DOPLER, TKIVNI DOPLER IN DEFORMACIJA (STRAIN)...vzorčnega okna • Omejeni smo s hitrostjo/frekvenco ponavljanja impulzov (pulse repetition frequency –PRF) oz. Nyquistovo mejo –

VIII. SLOVENSKA ŠOLA TRANSTORAKALNE EHOKARDIOGRAFIJE

DOPLER, TKIVNI DOPLERIN DEFORMACIJA (STRAIN)

Slovenska šola ehokardiografije, januar 2020

Daša Zugwitz, Katja Ažman Juvan in Martin Tretjak


Pregled predavanja

• Uporaba doplerja v ehokardiografiji

• Kratka osvežitev fizike

• Vrste doplerja

– Barvni dopler

– Spektralni dopler

• Strain, deformacijska ehokardiografija

– Tkivni pulzni dopler

– Speckle tracking

• Zaključek


Uporaba doplerja v ehokardiografiji

• Informacije o hemodinamiki– Utripni in minutni volumen

– Ocena tlaka v pljučni arteriji

– Ocena polnilnega tlaka levega prekata in preddvora

• Informacije o strukturnih boleznih srca– Okvare zaklopk (stenoze in regurgitacije)

– Prirojene srčne hibe

– Disfunkcija miokarda (TDI)


Dopler in hemodinamika

• Pretok krvi je odvisen od razlike tlakov

– Razliko tlakov lahko izračunamo iz hitrosti pretoka• (poenostavljena) Bernouillijeva enačba

• Če imamo znan tlak na eni strani, lahko izračunamo tlak na drugi

• Pretok je ves čas enak• Kontinuitetna enačba

• Izračun utripnega volumna

• Izračun efektivne površine (zaklopke)


Kratka osvežitev fizike

• Tkivo (eritrociti v krvi) odbijejo ultrazvočni val nazaj proti sondi

• Valovna dolžina in frekvenca ultrazvoka se pri odboju spremenita, kadar se objekt premika

– Razlika med oddano in sprejeto frekvenco se imenuje doplerski zamik

• Glede na spremembo frekvence lahko ugotovimo:

– ali se objekt premika proti nam ali stran od nas (premikanje proti sprejemniku povzroči

višjo frekvenco od oddane)

– s kakšno hitrostjo se premika (višja hitrost povzroči večjo spremembo frekvence)


… in še čisto malo fizike

• Kot vpada ultrazvočnega snopa glede na premikajoče tkivo

– Pri vpadnem kotu 60° je napaka meritve 50 %• natančna pa pri kotu 0° tj. vzporedni legi ultrazvočnega snopa in pretoka

– Večine doplerskih meritev rutinsko ne izvajamo iz parasternalnih presekov

– Apikalni preseki večinoma omogočajo (skoraj) vzporedno lego ultazvočnegažarka in toka krvi

– Pomembno pri spremenjeni anatomiji• Iztočni trakt levega prekata

• Ekscentričen curek regurgitacije


Vrste doplerja v ehokardiografiji• Uporabljamo

– Barvni dopler

– Dve vrsti spektralnega doplerja

• Pulzni dopler

• Kontinuirani dopler

– Tkivni pulzni dopler



Kaj prikažemo z doplerjem?

• Barvni dopler

– Smer toka krvi

– Laminarnost toka

– Hitrost (kvalitativno)

• Spektralni dopler

– Hitrost (kvantitativno)

– Smer toka krvi


• Tkivni dopler

– Gibanje srčne mišičnine

– Hitrost krčenja miokarda


Kaj prikažemo z doplerjem?

• Tkivni dopler

– Gibanje srčne mišičnine

– Hitrost krčenja miokarda


VRSTE DOPLERJA


Barvni dopler• Barvno označevanje smeri in

hitrosti toka krvi

• Informacije, ki jih pridobimo:– Smer

– Hitrost


– Čas pretoka (znotraj srčnega cikla)


Smer toka krvi

• Dogovorjeni standard

• Tok proti sondi RDEČ

od sonde MODER

Mnemonična pomočBART (blue away, red towards)


Laminarnost in hitrost toka krvi


Optimizacija barvnega doplerja

• Prilagoditev barvnega okna

– Velikost okna

– Globina

• Ojačitev (gain)


Ojačitev prikaza barv (gain)

Osnovna linija skala

Velikost barvnega okna

Frame rate



Prekrivanje (Aliasing)• Napačno zaznavanje doplerskega zamika

• Visoke hitrosti se beležijo kot tok v obratno smer

• Nastanek je odvisen od:– Hitrosti zvoka v tkivu

– Globine

– Frekvence signala vzorčenja

– Kota med smerjo toka krvi in ultrazvočnega snopa

• Pojavi se– pri višjih hitrostih pretoka

– hitreje pri merjenju na večji globini


Prekrivanje (Aliasing)

• Lahko uporabimo v našokorist– Ocena regurgitacije s tehniko PISA

– Umetno ustvarimo večje prekrivanje za večjo natančnost meritve


Spektralni dopler• Grafični prikaz hitrosti pretoka in

smeri v času

• Hitrost

• Smer

• Čas

• Intenziteta signala

• Laminarnost toka


Spektralni dopler

• 2 obliki

– Pulzni dopler

– Kontinuirni dopler


Pulzni in kontinuirni dopler

PULZNI DOPLER (PW)– Sonda pošilja kratke signale z znano

frekvenčno obliko (kodo)

– V premorih med pošiljanjem isti kristal zaznava odmeve (odboje)

– Omejen razpon hitrosti pretoka, ki jih lahko zaznamo (pride do preobrata)

– Omogoča zaznavanje na točno določeni točki (prostorska ločljivost)

KONTINUIRNI DOPLER (CW)– Sonda pošilja neprekinjen signal znane

frekvence

– Drug piezoelektrični kristal ves čas zaznava odmeve (odboje)

– Zaznamo najvišjo hitrost pretoka vzdolž ultrazvočnega snopa (linija na 2D sliki)

– Ne moremo določiti točke najvišje hitrosti pretoka (ni prostorske ločljivosti)


Pulzni dopler (PW)• Uporabljamo, kadar želimo informacijo o pretoku

na izbrani točki

• Točko določimo s postavitvijo vzorčnega okna (sample volume) na 2D sliki

• Merimo pretok v času samo znotraj izbranega vzorčnega okna

• Omejeni smo s hitrostjo/frekvenco ponavljanja impulzov (pulse repetition frequency – PRF) oz. Nyquistovo mejo

– Najvišja hitrost, ki jo bo aparat zaznal je lahko polovica PRF

– Če je sprememba frekvence (doplerski zamik) večja kot polovica frekvence oddajanja signala iz sonde, se bo pojavilo prekrivanje.


kako se izognemo aliasingu• Prilagodimo osnovno linijo

• Zmanjšamo frekvenco

• Posežemo v PRF– PRF je omejen, ker načeloma aparat

obravnava samo en signal naenkrat - ensignal “in flight”

– Aparati omogočajo kršenje tega pravila

– Način prilagoditve je odvisen od proizvajalcaaparata

– To povzroči več zbiralnih okenc od koder izvira signal (slika)


Optimizacija spektralnega doplerja

• Natančno nastavimo linijo ultrazvočnega snopa

• Optimiziramo spektralni zapis

– Prilagodimo skalo – večina skale namenjena za zapis, ki ga želimo

– Osnovna linija – glede na smer toka, ki nas zanima

– Hitrost zapisa (sweep speed) – zadosten zajem (vsaj 3 srčne cikle)/razločevanje krajših sprememb (E val)

– Filter nizkih hitrosti

– Ojačenje signala (gain)


Vzorčno okence

Hitrost zapisa

Ojačitev doplerskega signala

Osnovna linija

skala

Filter nizkih hitrosti



Pomen natančne postavitve zbiralnega okenca


Optimizacija spektralnega doplerja• Natančno nastavimo linijo

ultrazvočnega snopa• Optimiziramo spektralni zapis

– Prilagodimo skalo – večina skalenamenjena za zapis, ki ga želimo

– Osnovna linija – glede na smer toka, ki nas zanima

– Hitrost zapisa (sweep speed) –zadosten zajem (vsaj 3 srčnecikle)/razločevanje krajših sprememb(E val)

– Filter nizkih hitrosti– Ojačenje signala (gain)


DEFORMACIJA


Tkivni dopler (TDI)

• TDI ali TVI uporablja doplerski zamik za oceno gibanja miokarda

• Prilagojen za zaznavo signalov – z nizko frekvenco (počasno

gibanje) in

– visoko amplitudo odboja (močnejši odboj od tkiva)


Tkivni dopler (TDI)

• Informacija o hitrosti krčenja prekata

• Informacije o diastolični funkciji levega prekata

• Posredna informacija o polnilnem tlaku levega prekata

• Dodatna informacija o funkciji desnega prekata


Omejitve TDI

• Odvisen od kota ultrazvočnega žarka

• Odvisen od gibanja celotnega srca

– Premiki zmanjšujejo zanesljivost

– Slabo krčenje določenih segmentov se lahko zabriše zaradi hiprekontraktilnostidrugih segmentov

• Neuporaben po posegih na mitralni zaklopki

Manj uporaben tudi pri atrijski fibrilaciji

• Odvisen je od hemodinamskih pogojev v času preiskave


Hitrost zapisa

Ojačitev signala

Osnovna linija

skala

Vzorčno okence


Speckle tracking

• Ni doplerska tehnika, uporablja signale črno-bele slike

• Analiza gibanja miokarda

– S sledenjem značilnih in edinstvenih ultrazvočnih signalov, ki izvirajo iz tkiva• Določen del miokarda naj bi ves čas odbijal ultrazvok na enak način – ustvarjal enak

frekvenčni vzorec (speckle)

• Aparat poišče enak vzorec v različnih trenutkih znotraj srčnega cikla

– S spremembami oddaljenosti med dvema takima točkama tekom srčnega cikla rekonstruira gibanje tkiva

– Ocenjujemo lahko stopnjo (strain) in hitrost (strain rate) krčenja miokarda


Speckle tracking


Speckle tracking

• Nima omejitev doplerskih tehnik

• Ni odvisen od kota upada ultrazvočnega žarka

• Manj odvisen od volumskega statusa




Dodana vrednost

• Ocena krčenja miokarda (sistolične funkcije) namesto ocene iztisnega deleža

• Navadno se GLS prej zniža kot iztisni delež in zazna manjše razlike kot naše oko– Zgodnejša prepoznava sistolične disfunkcije

– Ocena tveganja za toksično kardiomiopatijo ob kemoterapiji

– Ocena prizadetosti miokarda pri miokarditisu

– Ocena ishemičnih regij po infarktu brez jasnih regionalnih motenj krčenja


POVZETEK (NA DVEH STRANEH)


#1

• Dopler je nepogrešljiva tehnika v ehokardiografiji

• Uporabljamo barvni in spektralni dopler, ki sta komplementarna

• Uporaben za oceno pretoka krvi

– Ocena hemodinamike (SV, CO, PASP)

– Ocena regurgitacij in stenoz zaklopk (AVA)

• Ima omejitve, ki se jih moramo zavedati za pravilen zajem in interpretacijo podatkov

– Upoštevanje značilnosti CW in PW

– Odvisen od vpadnega kota ultrazvočnega snopa


#2

• Opredeli lahko tudi gibanje miokarda

– Del rutinske ocene diastolične funkcije levega prekata o v vsakodnevni praksi (TDI)

– Informacija o diastolični funkciji levega prekata

• Speckle tracking

– Ni doplerska metoda

– Bolj občutljivo zazna okvaro sistolične funkcije kot iztisni delež

– Uporaben za zaznavo manjših sprememb v sistolični funkciji kot iztisni delež

– V kardio-onkologiji že v smernicah

Documents

DOPLER, TKIVNI DOPLER IN DEFORMACIJA (STRAIN)...vzorčnega okna • Omejeni smo s hitrostjo/frekvenco ponavljanja impulzov (pulse repetition frequency –PRF) oz. Nyquistovo mejo –