2. Доплерография
Доплерография представляет собой метод диагностики, основанный на эффекте Доплера.
Эффект Доплера
В 1842 г. ДОПЛЕР (Допплер - Doppler) Кристиан, австрийский физик и астроном, указал на существование эффекта, названного позже его именем.
Эффект Доплера представляет изменение частоты волны излучённой источником при движении источника или приёмника относительно среды в которой распространяется волна.
В доплерографии это выражается в изменении частоты УЗ волн излучённых неподвижным источником при отражении от движущихся объектов и принятых неподвижным приёмником.
Если генератор излучает ультразвук с частотой עГ, а изучаемый объект движется со скоростью V, то, частота УЗ עП зарегистрированная приёмником (датчиком) может быть найдена по формуле:
עП
=
עГ
где V - скорость тела в среде,
С - скорость распространения УЗ волны в среде.
Разность частот волн, излучаемых генератором и воспринимаемых приёмником, עд называется доплеровским сдвигом частоты. В медицинских исследованиях доплеровский сдвиг частот рассчитывается по формуле:
עд
=
עГ
где V - скорость движения объекта, С - скорость распространения УЗ в среде, עГ - исходная частота генератора.
По сдвигу частоты определяется скорость движения исследуемого объекта.
При Доплеровских методах используют как непрерывное излучение, так и импульсные сигналы.
В непрерывном режиме одновременно работают источник и приёмник излучения. Полученный сигнал обрабатывается и определяется скорость движения объекта.
В импульсном режиме также используется один датчик на излучение и приём. Он периодически короткое время работает как излучатель, а в промежутках между излучением, как приемник. Пространственное разрешение достигается благодаря излучению коротких УЗ импульсов.
Доплерография эффективно используется в диагностике кровотока и сердца. При этом определяется зависимость изменения частоты пришедшего сигнала от скорости движения эритроцитов или подвижных тканей сердца.
Если скорость объекта vоб много меньше скорости УЗ волны vуз, то доплеровский сдвиг частоты F относительно частоты исходной волны f запишется в виде:
F= 2fcosθ vоб./vуз.
Здесь θ – угол между направлением потока и направлением УЗ луча (Рис. 4.2.1).
Датчик
Кровь
Рис. 4.2.1
Удвоение сдвига частоты получается из-за того, что объекты сперва играют роль движущихся приемников, а затем движущихся излучателей.
Из приведенной формулы также следует, что если объекты движутся навстречу датчикам, то F>0, если от датчиков, то F<0.
Если измерить F, то, зная θ, можно определить скорость движения объекта.
К примеру, если скорость УЗ в ткани равна 1540 м/с, а частота УЗ зондирующего сигнала 5-10 МГц, то скорость кровотока может составлять 1-100 см/с, а доплеровский сдвиг частоты будет составлять 102 -104 Гц, т.е. доплеровский сдвиг частот будет проявляться в звуковом диапазоне частот.
Метод доплерографии используются также для исследования магистральных сосудов головы (транскраниальная доплерография).