук. Интенсивность эха пропорциональна четвертой части интенсивности ультразвука, и это свойство может дать преимущество при анализе возвращенного сигнала низкого уровня. Клетки крови обладают таким свойством и называются рассеивателями лучей.

Допплеровские режимы

Существует два типа допплеровского возбуждения: непрерывная волна (НВ) и пульсовое излучение (ПИ). Ультразвуковые кристаллы всегда участвуют в создании НВ и только очень короткое время в ПИ (обычно около 1%).

НВ-допплеровские кристаллы всегда активны, поэтому их называют непрерывными. Таким образом, в набор должны входить два кристалла, потому что один из кристаллов все время генерирует ультразвуковую волну, а другой всегда ее получает. Примером НВ-устройства может служить допплеровский датчик. Если посмотреть на рабочий конец допплеровского датчика с близкого расстояния, можно увидеть два расположенных напротив друг друга элемента. К сожалению, мы не можем выбирать определенную область сканирования НВ-допплером, что делает его менее полезным, чем инструмент с ПИ. Так, например, при НВ-допплерографии все сосуды при ультразвуковом сканировании возвратят к датчику смешанное эхо, состоящее из сигналов, отраженных как от артерий, так и от вен.

Пульсовая допплерография действует по другому принципу. Каждый датчик использует много кристаллов (в среднем около 100). Каждый кристалл передает ультразвук только в определенный для него временной отрезок, а в остальное время получает отраженный сигнал. Тот же элемент, который генерирует ультразвуковой луч, мгновением позже получает его эхо. Это позволяет управлять всем множеством кристаллов с помощью электроники и в реальном времени получать двухмерное изображение и допплеровские данные.

Элементы возбуждаются таким образом, чтобы создать управляемый луч, сканирующий через ткани исследуемой области. Кроме формирования изображения в В-режиме, для вычисления скорости потоков в областях, выбранных ультрасонографистом, в пределах этого изображения применяется уравнение Допплера.

Например, изменение допплеровской частоты или скорости может быть отображено графически в реальном времени цветом, что называется спектральным анализом; каждый цвет соответствует различной скорости или частоте. Помните, что если вы знаете изменение частоты, то, используя уравнение, можно вычислить скорость движения крови. В каждый момент времени и в каждой точке трехмерного потока скорость крови непрерывно изменяется с сердечным циклом и в зависимости от того, с чем она контактирует. Если сканируется обширная область потока крови, одновременно может быть представлен широкий спектр скоростей. Далее объясняется, как допплеровская аппаратура отображает спектр скорости потока для пользователя.

Этот поток трехфазовый. По оси Y показана скорость (или частота), по оси X — время. Когда изменение допплеровской частоты положительно, кровь движется к датчику и волна формируется выше нулевого уровня. Это происходит в систолу и в раннюю диастолу. Когда волна находится на нулевом уровне, кровь не перемещается ни в направлении датчика, ни от него — она неподвижна. Когда кровь движется от датчика, формирование волны происходит ниже нулевого значения оси, что указывает на отрицательное изменение допплеровской частоты. В третьей фазе (поздняя диастола) кровоток вновь меняет направление и снова движется к датчику. Каждая из частей графика называется фазой; а так как отдельная волна проходит три из них, она называется трехфазовой.

Обратите внимание, что след волны не может быть отражен единственной тонкой линией, и его толщина изменяется. В каждый момент времени отображается мультичастотный спектр, что соответствует различным скоростям потока в области интереса, ограниченной двумя линиями. На яркость или цвет этого отображения влияет не только скорость крови, но и относительное число клеток, перемещающихся с различной скоростью. В этом примере движущиеся с определенной скоростью эритроциты будут отображаться тем ярче, чем большее их число движется с данной скоростью. Темные области будут соответствовать небольшому числу клеток, перемежающихся с одной скоростью.

- Читать далее "Заданный объем допплеровского сканирования. Ламинарный поток крови"