Чтение онлайн

Для получения этих позиций датчик устанавливают под мечевидным отростком, плоскость датчика должна быть направлена параллельно сагитальной оси тела. Для оптимальной визуализации нижней полой вены и печеночных вен датчик обычно приходится отклонять или смещать несколько вправо, для получения длинной оси брюшной аорты — вниз и влево.

Рисунок 2.19.Субкостальная позиция длинной оси нижней полой вены. IVC — нижняя полая вена, RA — правое предсердие, HV — медиальная печеночная вена.

Рисунок 2.20.Субкостальная позиция длинной оси брюшной аорты. В просвете аорты видны плотные, яркие образования — атеросклеротические бляшки. AA — брюшная аорта.

Супрастернальная позиция длинной оси дуги аорты, супрастернальная позиция короткой оси дуги аорты (рис. 2.21, 2.22)

Супрастернальный доступ позволяет исследовать крупные сосуды: грудную аорту и ее ветви, легочную артерию, верхнюю полую вену. У взрослых пациентов эта позиция используется главным образом для допплеровских исследований. Датчик устанавливается в яремную ямку, голова пациента должна быть повернута в сторону примерно на 45°. Центральный ультразвуковой луч направляют вниз. Плоскость датчика поворачивают таким образом, чтобы регистрировалась максимальная ширина дуги аорты на всем ее протяжении. На изображении дуга аорты находится вверху, нисходящий отдел аорты занимает правый край изображения, восходящий — левый. У многих пациентов нисходящий и восходящий отделы аорты не помещаются на изображении одновременно, в таких случаях следует переместить датчик вправо для визуализации восходящей аорты или влево для визуализации нисходящей аорты. Справа вверху на изображении можно видеть левую сонную артерию, ниже — левую подключичную артерию. Под дугой аорты, в середине изображения находится правая легочная артерия. Повернув датчик на 90°, можно получить супрастернальную позицию короткой оси дуги аорты. В этой позиции в изображение попадают дуга аорты по короткой ее оси и правая легочная артерия по ее длинной оси.

Рисунок 2.21.Супрастернальная позиция длинной оси дуги аорты. Arch — дуга аорты, dAo — нисходящий отдел аорты, RPA — правая легочная артерия, LCA — левая сонная артерия, LSA — левая подключичная артерия.

Рисунок 2.22. Супрастернальная позиция короткой оси дуги аорты. Arch — дуга аорты, RPA — правая легочная артерия.

Эффект Допплера, на котором основано ультразвуковое исследование кровотока, состоит в том, что частота звука, издаваемого движущимся объектом, изменяется при восприятии этого звука неподвижным объектом. Этот эффект иллюстрирован рис. 3.1. В 1961 году Franklin с соавт. впервые сообщили о применении допплеровского эффекта для изучения кровотока. Клиническое использование допплеровских исследований в кардиологии началось с 80-х годов.

Рисунок 3.1.Эффект Допплера состоит в том, что частота звука, издаваемого движущимся объектом, изменяется при восприятии этого звука неподвижным объектом. Применительно к ультразвуковому исследованию кровотока это можно перефразировать так: ультразвук, отраженный от движущихся объектов, возвращается к датчику с измененной частотой. На рисунке представлены пары датчиков (Т — датчик, посылающий сигналы, R — датчик, воспринимающий сигналы). А: При отражении сигнала от неподвижного объекта, частота посланного сигнала f tравна частоте отраженного сигнала f r. В: Если объект (при исследовании кровотока — эритроцит) движется в сторону датчика, то частота посланного сигнала меньше частоты отраженного сигнала. С: Если объект движется в противоположную сторону, то частота посланного сигнала больше частоты отраженного сигнала. Независимо от того, удаляется ли объект от датчика или приближается к нему, сдвиг частоты ультразвукового сигнала f dпропорционален скорости движения объекта. Feigenbaum H.: Echocardiography, 4th ed. Philadelphia, Lea & Febiger, 1986.

Применительно к кардиологии, допплеровский эффект состоит в том, что при отражении ультразвукового сигнала от движущихся объектов (эритроцитов, а также створок клапанов, стенок сердца) меняется его частота, — происходит сдвиг частоты ультразвукового сигнала [frequency shift]. Этот сдвиг представляет собой разность между между частотой сигнала датчика и частотой отраженного от эритроцитов сигнала. Чем больше скорость движения эритроцитов, тем больше сдвиг частоты ультразвукового сигнала. Если движение эритроцитов направлено в сторону датчика, то частота отражаемого от них сигнала увеличивается; если эритроциты движутся от датчика, то частота отражаемого от них сигнала уменьшается. Таким образом, измерение абсолютной величины сдвига ультразвукового сигнала позволяет определить скорость и направление кровотока. Величина сдвига частоты ультразвукового сигнала связана со скоростью кровотока следующим образом: F d= 2f 0xVxcos /c, где F d — сдвиг частоты ультразвукового сигнала, f 0 —частота посылаемого ультразвукового сигнала (обычно от 2,0 до 10,0 МГц), V — скорость кровотока, c — скорость распространения ультразвука в среде (в человеческом теле она равняется 1540 м/с при температуре 37°С и считается неизменной), — угол между направлением ультразвукового луча и направлением кровотока.

Эритроциты движутся и относительно посланного датчиком, и относительно отраженного сигнала. Поэтому сдвиг частоты ультразвукового сигнала происходит дважды (отсюда коэффициент 2 в числителе).

Как видно из приведенного уравнения, сдвиг частоты ультразвукового сигнала зависит от частоты посылаемого сигнала: чем она меньше, тем большие скорости кровотока могут быть измерены. Поэтому для допплеровского исследования следует выбирать датчик, имеющий наименьшую частоту (обычно 2,0—2,5 МГц). Угол между направлением ультразвукового луча и направлением кровотока не должен превышать 20° (cos 20° приблизительно равен 0,94), тогда ошибка измерения скорости кровотока не будет существенной. Это диктует необходимость направлять ультразвуковой луч при допплеровском исследовании параллельно направлению изучаемого кровотока (рис. 3.2). В эхокардиографических системах предусмотрена возможность вводить поправку в измерение скоростей кровотока, если известно точное направление кровотока, но нет возможности направить луч «по потоку»; на практике, однако, последнее случается редко.

Рисунок 3.2.Влияние величины угла между направлением ультразвукового луча и направлением кровотока на сдвиг частоты ультразвукового сигнала. Если ультразвуковой луч направлен параллельно кровотоку, то cos = 1 и скорость кровотока может быть измерена правильно. При увеличении угла более 20° ошибка измерений становится ощутимой. Если ультразвуковой луч направлен перпендикулярно кровотоку, скорость кровотока вообще не может быть измерена (cos 90° = 0).

Ультразвуковой сигнал, отраженный от эритроцитов, принимается датчиком и обрабатывается компьютерными программами эхокардиографа с помощью преобразования Фурье. Этот математический метод позволяет разложить сложное колебание на составляющие его простые колебания с определенными амплитудой и частотой. Затем из уравнения (1) вычисляется скорость кровотока.

Допплеровский спектр во всех современных эхокардиографах представляет собой развертку скорости по времени. Кровоток, направленный от датчика, изображается ниже изолинии; кровоток, направленный к датчику, — выше нее. Во всех эхокардиографических системах предусмотрена возможность смещения изолинии и изменения масштаба спектра (с помощью изменения частоты повторения импульсов, речь о которой пойдет ниже). Для устранения низкочастотных колебаний, связанных с движением стенок сердца и сердечных клапанов, используются различные фильтры. Кроме того, все эхокардиографы имеют звуковой выход, так что сдвиг частоты ультразвукового сигнала преобразуется не только в графическое изображение скорости кровотока, но и в слышимый звук. Звуковой сигнал позволяет точнее направить ультразвуковой луч, выбрать правильные фильтры. Не следует смешивать слышимый звук при допплеровском исследовании с аускультативными данными, это — явления разного происхождения.

Импульсное допплеровское исследование [Pulsed Wave Doppler] основано на использовании ультразвукового сигнала в виде отдельных серий импульсов. Датчик посылает серию ультразвуковых сигналов и «ждет» их возвращения от эритроцитов в виде отраженных сигналов. Поскольку известна скорость распространения ультразвука в среде (1540 м/с), создается возможность анализировать не все сигналы, возвращающиеся к датчику, а только те, которые отражены от эритроцитов, находящихся на определенном расстоянии от датчика. Место исследования кровотока, по-русски называется контрольным объемом, что не точно по смыслу: правильнее — пробный объем [sample volume]. Фактически мы регулируем интервал времени от посылки сигнала до начала приема отраженного сигнала и продолжительность приема сигнала, но практически эти параметры преобразуются в расстояние от датчика до контрольного объема и размеры контрольного объема (рис. 3.3). Длина контрольного объема обычно можно изменять от 2 до 20 мм. Возможность изучения скоростей кровотока в ограниченной области — главное достоинство импульсного допплеровского исследования. На рис. 3.4 показаны примеры допплеровского исследования нормального внутрисердечного кровотока. В табл. 4 приведены максимальные скорости нормального внутрисердечного кровотока у детей и у взрослых.

Рисунок 3.3.В импульсном режиме допплеровского исследования интервал времени от посылки сигнала до начала приема отраженного сигнала и продолжительность приема сигнала преобразуются в глубину помещения контрольного объема и размеры контрольного объема. Sample Volume — контрольный объем. Wagonner A.D., Perez J.E. Principles and Physics of Doppler, in: Doppler Echocardiography, ed. N. Schiller, Cardiology Clinics, Vol. 8(2), 1990.

Таблица 4.Максимальные скорости (м/с) нормального внутрисердечного кровотока у детей и у взрослых