Общий принцип

Все допплеровские режимы построены на одном: ультразвук, отражённый от движущегося объекта, возвращается с изменённой частотой. Сдвиг пропорционален скорости движения и косинусу угла между лучом и направлением движения.

Из формулы сразу следуют два практических правила, которые нарушают чаще всего:

• При угле 90 градусов сдвиг равен нулю. Перпендикулярно расположенный сосуд не покажет кровотока вообще, каким бы мощным он ни был. «Кровотока нет» в такой позиции — не диагноз, а ошибка доступа.
• Угол нужно корректировать. Аппарат не знает направление сосуда — врач указывает его вручную. При углах больше 60 градусов погрешность измерения скорости растёт стремительно, поэтому 60 градусов считают практическим пределом.

Импульсноволновой режим (PW)

Аппарат посылает короткие импульсы и принимает эхо только в узком временном окне — контрольном объёме, который врач ставит в нужную точку. Это даёт главное преимущество: измерение привязано к конкретному месту.

Ограничение. Чтобы корректно измерить сдвиг частоты, импульсы надо посылать достаточно часто. Максимально измеряемый сдвиг равен половине частоты повторения импульсов — это предел Найквиста. Превышение приводит к наложению частот: спектр «заворачивается», пик уходит за шкалу и появляется с противоположной стороны.

Частота повторения ограничена глубиной: аппарат обязан дождаться возврата эха, прежде чем послать следующий импульс. Поэтому чем глубже контрольный объём, тем ниже измеряемая скорость.

Что делать при наложении: поднять шкалу скоростей, сместить нулевую линию, уменьшить глубину, изменить угол. Если ничего не помогло — задача требует непрерывноволнового режима.

Применение: сосуды шеи и конечностей, почечный и печёночный кровоток, маточно-плацентарный кровоток, оценка спектра в конкретной точке.

Непрерывноволновой режим (CW)

Здесь работают два независимых элемента: один непрерывно излучает, второй непрерывно принимает. Частоты повторения нет, а значит нет и предела Найквиста — измеряется любая скорость.

Плата. Полная потеря разрешения по глубине. Режим регистрирует всё, что движется вдоль всего луча, и определить, откуда именно пришёл сигнал, невозможно. На практике это не мешает: если по ходу луча самая высокая скорость — в струе стеноза, то именно она и будет максимальным пиком спектра.

Применение: измерение градиентов давления на клапанах, оценка тяжести стенозов и регургитаций, любые скорости выше примерно 1,5–2 м/с, где импульсноволновой режим уже не справляется.

Реализаций CW две. Первая — через фазированный датчик, у которого часть элементов излучает, а часть принимает. Вторая — через отдельный карандашный датчик вроде CW2s: он не даёт изображения, но обеспечивает лучшее соотношение сигнал-шум и позволяет подобраться к сосуду из позиции, где обычный датчик не помещается.

Цветовой допплер (ЦДК)

Тот же импульсноволновой принцип, но применённый ко всей области интереса сразу и представленный цветом: направление к датчику и от датчика кодируется разными цветами, скорость — яркостью оттенка.

Ограничения те же, что у PW: наложение частот при высоких скоростях, нулевой сигнал при перпендикулярном угле. Плюс своё: чем шире цветовое окно, тем ниже частота кадров.

Практика: цветовое окно должно быть минимально необходимым. Окно во весь экран — типичная ошибка, которая одновременно роняет частоту кадров и добавляет шума.

Энергетический режим

Кодирует не скорость и не направление, а суммарную энергию отражённого сигнала — то есть, грубо говоря, количество движущихся эритроцитов.

Преимущества: значительно выше чувствительность к медленным потокам, нет наложения частот, гораздо меньше зависимость от угла.

Недостатки: нет информации о направлении и скорости, выше чувствительность к движению — любое шевеление пациента даёт вспышку по всему полю.

Применение: васкуляризация паренхиматозных органов и образований, мелкие сосуды, там, где важен сам факт наличия кровотока, а не его скорость.

Тканевой допплер

Технически — тот же допплеровский анализ, но настроенный ровно наоборот. Кровоток даёт слабый сигнал с высокой скоростью, движение стенки миокарда — сильный сигнал с низкой скоростью. Тканевой режим отфильтровывает быстрый слабый сигнал и оставляет медленный сильный.

Применение: оценка диастолической функции миокарда, региональной сократимости, синхронности сокращения стенок.

Требования: режим присутствует на аппаратах высокого и экспертного класса. Приказ 557н требует импульсноволновой тканевой допплер наряду с непрерывноволновым для кабинетов, работающих с сердечно-сосудистой системой. Полный состав требований — на странице кабинет УЗИ под ключ.

Какой режим под какую задачу

Частые ошибки

• Не скорректирован угол — измеренная скорость неверна, а решение принимается по ней.
• Слишком большой контрольный объём — в спектр попадают соседние потоки, спектр «размазывается».
• Высокий фильтр стенки — отсекается не только шум движения, но и низкоскоростной диастолический компонент.
• Избыточное усиление цветового режима — цвет выходит за пределы сосуда и имитирует более широкий просвет.
• Попытка получить высокую скорость в PW, когда задача требует CW.

Как отличать допплеровские артефакты от реальных находок, разобрали в материале про артефакты в УЗИ.