Anatomie und Physiologie
Der Doppler-Effekt bezieht sich auf die Änderung der beobachteten Schallwellenfrequenzen aufgrund von Bewegung. Im Falle des Duplexultraschalls sind die Quelle der Schallwellen und die Messung der Veränderung in der Wandlersonde enthalten. Der Wandler enthält piezoelektrische Kristalle, die elektrische Aktivität in Ultraschallwellen umwandeln und umgekehrt. Die Sonde misst die Frequenzverschiebung aufgrund von Reflexionen von den darunter liegenden Geweben., Diese Dopplerverschiebung wird berechnet als:
Gleichung 1: f (d) = f(t) – f(r) = f(t) * 2 *
Wobei f(d) die Dopplerverschiebung ist, f(t) die übertragene Frequenz ist, f(r) die Rückkehrfrequenz ist, c die Geschwindigkeit der Ultraschallwelle ist und u*cos(theta) die Geschwindigkeitskomponente der Reflexion in Richtung des Ultraschallstrahls ist, wobei der Winkel theta zwischen der Bewegungslinie des Reflektors und des Wandlerstrahls gemessen wird. Diese Gleichung erklärt, warum Dopplerbilder in einem Winkel von mehr als 70 Grad abgebaut werden, wenn sich der cos (Theta) bei 90 Grad 0 nähert., Wenn der genaue Winkel bekannt ist, könnte der Dopplerausgang direkt in Geschwindigkeiten übersetzt werden, aber wie so oft bleiben unbekannte Ausgänge als Dopplerverschiebung. Diese Verschiebung wird über einen Frequenzanalysator in akustische oder visuelle Darstellungen interpretiert.
Elektronisches Gating ist ein wichtiger Aspekt der Sonographie. Alle Duplex-und Doppler-Ultraschallgeräte sind mit einem vorbestimmten Gating ausgestattet, das die Tiefe regelt, in der die Daten interpretiert werden. Dies ermöglicht eine erhöhte und verminderte Penetration, die aus anatomischen Gründen oder aus Gründen der Klarheit nach Bedarf angepasst werden kann.,
Es gibt eine Vielzahl von Methoden zur Wellengenerierung. Dazu gehören kontinuierliche Welle, gepulste Welle, hohe Wiederholungsfrequenz, Farbe und Leistung. Wie der Name schon sagt, ist kontinuierlicher Wellenultraschall eine kontinuierliche zyklische Erzeugung von Wellen. Wenn sich die Wellen zerstreuen und auf sich bewegende Strukturen treffen, erfahren sie eine Verschiebung, die zu den Detektoren zurückkehrt. Objekte, die sich in Richtung des Wandlers bewegen, führen zu einer verringerten Frequenz, während sich diese von einer erhöhten Frequenz entfernen., Diese werden dann in visuelle Bilder übersetzt, wobei Rot traditionell eine Bewegung zum Wandler darstellt und Blau eine Bewegung weg darstellt. Wenn Dopplerverschiebungen werden, können hohe Werte ungenau sein und Strömungsrichtungen können umgekehrt werden. Dieses Phänomen wird als Aliasing-Artefakt oder Mehrdeutigkeitszustand bezeichnet und unterliegt der Nyquist-Grenze, die besagt, dass Mehrdeutigkeit auftritt, wenn die Dopplerverschiebung größer als das Doppelte der Abtastfrequenz ist. Gepulster Wellenultraschall erhöhte die maximal messbare Geschwindigkeit, indem Überlappungen zwischen Echozügen minimiert wurden., Während es ähnliche Prinzipien wie kontinuierlicher Wellenultraschall anwendet, werden die Schallwellen in einem regelmäßigen Intervall mit Pausen erzeugt. In Pulswellensystemen wird die vom Gerät messbare Maximalgeschwindigkeit durch die Pulswiederholfrequenz (PRF) bestimmt. Daher wird die maximale genaue Geschwindigkeit, V(m), berechnet durch:
Gleichung 2: V(m) = c^2 /
R ist der Bereich oder Abstand vom Wandler. Dies wird weiter durch die Einführung einer hohen Pulswiederholfrequenz erhöht, die Pulswellen bei zwei bis fünf verschiedenen Ultraschallstößen verwendet, um die Abtastfrequenz zu erhöhen., Andere Doppler-Modalitäten umfassen Farb-Doppler-Bildgebung und Power-Doppler-Bildgebung. In der Farbdoppler-Bildgebung werden die Durchflussraten und die Strömungsrichtung als mittlere Dopplerverschiebung dargestellt. Dieses Verfahren ist stark abhängig vom Winkel des Strahls in Bezug auf das Gefäß und somit offen für erhebliche Fehler. Umgekehrt wird Power Doppler sehr wenig durch den Winkel beeinflusst. Dies liefert hervorragende anatomische Bilder aufgrund reduzierter Hintergrundgeräusche, aber weniger Informationen über die Strömungsgeschwindigkeit innerhalb von Gefäßen., Es wird oft verwendet, um die Vaskulatur von Interesse vor der Anwendung anderer Analysemethoden zu visualisieren.