DR. JAIME INGAR PINEDO UNIDAD DE MEDICINA FETAL INMP 2011
INTRODUCCIÓN
En los últimos años se han incrementado enormemente las capacidades de representación del flujo sanguíneo mediante el ultrasonido
El Doppler color es común y el Doppler poder proporciona nuevas formas de representación del flujo sanguíneo
La técnica se viene utilizando cada día con mayor frecuencia
PRINCIPIOS
El sonido se propaga en forma de energía ondulatoria a través de un medio elástico.
Si el emisor está en reposo las ondas sólo varían en intensidad.
Si el emisor se encuentra en movimiento las ondas varían de frecuencia y se atenúan progresivamente.
EFECTO PIEZO-ELÉCTRICO GENERADOR DE ULTRASONIDOS
El ultrasonido en medicina es una aplicación del “efecto piezoeléctrico” inverso descrito por Pierre Curie en 1880 y Lippman en 1881.
PROPIEDADES DEL ULTRASONIDO Frecuencia: número de vibraciones/ tiempo (ciclos/seg.) Herzios y MHz.
Intensidad o fuerza Amplitud de la onda (Bells o db).
Potencia es la energía 10-50 (mW/cm).
Velocidad del sonido depende del medio en que se propaga.
IMPEDANCIAS ACÚSTICAS Aire 330 m/s Agua 1,495 m/s Hígado 1,570 m/s Riñón 1,560 m/s Músculo 1,568 m/s Grasa 1,476 m/s T. Humanos 1,540 m/s Hueso 3,360 m/s
FÍSICA DEL SONIDO
El sonido es una energía vibratoria que se propaga en un medio elástico. El oído humano es capaz de percibir los sonidos en el rango de las 16 a 16,000 c/s (Hz) Los ultrasonidos diagnósticos oscilan entre los 2,5 a 15 MHz
PROPIEDADES FÍSICAS
Refracción: Es el cambio de la velocidad del
sonido al atravesar medios de distinta densidad. Reflexión: Especular y Dispersa. Atenuación: Es la pérdida de la energía acústica por distancia a la fuente transmisora, dispersión o por absorción del medio. Resolución: Es la capacidad de diferenciar la menor distancia entre dos puntos. Es directamente proporcional a la frecuencia.
ATENUACION Dispersión:
Perdida de energía solo por el hecho de alejarse del emisor. Absorción: caída geométrica de energía que depende del medio. Es del orden de 1 db/MHz por cada cm. de penetración en los tejidos de los mamíferos. Refracción: Ondas reflejadas o transmitidas que alteran su dirección. Onda Incidente Impedancia Medio 1
Onda Reflejada Impedancia Medio 2 Onda Transmitida
Onda Incidente
Onda Reflejada
Interfaz Onda Transmitida
EFECTOS BIOLOGICOS DE LOS ULTRASONIDOS
Como procedimiento diagnóstico el ultrasonido ha establecido un envidiable récord de seguridad.
El Instituto Americano de Ultrasonido en Medicina (AIUM) en 1991 declaró: “No confirmed biological effects on patients or instrument operators caused by exposure at intensities typical of present diagnostic ultrasound instruments have ever been reported”
EFECTOS BIOLOGICOS DE LOS ULTRASONIDOS
En medicina se asume el principio de ofrecer el mayor beneficio con los menores riesgos al paciente.
El ultrasonido siempre se ha considerado del mayor beneficio y prácticamente sin riesgos para el paciente. Sobre todo, porque a pesar del tiempo transcurrido y el aumento de los equipos, aplicaciones y exámenes, no aparecen evidencias de efectos nocivos atribuibles a la técnica.
EFECTOS BIOLÓGICOS
CELULAS: Ruptura de nucleolos y lisosomas con liberación de
enzimas. Disrupción de las crestas mitocondriales. Incremento de la permeabilidad de las membranas.
TEJIDOS Y ORGANOS:
Calentamiento selectivo de nervios periféricos. Reducción de los potenciales de acción. Edema tisular. Reducción del glucógeno en hígado y músculo. Formación de cataratas. Hemorragia.
CONCLUSION SOBRE EFECTOS BIOLOGICOS
El ultrasonido en medicina, no obstante la inocuidad de los equipos actuales , no está exento de efectos biológicos peligrosos por encima de cierta intensidad.
El hecho de que, hasta la fecha, no se hayan reportado daños evidentes atribuibles, no excluye que los nuevos aparatos con Doppler cada vez más potentes a tiempos de exposición mayores puedan llegar al nivel de considerarse la ecuación riesgos vs beneficios.
La comprensión de los efectos biológicos es esencial para el uso prudente de la técnica.
HISTORIA Johann Christian Doppler Físico Austriaco 1803 - 1853
1842: correlación entre modificaciones de frecuencia y velocidad, basado en el cambio de color de las estrellas según si estuviesen aproximándose o alejándose de la Tierra. Describió el fenómeno que hoy lleva su nombre, en relación con la luz. 1845, holandés Buys Ballot comprobó experimentalmente el efecto Doppler en las ondas sonoras. Relación entre cambios de frecuencia y velocidad. Consiste en el cambio de frecuencia de la onda sonora reflejada con respecto a la emitida provocado por los tejidos en movimiento atravesados por la onda US Detti laura, Mari Giancarlo, Cheng Chi, et al. Fetal doppler velocimtry.Obstet Gynecol Clin N Am. 2004; 211-214
EFECTO DOPPLER
Cuando el haz de US impacta sobre un blanco móvil (GR) el eco retorna al transductor con una Lo modificada. Esto implica un cambio en la F en relación inversa.
EFECTO DOPPLER Si
el GR se aproxima al transductor comprime la onda de retorno ( Lo y F)
Cuando
la F de retorno es > F emitida, la diferencia resultante (F doppler), en este caso mayor que cero se codificará como señal positiva (roja en D.color y por encima de la línea basal en D.pulsado)
ECUACIÓN DOPPLER
Permite determinar la velocidad circulatoria de los GR
F = 2VGR x Fo x Cos C F: F diferencial (F recibida – F emitida) V : Velocidad circulatoria de los GR Fo : Frecuencia original emitida x transductor
C : Constante (Vel. Propagac del US en T. Blandos)
1540 mts/seg
ECUACIÓN DOPPLER
El equipo conoce todos las datos de la fórmula excepto V.
Única intervención: corrección angular adecuada para que el Cos sea el correcto
Recepción US
En medicina se utiliza para la detección y medida del flujo sanguíneo. Los reflectores de onda son los hematíes.
Emisión US
.
EFECTO DOPPLER
@
.
velocidad
Vaso sanguíneo: hematíes
EFECTO DOPPLER fT fR 60º
F
fR
fT
V C
cos
INTRODUCCIÓN Efecto Doppler
Se define como la variación del tono de un sonido en relación a la variación de distancia entre el origen y el observador. Cuando el origen es móvil esta cambia y se puede cuantificar denominándose Modificación Doppler.
Cuando la frecuencia del sonido emitido es fija se puede calcular la Modificación Doppler y se correlaciona con la velocidad de movimiento relativo entre el blanco y el transductor.
Este principio aplicado al ultrasonido nos permite conocer ondas de velocidad de flujo de un vaso determinado.
Deane, C. Doppler Ultrasound: Principles and Practice. En: Doppler in Obstetrics. Nicolaides, K. Ed. http://www.centrus.com.br/DiplomaFMF/SeriesFMF/doppler/capitulos-html/chapter_01.htm
INTRODUCCIÓN El transductor emisor y receptor de las ondas de frecuencia, transformándose como principal variable el ángulo de incidencia de las ondas
La señal de Frecuencia Doppler es mayor a mayor alineación entre el haz de ultrasonido y el flujo a estudiar. A>B>C>D
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EVALUACIÓN DEL DOPPLER Cuantitativa Velocidad Sistólica máxima. Velocidad de fin de Diástole. Velocidad Promedio.
Semi-Cuantitativa Indice de Pulsatilidad. Indice de Resistencia. Proporción S/D.
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ANALISIS DEL ESPECTRO DOPPLER S
media D
TERMINOLOGÍA INDICE DE RESISTENCIA
Se calcula por la diferencia de los picos de velocidad sistólica y diastólica dividida por el pico sistólico.
RI
Vel.Sist . Vel.Diast . Vel.Sist .
* Pourcelot
(entre 0 y 1)
TERMINOLOGÍA INDICE DE PULSATILIDAD
Se define como la diferencia entre el pico sistólico y el pico de velocidad diastólica dividida entre el promedio de los cambios de frecuencia segundo a segundo.
IP = Vel.Sist. - Vel. Diast. Prom. de Frec. * Campbell
(entre 0 y 7)
DOPPLER EN GINECOLOGÍA Flujos
vasculares de alta resistencia: Condición Benigna IR > 0,75 y IP > 3,25
Flujos
Vasculares de baja resistencia: Condición peligrosa o maligna IR < 0,50 y IP < 2
DOPPLER EN OBSTETRICIA Flujos
vasculares de alta resistencia:
Situación ominosa para el feto.
IR cercano a 1 e IP cercano a 7
Flujos
vasculares de baja resistencia:
Buena perfusión materna-fetal. IR e IP cercanos a 0
Depende de: Velocidad de la sangre: a medida que aumenta la velocidad, también lo hace la frecuencia Doppler Frecuencia de ultrasonido dar aumento de la ultrasonido: mayor frecuencia de frecuencia Doppler.
Elección de la frecuencia Angulo del haz de ultrasonidos
ANALISIS DEL ESPECTRO DOPPLER
Aunque se han implementado varios métodos de análisis espectral, la mayoría usa la “Transformación rápida digital de Fourier”.
Períodos de señal son digitalizadas y los componentes de frecuencia son analizadas matemáticamente a suficiente velocidad para obtener espectros en tiempo real.
Las características de la onda espectral son la consecuencia de las características hemodinámicas del vaso insonado.
TIPOS DE DOPPLER Doppler continuo Doppler pulsado
Duplex
Doppler color
Triplex Doppler de energía (Power Angio)
Nuevas tecnologías 3D/4D Angiografía Power Doppler (Glass Body). Spatial Temporal Image B - Flow
TIPOS DE DOPPLER:
DOPPLER DE ONDA CONTÍNUA
Usa la transmisión y recepción contínua del ultrasonido. El Transmisor esta separado del Receptor, y los haces se cruzan en un ángulo pre-definido.
Características:
baja energía de salida
acústica. No permite seleccionar la profundidad ni el volumen de muestra. No se visualizan los vasos simultáneamente.
USO
Medición de LCF.
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TIPOS DE DOPPLER:
Transmite el ultrasonido de manera pulsátil, usando el transductor como emisor y receptor.
Características:
DOPPLER PULSADO
Mayor energía de
salida acústica. Permite seleccionar la profundidad y la amplitud del volumen de muestra. Permite visualizan
los
vasos a estudiar. Deane, C. Doppler Ultrasound: Principles and Practice. En: Doppler in Obstetrics. Nicolaides, K. Ed. http://www.centrus.com.br/DiplomaFMF/SeriesFMF/doppler/capitulos-html/chapter_01.htm
PARÁMETROS Y CONTROLES
Sistema
Duplex:
Exhiben Modo B con Doppler pulsado simult. O con Doppler color
PARÁMETROS Y CONTROLES
Sistema
triplex:
Representación simultánea de Modo B, doppler color y espectral
MODOS DE IMAGEN DE FLUJO Doppler Pulsado: “Spectral Doppler”
Información detallada del flujo en un punto específico. Entrega un Sonograma de la arteria o vena en estudio. Buena resolución temporal. Permite el cálculo de velocidades e índices.
Doppler Color:
Información general del flujo en una región. Entrega un Mapa-Color de los flujos superpuesto en la imagen ecográfica bidimensional, en tiempo real. Mala resolución temporal.
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MODOS DE IMAGEN DE FLUJO
El Doppler pulsado muestra el espectro completo de las señales Doppler en una muestra de volumen única.
El Doppler color presenta dos parámetros de la señal Doppler: La varianza Ancho. La velocidad media. A ambos parámetros se les asignan colores y se representan en el monitor.
Un 3º parámetro es la Potencia o Energía POWER DOPPLER Deane, C. Doppler Ultrasound: Principles and Practice. En: Doppler in Obstetrics. Nicolaides, K. Ed. http://www.centrus.com.br/DiplomaFMF/SeriesFMF/doppler/capitulos-html/chapter_01.htm
EQUIPOS DE DOPPLER CONTINUO
Los equipos de onda contínua son los más simples.
El transductor tiene 2 elementos: uno que transmite y otro que recibe.
Un demodulador calcula la diferencia de frecuencias emitidas y recibidas por los cristales, originando el efecto Doppler.
EQUIPOS DE DOPPLER CONTINUO
El haz emitido puede captar cualquier estructura en movimiento la cual origina una señal “sucia” o superpuesta.
Trabajan a frecuencias de 7 - 10 MHz. Y sirven para detectar velocidad de flujos vasculares de vasos superficiales periféricas y LF.
DOPPLER PULSADO
Combina la detección de velocidad de flujo del Doppler continuo con el rango de discriminación de un sistema pulsado.
El mismo transductor transmite y recibe los pulsos ultrasónicos provenientes de una muestra seleccionada, permitiendo sintetizar la señal Doppler.
La señal sintetizadas puede ser analizada en la pantalla “Doppler Espectral Analysis”.
DOPPLER DE LA UTERINA
GESTACION
17 SEMANAS
DOPPLER EN EL EMBARAZO ECTOPICO
POWER DOPPLER
También mencionada como Energy Doppler, Amplitude Doppler o Doppler Angiography. Muestra la magnitud del flujo en vez de la frecuencia Doppler. Características: Independiente del ángulo. Permite ver volúmenes y velocidades muy bajas. No afecta a distorsión.
Desventaja Falta de un método cuantitativo, objetivo y confiable para la interpretación de sus resultados.
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COLOR DOPPLER DIGITAL “POWER DOPPLER”
Se basa en los cambios de amplitud segundo a segundo y no a los cambios de frecuencia, por lo tanto, es independiente al ángulo de incidencia.
El rango de color ya no es de azul a rojo sino de rojo a naranja.
Permite visualizar mayor cantidad de vasos y medir vasos pequeños.
POLÍGONO DE WILLIS
ANGIO-POWER 3D
DOPPLER COLOR Es
una aplicación del Doppler-pulsado multimuestral a diferentes profundidades del haz ultrasónico, en forma simultánea.
Permite
mapear todas las fuentes de señal Doppler en la imagen bidimensional.
Asigna
un color según la dirección del flujo: “color-flow-mapping”.
VCI
Aorta descendente
DOPPLER COLOR
DOPPLER COLOR
Requiere un tiempo mínimo (10 mseg.) para que el demodulador calcule los cambios de frecuencia en todo el corte bidimensional manteniendo el transductor fijo.
Los equipos modernos han tratado de superar esta incomodidad aumentando la tasa de repetición de pulsos (RPF) lo cual obliga a aumentar la potencia hasta cerca de 1 Watt/cm2.
EVALUACIÓN CUALITATIVA DEL DOPPLER
Encontrar o no flujo en un determinado vaso u órgano blanco. Visualmente Sonograma o Doppler Color. Auditivamente.
Evaluación de la forma de la curva encontrada. Escotadura diastólica. Flujo Reverso.
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ARTEFACTOS Categoría
I: Por limitaciones tx.
- Aliasing. - Ausencia de flujo ( x Angulo inapropiado) Categoría
II: Por la anatomía del
paciente - Imagen especular. - Color extravascular Categoría
III: Factores del ecógrafo
- Artefacto de borde. - Artefacto de centelleo.
ARTEFACTOS Aliasing:
Saturación de la señal Doppler.
Los pulsos son transmitidos a una frecuencia dada (Frecuencia de Repetición de Pulso =FRP).
La máxima frecuencia Doppler (fd) medible adecuadamente es la mitad de la FRP.
Si la Velocidad sanguínea y el ángulo de incidencia dan una fd mayor, se obtiene una señal doppler ambigua en relación a la velocidad y a la dirección del flujo.
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ALIASING ESPECTRAL
Artefacto producido cuando la velocidad de captación del equipo (escala de velocidad) es menor que la velocidad de la sangre en el vaso explorado
Se manifiesta decapitando el pico de velocidad máxima en el límite alto de la escala, apareciendo este pico en la porción más inferior de la escala
ALIASING COLOR
Se observa un mosaico de colores de manera que en vasos grandes, los flujos que van hacia el transductor, de los bordes hacia el centro del vaso se representan los colores rojo-amarilloazul claro- azul oscuro
ALIASING
Soluciones: Descender la línea basal
Aumentar el PRF (velocidad) Aumentar el ángulo de insonación Cambiar a un transductor de menor
frecuencia
ARTEFACTOS Color extravascular X ganancia color
excesiva X movimiento del
paciente
ARTEFACTOS Imagen especular Ambigüedad
direccional X señal doppler
excesivamente potente X ángulo de 90º
ARTEFACTO DE BORDE
Falsa señal Doppler generada en el margen de una superficie fuertemente reflectante y lisa (cortical ósea) simulando un vaso.
El artefacto es más frecuente con Doppler angio y con escala de velocidad y PRF bajos y valores también bajos de filtro de pared.
El artefacto se identifica con el Doppler pulsado que demuestra un trazado simétrico por encima y debajo de la línea base típico de “ruido”.
ARTEFACTO DE CENTELLEO
Se presenta como señales de Doppler color por detrás de una superficie fuertemente reflectante (p.e. calcificación) que se comporta como si existiera flujo o un artefacto de movimiento (“cola de cometa en mosaico de colores”).
El Doppler pulsado identifica una imagen típica de ruido con trazado irregular de la misma amplitud a ambos lados de la línea base.
DOPPLER ESPECTRAL INDICE DE PULSATILIDAD IP = A – B M
M : Velocidad Media (calculada automáticamente por el SW)
Arteria pulmonar Vena pulmonar
Vena pulmonar
Posición materna FCF Movimientos respiratorios fetales Viscosidad sanguínea
EFECTO DOPPLER
Esta frecuencia será > o < dependiendo de si el tejido se acerca o aleja de la sonda.
Podemos obtener la velocidad y dirección de la sangre (se representan con colores) ya que los US rebotan en los glóbulos rojos de la sangre en movimiento y esto cambia la frecuencia.
Así, podemos seguir el movimiento de los órganos y detectar anomalías Detti laura, Mari Giancarlo, Cheng Chi, et al. Fetal doppler velocimtry.Obstet Gynecol Clin N Am. 2004; 211-214
CORRECCIÓN ANGULAR
En Doppler obstétrico se trabaja con índices y no con velocidades absolutas corrección angular es INNECESARIA
Mejor ángulo: 0º ó 180º
Peor ángulo: 90º
CORRECCIÓN ANGULAR
Si incidimos un vaso en ángulo recto (90º) no habrá señal color ni espectral (señal ausente)
La ausencia de flujo puede resultar un artefacto por ángulo de insonación desfavorable.
Señal ausente no siempre es flujo ausente
CORRECCIÓN ANGULAR
Única circunstancia en obstetricia donde es necesario tener en cuenta el angulo de insonación: evaluación del pico de velocidad sistólica de la ACM
EFECTO DE LOS ÁNGULOS DEL TRANSDUCTOR SOBRE EL VASO INSONADO
PARÁMETROS Y CONTROLES
Frame Rate Es el número de cuadros por segundo que se
presentan en la pantalla. A > FR > calidad de imagen Se afecta con
○ El tamaño de la caja de color (a >
tamaño < FR imagen lenta) ○ La velocidad (PRF) (a < PRF < FR imagen lenta) ○ El número de modos activos (Modo Triplex imagen más lenta)
PARÁMETROS Y CONTROLES Pulse Repetition Frequency (PRF) Es la velocidad (regulable) de
muestreo del sistema. También se llama Velocity Range. Se relaciona con: ○ El tamaño del espectro (a >PRF <
tamaño) ○ El aliasing (PRF bajo)
FX QUE AFECTAN LA OVF Posición
materna
Frecuencia
Cardiaca Fetal
Movimientos Viscosidad
Respiratorios Fetales
sanguínea
POSICIÓN MATERNA Evitar
la Compresión de VCI
Origina
Hipotensión y alteración de la circulación útero-placentaria
Realizar
el examen con la paciente en posición semisentada y con un leve giro a la izquierda
FRECUENCIA CARDIACA FETAL
Existe relación inversa entre la FCF y la duración del ciclo cardíaco.
Cuando la FCF cae, se prolonga la fase diastólica y la frecuencia telediastólica disminuye.
No existe significancia clínica si la FCF esta dentro de los valores normales (120160)
MOVIMIENTOS RESPIRATORIOS FETALES Produce
variaciones en la forma de las OVF, simulando ondas bi, trigeminadas.
La
evaluación doppler fetal se debe realizar durante el apnea fetal, en ausencia de hipo o movimientos excesivos
VISCOSIDAD SANGUÍNEA
Aumento en la viscosidad sanguínea se asocia con disminución en el GC y aumento de la RP y viceversa
No se ha podido demostrar la relación entre viscosidad sanguinea y resistencia al flujo arterial umbilical en fetos humanos
Giles WB, Trudinger BJ, Paimer AA. Umbilical cord whole blood viscosity and the umbilical artery flow velocity time waveforms: a correlation. Br J Obstet Gynaecol 1986;93:466