EFFETTO DOPPLEREFFETTO DOPPLER

Effetto Effetto DopplerDoppler : scoperto dal fisico austriaco : scoperto dal fisico austriaco ChristianChristian JohanJohanDopplerDoppler (1843).(1843).

Variazione della frequenza di un’onda quando la sor gente ed il Variazione della frequenza di un’onda quando la sor gente ed il ricevitore si muovono uno rispetto all’altro.ricevitore si muovono uno rispetto all’altro.

EsEs.: colore dell’onda luminosa proveniente da una ste lla; frequenz.: colore dell’onda luminosa proveniente da una ste lla; frequenz a a di un suono nel di un suono nel rangerange udibile (sirena di treno in udibile (sirena di treno in avvicinamento/allontanamento); onde radar per la mi sura della avvicinamento/allontanamento); onde radar per la mi sura della velocità di un’automobile; barca in movimento contr o corrente o velocità di un’automobile; barca in movimento contr o corrente o nel nel verso della corrente.verso della corrente.

L’effetto Doppler (shift Doppler, frequenza Doppler ) si ha sia cL’effetto Doppler (shift Doppler, frequenza Doppler ) si ha sia c he he l’osservatore (“ascoltatore”) si muova rispetto all a sorgente (sl’osservatore (“ascoltatore”) si muova rispetto all a sorgente (s onora), onora), sia che la sorgente si muova rispetto ad un osserva tore in posizsia che la sorgente si muova rispetto ad un osserva tore in posiz ione ione fissa.fissa.

EFFETTO DOPPLEREFFETTO DOPPLER

Aumento della Aumento della frequenza: frequenza:

spostamento spostamento verso verso

l’osservatorel’osservatore

Diminuzione della Diminuzione della frequenza: frequenza:

allontanamento allontanamento dall’osservatoredall’osservatore

USO CLINICOUSO CLINICO

Uso clinicoUso clinico dell’effetto dell’effetto DopplerDoppler (primi impieghi negli anni ‘60): (primi impieghi negli anni ‘60): misura non invasiva del flusso sanguigno, anche in v asi periferimisura non invasiva del flusso sanguigno, anche in v asi periferi ci, ci, ottenuta dallo ottenuta dallo shiftshift dell’onda ultrasonica emessa da trasduttore.dell’onda ultrasonica emessa da trasduttore.

Il fascio ultrasonico attraversa i tessuti ed incont ra i globuliIl fascio ultrasonico attraversa i tessuti ed incont ra i globuli rossi rossi del sangue circolante all’interno dei vasi.del sangue circolante all’interno dei vasi.

I globuli rossi, avendo dimensioni inferiori alla lung hezza d’onI globuli rossi, avendo dimensioni inferiori alla lung hezza d’on da da del fascio ultrasonico, si comportano come riflettori non speculdel fascio ultrasonico, si comportano come riflettori non specul ari ari e diffondono l’onda ultrasonica in tutte le direzio ni (e diffondono l’onda ultrasonica in tutte le direzio ni ( diffusione di diffusione di RayleighRayleigh ) ) e quindi anche al trasduttore .e quindi anche al trasduttore .

SISTEMA DI EMISSIONESISTEMA DI EMISSIONEDOPPLER PULSATODOPPLER PULSATO : il trasduttore è costituito da un unico cristallo : il trasduttore è costituito da un unico cristallo che funziona sia da emettitore che da ricevitore. I l funzionamenche funziona sia da emettitore che da ricevitore. I l funzionamen to to dipende dalla scelta di:dipende dalla scelta di:

–– Frequenza del trasduttoreFrequenza del trasduttore : inversamente proporzionale alla : inversamente proporzionale alla profondità di esplorazione, a causa dell’attenuazio ne.profondità di esplorazione, a causa dell’attenuazio ne.

–– Frequenza di ripetizione degli impulsi (PRF):Frequenza di ripetizione degli impulsi (PRF): direttamente direttamente proporzionale alla risoluzione spaziale, inversamen te alla proporzionale alla risoluzione spaziale, inversamen te alla profondità.profondità.

–– Angolo di Angolo di insonazioneinsonazione :: angolo fra il fascio ultrasonico e la angolo fra il fascio ultrasonico e la direzione del flusso; più piccolo è l’angolo, migli ore è la misudirezione del flusso; più piccolo è l’angolo, migli ore è la misu ra ra della velocitàdella velocità

DOPPLER CONTINUODOPPLER CONTINUO : la sonda è costituita da due cristalli, uno : la sonda è costituita da due cristalli, uno emittente e l’altro ricevente. L’impulso è quindi i nviato continemittente e l’altro ricevente. L’impulso è quindi i nviato contin uamente e uamente e la sua frequenza di emissione (PRF) è elevatissima, consentendo la sua frequenza di emissione (PRF) è elevatissima, consentendo di di rilevare velocità altrettanto elevate. C’è il probl ema della locrilevare velocità altrettanto elevate. C’è il probl ema della loc alizzazione alizzazione spaziale dei segnali rilevati.spaziale dei segnali rilevati.

Schema di sistema Schema di sistema DopplerDoppler pulsatopulsato

SISTEMI DOPPLERSISTEMI DOPPLER

Schema di sistema Schema di sistema DopplerDoppler continuocontinuo

MODO DOPPLERMODO DOPPLERQuando un'onda è riflessa su un oggetto in moviment o, la parte rQuando un'onda è riflessa su un oggetto in moviment o, la parte r iflessa iflessa cambia la propria frequenza in funzione della veloc ità dell'oggecambia la propria frequenza in funzione della veloc ità dell'ogge tto (effetto tto (effetto DopplerDoppler ).).Il computer dell'ecografo, conoscendo la frequenza originale emeIl computer dell'ecografo, conoscendo la frequenza originale eme ssa e ssa e misurando quella di ritorno, può calcolare la veloc ità del mezzomisurando quella di ritorno, può calcolare la veloc ità del mezzo su cui l'onda su cui l'onda si è riflessa, mentre la profondità è nota dal temp o impiegato.si è riflessa, mentre la profondità è nota dal temp o impiegato.L'informazione della velocità è presentata a monito r con codificL'informazione della velocità è presentata a monito r con codific a a colori a a colori (normalmente blu e rosso) a seconda se si tratti di velocità in (normalmente blu e rosso) a seconda se si tratti di velocità in avvicinamento avvicinamento o in allontanamento; l'intensità del colore è quest a volta legato in allontanamento; l'intensità del colore è quest a volta legat a alla frequenza a alla frequenza dell'onda di ritorno. Uso tipico è lo studio vascol are.dell'onda di ritorno. Uso tipico è lo studio vascol are.Sono possibili due modi interpretativi: Sono possibili due modi interpretativi: Color DopplerColor Doppler (si hanno informazioni (si hanno informazioni sulla velocità media del mezzo sulla velocità media del mezzo -- adatto per un volume di studio ampio) e adatto per un volume di studio ampio) e Power Power DopplerDoppler (si ottiene lo spettro di tutte le velocità present i nel mezzo,(si ottiene lo spettro di tutte le velocità present i nel mezzo,con la loro importanza con la loro importanza -- adatto per uno studio su un particolare).adatto per uno studio su un particolare).Nella modalità Nella modalità DopplerDoppler , il sistema fornisce normalmente anche un segnale , il sistema fornisce normalmente anche un segnale udibile che simula il flusso del sangue; si tratta comunque di uudibile che simula il flusso del sangue; si tratta comunque di u n segnale n segnale virtuale che non esiste, utilizzato solo per comodi tà (si può covirtuale che non esiste, utilizzato solo per comodi tà (si può co noscere quanto noscere quanto riprodotto sul monitor anche senza guardarlo).riprodotto sul monitor anche senza guardarlo).

ANGOLO DI INSONAZIONEANGOLO DI INSONAZIONEAngolo di incidenza fra il fascio Angolo di incidenza fra il fascio ultrasonico e la direzione del flusso. ultrasonico e la direzione del flusso. (parallela all’asse del vaso).(parallela all’asse del vaso).

Equazione Equazione DopplerDoppler ::

Df = 2 f v cos Df = 2 f v cos θθθθθθθθ/c/c

Df = frequenza dello shift Doppler Df = frequenza dello shift Doppler (differenza fra la frequenza in (differenza fra la frequenza in trasmissione e quella in ricezione)trasmissione e quella in ricezione)ff = frequenza trasmessa = frequenza trasmessa vv = velocità del sangue= velocità del sanguecc = velocità del suono= velocità del suonoθθθθθθθθ = angolo fra il fascio ultrasonico e la = angolo fra il fascio ultrasonico e la direzione del flusso sanguignodirezione del flusso sanguignoDa cui:Da cui:

vv == DfDf cc2 f cos 2 f cos θθθθθθθθ

È la velocità del sangueÈ la velocità del sangue

θθθθθθθθ = 90° = 90° ⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒ non non èè apprezzabile alcun apprezzabile alcun segnale segnale DopplerDoppler

θθθθθθθθ = 0° = 0° ⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒ condizione ottimalecondizione ottimale

40°40° ≤≤≤≤≤≤≤≤ θθθθθθθθ ≤≤≤≤≤≤≤≤ 6060°° ⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒ condizione di lavorocondizione di lavoro

La massima frequenza rilevabile è metà del PRF (La massima frequenza rilevabile è metà del PRF ( NyquistNyquist ). L’incremento della ). L’incremento della massima velocità misurabile si ottiene:massima velocità misurabile si ottiene:

Aumentando il PRFAumentando il PRFRiducendo la frequenza di emissioneRiducendo la frequenza di emissioneAumentando l’angolo di insonazioneAumentando l’angolo di insonazione

AliasingAliasing : le velocità da rilevare superano il limite di : le velocità da rilevare superano il limite di NyquistNyquist e la relativa e la relativa rappresentazione è localizzata nel settore opposto a quello pertrappresentazione è localizzata nel settore opposto a quello pert inente alla vera inente alla vera direzione del flusso (sotto la linea di base = line a a frequenzadirezione del flusso (sotto la linea di base = line a a frequenza 0 che separa il flusso 0 che separa il flusso anterogradoanterogrado da quello retrogrado)da quello retrogrado)

Le frequenza di aliasing rappresentano il flusso ad alta velocitLe frequenza di aliasing rappresentano il flusso ad alta velocit à diretto in avanti come à diretto in avanti come flusso a bassa velocità rovesciato.flusso a bassa velocità rovesciato.

Accorgimenti per ridurre l’aliasing:Accorgimenti per ridurre l’aliasing:Aumentare il PRF: soluzione ottima per vasi superfi cialiAumentare il PRF: soluzione ottima per vasi superfi cialiRidurre il Doppler shift: riducendo la frequenza de l trasduttoreRidurre il Doppler shift: riducendo la frequenza de l trasduttore e l’angoloe l’angoloAbbassare la linea di base Abbassare la linea di base Usare il Doppler continuoUsare il Doppler continuoAumentare l’angolo di Aumentare l’angolo di insonazioneinsonazione

DOPPLER PULSATODOPPLER PULSATO

INTERAZIONE US INTERAZIONE US -- VASIVASIVolume del campioneVolume del campione = parte di tessuto indagato.= parte di tessuto indagato.Le dimensioni possono essere regolate dall’operator e in funzioneLe dimensioni possono essere regolate dall’operator e in funzione di:di:

BurstBurst (=n. di cicli per impulso). Un (=n. di cicli per impulso). Un burstburst di 5 cicli a 3.5 di 5 cicli a 3.5 MHzMHz porta ad una porta ad una dimensione assiale del volume di campione di 1mm.dimensione assiale del volume di campione di 1mm.LocalizzazioneLocalizzazione (profondità).(profondità).

Movimento Movimento anterogradoanterogrado = il movimento della colonna ematica è diretto = il movimento della colonna ematica è diretto verso il trasduttore. La frequenza di ricezione è > di quella diverso il trasduttore. La frequenza di ricezione è > di quella di emissione emissione ⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒ onda positiva (onda positiva ( colore blucolore blu ))

Movimento retrogradoMovimento retrogrado = frequenza di ricezione < di quella in emissione = frequenza di ricezione < di quella in emissione ⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒ onda negativa (onda negativa ( colore rossocolore rosso ).).

Lo spettro delle frequenze Lo spettro delle frequenze èè influenzato dalle diverse velocitinfluenzato dalle diverse velocit àà e direzioni e direzioni con cui si muovono i globuli rossi.con cui si muovono i globuli rossi.

TIPI DI FLUSSOTIPI DI FLUSSO

COLOR DOPPLERCOLOR DOPPLER

Esistono varie metodiche di Esistono varie metodiche di rappresentazione del flusso rappresentazione del flusso ematico nel ematico nel DopplerDoppler biomedicalebiomedicale : : Color Color DopplerDoppler , , PulsedPulsed DopplerDoppler , e , e Power Power DopplerDoppler ..

Color Color DopplerDoppler fornisce una stima fornisce una stima della velocità media del flusso nel della velocità media del flusso nel vaso con una codifica a colori e vaso con una codifica a colori e sovrapponendola all’immagine in sovrapponendola all’immagine in scala di grigi.scala di grigi.

Colore blu = flusso verso il Colore blu = flusso verso il trasduttore;trasduttore;

Colore rosso = flusso in direzione Colore rosso = flusso in direzione opposta.opposta.

Color Color DopplerDoppler US. Lo US. Lo shiftshift medio del flusso è indicato con la scala cromatica a medio del flusso è indicato con la scala cromatica a dsds .. .. Colori più intensi, a saturazione maggiore, indican o uno Colori più intensi, a saturazione maggiore, indican o uno shiftshift medio in frequenza medio in frequenza minore.minore.

DOPPLER PULSATODOPPLER PULSATOIl Il DopplerDoppler pulsatopulsato consente di consente di selezionare un volume nel vaso e di selezionare un volume nel vaso e di visualizzarlo con un’immagine in scala di visualizzarlo con un’immagine in scala di grigi, mostrando lo spettro del grigi, mostrando lo spettro del rangerange di di tutte le velocità del sangue in funzione tutte le velocità del sangue in funzione del tempo (invece della velocità media, del tempo (invece della velocità media, come nel color come nel color DopplerDoppler ).).

L’ampiezza del segnaleL’ampiezza del segnale è proporzionale è proporzionale al n. di globuli rossi ed è indicata da al n. di globuli rossi ed è indicata da gradazioni di grigio.gradazioni di grigio.

Il Il Color Color DopplerDoppler fornisce una descrizione fornisce una descrizione globale in una zona e può essere usato globale in una zona e può essere usato come indagine preliminare per la come indagine preliminare per la successiva analisi dettagliata con il successiva analisi dettagliata con il DopplerDoppler pulsato in una zona pulsato in una zona potenzialmente critica.potenzialmente critica.

Il Il Power Power DopplerDoppler , che non è usato di , che non è usato di routine nell’analisi del flusso arterioso, routine nell’analisi del flusso arterioso, mostra l’ampiezza, o potenza, del mostra l’ampiezza, o potenza, del segnale segnale DopplerDoppler , invece dello , invece dello shiftshift in in frequenza. Questo consente una migliore frequenza. Questo consente una migliore visualizzazione di vasi piccoli, a scapito visualizzazione di vasi piccoli, a scapito di informazioni direzionali e di velocità. di informazioni direzionali e di velocità.

PulsedPulsed DopplerDoppler US. Le velocità sono indicate dalla US. Le velocità sono indicate dalla sclascla sulla sulla dsds .. Deflessioni sopra la linea di base .. Deflessioni sopra la linea di base indicano un flusso verso il trasduttore, mentre indicano un flusso verso il trasduttore, mentre quelle sotto la linea di base indicano un flusso in quelle sotto la linea di base indicano un flusso in direzione opposta. direzione opposta.

ANGOLO DI INSONAZIONEANGOLO DI INSONAZIONE

DopplerDoppler Pulsato. Correzione dell’angolo di Pulsato. Correzione dell’angolo di insonazioneinsonazione . Notare la . Notare la differente lettura di velocità ottenuta nello stess o punto e neldifferente lettura di velocità ottenuta nello stess o punto e nel lo stesso lo stesso vaso, ma con angoli di vaso, ma con angoli di insonazioneinsonazione diversi. diversi.

θθθθθθθθ ≅≅≅≅≅≅≅≅ 9090°° θθθθθθθθ ≅≅≅≅≅≅≅≅ 6060°°

ALIASINGALIASING

AliasingAliasing , , DopplerDoppler pulsato. Presenza pulsato. Presenza di flusso in direzione opposta a di flusso in direzione opposta a quello quello anterogradoanterogrado durante sistole durante sistole sotto la linea base (bassa PRF).sotto la linea base (bassa PRF).

AliasingAliasing , Color , Color DopplerDoppler . Si noti . Si noti l’eterogeneità di colori nel vaso, l’eterogeneità di colori nel vaso, che è una delle indicazioni di che è una delle indicazioni di aliasingaliasing nel Color nel Color DopplerDoppler . .

ALIASING ALIASING -- PRFPRF

AliasingAliasing , , DopplerDoppler Pulsato. Effetto della Pulsato. Effetto della pulsepulse repetitionrepetition frequencyfrequency(PRF). Entrambe le immagini sono ottenute dallo ste sso vaso. A s(PRF). Entrambe le immagini sono ottenute dallo ste sso vaso. A s in.: in.: PRF = 2,500 PRF = 2,500 HzHz , non c’è , non c’è aliasingaliasing . A . A dsds .: PRF =1,515 .: PRF =1,515 HzHz, c’è , c’è aliasingaliasing ..

DOPPLER DOPPLER –– USO DIAGNOSTICOUSO DIAGNOSTICO

STENOSISTENOSI

Calcolo del rapporto della velocità di picco Calcolo del rapporto della velocità di picco sistolicasistolica ( peak ( peak systolicsystolic velocityvelocity , , PSVPSV). Si valutano le PSV nella zona di restringimento del vaso (a ). Si valutano le PSV nella zona di restringimento del vaso (a dsds .) e in una .) e in una zona normale vicina (a sin.). Il rapporto è dato da l valore di Pzona normale vicina (a sin.). Il rapporto è dato da l valore di P SV nella zona di SV nella zona di restringimento diviso per quello nella zona normale . restringimento diviso per quello nella zona normale .

STENOSISTENOSISe il lumen di un’arteria è Se il lumen di un’arteria è ristretto, la velocità del flusso ristretto, la velocità del flusso sanguigno cresce nella stenosi sanguigno cresce nella stenosi (principio di continuità del flusso).(principio di continuità del flusso).

Il criterio Il criterio DopplerDoppler principale per la principale per la diagnosi di una stenosi diagnosi di una stenosi arterialearteriale è è quindi basato sull’individuazione quindi basato sull’individuazione di un incremento nella PSV con il di un incremento nella PSV con il DopplerDoppler pulsato. pulsato.

La misura del rapporto fra la PSV La misura del rapporto fra la PSV nella zona di indagine e quello nella zona di indagine e quello nella zona prossimale, non nella zona prossimale, non stenoticastenotica , è un criterio di , è un criterio di valutazione diagnostica efficace.valutazione diagnostica efficace.

Un Un rapporto > 2rapporto > 2 indica una stenosi indica una stenosi emodinamicamenteemodinamicamente significativa significativa (50% o maggiore) ed un (50% o maggiore) ed un rapporto rapporto 3.7 3.7 -- 44 indica una stenosi al 75% o indica una stenosi al 75% o più.più.

Stenosi, Stenosi, DopplerDoppler pulsato. La velocità pulsato. La velocità intrastenoticaintrastenotica è elevata (è elevata ( dsds ), in confronto a ), in confronto a quella normale, quella normale, prestenoticaprestenotica (sin).(sin).

STENOSISTENOSI

Stenosi, flusso turbolento. Stenosi, flusso turbolento. DopplerDoppler pulsato. Si noti pulsato. Si noti il considerevole allargamento spettrale dovuto alla il considerevole allargamento spettrale dovuto alla turbolenza.turbolenza.

La forma d’onda spettrale La forma d’onda spettrale cambia a livello della cambia a livello della stenosi e nelle sue stenosi e nelle sue vicinanze.vicinanze.

Il flusso non è più laminare Il flusso non è più laminare e si manifesta con un e si manifesta con un allargamento spettrale e, allargamento spettrale e, nei casi più gravi, con nei casi più gravi, con presenza simultanea di presenza simultanea di flusso flusso anterogradoanterogrado e e retrogrado.retrogrado.

COLOR VS DOPPLER PULSATOCOLOR VS DOPPLER PULSATOColor Color DopplerDoppler è utile per fare una mappa è utile per fare una mappa dei vasi e individuare zone di possibile dei vasi e individuare zone di possibile stenosi (stenosi ( aliasingaliasing o restringimento del o restringimento del vaso). Le zone sospette vengono poi vaso). Le zone sospette vengono poi analizzate con il analizzate con il DopplerDoppler pulsatopulsato che che fornisce lo fornisce lo spettrogrammaspettrogramma nella zona nella zona stenoticastenotica e nelle sue immediate e nelle sue immediate vicinanze, consentendo il calcolo del vicinanze, consentendo il calcolo del rapporto PSV. rapporto PSV.

Fig.Fig. in altoin alto : Stenosi con : Stenosi con aliasingaliasing , color , color DopplerDoppler . Notare . Notare aliasingaliasing nell’arteria nell’arteria iliaca, indicativo di una zona di iliaca, indicativo di una zona di shiftshift ad ad alta frequenza e possibile stenosi.alta frequenza e possibile stenosi.Fig. in bassoFig. in basso : Doppler Pulsato US : Doppler Pulsato US dell’anomalia della fig. precedente. C’è dell’anomalia della fig. precedente. C’è un valore elevato di PSV (>400 cm/sec). un valore elevato di PSV (>400 cm/sec). La velocità La velocità prestenoticaprestenotica è di 80 cm/sec, e è di 80 cm/sec, e il rapporto PSV è pari a 5, consistente il rapporto PSV è pari a 5, consistente con una stenosi > 75%.con una stenosi > 75%.

Occlusione: Color Occlusione: Color DopplerDoppler e e DopplerDoppler Pulsato. Si Pulsato. Si noti l’assenza di flusso, dovuta all’occlusionenoti l’assenza di flusso, dovuta all’occlusione

La diagnosi di La diagnosi di occlusioneocclusione tramite tramite DopplerDoppler è abbastanza semplice e è abbastanza semplice e consiste nella mancanza di flusso consiste nella mancanza di flusso rivelabile sia tramite Color rivelabile sia tramite Color DopplerDoppler che che DopplerDoppler pulsato.pulsato.

E’ fondamentale che tale assenza di E’ fondamentale che tale assenza di flusso non sia dovuta a fattori tecnici.flusso non sia dovuta a fattori tecnici.

Il PRF deve essere posto a valori Il PRF deve essere posto a valori abbastanza bassi da consentire di abbastanza bassi da consentire di rilevare un segnale a bassa velocità rilevare un segnale a bassa velocità causato dall’occlusione.causato dall’occlusione.

La presenza di placche dense La presenza di placche dense calcificate, la compressione dei vasi, e calcificate, la compressione dei vasi, e stenosi severa oltre il limite di stenosi severa oltre il limite di rivelabilitàrivelabilità DopplerDoppler sono causa di sono causa di falsifalsi --positivipositivi . .

Una diagnosi Una diagnosi falsafalsa --negativanegativa può essere può essere dovuta all’erronea interpretazione del dovuta all’erronea interpretazione del flusso ad alta velocità di vasi flusso ad alta velocità di vasi collaterali paralleli al segmento occluso. collaterali paralleli al segmento occluso.

In presenza di un’In presenza di un’ occlusione occlusione acuta, possono venire acuta, possono venire trasmesse all’occlusione trasmesse all’occlusione pulsazioni spurie, tali da pulsazioni spurie, tali da produrre segnali produrre segnali DopplerDoppler stretti, stretti, a bassa velocità che non a bassa velocità che non rappresentano il flusso vero del rappresentano il flusso vero del sangue.sangue.La forma d’onda distante La forma d’onda distante dall’occlusione mostra spesso dall’occlusione mostra spesso un andamento a bassa un andamento a bassa resistenza con perdita di flusso resistenza con perdita di flusso retrogrado in diastole e intenso retrogrado in diastole e intenso flusso flusso anterogradoanterogrado in sistole.in sistole.

Occlusione Occlusione -- DopplerDoppler Pulsato. Pulsato. Bassa resistenza distante dalla Bassa resistenza distante dalla lesione importante.lesione importante.

DopplerDoppler Pulsato, in prossimità Pulsato, in prossimità di una di una lesionelesione importante. Si importante. Si noti la perdita di flusso in noti la perdita di flusso in diastole e la bassa velocità diastole e la bassa velocità sanguigna.sanguigna.

DOPPLER IN GRAVIDANZADOPPLER IN GRAVIDANZALa crescita fetale La crescita fetale intrauterinaintrauterina è un processo biologico complesso e continuo. è un processo biologico complesso e continuo. Svariati fattori, di origine materna o fetale, poss ono interferiSvariati fattori, di origine materna o fetale, poss ono interferi re in tale processo re in tale processo comportando un ritardo della sua fisiologica evoluz ione (comportando un ritardo della sua fisiologica evoluz ione ( ritardo di accrescimento ritardo di accrescimento intrauterinointrauterino o IUGR).o IUGR).

L'IUGR interessa circa il 7% delle gravidanze e può avere effettL'IUGR interessa circa il 7% delle gravidanze e può avere effett i estremamente i estremamente pericolosi per il feto. Le cause fetali di IUGR son o generalmentpericolosi per il feto. Le cause fetali di IUGR son o generalment e legate a patologie e legate a patologie congenite, quali anomalie congenite, quali anomalie cromosomichecromosomiche , , genetichegenetiche , , malformativemalformative o a processi o a processi infettivi infettivi intrauteriniintrauterini . .

Fra le cause materne la più frequente è Fra le cause materne la più frequente è ll 'insufficienza placentare'insufficienza placentare , cioè una riduzione , cioè una riduzione della capacità funzionale della placenta dovuta a s variati fattodella capacità funzionale della placenta dovuta a s variati fatto ri e che si manifesta ri e che si manifesta soprattutto nella seconda metà della gravidanza.soprattutto nella seconda metà della gravidanza.Nel caso in cui la placenta non funzioni in modo co rretto iniziaNel caso in cui la placenta non funzioni in modo co rretto inizia una serie di una serie di progressivi adattamenti nell'ambiente progressivi adattamenti nell'ambiente intrauterinointrauterino che portano ad una riduzione che portano ad una riduzione dell'accrescimento fetale e possono determinarne an che la morte.dell'accrescimento fetale e possono determinarne an che la morte.

Tali modificazioni comportano una alterazione dei f lussi sanguigTali modificazioni comportano una alterazione dei f lussi sanguig ni nel distretto ni nel distretto maternomaterno --fetalefetale , che si possono indagare attraverso la , che si possono indagare attraverso la flussimetriaflussimetria DopplerDoppler . .

Tale indagine si basa sullo studio dei flussi sangu igni nella maTale indagine si basa sullo studio dei flussi sangu igni nella ma dre (dre ( arteria uterinaarteria uterina ) e ) e nel feto (nel feto ( arteria ombelicale, cerebrale, distretto venosoarteria ombelicale, cerebrale, distretto venoso ). ).

Arteria uterinaArteria uterina Arteria ombelicaleArteria ombelicale

Arteria cerebrale mediaArteria cerebrale media

DOPPLER ARTERIA OMBELICALEDOPPLER ARTERIA OMBELICALEStima della velocità massima Stima della velocità massima sanguigna nell’ arteria ombelicale sanguigna nell’ arteria ombelicale materna. Si studia lo materna. Si studia lo spettrogrammaspettrogrammadel flusso sanguigno. I massimi della del flusso sanguigno. I massimi della PSD sono legati alla velocità massima PSD sono legati alla velocità massima del sangue.del sangue.

Problema: stima dell’Problema: stima dell’ ordine ottimo pordine ottimo p(variabile) del modello AR per la stima (variabile) del modello AR per la stima della PSD: maggiore è la variabilità, della PSD: maggiore è la variabilità, maggiore è il valore di p stimato.maggiore è il valore di p stimato.

L’elevata variabilità del segnale L’elevata variabilità del segnale richiede richiede frameframe ridotti (40ridotti (40 --80 campioni 80 campioni pari a 5pari a 5 --10ms, con F10ms, con F ss=8kHz). Ordine =8kHz). Ordine stimato:stimato:

o o ⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒ p = 4p = 4

* * ⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒ p = 16p = 16

x x ⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒ p = 6p = 6

+ + ⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒ p = 4p = 4

FREQUENZA MASSIMAFREQUENZA MASSIMA

Confronto fra AR PSD con Confronto fra AR PSD con ordine variabile ordine variabile (in alto) e (in alto) e ordine fisso p=12ordine fisso p=12 (in (in basso).basso).

FrameFrame di 40 punti = 5ms.di 40 punti = 5ms.

La scelta dell’ordine La scelta dell’ordine variabile riduce i “picchi variabile riduce i “picchi spuri” nella PSD dovuti spuri” nella PSD dovuti all’ordine fisso, non all’ordine fisso, non adeguato su tutto il adeguato su tutto il segnale.segnale.

Pertanto, la stima della Pertanto, la stima della frequenza massima è frequenza massima è migliorata. migliorata.

Valori spuri dovuti all’ordine non ottimoValori spuri dovuti all’ordine non ottimo

ECOGRAFIA 3DECOGRAFIA 3D E 4DE 4DL’ ecografia standard, bidimensionale, esegue sezio ni delle struL’ ecografia standard, bidimensionale, esegue sezio ni delle stru tture che attraversa tture che attraversa e le restituisce “a video” in tonalità di grigio.e le restituisce “a video” in tonalità di grigio.Utilizzando le metodiche 3D Utilizzando le metodiche 3D -- 4D, l’apparecchiatura memorizza un certo numero di 4D, l’apparecchiatura memorizza un certo numero di sezioni ed effettua il cosiddetto “sezioni ed effettua il cosiddetto “ renderingrendering ” che consente di ottenere un'immagine ” che consente di ottenere un'immagine tridimensionale estremamente accurata e molto simil e all’originatridimensionale estremamente accurata e molto simil e all’origina le.le.

In campo ostetricoIn campo ostetrico quindi, si otterranno delle immagini in grado di ra ffigurare ilquindi, si otterranno delle immagini in grado di ra ffigurare il feto feto come se venisse fotografato dall’interno.come se venisse fotografato dall’interno.

L’ecografia 3DL’ecografia 3D consente di ottenere delle consente di ottenere delle immagini staticheimmagini statiche delle fattezze del feto. delle fattezze del feto. La procedura di acquisizione va effettuata muovendo manualmente La procedura di acquisizione va effettuata muovendo manualmente la sonda. la sonda. Questo comporta tempi di acquisizione relativamente alti e incerQuesto comporta tempi di acquisizione relativamente alti e incer tezza nella qualità tezza nella qualità del risultato. Spesso infatti occorre ripetere la p rocedura più del risultato. Spesso infatti occorre ripetere la p rocedura più volte allo scopo di volte allo scopo di ottenere immagini soddisfacenti.ottenere immagini soddisfacenti.

L’ecografia 4DL’ecografia 4D consente di visualizzare consente di visualizzare l’immagine tridimensionale in movimentol’immagine tridimensionale in movimento ed ed in tempo reale. In questo caso vengono utilizzate s peciali sondein tempo reale. In questo caso vengono utilizzate s peciali sonde chiamate chiamate “volumetriche” in grado di acquisire 25 “volumetriche” in grado di acquisire 25 –– 30 fotogrammi al secondo senza 30 fotogrammi al secondo senza movimento della sonda; ne consegue una immediatezza nella visualmovimento della sonda; ne consegue una immediatezza nella visual izzazione dei izzazione dei particolari tridimensionali fetali.particolari tridimensionali fetali.

ECOGRAFIA 3D E 4DECOGRAFIA 3D E 4DL’eco 3D (e ancor di più la 4D), può essere indispe nsabile per mL’eco 3D (e ancor di più la 4D), può essere indispe nsabile per m eglio intuire eglio intuire sindromi sindromi caratterizzate da una “facies” quindi da un aspetto del viso carcaratterizzate da una “facies” quindi da un aspetto del viso car atteristico, atteristico, e per evidenziare e per evidenziare anomalie degli arti, di tutte le strutture di super ficie del fetanomalie degli arti, di tutte le strutture di super ficie del fet o e del o e del cordone ombelicalecordone ombelicale . La possibilità di utilizzare l’eco 3D . La possibilità di utilizzare l’eco 3D -- 4D non solo per ottenere 4D non solo per ottenere immagini di superficie (es. viso, mani immagini di superficie (es. viso, mani etcetc ), ma anche profonde, apre nuovi ), ma anche profonde, apre nuovi orizzonti per la diagnostica delle anomalie del tor ace ed anche orizzonti per la diagnostica delle anomalie del tor ace ed anche degli organi fetali degli organi fetali interni.interni.

Inoltre la possibilità di acquisire in automatico l e tre dimensiInoltre la possibilità di acquisire in automatico l e tre dimensi oni, consente di oni, consente di ottenere ottenere proiezioni di organi e struttureproiezioni di organi e strutture in bidimensionale, altrimenti non ottenibili in bidimensionale, altrimenti non ottenibili con la metodica standard, soprattutto in caso di an golazione fetcon la metodica standard, soprattutto in caso di an golazione fet ale sfavorevole.ale sfavorevole.

Tale opportunità è a volte indispensabile per Tale opportunità è a volte indispensabile per studio del cuore fetalestudio del cuore fetale , ma anche per , ma anche per la corretta valutazione di qualsiasi altro distrett o. Un esempiola corretta valutazione di qualsiasi altro distrett o. Un esempio , in campo , in campo ginecologico, può essere la misurazione di un event uale setto utginecologico, può essere la misurazione di un event uale setto ut erino, erino, consentendo in molti casi di effettuare le opportun e valutazioniconsentendo in molti casi di effettuare le opportun e valutazioni , anche senza , anche senza ricorrere ad indagini parzialmente invasive come pe r ricorrere ad indagini parzialmente invasive come pe r eses., l’., l’ isteroscopiaisteroscopia ..La procedura è identica ad una normale ecografia. P uò essere effLa procedura è identica ad una normale ecografia. P uò essere eff ettuata sia per via ettuata sia per via transvaginaletransvaginale (nelle prime settimane di gravidanza) che per via (nelle prime settimane di gravidanza) che per via sovrapubicasovrapubica (nel 2 (nel 2 –– 3 trimestre).3 trimestre).

Profilo fetale ottenuto con ecografia classica Profilo fetale ottenuto con ecografia classica bidimensionalebidimensionale

Immagini del viso fetale in 3 DImmagini del viso fetale in 3 D