Обзор функции УЗИ: Режимы УЗИ на основе эффекта Допплера

На основе эффекта Допплера врачи ультразвуковой диагностики ежедневно проводят исследования в кардиологии и сосудистой диагностике. Методику исследования называют допплерографией. Непосредственно сам эффект Допплера заключается в следующем: частота колебаний звуковых волн, излучаемых источником звука, и частота этих же звуковых волн, принимаемых приемником звука, отличаются если приемник и передатчик движутся друг относительно друга (сближаются или удаляются). Тот же эффект наблюдается, если в приемник поступают сигналы источника звука после отражения движущимся отражателем.

 

Это имеет место при отражении ультразвуковых сигналов от движущихся биологических структур (например, клеточных элементов крови).

 

В медицинских ультразвуковых приборах источник и приемник сигналов объединены в датчике прибора, т.е. излучение и прием сигналов происходит в одном месте. Эхо-сигналы, отражаемые в сторону датчика, принимаются находящимся в датчике преобразователем, это и есть приемник эхо-сигналов. Если наблюдаемые структуры неподвижны, эхо-сигналы от них не имеют частотного сдвига. В случае движения биологических структур в эхо-сигналах появляется частотный сдвиг, изменяющий значение частоты эхо-сигнала по сравнению с частотой излучаемого ультразвука.

Непрерывноволновой допплер (continuous wave Doppler - CW-Doppler) был первым и (на ранней стадии развития ультразвуковых допплеровских систем) единственным использовавшимся методом допплеровской эхографии. В режиме CW излучаются и принимаются синусоидальные сигналы большой длительности. На самом деле длительность эхо-сигналов, обрабатываемых в системе, ограничена во времени. В противном случае невозможно оценивать изменение спектра скоростей кровотока во времени на различных фазах сердечного цикла, т.е. не реализуется принцип измерения "в реальном времени". Для режима CW используются специальные датчики, в которых излучение и прием обеспечивается отдельными ультразвуковыми преобразователями. Области применения метода непрерывноволнового допплера - исследование кровотока в периферических сосудах, анализ атриовентрикулярного и аортального кровотока.

Импульсно-волновой допплер (Pulsed Wave Doppler - PW). Основной недостаток метода непрерывноволнового допплера - отсутствие разрешающей способности по глубине, в импульсно-волновом режиме исключается данная проблема. Для получения двухмерного акустического изображения (В-эхограммы) в ультразвуковых сканерах используется излучение импульсных сигналов. При этом чем короче во времени импульсы, тем лучше разрешающая способность по глубине, или продольная разрешающая способность (longitudinal resolution).

Режим цветового допплеровского картирования или ЦДК (Color Flow Mapping - CFM) используются также обозначения CFI (Color Flow Imaging), CDV (Color Doppler Visualization) и CDI (Color Doppler Imaging). Принципиальным отличием режима CFM является то, что в определенной (выделенной) части серошкального изображения выводится в цвете информация о скорости движения структур в каждом из элементов изображения. Кровоток в серошкальном В-режиме, как правило, отображается плохо, прежде всего из-за недостаточного уровня отраженных от элементов крови эхо-сигналов. В режиме CFM более высокая энергия излучаемых сигналов позволяет наблюдать эхо-сигналы от элементов крови.

Энергетический допплер (PD - power Doppler) - энергетическая допплеровская эхография. Этот режим является модификацией режима цветового допплеровского картирования и отличается от него тем, что позволяет отображать двухмерную картину расположения и формы сосудов, выделяя их одним цветом на фоне обычного изображения в В-режиме. Метод энергетического допплера не дает информацию о средней скорости кровотока в отдельных элементах изображения, а регистрирует факт наличия кровотока.

Допплеровская визуализация тканей (DTI - Doppler Tussue Imaging, или TSI — Tissue Specific Imaging). Метод используется для регистрации движения тканей, например миокарда, путем отображения на двухмерной картине пространственного распределения скоростей движения отдельных элементов тканей тем же способом, что при цветовом допплеровском картировании. Принципиальное отличие метода состоит в том, что если при цветовом допплеровском картировании с помощью фильтров исключаются эхо-сигналы от стенок сердца и сосудов, то при допплеровской визуализации тканей, наоборот - исключается информация о кровотоке и регистрируется только движение тканей. Аналогом является тканевый допплер (TDI, TSI).