NGUYÊN LÝ VÀ KỸ THUẬT SIÊU ÂM DOPPLER doc

02/08/2011 1
"People only see what they are prepared to see."
Ralph Waldo Emerson
NGUYÊN LÝ VÀ KỸ THUẬT SIÊU ÂM
DOPPLER
BS. NGUYỄN QUANG TRỌNG
(Last update 05/07/2011)
KHOA CHẨN ĐOÁN HÌNH ẢNH
BỆNH VIỆN FV – TP.HCM
02/08/2011 2
MỤC TIÊU BÀI GIẢNG
•Hiểu được hiệu ứng Doppler.
• Ứng dụng hiệu ứng Doppler vào trong siêu âm.
•Nắm được các kỹ thuật, thao tác điều chỉnh trên máy
khi thực hiện siêu âm Doppler.
• Phân tích được các phổ và âm thanh thu được.
02/08/2011 3
NỘI DUNG
• Hiệu ứng Doppler.
• Các hệ thống Doppler.
• Hiện tượng vượt ngưỡng.
• Kỹ thuật siêu âm Doppler.
• Vài cas minh hoạ.
• Phân tích phổ Doppler.
• Kết luận.
,

,

02/08/2011 4
HIỆU ỨNG DOPPLER

•Hiệu ứng Doppler được tìm ra vào năm 1842 bởi nhà toán học và vật lý học
người Áo (Austrian mathematician and physicist) Christian Johann Doppler
(1803-1853).
•Lúc đó ông dùng nó để giải thích hiện tượng lệch màu sắc của các ngôi sao
đang chuyển động: Khi ngôi sao tiến lại gần quả đất thì ánh sáng của nó sẽ
chuyển thành màu xanh (tức là bước sóng giảm và tần số của sóng ánh sáng
tăng lên). Ngược lại, khi ngôi sao đi xa quả đất thì ánh sáng của nó chuyển
thành màu đỏ (tức là bước sóng t
ăng lên và tần số giảm xuống).
02/08/2011 5
Định nghĩa: “Hiệu ứng Doppler là sự thay đổi tần số của
sóng khi có sự dịch chuyển tương quan giữa nguồn
phát sóng và người quan sát, tần số sóng phản hồi tăng
lên khi nguồn phát sóng và/hoặc người quan sát tiến lại
gần nhau, tần số này sẽ giảm xuống trong trường hợp
ngược lại”.
02/08/2011 6
•Một hình ảnh quen thuộc đó là khi ta nghe tiếng còi
xe cấp cứu ở xa với âm trầm (do tần số thấp), khi xe
chạy lại gần thì ta nghe âm bỗng (do tần số cao).
02/08/2011 7
•Hoặc là khi ta nghe tiếng tàu hỏa ( ) từ xa chạy lại
rồi chạy qua:
02/08/2011 8
•Năm 1959, Satomura (Nhật) lần đầu tiên ứng dụng
hiệu ứng Doppler vào Y học nhằm khảo sát tim-
mạch.
•Sau đó Pourcelot (Pháp) và Franklin (Mỹ) phát triển
tiếp kỹ thuật này.
• Khác với siêu âm B-mode, máy không xử lý tín

hiệu sóng phản hồi thành hình ảnh, mà chỉ ghi
nhận sự thay đổi tần số do hiệu ứng Doppler xảy
ra khi chùm sóng siêu âm phát ra gặp các hồng cầu
chuyển động trong mạch máu đang tiến lại gần đầu
dò ho
ặc đi xa đầu dò.
02/08/2011 9
• Sóng âm gồm có hai thành phần:
tần số (frequency) và biên độ
(amplitude).
•Tần số (f) sóng âm liên quan đến
độ dài bước sóng (wavelength) λ
theo công thức:
f = V(velocity) / λ (wavelength)
•Vận tốc sóng âm đi qua hầu hết
các mô trong cơ thể với vận tốc
1.540m/giây. Do vậy khi thay đổi
độ dài bước sóng thì tần số sóng
âm cũng thay đổi.
•Biên độ biểu hiện cường độ của
sóng âm.
Arthur Fleischer, MD et al. Color Power Doppler Ultrasound. 1999
02/08/2011 10
• Sóng âm được truyền đi (transmitted-T) từ một đầu dò
Doppler xung với một tần số hoặc bước sóng cố định.
Tần số của sóng âm sẽ không thay đổi nếu như các
cấu trúc mà nó gặp trên đường đi không chuyển động.
Arthur Fleischer, MD et al. Color Power Doppler Ultrasound. 1999
02/08/2011 11
• Chuyển động của các tế bào máu làm thay đổi tần số của sóng

phản hồi trở về (reflected-R) đầu dò. Nếu chuyển động của
dòng máu hướng về đầu dò thì tần số sóng phản hồi sẽ tăng lên
và bước sóng ngắn lại. Ngược lại, nếu dòng máu chuyển động
xa đầu dò thì tần số sóng phản hồi sẽ giảm và độ dài bước sóng
tăng.
Arthur Fleischer, MD et al. Color Power Doppler Ultrasound. 1999
02/08/2011 12
•Do vậy tần số của sóng truyền đi và trở về khác nhau,
chúng sẽ lệch pha với nhau.
•Hiệu số của hai tần số này chính là tần số Doppler
(∆F ).
Arthur Fleischer, MD et al. Color Power Doppler Ultrasound. 1999
02/08/2011 13
- ∆F: tần số Doppler.
-Fo: tần số của sóng phát đi.
-Fr: tần số của sóng phản hồi.
-v: vận tốc của dòng máu.
-c : tốc độ của sóng âm truyền trong cơ thể (#1540m/s).
- α: góc giữa chùm tia siêu âm và mạch máu.
W. Schaberle. Ultrasonography in Vascular Diseases. p1-27. 2005
02/08/2011 14
•Từ công thức trên ta rút ra:
-Tần số Doppler ∆Ftỷ lệ thuận với vận tốc dòng chảy.
- ∆Fcótrị số lớn nhất khi chùm tia song song với dòng chảy (cos α =1).
Khi chùm tia vuông góc với dòng chảy thì sẽ không có tín hiệu Doppler
(cos α = 0).
-Với đầu dò phát với tần số 2-8MHz thì ∆F thu được nằm trong phạm vi
tần số mà tai người nghe được (50Hz-15KHz).
-Vận tốc dòng chảy được tính theo công thức:
W. Schaberle. Ultrasonography in Vascular Diseases. p1-27. 2005

02/08/2011 15
CÁC HỆ THỐNG DOPPLER
• Doppler liên tục (continuous wave-CW).
• Doppler xung (pulsed wave-PW).
• Tín hiệu Doppler xung.
• Doppler màu (color Doppler).
• Tín hiệu Doppler màu.
• Doppler năng lượng (power Doppler).
• Duplex và Triplex sonography.
02/08/2011 16
CÁC HỆ THỐNG DOPPLER
DOPPLER LIÊN TỤC
• Doppler liên tục (continuous wave-CW) với đầu dò có
hai tinh thể, một có chức năng phát sóng liên tục và
một có chức năng nhận sóng phản hồi liên tục.
W. Schaberle. Ultrasonography in Vascular Diseases. p1-27. 2005
02/08/2011 17
• Ưu điểm: Doppler liên tục đo
được vận tốc dòng máu rất lớn
(mà điều này thường thấy
trong tình trạng bệnh lý).
• Nhược điểm: Nó không ghi
được tốc độ tại 1 điểm xác
định mà nó chỉ ghi được tốc độ
trung bình của nhiều điểm
chuyển động mà chùm sóng
âm phát ra gặp trên đường đi
của nó.
02/08/2011 18
02/08/2011 19

• Khi chùm sóng âm xuyên
qua hai mạch máu cạnh
nhau (hai động mạch hoặc
một động mạch và một
tĩnh mạch) thì tốc độ ghi
được là tốc độ trung bình
của các tốc độ ở hai mạch
máu.
C. M. Rumack et al. Diagnostic Ultrasound. 3
rd
Edition. 2005
02/08/2011 20
CÁC HỆ THỐNG DOPPLER
DOPPLER XUNG
• Phát sóng dạng xung được dùng trong Doppler xung
(pulsed wave-PW) với đầu dò có một tinh thể vừa có
chức năng phát và nhận sóng phản hồi.
W. Schaberle. Ultrasonography in Vascular Diseases. p1-27. 2005
02/08/2011 21
• Sóng âm được phát đi theo từng chuỗi xung dọc theo hướng
quét của đầu dò, song chỉ những xung phản hồi từ vị trí đặt
cửa sổ (gate, sample volume) là được ghi nhận và xử lý.
02/08/2011 22
TÍN HIỆU DOPPLER XUNG
•Tín hiệu Doppler thu nhận được thể hiện dưới dạng
âm thanh, dạng phổ và hình ảnh.
•Dưới dạng âm thanh, ta có thể phân biệt được dòng
chảy êm dịu, liên tục của tĩnh mạch ( ); dòng chảy
phụt gọn, cách khoảng của động mạch ( ); dòng chảy
phụt kéo dài, thô ráp của động mạch bị hẹp ( ).

02/08/2011 23
•Phổ Doppler gồm có 3 thành
phần:
– Thời gian (time): được
mô tả theo trục X.
– Tần số (frequency): được
mô tả theo trục Y.
– Biên độ (amplitude):
được mô tả bằng độ sáng
(brightness) của phổ.
Arthur Fleischer, MD et al. Color Power Doppler Ultrasound. 1999
02/08/2011 24
• Ta phóng đại một phổ Doppler để phân tích:
–Hộp xanh chỉ một điểm thời gian trong chu kỳ tim.
–Những hộp màu vàng biểu hiện độ lớn của các tần
số riêng biệt.
Arthur Fleischer, MD et al. Color Power Doppler Ultrasound. 1999
02/08/2011 25
•Vào một thời điểm xác định (hộp hồng) các tín hiệu Doppler có
tần số khác nhau được biểu hiện bằng những vị trí khác nhau
trên phổ Doppler (các mũi tên).
• Thông thường cứ mỗi 5-10ms, lại có tín hiệu Doppler được mã
hoá để hình thành phổ Doppler.
Arthur Fleischer, MD et al. Color Power Doppler Ultrasound. 1999