Υπερηχογραφία Αγγείων Βασικές αρχές

Transcript

1 Υπερηχογραφία Αγγείων Βασικές αρχές Δημ. Καρδούλας M.Sc, Ph.D Ιατρικό Τμήμα Πανεπιστημίου Κρήτης Ευρωκλινική Αθηνών Σάββατο 15 Φεβρουαρίου 2014

2 Βασικές Αρχές Φυσικής Οργανολογία των Υπερήχων Αιμοδυναμική Παθοφυσιολογία των Αγγειακών Παθήσεων Ανατομία του Αγγειακού συστήματος

3 Διάδοση των υπερήχων δια του ανθρωπίνου σώματος Οι υπέρηχοι είναι μηχανικές ταλαντώσεις με συχνότητα της τάξεως των MHz που διαδίδονται κατά μήκος των ιστών. Στα υγρά οι υπέρηχοι διαδίδονται ευθύγραμμα. Στα στερεά οι υπέρηχοι διαδίδονται σε όλες τις κατευθύνσεις

4 Διάδοση των υπερήχων δια του ανθρωπίνου σώματος Παραγωγή υπερηχογραφικής εικόνας Παραγωγή και εκπομπή υπερηχογραφικού κύματος κατά μήκος των ιστών Μέτρηση του χρόνου από την εκπομπή μέχρι την επιστροφή του στο σημείο παραγωγής Το ηχητικό κύμα ταξιδεύει μεταδιδόμενο κατά μήκος των γειτονικών μορίων της ύλης του υλικού

5 Διάδοση των υπερήχων δια του ανθρωπίνου σώματος Η ταλάντωση που μεταβιβάζεται κατά μήκος των ανθρωπίνων ιστών εξασθενεί, σκεδάζεται και ανακλάται.

6 Χαρακτηριστικά ηχητικού κύματος Ταχύτητα διάδοσης των ήχων Η ταχύτητα διάδοσης Αυξάνεται αυξανομένης της ελαστικότητας Μειώνεται αυξανομένης της πυκνότητας Οστά: 4080 m/sec Αέρας: 330 m/sec Μαλακοί ιστοί Μ.Ο: 1540 m/sec Μέτρο ελαστικότητας (ακαμψία) Η ταχύτητα του ήχου c εξαρτάται από την ελαστικότητα και τη πυκνότητα p του μέσου

7 Χαρακτηριστικά ηχητικού κύματος Συχνότητα 1 κύκλος σε ένα sec = 1 Hertz 1 sec = 1 Hertz Υψηλές συχνότητες (5-15 MHz) Υψηλή διακριτική ικανότητα Μικρή διεισδυτική ικανότητα Χαμηλές συχνότητες ( MHz) 1 κύκλος Μεγαλύτερη διεισδυτική ικανότητα Χαμηλότερη διακριτική ικανότητα

8 Χαρακτηριστικά ηχητικού κύματος Μήκος κύματος Το μήκος ενός πλήρους κύκλου Απόσταση που μπορεί να μετρηθεί (mm) λ = c/f Όσο μεγαλώνει η συχνότητα τόσο μικραίνει το μήκος κύματος και αυξάνεται η ευκρίνεια της απεικόνισης

9 Εξασθένηση του ήχου Η ένταση του ηχητικού κύματος εξασθενεί καθώς ταξιδεύει κατά μήκος των ιστών Ανάκλαση και σκέδαση συμβάλλουν στην εξασθένηση Τα φαινόμενα αυτά συμβαίνουν κυρίως στα όρια διαφορετικής σύστασης ιστών λόγω διαφοράς πυκνότητας και ταχύτητας διάδοσης

10 Ανάκλαση των ήχων Ακουστική αντίσταση Ζ Z = p c Διαφορά ακουστικής αντίστασης = Δz Ομοιογενείς ιστοί δεν ανακλούν ήχους Ιστοί με διαφορετική ακουστική αντίσταση προκαλούν ορατά υπερηχογραφικά όρια μεταξύ των Ιστοί με μεγάλη τιμή Δz προκαλούν σχεδόν ολική ανάκλαση των ήχων Ιστοί με μικρή τιμή Δz προκαλούν μερική ανάκλαση των ήχων

11 Ανάκλαση των ήχων Στη περίπτωση επίπεδης επιφάνειας επαφής μεταξύ δύο μέσων P 1 Z 2 - Z 1 R = = P Z 2 + Z 1 P 2 2 Z 1 D = = P Z 2 + Z 1 Z Z 1 2 P P 2 P 1 R: Συντελεστής ανάκλασης D: Συντελεστής διάδοσης

12 Ανάκλαση των ήχων Είδος επιφάνειας ανάκλασης

13 Ανάκλαση των ήχων Είδος επιφάνειας ανάκλασης Μεγάλες ομαλές επιφάνειες ( ουροδόχος κύστη, τοίχωμα αγγείου) ανακλούν σχεδόν ολικά τους ήχους Απεικονίζονται μόνον οι ήχοι που επιστρέφουν και λαμβάνονται από τον δέκτη Στο δέκτη επιστρέφουν οι ήχοι που προσπίπτουν κάθετα στην επιφάνεια ενδιαφέροντος

14 Ανάκλαση των ήχων

15 Χαρακτηριστικά απεικόνισης Ηχογένεια Το ποσό της ενέργειας που ανακλάται και λαμβάνεται από το δέκτη και αποτυπώνεται στην οθόνη στη κλίμακα του γκρι Ηχογενής (άσπρο) Υποηχογενής (μαύρο) Μέτριας ηχογένειας (γκρι)

16 Χαρακτηριστικά απεικόνισης

17

18 Ποιότητα υπερηχογραφικής εικόνας Χωρική διακριτική ικανότητα (spatial resolution) Αξονική (Axial resolution) Εγκάρσια (Lateral resolution) Είναι η ικανότητα διάκρισης ήχων από δύο γειτονικές ανατομικές δομές Ένταση του σήματος (Signal strength)

19 Axial resolution Ορίζεται από το μήκος του παλμού Αποτέλεσμα του μήκους κύματος λ και του αριθμού κύκλων ανά παλμό Μειώνεται όσο αυξάνεται η συχνότητα f Σώμα Οθόνη

20 Lateral resolution Η ικανότητα να απεικονίζονται ευκρινώς αντικείμενα κατά μήκος άξονα καθέτου προς τη δέσμη των ήχων

21 Χωρική διακριτική ικανότητα

22 Φαινόμενο Doppler Christian. A. Doppler ( ), Austrian physicist and mathematician, formulated his theory in 1842 during his stay in Prague. Όταν μία ηχοβόλος πηγή παραμένει ακίνητη σε σχέση με παρατηρητή η λαμβανόμενη συχνότητα παραμένει σταθερή Προσεγγίζοντας η λαμβανόμενη συχνότητα αυξάνεται Απομακρυνόμενη η λαμβανόμενη συχνότητα μειώνεται

23 Φαινόμενο Doppler f d = 2 fv v cosα c v = fd c 2 f cosα v

24 Φαινόμενο Doppler Ταχύς μετασχηματισμός FOURIER

25 Φασματική ανάλυση Στο σήμα Doppler περιέχεται φάσμα συχνοτήτων οι οποίες μεταβάλλονται με το καρδιακό κύκλο και την αναπνευστική λειτουργία

26 Φασματική ανάλυση Fast Fourier Transform ( FFT )

27 Ερμηνεία κυματομορφώνεγχρώμου Doppler Στο σήμα Doppler εμπεριέχονται πληροφορίες που αφορούν Καρδιακή λειτουργία Κατάσταση του κεντρικού αρτηριακού δικτύου Κατάσταση του αγγείου στο σημείο μελέτης Κατάσταση του περιφερικού αρτηριακού δένδρου

28 Φυσιολογική αρτηριακή ροή Τριβές στη φάση της διαστολής προκαλούν μείωση της ταχύτητας και μεταβολή του προφίλ κίνησης

29 Ροή σε παθολογικές αρτηρίες Στένωση > 80%

30 Στένωση αρτηρίας Αύξηση της ταχύτητας κίνησης του αίματος Φασματική διάχυση (τυρβώδης ροή)

31 Εκτίμηση βαθμού στένωσης Στένωση < 50% Μέτρηση διαμέτρου Στένωση > 50% ΜΣΤ ΤΔΤ Λόγοι ταχυτήτων

32 Γωνία Doppler

33 Γωνία Doppler

34 Γωνία Doppler

35 Φασματική ανάλυση Προφίλ ταχύτητας

36 Φασματική ανάλυση Προφίλ ταχύτητας

37 ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΠΕΡΙΦΕΡΙΚΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗΣ

38 Φασματική ανάλυση Αυξημένες περιφερικές αντιστάσεις Απόφραξη ενδοκράνιας μοίρας έσω καρωτίδας

39 Φασματική ανάλυση Αυξημένες περιφερικές αντιστάσεις στη κοινή καρωτίδα Απόφραξη έσω καρωτίδας

40 Φασματική ανάλυση Αυξημένες περιφερικές αντιστάσεις Reynaud Θρόμβωση AV

41 Φασματική ανάλυση Αυξημένες περιφερικές αντιστάσεις Κυανή επώδυνος φλεγμονή

42 Φασματική ανάλυση Χαμηλές περιφερικές αντιστάσεις AV επικοινωνία

43 Φασματική ανάλυση Κεντρικότερη απόφραξη

44 Δείγμα όγκου ροής ΜΙΚΡΟ ΔΕΙΓΜΑ Λάθος υπολογισμός μέσης ταχύτητας Μετακίνηση του αγγείου εκτός πεδίου Αδυναμία απεικόνισης πληροφοριών ροής ΜΕΓΑΛΟ ΔΕΙΓΜΑ Πληροφορίες από διπλανά αγγεία

45 Δείγμα όγκου ροής Λάθος υπολογισμός της μέσης ταχύτητας

46 Δείγμα όγκου ροής

47 Έγχρωμη Doppler απεικόνιση Ταχύτερη αναγνώριση των περιοχών ενδιαφέροντος Σωστή τοποθέτηση της γωνίας Doppler Σωστή επιλογή του όγκου δείγματος

48 Στένωση αρτηρίας

49 Αρτηριακή απόφραξη

50 Υφ ολική απόφραξη

51 Έγχρωμη Doppler απεικόνιση Χαμηλή περιφερική αντίσταση Συστολή Διαστολή

52 Έγχρωμη Doppler απεικόνιση Υψηλή περιφερική αντίσταση

53 Ρύθμιση PRF

54 Ρύθμιση PRF aliasing aliasing Στένωση

55 Ρύθμιση PRF

56 AV Fistulae Διαταραχή της ροής στο σημείο αναστόμωσης

57 Mirror image artefacts

58 Ηχο-ανακλαστικές πλάκες

59 Δονήσεις σε έξω-αγγειακούς ιστούς

60 Δονήσεις σε έξω-αγγειακούς ιστούς

61 Φυσιολογική φλεβική ροή

62 Φλεβική ροή Φυσιολογική ροή Θρόμβωση

63 Φλεβική ροή Φυσιολογική υποκλείδιος φλέβα Μηριαία φλέβα- καρδιακή ανεπάρκεια

64 Αιτίες σφαλμάτων Γωνία Doppler Aliasing ( Ψευδής κορεσμός ) Δείγμα όγκου ροής Μέτρηση ταχύτητας Μέτρηση όγκου ροής Ανάλυση κυματομορφής Mirror image artefacts

65 Η κυματομορφή Doppler δεν επηρεάζεται μόνο από τη κατάσταση της αρτηρίας στο σημείο μελέτης και τη περιφερική αντίσταση αλλά και από άλλους παράγοντες όπως : η καρδιακή λειτουργία η λειτουργία της αορτικής βαλβίδας η ποιότητα του αρτηριακού δένδρου η παρουσία πολλαπλών κεντρικότερων και περιφερικότερων στενώσεων και αποφράξεων η παράπλευρη κυκλοφορία

66 Ο εξεταστής οφείλει να γνωρίζει όλες τις δυνατότητες και αδυναμίες της έγχρωμης Doppler απεικόνισης για να είναι σε θέση να οριοθετήσει και να εκμαιεύσει τη πλέον ευκρινή απεικόνιση της κάθε συγκεκριμένης φυσιολογίας και παθολογίας

67 Βασική προϋπόθεση είναι η εκ μέρους του εξεταστή πλήρης γνώση της υπό εξέταση και αναζήτηση παθοφυσιολογίας και παθολογίας

68