La ecocardiografía Doppler es un procedimiento que utiliza la ecografía Doppler para examinar el corazón . [1] Un ecocardiograma utiliza ondas sonoras de alta frecuencia para crear una imagen del corazón, mientras que el uso de la tecnología Doppler permite determinar la velocidad y dirección del flujo sanguíneo utilizando el efecto Doppler .
Ecocardiografía Doppler | |
---|---|
Malla | D015150 |
Código OPS-301 | 3-052 |
Un ecocardiograma puede, dentro de ciertos límites, producir una evaluación precisa de la dirección del flujo sanguíneo y la velocidad de la sangre y el tejido cardíaco en cualquier punto arbitrario utilizando el efecto Doppler. Una de las limitaciones es que el haz de ultrasonido debe estar lo más paralelo posible al flujo sanguíneo. Las mediciones de velocidad permiten evaluar las áreas y la función de las válvulas cardíacas , cualquier comunicación anormal entre el lado izquierdo y derecho del corazón, cualquier fuga de sangre a través de las válvulas ( regurgitación valvular ), el cálculo del gasto cardíaco y el cálculo de la relación E / A [2 ] (una medida de disfunción diastólica). Se pueden usar medios de contraste de microburbujas llenas de gas con ultrasonido mejorado con contraste para mejorar la velocidad u otras mediciones médicas relacionadas con el flujo.
Una ventaja de la ecocardiografía Doppler es que se puede utilizar para medir el flujo sanguíneo dentro del corazón sin procedimientos invasivos como el cateterismo cardíaco .
Además, con configuraciones de filtro / ganancia ligeramente diferentes, el método puede medir las velocidades tisulares mediante ecocardiografía Doppler tisular . La combinación de velocidades de flujo y tisular se puede utilizar para estimar la presión de llenado del ventrículo izquierdo , aunque solo en determinadas condiciones. [3]
Aunque "Doppler" se ha convertido en sinónimo de "medición de velocidad" en imágenes médicas, en muchos casos no es el desplazamiento de frecuencia (desplazamiento Doppler) de la señal recibida lo que se mide, sino el desplazamiento de fase (cuando llega la señal recibida). Sin embargo, el resultado del cálculo será idéntico.
Este procedimiento se usa con frecuencia para examinar el corazón de los niños en busca de enfermedades cardíacas porque no hay requisitos de edad o tamaño.
Imágenes Doppler 2D
A diferencia de la imagen Doppler 1D, que solo puede proporcionar velocidad unidimensional y depende del haz del ángulo de flujo, [4] la estimación de la velocidad 2D mediante ecografía Doppler es capaz de generar vectores de velocidad con componentes de velocidad axial y lateral. La velocidad 2D es útil incluso si existen condiciones de flujo complejas, como estenosis y bifurcación. Hay dos métodos principales de estimación de la velocidad 2D utilizando ultrasonido: Speckle tracking y Vector Doppler de haz cruzado, que se basan en medir los cambios de tiempo y los cambios de fase, respectivamente. [5]
Doppler vectorial
El Doppler vectorial es una extensión natural de las imágenes Doppler 1D tradicionales basadas en el desplazamiento de fase. El cambio de fase se encuentra tomando la autocorrelación entre los ecos de dos disparos consecutivos. [6] La idea principal del Vector Doppler es dividir el transductor en tres aperturas: una en el centro como apertura de transmisión y dos en cada lado como apertura de recepción. Los cambios de fase medidos desde las aberturas izquierda y derecha se combinan para dar los componentes de velocidad axial y lateral. Las posiciones y los ángulos relativos entre las aberturas deben ajustarse de acuerdo con la profundidad del recipiente y la posición lateral de la región de interés. [5]
Seguimiento de moteado
El speckle tracking, que es un método bien establecido en la compresión de video y otras aplicaciones, se puede utilizar para estimar el flujo sanguíneo en sistemas de ultrasonido. La idea básica del seguimiento de puntos es encontrar la mejor coincidencia de un determinado punto de un fotograma dentro de una región de búsqueda en los fotogramas posteriores. [5] La descorrelación entre fotogramas es uno de los principales factores que degradan su rendimiento. La descorrelación se debe principalmente a la diferente velocidad de los píxeles dentro de un moteado, ya que no se mueven como un bloque. Esto es menos severo cuando se mide el flujo en el centro, donde la tasa de cambio de la velocidad es la más baja. El flujo en el centro suele tener la mayor magnitud de velocidad, denominada "velocidad máxima". Es la información más necesaria en algunos casos, como el diagnóstico de estenosis. [7] Existen principalmente tres métodos para encontrar la mejor coincidencia: SAD (Suma de la diferencia absoluta), SSD (Suma de la diferencia al cuadrado) y Correlación cruzada. Asumir es un píxel en el kernel y es el píxel mapeado desplazado por en la región de búsqueda. [8]
SAD se calcula como:
SSD se calcula como:
El coeficiente de correlación cruzada normalizado se calcula como:
dónde y son los valores medios de y respectivamente. Lael par que da la D más baja para SAD y SSD, o la ρ más grande para la correlación cruzada, se selecciona como la estimación del movimiento. Luego, la velocidad se calcula como el movimiento dividido por la diferencia de tiempo entre los fotogramas. Por lo general, se toma la mediana o el promedio de múltiples estimaciones para obtener un resultado más preciso. [8]
Precisión de subpíxeles
En los sistemas de ultrasonido, la resolución lateral suele ser mucho más baja que la resolución axial. La mala resolución lateral en la imagen en modo B también da como resultado una mala resolución lateral en la estimación del flujo. Por lo tanto, se necesita una resolución de subpíxeles para mejorar la precisión de la estimación en la dimensión lateral. Mientras tanto, podríamos reducir la frecuencia de muestreo a lo largo de la dimensión axial para guardar cálculos y memorias si el movimiento de los subpíxeles se estima con suficiente precisión. En general, existen dos tipos de métodos para obtener la precisión de subpíxeles: métodos de interpolación, como ajuste parabólico, y métodos basados en fase en los que el retraso máximo se encuentra cuando la fase de la función de correlación cruzada analítica cruza cero. [9]
Método de interpolación (ajuste parabólico)
Como se muestra en la figura de la derecha, el ajuste parabólico puede ayudar a encontrar el pico real de la función de correlación cruzada. La ecuación para el ajuste parabólico en 1D es: [4]
dónde es la función de correlación cruzada y es el pico encontrado originalmente. luego se usa para encontrar el desplazamiento de los dispersores después de la interpolación. Para el escenario 2D, esto se hace tanto en la dimensión axial como en la lateral. Se pueden utilizar algunas otras técnicas para mejorar la precisión y solidez del método de interpolación, incluido el ajuste parabólico con compensación de polarización y la interpolación de filtro adaptado. [10]
Método basado en fases
La idea principal de este método es generar una fase lateral sintética y utilizarla para encontrar la fase que cruza el cero en el retraso máximo. [9]
La figura de la derecha ilustra el procedimiento de creación de la fase lateral sintética, como primer paso. Básicamente, el espectro lateral se divide en dos para generar dos espectros con frecuencias centrales distintas de cero. La correlación cruzada se realiza tanto para la señal ascendente como para la señal descendente, creando y respectivamente. [9] La función de correlación lateral y la función de correlación axial se calculan de la siguiente manera:
dónde es el complejo conjugado de .
Tienen la misma magnitud y el pico entero se encuentra utilizando métodos tradicionales de correlación cruzada. Una vez localizado el pico entero, se extrae una región de 3 por 3 que rodea al pico con su información de fase. Para las dimensiones lateral y axial, se encuentran los cruces por cero de una función de correlación unidimensional en los rezagos de la otra dimensión y, en consecuencia, se crea una línea ajustada de mínimos cuadrados lineales. La intersección de las dos líneas da la estimación del desplazamiento 2D. [9]
Comparación entre Doppler vectorial y speckle tracking
Ambos métodos podrían utilizarse para la obtención de imágenes vectoriales de velocidad 2D, pero el seguimiento de moteado sería más fácil de extender a 3D. Además, en Vector Doppler, la profundidad y resolución de la región de interés están limitadas por el tamaño de la apertura y el ángulo máximo entre las aperturas de transmisión y recepción, mientras que el Speckle Tracking tiene la flexibilidad de alternar el tamaño del núcleo y la región de búsqueda para adaptarse a diferentes requisitos de resolución. Sin embargo, el Doppler vectorial es menos complejo computacionalmente que el speckle tracking. [ cita requerida ]
Estimación de flujo volumétrico
La estimación de la velocidad a partir del Doppler convencional requiere el conocimiento del ángulo del haz al flujo (ángulo de inclinación ) para producir resultados razonables para flujos regulares y no hace un buen trabajo al estimar patrones de flujo complejos, como los debidos a estenosis y / o bifurcación. La estimación del flujo volumétrico requiere la integración de la velocidad a través de la sección transversal del recipiente, con supuestos sobre la geometría del recipiente, lo que complica aún más las estimaciones del flujo. Los datos Doppler 2D se pueden utilizar para calcular el flujo volumétrico en ciertos planos de integración. [11] El plano de integración se elige para que sea perpendicular al haz, y la potencia Doppler (generada a partir del modo Doppler de potencia de la ecografía Doppler ) se puede utilizar para diferenciar entre los componentes que están dentro y fuera del vaso. Este método no requiere conocimientos previos del ángulo Doppler, el perfil de flujo y la geometría del vaso. [11]
Promesa de 3D
Hasta hace poco, las imágenes de ultrasonido eran vistas en 2D y se basaban en especialistas altamente capacitados para orientar correctamente la sonda y seleccionar la posición dentro del cuerpo para obtener imágenes con solo unas pocas y complejas señales visuales. La medición completa de vectores de velocidad 3D hace posible muchas técnicas de posprocesamiento. No solo se puede medir el flujo volumétrico a través de cualquier plano, sino que también se puede calcular otra información física, como la tensión y la presión, en función del campo de velocidad 3D. Sin embargo, es bastante difícil medir el flujo sanguíneo complejo para dar vectores de velocidad, debido a la rápida tasa de adquisición y los cálculos masivos necesarios para ello. La técnica de onda plana es, por tanto, prometedora, ya que puede generar una frecuencia de imagen muy alta. [12]
Ver también
Referencias
- ^ "Ecocardiograma" . MedlinePlus . Consultado el 15 de diciembre de 2017 .
- ^ [1] Abdul Latif Mohamed, Jun Yong, Jamil Masiyati, Lee Lim, Sze Chec Tee. Prevalencia de disfunción diastólica en pacientes con hipertensión remitidos para evaluación ecocardiográfica de la función ventricular izquierda. Revista de Ciencias Médicas de Malasia, vol. 11, núm. 1, enero de 2004, págs. 66-74
- ^ Ommen, SR; Nishimura, RA; Appleton, CP; Miller, FA; Oh, JK; Redfield, MM; Tajik, AJ (10 de octubre de 2000). "Utilidad clínica de la ecocardiografía Doppler y la imagen con Doppler tisular en la estimación de las presiones de llenado del ventrículo izquierdo: un estudio comparativo de cateterismo Doppler simultáneo" . Circulación . 102 (15): 1788-1794. doi : 10.1161 / 01.CIR.102.15.1788 . PMID 11023933 . Consultado el 12 de julio de 2012 .
- ^ a b J. A. Jensen, Estimación de velocidades sanguíneas mediante ultrasonido, un enfoque de procesamiento de señales, Nueva York: Cambridge University Press, 1996.
- ^ a b c P. S. a. LL Abigail Swillens, "Estimación bidimensional de la velocidad de la sangre con ultrasonido: seguimiento de manchas versus Doppler vectorial de haz cruzado basado en simulaciones de flujo en un modelo de bifurcación carotídea", Transacciones IEEE sobre ultrasonidos, ferroeléctricos y control de frecuencia, págs. 327-338, 2010.
- ^ RSC Cobbold, Fundamentos del ultrasonido biomédico, Oxford University Press, 2007.
- ^ G. Reutern, M. Goertler, N. Bornstein, M. Sette, D. Evans, A. Hetzel, M. Kaps, F. Perren, A. Razumovky, T. Shiogai, E. Titianova, P. Traubner, N Venketasubramanian, L. Wong y M. Yasaka, "Clasificación de la estenosis carotídea mediante métodos ultrasónicos", accidente cerebrovascular, Revista de la Asociación Estadounidense del Corazón, vol. 43, págs. 916-921, 2012.
- ^ a b J. Luo y EE Konofagou, "Una estimación de movimiento rápido y deformación", en Simposio de ultrasonido, 2010.
- ^ a b c d X. Chen, MJ Zohdy, SY Emelianov y M. O'Donnell, "Seguimiento de moteado lateral mediante fase lateral sintética", Transacciones IEEE sobre ultrasonidos, ferroeléctricos y control de frecuencia, vol. 51, no. 5, págs. 540-550, 2004.
- ^ X. Lai y H. Torp, "Métodos de interpolación para la estimación del retardo de tiempo mediante el método de correlación cruzada para la medición de la velocidad de la sangre", Transacciones IEEE sobre ultrasonidos, ferroeléctricos y control de frecuencia, vol. 46, no. 2, págs. 277-290, 1999.
- ^ a b M. Richards, O. Kripfgans, J. Rubin, A. Hall y J. Fowlkes, "Estimación del flujo volumétrico medio en condiciones de flujo pulsátil", Ultrasonido en Med. & Biol., Vol. 35, págs. 1880-1891, 2009.
- ^ J. Udesen, F. Gran, K. Hansen, J. Jensen, C. Thomsen y M. Nielsen, "Imágenes de velocidad de vector sanguíneo de alta frecuencia de fotogramas mediante ondas planas: simulaciones y experimentos preliminares," Transacciones IEEE sobre ultrasonidos, ferroeléctricos y Control de frecuencia, vol. 55, no. 8, págs. 1729-1743, 2008.
enlaces externos
- Ecografía, ecocardiografía y Doppler básicos para médicos
- Libro de texto de ecocardiografía por Bonita Anderson
- Ecocardiografía (ultrasonido del corazón)
- Examen Doppler - Introducción
- El principio Doppler y el estudio de los flujos cardíacos