Il documento discute le tecniche ecografiche avanzate come l'eco-color-doppler, evidenziando i principi dell'effetto Doppler e la sua applicazione nella valutazione della velocità e del flusso sanguigno. Vengono analizzati vari parametri e metodi di misura, come la frequenza di ripetizione dell'impulso e l'indice di resistenza, oltre a descrivere artefatti e fattori che influenzano la qualità del segnale. Si sottolinea l'importanza di una corretta interpretazione dei risultati in base a diversi distretti anatomici e alle caratteristiche del flusso.

1. Paolo RICCI
U.O.S. di Diagnostica Ecografica Avanzata
ed Eco-color-Doppler
Dipartimento di Scienze Radiologiche,
Oncologiche ed Anatomopatologiche
Eco-Doppler, Elastosonografia e
CEUS:
Aspetti Tecnici

2. Frequenza e effetto Doppler
tempo
ampiezza
MHz
MHz
Doppler-Shift
∆f[+](kHz)
tempo
ampiezza
MHz
MHz
+
= 0
+
= 0

3. 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

4. Frequenza e effetto Doppler
Doppler-Shift
∆f[-](kHz)
tempo
ampiezza
MHz
MHz
+
= 0
2Vfcosα
c
∆f =
∆f Doppler-Shift
V movimento della struttura
bersaglio
fi frequenza onda incidente
c velocità di propagazione
degli US
α angolo di incidenza del
fascio rispetto al bersaglioα

5. Dalle ∆f …Dalle ∆f alle velocità
(cm/s) =
2Vfi cosα
c
∆f(kHz)

6. Energia
Frequenza
Fmin Fmedia Fmax
(+)(-) 0
SEGNALESEGNALE
DOPPLERDOPPLER
Effetto sonoroEffetto sonoro
Curva VelocimetricaCurva Velocimetrica
Immagine CDImmagine CDImmagine PwDImmagine PwD
Effetto Doppler

7. • La frequenza e la modulazione dei suoni
emessi sono in diretta relazione con la
velocità ed il comportamento dei globuli rossi
all’interno del vaso
• La loro valutazione, immediata a livello
qualitativo per operatori esperti, è
comunque soggettiva e non consente
misurazioni oggettive e ripetibili
Analisi Spettrale
Valutazione Acustica

8. Rappresentazione di quattro diversi
parametri
Analisi spettrale
frequenza Doppler -
∆f
direzione
intensità del segnale
variazioni
temporali
∆
f
temp
o
∆f(+)
∆f(-)

9. • Il profilo superiore del tracciato indica i valori di ∆f più
elevati (velocità max)
• la sua ampiezza indica le diverse velocità estrinsecate
dai globuli rossi
• lo spazio compreso tra il profilo inferiore del tracciato e
la linea basale, detto “finestra”, esprime l’omogeneità
del flusso
Analisi Qualitativa
Segnale Arterioso

10. flusso ad “alta resistenza”
• arterie periferiche
• carotide esterna
• alcuni flussi
“tumorali”
basso flusso diastolico

11. flusso a “bassa resistenza”
• arterie cerebrali
• arterie renali
• arterie parenchimali
• flogosi (iperemia)
flusso diastolico elevato

12. • flusso continuo, senza escursione sisto -
diastolica, di bassa velocità, modulato dal
respiro
Analisi Qualitativa
Segnale Venoso
A
S D

13. • velocità di flusso (max e media)velocità di flusso (max e media)
• portata ematicaportata ematica
• indice di resistenzaindice di resistenza
• indice di pulsatilitàindice di pulsatilità
Analisi Quantitativa

14. • frequenza di ripetizione dellfrequenza di ripetizione dell’’impulso ( PRF )impulso ( PRF )
• filtro di paretefiltro di parete
• angolo di insonazioneangolo di insonazione
la misurazione della velocità è influenzata da:la misurazione della velocità è influenzata da:
Analisi Quantitativa
VELOCITA’

15. alte velocità PRF
basse velocità PRF
la velocità massima misurabile dipende da
Analisi Quantitativa
Pulse Repetition Frequency

16. Sensibilità ai Flussi Lenti e RisoluzioneSensibilità ai Flussi Lenti e Risoluzione
SpazialeSpaziale
Frequenza di insonazione

17. WF altoWF altoWF medioWF medioWF bassoWF basso
Analisi Quantitativa
Filtro di parete

18. Contrastata dall’azione dei filtri di parete
Sensibilità ai flussi lenti
Filtri di parete

19. La portata ematica può essere calcolata dalla
velocità media di flusso (Vm) e dall’area di
sezione del vaso (A) Fv = Vm x A
Analisi Quantitativa
Portata ematica

20. • INDICE diINDICE di
RESISTENZARESISTENZA
• INDICE diINDICE di
PULSATILITAPULSATILITA’’
IR =
IP =
( Vs - Vd )
( Vs - Vd )
Vs
Vm
Analisi Quantitativa
IR e IP

21. emissione ricezioneCW
CW-
Doppler
∆f(+)
∆f(-)

22. =
PW-Doppler
Informazione ottenuta da un
volume campione posizionato
lungo una linea di vista del-
l’immagine ecotomografica
AortaARDARD
ARSARS
Filtro

23. Consente, per tutte le linee di vista
dell’immagine, una rilevazione costante del
segnale Doppler lungo l’asse delle
profondità
Color Doppler
Rappresentazione di tre diversi
parametri
frequenza Doppler
∆f (media)
direzione
intensità del segnale
variazioni temporali


24. Dipendenza dall’angolo α
cosenocoseno
90°90°
0°0°
00
11
-1-1
per α=90°
2V fi cosα
c
=

25. 50°
90°
2v Fi cos ø
cF=
Dipendenza dall’angolo

26. 2v Fi cos ø
cF=
B)B)
90°
Ambiguità diAmbiguità di
direzionedirezione
A)A) scarso segnalescarso segnale
Dipendenza dall’angolo

27. B-modeB-mode
Color DopplerColor Doppler
Steering elettronico

28. B-modeB-mode
Color DopplerColor Doppler
Steering elettronico

29. Steering elettronico

30. utilizza un unico colore
tonalità più chiare o
più scure
corrispondono a
intensità (non velocità)
maggiori o minori
Rappresenta l’intensità del segnale partendo
dallo stesso procedimento di
autocorrelazione utilizzato per ottenere le
informazioni di frequenza e fase del segnale
Power Doppler
Rappresentazione di due diversi
parametri
frequenza Doppler
∆fmedia
direzione
intensità
variazioni temporali


31. VANTAGGI CD vs PwD
1)1) Informazioni direzionaliInformazioni direzionali
2) Informazioni caratteristiche del flusso2) Informazioni caratteristiche del flusso
(laminare, turbolento, pulsante, continuo)(laminare, turbolento, pulsante, continuo)
3) < artefatti da movimento3) < artefatti da movimento

32. Possibili con CDPossibili con CD Non possibili con PwDNon possibili con PwD
+FF0o
E
INFORMAZIONI DIREZIONALIINFORMAZIONI DIREZIONALI
-F

33. CARATTERISTICHE CROMATICHE DEL FLUSSOCARATTERISTICHE CROMATICHE DEL FLUSSO
CDCD
PwPw
DD

34. Power Doppler direzionale
Il Power Doppler direzionale
associa gli aspetti direzionali e
di varianza del color-Doppler
alla sensibilità per la
componente di intensità del
flusso del power-Doppler

35. ARTEFATTI DA MOVIMENTO
Dipendenti dallDipendenti dall’ operatore, dal respiro, dal cuore e dalle pareti vasali’ operatore, dal respiro, dal cuore e dalle pareti vasali

36. VANTAGGI PwD vs CD
1)< dipendenza dall1)< dipendenza dall’ angolo di insonazione’ angolo di insonazione
2) non fenomeno di Aliasing2) non fenomeno di Aliasing
3) > rapporto segnale /rumore3) > rapporto segnale /rumore

37. FATTORE DIPENDENZA DALLFATTORE DIPENDENZA DALL ’ ANGOLO’ ANGOLO
CDCD
PwDPwD

38. FENOMENO DI ALIASINGFENOMENO DI ALIASING
Può esserciPuò esserci Non cNon c’è mai !’è mai !
…….. non sempre un artefatto è fastidioso; a volte è utile.. non sempre un artefatto è fastidioso; a volte è utile !!!

39. informazione basata sulla lettura della ∆f
informazione basata sulla lettura dell’intensità

40. RAPPORTO SEGNALE / RUMORERAPPORTO SEGNALE / RUMORE
CDCD < segnale/rumore< segnale/rumore PwDPwD > segnale/rumore> segnale/rumore
Per uno studio dei flussi lenti devo ridurre la PRF:Per uno studio dei flussi lenti devo ridurre la PRF:
in questo modo compare anche il rumore !!!in questo modo compare anche il rumore !!!

41. Sono state recentemente sviluppate tecniche basate sul phaseSono state recentemente sviluppate tecniche basate sul phase
shift anziché sul Doppler shift, quindi completamenteshift anziché sul Doppler shift, quindi completamente
indipendenti dalla frequenza del segnale.indipendenti dalla frequenza del segnale. (Bi-flow GE e E-flow Aloka)(Bi-flow GE e E-flow Aloka)
PHASE SHIFT

42. tempo
∆f
PRF e Aliasing
ampiezza
tempo
ampiezza
tempo
Limite di Nyquist
fmax = PRF/2
E’ aliasing o no?

44. PRF bassaPRF bassa
PRF correttaPRF corretta
PRF altaPRF alta
PRF e Aliasing

45. Aliasing in Vaso Normale:Aliasing in Vaso Normale:
Distribuzione regolare , dal centro alla periferia dei pixelDistribuzione regolare , dal centro alla periferia dei pixel
Aliasing in Stenosi:Aliasing in Stenosi:
Distribuzione irregolare , aDistribuzione irregolare , a “mosaico” dei pixel“mosaico” dei pixel

46. turbolenza
V 200%
flusso “prestenotico”
a velocità ridotta
accelerazione + jet
alla stenosi
turbolenza
“poststenotica”
Aliasing e Stenosi

47. Aliasing e Stenosi

48. Angolo (ø)
Velocità
cm/ sec
30 60 90
40° 50°
60
50
250
200
150
100
70° 80°
FunzioneFunzione
cosenicacosenica
tra V etra V e øø
2v Fi cos ø
cF=
Misurazione
Si sempre Attenzione
< 60° > 60°

49. 54° 1,24 mt /sec54° 1,24 mt /sec
64° 1,5664° 1,56
74° 2,4274° 2,42
84° 6,9584° 6,95Angolo (ø)
Velocità
cm/ sec
30 60 90
40° 50°
60
50
250
200
150
100
70° 80°
FunzioneFunzione
cosenicacosenica
tra V etra V e øø
2v Fi cos ø
cF=

50. Correlati ai movimenti generati dallCorrelati ai movimenti generati dall ’ operatore, dal’ operatore, dal
respiro, dal cuore e dalle pareti vasalirespiro, dal cuore e dalle pareti vasali
QuestoQuesto “RUMORE” è“RUMORE” è
unun
segnale Dopplersegnale Doppler
caratterizzato dacaratterizzato da
FrequenzaFrequenza
EnergiaEnergia
Artefatti da movimento

51. Arterie , piccoli vasi , profondi ,Arterie , piccoli vasi , profondi ,
bassa velocità , bassa resistenzabassa velocità , bassa resistenza
DISTRETTODISTRETTO
RENALERENALE
REGOLAZIONEREGOLAZIONE Bassa Frequenza ,bassa PRF, WF bassi
DISTRETTO ANATOMICO-DISTRETTO ANATOMICO-
FUNZIONALEFUNZIONALE

52. Arterie, grossi vasi, superficiali , altaArterie, grossi vasi, superficiali , alta
velocità, alta resistenzavelocità, alta resistenza
Vene, grossi vasi , superficiali , bassaVene, grossi vasi , superficiali , bassa
velocità, flusso continuovelocità, flusso continuo
ARTIARTI
INFERIORIINFERIORI
REGOLAZIONEREGOLAZIONE Alta Frequenza,Alta Frequenza,
Alta PRF,Alta PRF,
Bassa PRF,Bassa PRF,
WF medio-altiWF medio-alti
WF medio-bassiWF medio-bassi
DISTRETTO ANATOMICO-DISTRETTO ANATOMICO-
FUNZIONALEFUNZIONALE

53. Analisi della FreqAnalisi della Freq (CD)(CD) Analisi della EnergiaAnalisi della Energia (PwD)(PwD)
IlIl “RUMORE” è un“RUMORE” è un
segnale doppler caratterizzato dasegnale doppler caratterizzato da
FrequenzaFrequenza
EnergiaEnergia
AdM paracardiaci

54. Artefatto posteriore a formazioni calcifiche o a calcoli: segnale color
(artefatto “Arlecchino”) o segnale doppler a frequenza casuale, situato a
livello del tratto prossimale del cono d’ ombra distale.
Calcolo o calcificazione , quando superficie rugosa (calcoli di urati o
ossalato di calcio monoidrato a superficie liscia, no Twinkling)
Twinkling artifact

55. Non si modifica con la variazione della PRF

56. Artefatti da strutture ecoriflettenti

57. Come per il B-Mode si possono generare delle falseCome per il B-Mode si possono generare delle false
immaginiimmagini
(CD e DOPPLER) che mimano la presenza di vasi in(CD e DOPPLER) che mimano la presenza di vasi in
strutturestrutture
anatomiche dove non sono presenti strutture vasali (effettoanatomiche dove non sono presenti strutture vasali (effetto
specchio).specchio).
Artefatti da localizzazione spaziale

59. “The eye sees only
what the mind is prepared
to comprehend"
Henry Louis Bergson, 1859-1941
French philosophe
Nobel Prize for Literature in 1927

60. Paolo RICCI
U.O.S. di Ecografia ed Eco-color-Doppler
Dipartimento di Scienze Radiologiche,
Oncologiche ed Anatomopatologiche
SIUMB 2011
XXIII Congresso Nazionale
Roma, 19-22 Novembre 2011
Corso Specialistico
ECO-COLOR-DOPPLER
Ottimizzazione
del segnale Doppler ed eco-color-Doppler:
velocità, PRF, aliasing ed arterfatti

61. Power Doppler
minore dipendenza dall’angolo α
Minore
percezione del
profilo di flusso
Maggiore
omogeneità del
segnale Doppler
la pulsatilità è
influenzata
maggiormente da
variazioni di
velocità
(frequenza)
rispetto a
variazioni di
volume (intensità)