Методы оптимизации изображений в допплерографии

25 Марта в 16:38 4634 0


Оптимизация изображения в режиме цветового допплеровского кодирования (CD-режим)

Пространственное распределение в цвете допплеровских сдвигов частот (в различных вариантах) дает важную информацию о состоянии сосудистого русла. Для повышения качества изображения можно изменить размер, положение и направление лучей зоны опроса, уровень шкалы, базовую линию, мощность на передаче, фокусировку на передаче, усиление на приеме, уровень фильтра, предобработку, усреднение, размер окна опроса, постобработку.

Размер зоны опроса (площадь части пространства, из которой анализируются допплеровские сдвиги частот) должен строго соответствовать интересующей области. При немотивированном увеличении зоны опроса уменьшается количество лучей на единицу площади и, кроме того, снижается частота кадров. Поэтому оптимален следующий принцип проведения исследования: сначала осуществляется обзорное сканирование с широким полем цветового опроса, после чего зона сужается и малым окном инсонируются интересующие области. Удобно также одновременно использовать функцию увеличения зоны интереса: при этом увеличивается частота кадров и густота линий, что повышает качество изображения.

Трансвагинальное дуплексное сканирование с «энергетическим» цветовым кодированием
Трансвагинальное дуплексное сканирование с «энергетическим» цветовым кодированием:
а — цветовая картограмма сосудов матки (обзорное сканирование с широким окном опроса); б — цветовая картограмма сосудов эндометрия (прицельное сканирование с увеличением и малым окном опроса)

Положение зоны цветового опроса зависит от размеров и расположения объекта. При прочих равных условиях и при адекватности размеров окна более качественно кодируются зоны в центральной области озвучиваемого поля.

Направление лучей не может быть изменено при использовании конвексного, секторного и векторного сканирования. При исследовании линейным датчиком за счет наличия вариантных карт можно произвольно менять угол распространения ультразвуковых допплеровских волн. Способ изменения зависит от направления потоков. В связи с тем что цветовое кодирование является уголзависимой величиной, следует стремиться к уменьшению угла между вектором скорости потока и направлением ультразвуковых лучей.

Вариантные карты при линейном сканировании
Вариантные карты при линейном сканировании:
а, б — различные положения вариантных карт (допплеровский угол в обоих случаях не превышает 90°)

В случаях, когда применение вариантных карт затруднено или малорезультативно (строго параллельное поверхности датчика положение сосуда, когда допплеровский угол составляет около 90°), либо при конвексном, векторном или секторном сканировании возможна коррекция направления ультразвуковых лучей путем изменения расположения датчика и плоскости сканирования. Наиболее высоко качество цветового кодирования, когда допплеровский угол меньше 60°, к чему и следует стремиться всеми изложенными выше способами.

Изменение допплеровского угла посредством перемены положения датчика
Изменение допплеровского угла посредством перемены положения датчика:
а — сканирование аорты (угол около 85°), качество цветовой картограммы низкое; б — сканирование аорты после перемены положения датчика (угол около 60°), высокое качество цветового кодирования

Уровень шкалы отражает частоту повторения импульсов (уравнение 1.3): чем выше значения установленной шкалы, тем выше частота повторения импульсов. На экране значения шкалы отражаются обычно в значениях скорости кровотока (всм/с).Уровень шкалы адекватен, если все скоростные параметры укладываются в установленный диапазон. Когда значения анализируемых скоростей превышают установленные рамки (или частота повторения импульсов меньше удвоенного значения допплеровского сдвига частоты), возникает цветовой aliasing-эффект.

Если отражатель движется «к датчику» и его скорость превышает установленное максимальное значение верхней шкалы, данный допплеровский сигнал будет закодирован цветом из области максимальных величин нижней шкалы. При движении «от датчика» значения скоростей, не укладывающиеся в максимально установленный уровень нижней шкалы, будут кодироваться цветом, соответствующим максимальным значениям верхней шкалы. Следовательно, шкалу можно представить в виде замкнутого кольца.

Aliasing-эффект в цветовом допплеровском режиме
Aliasing-эффект в цветовом допплеровском режиме
(объяснение в тексте)

Иногда (при неудовлетворительном качестве серошкальной визуализации стенки сосуда или ее отсутствии для сосудов малого диаметра либо залегающих в трудных для визуализации зонах) приходится прибегать к искусственному созданию aliasing-эффекта для изучения сосудистой геометрии и правильной постановки метки контрольного объема спектрального допплеровского режима.

Базовой в цветовом допплеровском режиме является линия, разделяющая верхнюю и нижнюю цветовые шкалы. По сути базовая линия соответствует 0, т.е. означает отсутствие кодирования. Смещение базовой линии оправдано в ситуациях, когда имеются разнонаправленные потоки и скорость одного из них значительно превышает скорость второго, т.е. для одной из шкал (верхней или нижней) требуются большие значения, чем для второй. Смещение базовой линии позволяет исключить «ненужную» область диапазона скоростей одной из шкал, но суммарный диапазон при этом не изменяется.

Изменения положения базовой линии
Изменения положения базовой линии (объяснение в тексте):
а — срединное положение; б — повышение уровня; в — снижение положения базовой линии

Например, исходно установленные значения шкал равны 20 см/с. При срединном положении базовой линии это означает, что цветом верхней шкалы кодируются скорости от 0 до 20 см/с объектов, движущихся «к датчику», цветом нижней шкалы — те же скорости объектов, но движущихся «от датчика» (весь диапазон скоростей, кодируемый цветом, равен 40 см/с). Смещая базовую линию вниз на 10 см/с, получим увеличение верхней шкалы (максимальное значение будет равно 30 см/с) и уменьшение нижней (максимальное значение будет равно 10 см/с), но суммарный диапазон останется неизменным — 40 см/с. Неадекватное изменение базовой линии может привести к возникновению цветового aliasing-эффекта (за счет непопадания высоких скоростей частиц, движущихся в одном из направлений, в измененный скоростной диапазон соответствующей шкалы).

Изменение уровня шкалы (масштаба) при исследовании сосудов матки в режиме цветового кодирования
Изменение уровня шкалы (масштаба) при исследовании сосудов матки в режиме цветового кодирования:
а — шкала 1,5 см/с; б — шкала 6 см/с; в — шкала 12 см/с; г — 24 см/с

Изменение положения базовой линии может быть использовано также с целью устранения aliasing-эффекта при кодировании высокоскоростных потоков, когда скорость превышает максимально возможные для кодирования значения шкал на данной глубине в связи с описанными ограничениями отражения высоких скоростей на больших глубинах для импульсного допплеровского режима.

С наличием базовой линии связана возможность дифференцировки различных цветовых феноменов. Так, aliasing-эффект отличается по характеристикам цветового паттерна от цветового отображения турбулентных (разнонаправленных) потоков — имеется разница в переходе цветов верхней и нижней шкал. Если при aliasing-эффекте цвет максимальных значений одной шкалы переходит в цвет максимальных значений второй шкалы, то при турбуленции цвет минимального уровня скоростей одной шкалы через базовую линию, т.е. черный цвет, переходит в цвет минимального уровня скоростей другой шкалы.

Отличия цветового aliasing-эффекта от цветовой картограммы турбулентного потока
Отличия цветового aliasing-эффекта от цветовой картограммы турбулентного потока (объяснение в тексте):
а — область каротидной бифуркации: цветовой aliasing-эффект; б — область каротидной бифуркации: зона турбуленции

Во втором случае между разнонаправленными потоками всегда либо отсутствует движение, либо имеется слой частиц, движущихся с минимальными скоростями и в различных направлениях, что имеет следствием отсутствие их цветового кодирования — возникновение черной «прослойки» в структуре результирующего паттерна турбулентного потока.

Мощность на передаче выполняет те же функции, что и в режиме серошкального сканирования. При увеличении мощности увеличивается амплитуда передаваемого и соответственно отраженного сигналов. Повышение мощности излучения улучшает качество цветового кодирования.

Цветовое кодирование матки при разных уровнях мощности на передаче (сосуды матки)
Цветовое кодирование матки при разных уровнях мощности на передаче (сосуды матки):
а — мощность 50 мВт/см2; б — мощность 500 мВт/см2

При некоторых исследованиях (особенно в акушерской практике) следует строго соблюдать требования безопасности во избежание нежелательных эффектов взаимодействия ультразвука с тканями.

Усиление на приеме, изменяя амплитуду принятого эхосигнала, существенно влияет на качество цветовой картограммы. Чрезмерно высокий уровень усиления приводит к появлению цветовых артефактов, которые в отличие от потоков крови равномерно распределяются по всему инсонируемому полю, чрезмерно низкий — к полному отсутствию цветового прокрашивания или отсечению средне- и низкоскоростных потоков. Значение данной регулировки необходимо подбирать в зависимости от особенностей кровотока в изучаемых сосудах. В гинекологии используются средние или высокие значения усиления на приеме.

Цветовое кодирование матки при разных уровнях усиления на приеме (сосуды матки)
Цветовое кодирование матки при разных уровнях усиления на приеме (сосуды матки):
а — низкий уровень; б — высокий уровень

Фокусировка на передаче позволяет изменить конфигурацию несущего ультразвукового потока и сфокусировать основную энергию в зоне интереса, что повышает качество кодирования. На практике удобно устанавливать фокус глубже изучаемой области: при этом все зоны поверхностнее области фокусировки озвучиваются лучше.

Уровень фильтра устанавливается таким образом, чтобы подавить возникающие шумы (цветовые артефакты), обусловленные движением тканей. Неверная установка уровня фильтра может привести к утрате важной информации (прежде всего о низко- и средне-скоростных потоках).

С помощью предобработки в цветовом допплеровском режиме изменяется соотношение частоты кадров и густоты линий. С учетом того, что густота линий определяет пространственное разрешение, а частота кадров — временное, оптимальное соотношение их позволяет в зависимости от целей исследования получить цветовую картограмму высокого качества. В гинекологии частота кадров не играет определяющей роли, гораздо более значимо пространственное разрешение, уровень постобработки при этом должен обеспечивать максимальную густоту линий при средней частоте кадров. Этим условиям соответствует высокий уровень предобработки.

Разные уровни предобработки и усреднения в цветовом допплеровском режиме
Разные уровни предобработки (а, б) и усреднения (в, г) в цветовом допплеровском режиме:
а - уровень, обеспечивающий большую густоту линий; б - уровень с меньшей густотой линий; в - отсутствие усреднения; г - усреднение 5 кадров (5 в 1)

Усреднение позволяет сгладить цветовую картограмму, сделать контуры окрашивания более плавными, повысить интенсивность цвета. Как и в В-режиме, при цветовом кодировании процесс усреднения состоит в суммации нескольких последовательных кадров в одном, т.е. изображение на экране является результатом наложения нескольких последовательных срезов. При повышении уровня усреднения уменьшаются частота кадров и зависящее от нее временное разрешение.

Размер окна опроса (gate) регулирует протяженность окон опроса вдоль ультразвукового луча. При малых размерах окна опрос вдоль линии луча осуществляется часто, поэтому увеличивается детальное разрешение, при высоких значениях за счет большей длительности каждого опроса частота снижается. При менее протяженном окне (частом опросе) цветовая картограмма мелкозерниста, при более протяженном — крупнозерниста (вплоть до цветовых «мазков»).

Размер окна опроса (gate) в цветовом допплеровском режиме
Размер окна опроса (gate) в цветовом допплеровском режиме:
а — низкое значение gate: частый опрос вдоль линии луча, большая детализация потоков; б — высокое значение gate: менее частый опрос вдоль линии луча большего размера окнами: слабая детализация потоков

Логарифмическая компрессия (только в режиме «энергетического» цветового кодирования) имеет те же функции, что для В-режима (изменяя динамический диапазон), и более значима для «энергетического» цветового кодирования.

Логарифмическое сжатие (динамический диапазон) в режиме энергетического цветового кодирования
Логарифмическое сжатие (динамический диапазон) в режиме энергетического цветового кодирования:
а - динамический диапазон 20 дБ: кодируются в основном наибольшие по интенсивности потоки; б - динамический диапазон 40 дБ: кодируются, помимо высокоинтенсивных, средне- и низкоинтенсивные потоки (более темные цвета)

Постобработка состоит в изменении цветовых шкал. В отличие от таковой при серошкальном сканировании, постобработка в цветовом допплеровском режиме состоит в изменении соответствия динамического диапазона (интервала анализируемых интенсивностей допплеровских сигналов) различным цветам, а не интенсивности свечения одного цвета. Шкалы подбираются таким образом, чтобы в одних интенсивности допплеровских сигналов распределялись равномерно по радужному переливу, в других яркими цветами подчеркивались высокие интенсивности (скорости), в третьих — низкие. Уровень постобработки, как правило, заложен в программах применения, но может быть произвольно изменен вручную.

Разные виды постобработки в режиме цветового кодирования
Разные виды постобработки в режиме цветового кодирования:
а—г - виды постобработки при цветовом кодировании допплеровского сдвига частот; д—з - различные виды постобработки при энергетическом цветовом кодировании допплеровского сдвига частот

Для режима конвергентного цветового кодирования актуальной является функция баланса, которая регулирует соотношение степени кодирования по скорости и «энергии». Крайними положениями данной функции являются чисто скоростное цветовое допплеровское кодирование или чисто энергетическое допплеровское кодирование.

Функция баланса (balance) в конвергентном цветовом допплеровском кодировании
Функция баланса (balance) в конвергентном цветовом допплеровском кодировании
(объяснение в тексте)

Все методы оптимизации цветового допплеровского режима, кроме постобработки, могут использоваться только в режиме реального времени, т.е. в процессе сканирования. Постобработку можно выполнять отсроченно, т.е. после попадания изображения в экранную память.

Оптимизация изображения в спектральном допплеровском режиме (PW, CW-режимы)

Основными методами, позволяющими получить корректный допплеровский спектр, максимально полно отражающий характеристики изучаемого потока, являются положение допплеровского луча, положение окна опроса (точки фокусировки допплеровского луча для CW-режима), размер окна опроса, коррекция допплеровского угла, масштаб, базовая линия, мощность на передаче, усиление, логарифмическое сжатие, уровень фильтра, постобработка.

Положение допплеровского луча и окна опроса должно соответствовать локализации изучаемого сосуда (его просвета). Точку фокусировки в постоянно-волновом допплеровском режиме устанавливают на уровне изучаемого потока или глубже. Положение допплеровского луча может быть изменено как с помощью прибора (перемещение линии сканирования), так и вручную (изменением положения датчика).

Размер окна опроса может быть произвольно изменен. Для исследования магистральных сосудов величина окна опроса должна составлять не менее 2/3 диаметра просвета, что обеспечивает условия для анализа основных составляющих потока. При сканировании внутриорганных сосудов, просвет которых визуализировать не возможно, размер окна должен приблизительно соответствовать диаметрам изучаемых сосудов. К расширению окна опроса можно прибегать в случае поискового исследования (при пролонгированных критических стенозах, поиске сосудов малого диаметра и т.п.). Окна опроса малых размеров используются при изучении компонентов потока, а также в целях уменьшения количества шумов.

Размер окна опроса в спектральном допплеровском режиме
Размер окна опроса в спектральном допплеровском режиме:
а - нормальный (качественный допплеровский спектр); б - слишком большой (появление артефактов)

Допплеровский угол, как следует из уравнения для расчета величины допплеровского сдвига частот, играет основною роль в определении линейных характеристик потока. Существуют два способа коррекции угла: аппаратный и ручной. Аппаратный способ состоит в совмещении оси электронного маркера направления метки контрольного объема с осью исследуемого потока.

Электронная коррекция допплеровского угла
Электронная коррекция допплеровского угла:
а - угол электронного маркера 60° (корректный), отражает истинную величину допплеровского угла, соответствующее значение шкалы 0—100 см/с; б - угол 20° (корректный), не отражает истинной величины допплеровского угла, соответствующее значение скорости 0—60 см/с

Изменения положения электронного маркера приводят к автоматической коррекции значений шкалы. При линейном сканировании с целью коррекции угла можно изменить его направление за счет вариантных карт (аналогично цветовому режиму). Если все эти меры недостаточны (величина угла более 60°, например при параллельном линии апертуры расположении потока), необходимо изменить положение датчика; в противном случае получаемый допплеровский спектр не подлежит дальнейшему анализу (реальны только визуальная оценка и получение приблизительных значений допплеровских индексов, мало зависящих от угла).



Масштаб (величина шкалы), устанавливаемый в спектральном допплеровском режиме, должен включать все значения скоростей частиц, проходящих через метку контрольного объема (окно опроса). При чрезмерно высоком уровне шкалы получаемый допплеровский спектр представляется корректно, однако его анализ затруднен, в связи с чем желательно использовать такие значения, при которых спектр занимает большую часть поля.

Установка уровня шкалы
Установка уровня шкалы:
а — оптимальная (спектр отражен полностью, занимает все поле, отсутствуют допплеровские артефакты, удобно проводить анализ); б — слишком высокое значение (спектр отражен полностью, занимает лишь малую часть поля, артефактов не регистрируется, анализ неудобен)

Установление масштаба на уровне ниже максимальных значений анализируемых скоростей движения отражателей приводит к превышению предела Найквиста и возникновению спектрального aliasing-эффекта (единичного при незначительном превышении и множественного при существенном).

Aliasing-эффект в спектральном допплеровском режиме (низкое значение установленной шкалы)
Aliasing-эффект в спектральном допплеровском режиме (низкое значение установленной шкалы)

Базовая линия, как и в цветовом допплеровском режиме, является средним положением, на уровне которого значения скорости кровотока (допплеровского сдвига частот) равно 0. Положение базовой линии определяется наличием в анализируемом спектре разнонаправленных потоков: в случае однонаправленного потока положение базовой линии целесообразно устанавливать как крайнее (верхнее или нижнее), при этом шкала становится фактически однонаправленной; если имеются разнонаправленные потоки, положение определяет соотношение максимальных скоростей.

Положение базовой линии
Положение базовой линии:
а — крайнее положение при спектральной оценке однонаправленного потока; б — положение при спектральной оценке разнонаправленного потока (двунаправленная шкала оценки скорости)

Изменение положения базовой линии может являться причиной спектрального aliasing-эффекта, в то же время корректировка данного положения способствует его преодолению.

Направление потока, который отражает допплеровский спектр, обычно определяют так же, как и в режиме цветового кодирования: верхняя (над базовой линией) часть спектра характеризует движение «к датчику», нижняя (под изолинией) — «от датчика». В большинстве приборов ориентация основного потока происходит автоматически. Однако шкала скоростей может быть произвольно инвертирована, поэтому перед оценкой направления следует убедиться в отсутствии маркировки «invert», высвечиваемой на экране, тогда часть спектра над изолинией соответствует направлению «от датчика», под изолинией — «к датчику».

Оценка направления потока(инверсия шкалы)
Оценка направления потока(инверсия шкалы):
а - нормальная шкала (направление потока «от датчика»); б - инверсия шкалы (маркировка «inverted») - направление потока «от датчика»

Мощность на передаче влияет на отражение в спектре низко- и в меньшей мере среднескоростных потоков (за счет увеличения амплитуд посылаемых ультразвуковых сигналов и принимаемых эхо). К увеличению мощности приходится прибегать для более качественного отображения спектра потоков из глубоко залегающих и труднодоступных сосудов (интракраниальные артерии, особенно вены, сосуды брюшной полости и забрюшинного пространства у «сложных» пациентов и пр.).

Допплеровский спектр при различных уровнях мощности при передаче
Допплеровский спектр при различных уровнях мощности при передаче:
а - мощность 50 мВт/см2 — отражение только высокоинтенсивных потоков; б - мощность 500 мВт/см2 — отражение высоко- и среднеинтенсивных потоков (в гораздо меньшей степени низкоинтенсивных): в - мощность 800 мВт/см2 — оптимальное отражение всех потоков

Еще раз необходимо подчеркнуть, что использование высоких уровней мощности чревато опасностью возникновения эффектов взаимодействия ультразвука с тканями.

Усиление позволяет изменить амплитуду принятого эхосигнала. Оптимальным является усиление, при котором отсутствуют спектральные допплеровские артефакты (неизменно возникающие при превышении уровня шума, равномерно покрывая все поле). Недостаточный уровень усиления приводит к снижению качества допплеровского спектра, прежде всего исключая из него потоки низкой интенсивности.

Допплеровский спектр при разных уровнях усиления на приеме
Допплеровский спектр при разных уровнях усиления на приеме:
а — низкие значения слабое отражение допплеровского спектра; б — средние значения - качественное отражение спектра; в — высокие значения - множественные артефакты

Логарифмическое сжатие регулирует значение динамического диапазона, отражаемого в спектре. Увеличение логарифмического сжатия приводит к увеличению динамического диапазона и возрастанию в спектре низко- и среднескоростных составляющих, причем при превышении некоторого предела (когда анализу начинают подвергаться низкоинтенсивные сигналы), помимо допплеровского спектра, появляется и побочный шум (также характеризующийся низкими интенсивностями колебаний). Снижение уровня логарифмического сжатия приводит к исчезновению шума, одновременно из спектра вычитаются низкоскоростные потоки. Сочетание шум/ низкоскоростные потоки должно быть подобрано оптимально. Это наиболее значимо при исследовании сосудов, с низкоинтенсивными низкоскоростными потоками (вены, мелкие артерии).

Уровень фильтра определяет уровень отсечения низкоскоростных потоков. Необходимость в этом возникает, как уже говорилось выше, при схожести характеристик амплитуд (интенсивностей) низкоскоростных потоков и шумов, появляющихся вследствие множественного отражения ультразвуковых лучей от движущихся тканей, а также в результате взаимодействия отраженных, преломленных и рассеянных сигналов. Чем выше уровень фильтра, тем выше уровень отсечения, т.е. с тем большими скоростями потоки удаляются.

Применение фильтра в спектральном допплеровском режиме
Применение фильтра в спектральном допплеровском режиме:
а — минимальное; б — низкое; в — среднее; г — высокое значение фильтра, а - г - заметно повышение уровня отсечения низких скоростей

Постобработка допплеровского спектра осуществляется аналогично таковой в В-режиме. Спектр представляет собой множество точек (пикселей экрана монитора), в черно-белом режиме соответствующих 256 оттенкам серого цвета. Кривые постобработки отражают зависимость интенсивности свечения от скорости (допплеровского сдвига частоты). Применение различных видов постобработки приводит к подчеркиванию — увеличению интенсивности свечения пикселей, соответствующих одним скоростным показателям, и уменьшению соответствующих другим.

Постобработка в спектральном допплеровском режиме
Постобработка в спектральном допплеровском режиме:
а — регулярная кривая постобработки (равномерно отражены все значения скоростей); б — кривая со снижением вклада низких скоростей; в — кривая со снижением вклада высоких скоростей

Для лучшего восприятия глазом спектр вместо серошкального представления может быть окрашен с применением различных цветовых шкал. Удобнее всего шкалы, в которых имеется не 256 оттенков одного цвета, а сочетание меньшего количества разных цветов (например, 15—20), когда средняя часть шкалы представлена яркими цветами, а периферическая — более темными. Это позволяет резко обозначить зону скоростей наибольшей интенсивности (с которыми движется большее количество отражателей, проходящих через метку контрольного объема), что удобно для быстрого визуального анализа спектральных характеристик.

Цветовое окрашивание спектра
Цветовое окрашивание спектра:
а — серошкальное представление допплеровского спектра; б — тот же спектр с применением функции цветового окрашивания

В последние годы появились ультразвуковые сканеры, в которых реализован принцип цифровой обработки сигнала. По сравнению с предыдущими поколениями машин (аналоговых, аналогово-цифровых) такие платформы обеспечивают значительно более высокое качество изображения. Следует заметить, что основные методы оптимизации изображения применительно к новому пулу машин практически не изменились.

Заканчивая обзор возможностей оптимизации изображений в различных режимах, необходимо сказать, что умелое пользование широким арсеналом регулировок, представленных в современных ультразвуковых сканерах, является залогом получения максимально возможной диагностически значимой информации. Безусловно, гораздо проще и быстрее использовать предоставляемые фирмами-производителями программы применения, в которых большинство регулировок уже установлены.

Однако многообразие индивидуальных характеристик пациентов и конкретных ситуаций, возникающих ежедневно при проведении исследований, практически исключает возможность разработки на современном уровне развития техники абсолютно универсальных программ, не требующих коррекции. Поэтому мы предпочитаем широкое использование всех имеющихся способов регулировки с опорой на базовые программы, что, как показывает опыт, значительно улучшает качество визуализации, и повышает уровень диагностики.

Оценка параметров кровотока. Допплеровские измерения

При проведении исследования в цветовом допплеровском режиме во всех группах артерий оценивают следующие параметры: проходимость сосуда; сосудистую геометрию; наличие дефектов заполнения цветовой картограммы, зон турбуленции, цветового aliasing-эффекта. В группе артерий, в которых визуализация сосудистой стенки невозможна, всю качественную информацию о состоянии просвета получают косвенно из данных исследования в цветовом допплеровском режиме.

Исследование в спектральном допплеровском режиме позволяет получить представление о количественных параметрах кровотока. Об их изменении судят косвенно по качественным спектральным характеристикам потока, среди которых выделяют форму допплеровской кривой (огибающей допплеровского спектра), локализацию максимума спектрального распределения, наличие и выраженность спектрального окна. Форма огибающей допплеровского спектра отражает тип артерии (с низким или высоким периферическим сопротивлением), степень функциональной активности органа, кровоснабжаемого артерией, наличие, характер и степень локального гемодинамического сдвига и системных гемодинамических нарушений при сосудистых поражениях, возрастные структурные и функциональнью изменения сосудов.

Локализация максимума спектрального распределения отражает тип потока, наличие локальных нарушений гемодинамики, ориентировочные базовые характеристики потока. Наличие и выраженность спектрального окна отражает тип потока (ламинарный, турбулентный).

К количественным (линейным) параметрам относятся:
1) пиковая систолическая скорость кровотока (Vps);
2) максимальная конечная диастолическая скорость кровотока (Ved);
3) усредненная по времени максимальная скорость кровотока (ТАМХ);
4) усредненная по времени средняя скорость кровотока (TAV);
5) индекс периферического сопротивления (Pourcelot) (RI);
6) индекс пульсации (Gosling) (PI);
7) индексы спектрального расширения (SBI, SBI');
8) систолодиастолическое соотношение (S/D);
9) время ускорения (AT);
10) индекс ускорения (АI).
Принципы оценки количественных параметров
Пиковая систолическая скорость кровотока (Vps — peak systolic velocity) -это максимальная скорость кровотока в систолу. Максимальная конечная диастолическая скорость кровотока (Ved — end diastolic velocity) — его максимальная скорость в конце диастолы.

Допплеровские измерения для артерий с высоким и низким периферическим сопротивлением
Допплеровские измерения для артерий с высоким и низким периферическим сопротивлением:
а — измерения пиковой систолической и максимальной диастолической скоростей для артерий с низким периферическим сопротивлением; б — измерения пиковой систолической и максимальной диастолической скоростей для артерий с высоким периферическим сопротивлением; в — измерение усредненной по времени максимальной скорости (обводка спектра и значение указаны стрелками) для артерий с низким периферическим сопротивлением; г — измерение усредненной по времени максимальной скорости (обводка спектра и значение указаны стрелками) для артерий с высоким периферическим сопротивлением; д — измерение усредненной по времени средней скорости (значение указано стрелкой) для артерий с низким периферическим сопротивлением; е — измерение усредненной по времени максимальной скорости (значение указано стрелкой) для артерий с высоким периферическим сопротивлением

Усредненная по времени максимальная скорость кровотока (ТАМХ — time average maximum velocity) — является результатом усреднения скоростных составляющих огибающей допплеровского спектра за один сердечный цикл. Усредненная по времени средняя скорость кровотока (TAV-time average velocity) есть результат усреднения всех составляющих допплеровского спектра за один сердечный цикл.
Индекс периферического сопротивления (Pourcelot, RI — resistive index) — отношение разности пиковой систолической и максимальной конечной диастолической скоростей кровотока к пиковой систолической скорости:

Индекс периферического сопротивления

Индекс пульсации (Gosling, PI — pulsatility index) — отношение разности пиковой систолической и максимальной конечной диастолической скоростей кровотока к его усредненной по времени максимальной скорости:

Индекс пульсации

Иногда используют также модифицированный пульсативный индекс, при вычислении которого параметр усредненной по времени максимальной скорости кровотока заменяют на усредненную по времени его среднюю скорость:

модифицированный пульсативный индекс

Перечисленные индексы (RI, PI, РI') позволяют косвенно судить о величине периферического сопротивления.

Индекс спектрального расширения (SBI — spectral broadening index) вычисляется как отношение разности пиковой систолической скорости кровотока и усредненной по времени его средней скорости к пиковой систолической скорости:

Индекс спектрального расширения

По значению этого индекса можно судить о степени турбулентности потока, что актуально при изучении гемодинамики при стенозах и деформациях. Иногда применяется также модифицированный индекс спектрального расширения, при вычислении которого параметр пиковой систолической скорости кровотока заменяется на его усредненную по времени максимальную скорость:

модифицированный индекс спектрального расширения

Однако в большинстве артериальных бассейнов корректная оценка индекса пульсации стенки артерии и диаметра артерии в диастолу невозможна, поэтому объемные параметры кровотока определяются по вышеприведенной формуле.

Параллельно с артериальным бассейном во всех отделах сосудистой системы оценивается состояние вен, осуществляющих отток крови от соответствующих органов и систем, поскольку при большинстве патологических состояний довольно сложно на первичном этапе диагностики оценить превалирующий вклад артериальных или венозных циркуляторных нарушений в развитие их патогенетических и клинических эквивалентов.

Вены исследуют также в трех режимах, и данные дополняют друг друга при постановке достоверного ультразвукового диагноза. При оценке состояния вен, в которых возможна визуализация их стенок, а именно внутренних и наружных яремных, глубоких и поверхностных вен верхних и нижних конечностей, нижней полой вены, основных стволов (внеорганных) почечных, печеночных, воротной, селезеночной, верхней брыжеечной вен, оценивают: проходимость сосуда, сосудистую геометрию, наличие пульсации сосудистой стенки, диаметр сосуда, состояние сосудистой стенки и просвета сосуда, венозных клапанов, состояние периваскулярных тканей. Качество и полнота оценки всех перечисленных параметров зависят от глубины расположения вены и ее размеров.

В венах, в которых визуализация стенки принципиально невозможна, оценка кровотока, включая органный, в В-режиме не проводится.

В цветовом допплеровском режиме во всех венозных бассейнах оцениваются проходимость сосуда, наличие дефектов заполнения на цветовой картограмме, наличие зон турбуленции, зон регургитации (на клапанах — если они есть в просвете вен).

Качественную и количественную информацию о состоянии венозной гемодинамики получают по данным исследования в спектральном допплеровском режиме. Поскольку спонтанный венозный кровоток на разных уровнях крайне вариабелен по амплитудным характеристикам, что не приводит к развитию клинической симптоматики, количественная оценка параметров венозной гемодинамики имеет ограниченное применение.

Из количественных параметров венозного кровотока чаще всего оценивают его максимальную скорость за сердечный цикл и усредненную по времени максимальную и средние скорости, проводя анализ по тем же принципам, что и в артериальной системе. В большинстве же случаев ориентируются на такие качественные спектральные параметры, как наличие спонтанного кровотока, его фазность, синхронизация с актом дыхания, характер изменения кровотока (его направления, амплитуды, фазности) при функциональных нагрузочных пробах. К последним относятся кашлевая, дыхательная, проба Вальсальвы, проба с натуживанием, направленные на оценку состоятельности клапанного аппарата.

Физиологической основой всех используемых проб является искусственное повышение давления в просвете вены проксимальнее клапана. В норме она приводит к смыканию створок клапана и прекращению кровотока. При функциональной или органической несостоятельности клапанного аппарата в ответ на функциональные нагрузочные пробы возникает ретроградный ток крови, амплитуда которого определяется степенью клапанной патологии.

Б.И. Зыкин, М.В. Медведев
Похожие статьи
показать еще
 
Акушерство и гинекология