NGUYÊN LÝ & KỸ THUẬT SIÊU ÂM DOPPLER LY VA KY THUAT S… · NGUYÊN LÝ & KỸ THUẬT SIÊU ÂM DOPPLER (PRINCIPLES & TECHNIQUES FOR DOPPLER US) “Người ta chỉ thấy

NGUYÊN LÝ & KỸ THUẬT SIÊU ÂM DOPPLER

(PRINCIPLES & TECHNIQUES FOR DOPPLER US)

“Người ta chỉ thấy những gì người ta được chuẩn bị để thấy."

Ralph Waldo Emerson

Bs. NGUYỄN QUÝ KHOÁNG

Bs. NGUYỄN QUANG TRỌNG

website: www.sieuamvietnam.vn, www.cdhanqk.com

Email: [email protected]

(Updated, 22/08/2017)

http://www.sieuamvietnam.vn/

http://www.cdhanqk.com/




mailto:[email protected]

05/09/2017 2

Một số hình ảnh siêu âm được làm bởi 3 Bs siêu âm có kinh nghiệm >

10 năm tại 3 BV lớn tại TpHCM.

05/09/2017 3

NỘI DUNG

• Điều chỉnh máy tối ưu.

• Hiệu ứng Doppler.

• Góc Doppler.

• Các hệ thống Doppler.

• Hiện tượng vượt ngưỡng.

• Kỹ thuật siêu âm Doppler.

• Điều chỉnh trường nhìn (tự đọc).

• Phân tích phổ Doppler (tự đọc).

• B flow imaging (tự đọc).

Kiến thức thay đổi theo thời gian, những gì mà ngày hôm nay

được xem là đúng thì ngày mai có thể sai.

05-09-2017 4

• Chọn chương trình khảo sát trên máy: với mỗi chương trình khảo sát, các

nhà sản xuất máy đã set máy tối ưu để ít phải điều chỉnh nhất trong quá trình

khảo sát.

• Thêm nữa, chức năng Comment cho phép ta chọn nhanh tên cấu trúc để ghi

chú trên hình.

ĐIỀU CHỈNH MÁY TỐI ƯU

• Con mắt người ta cảm nhận hình ảnh “real-time” (chuyển

động theo thời gian thực) với tốc độ khung hình trên giây

từ 24 fps (frame per second) trở lên, do vậy ta cố gắng tránh

để máy hoạt động với tốc độ khung hình trên giây ở dưới

mức này, vì như thế hình ảnh sẽ mờ nhòe, dễ sai lệch trong

chẩn đoán (nhất là khi tốc độ khung hình trên giây < 15

fps).

• Khi làm siêu âm, ngoài 2D, ta còn dùng Doppler màu, Doppler

xung và Doppler liên tục, đàn hồi mô… Cứ mỗi chức năng

thêm vào, tốc độ khung hình trên giây lại giảm xuống.

05-09-2017 5

05-09-2017 6

05-09-2017 7

05-09-2017 8

- Lấy độ sâu khảo sát vừa đủ.

- Chỉ lấy từ 1 đến 2 focus đúng vùng mà ta cần khảo

sát.

- Càng dùng nhiều mode siêu âm đồng thời, tốc độ

khung hình trên giây càng giảm.

- Chỉnh Dynamic Range để có được sự tương phản

mong muốn.

- Đánh giá tưới máu vi mạch.

- Doppler màu kết hợp đàn hồi mô: chẩn đoán phân

biệt nốt đặc hay nang dịch.

- Cách tăng độ nhạy Doppler màu.

- Cách giảm xảo ảnh do chuyển động.

05-09-2017 9

05-09-2017 10

05-09-2017 11

05-09-2017 12

13 05-09-2017 13

14 05-09-2017

15 05-09-2017

05-09-2017 16

05-09-2017 17

Marilyn Monroe

(1926-1962) Low contrast High contrast

05-09-2017 18

High Dynamic Ranger

Low contrast Low Dynamic Ranger

High contrast

05-09-2017 19

Doppler US for soft tissue: PRF < 1000 Hz,

no compression.

05-09-2017 20

PRF < 1000 Hz, no compression.

05-09-2017 21

Breast abscess:

Staphylococcus lugdunensis

05-09-2017 22

05-09-2017 23

BREAST ULTRASONOGRAPHY

Indication: Right breast mass.

Findings:

At 11:00 right breast, 6 cm from the nipple, there reveals a

13x11x15 mm hypoechoic lesion. It presented with a posterior

enhancement and likely microcalcifications within it. Its long

axis is not parallel to the skin.

A small cyst noted in the IUQ left breast.

Free superficial and deep planes.

Free axillary fossae.

Conclusion: Right breast suspected tumor.

05-09-2017 24

05-09-2017 25

Hộp màu càng nông, độ nhạy màu càng cao!

05-09-2017 26

Color Doppler

Directional Color Power Doppler B Flow Color

05-09-2017 27

Color Doppler

Directional Color Power Doppler

Banana Peel View

05/09/2017 28

HIỆU ỨNG DOPPLER

• Hiệu ứng Doppler được mô tả vào năm 1842 bởi nhà toán học và vật lý học người Ao

(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.

• Từ dưới mặt đất nhìn lên bầu trời ông nhận xét: Khi ngôi sao tiến lại gần quả đất thì

ánh sáng của nó có màu xanh (ông lý giải do 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 có màu đỏ

(ông lý giải do bước sóng tăng lên và tần số giảm xuống).

05/09/2017 29

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”.

05/09/2017 30

• 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).

05/09/2017 31

• Hoặc là khi ta nghe tiếng tàu hỏa từ xa chạy lại rồi chạy qua:

05/09/2017 32

• 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 tia siêu âm khảo sát Doppler phát ra gặp dòng chảy đang chuyển động trong mạch máu.

05/09/2017 33

• 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

05/09/2017 34

• Chùm tia siêu âm khảo sát Doppler được truyền đi

(transmitted-T) từ một đầu dò với một tần số và bước sóng

cố định. Tần số và bước sóng của sóng phản hồi sẽ không

thay đổi nếu như các cấu trúc mà nó gặp trên đường đi

không chuyển động. Do vậy, sẽ không có hiệu ứng

Doppler.


05/09/2017 35

Chuyển động của dòng chảy làm thay đổi tần số của sóng phản

hồi trở về (reflected-R) đầu dò.

Nếu chuyển động của dòng chảy hướng về phía chùm tia siêu

âm khảo sát Doppler (nghịch hướng) thì tần số sóng phản hồi

(R) sẽ tăng lên và bước sóng ngắn lại. Ngược lại, nếu dòng

máu chuyển động cùng hướng (thuận hướng) thì tần số sóng

phản hồi (R) sẽ giảm và độ dài bước sóng tăng.


05/09/2017 36

• Vì 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 (ΔF).


05/09/2017 37

John S. Pellerito et al. Introduction to Vascular

Ultrasonography. 5th Edition, 2005 and 6th Edition, 2012.

“The angle α is the angle between ultrasound

beam and direction of blood flow”.

“The angle θ is the Doppler angle, which is the

angle between the direction of motion and the

beam axis, looking toward the transducer”.

W. Schaberle. Ultrasonography in Vascular Diseases, 2nd

Edition, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2011.

Vậy định nghĩa nào là đúng cho góc Doppler?

John S. Pellerito et al. Introduction to Vascular Ultrasonography. 5th Edition, 2005 and 6th Edition, 2012.

Ali F. AbuRhama et al. Noninvasive Peripheral Arterial Diagnosis. 3rd Edition. 2013.

Góc Doppler (α, ɵ) là góc hợp bởi hướng của dòng chảy và hướng của

chùm tia khảo sát Doppler trở về. Góc Doppler có giá trị từ 00 đến 1800.

“The angle θ is the Doppler angle, which is the angle between the direction

of motion and the beam axis, looking toward the transducer”.

Vận tốc đo được sẽ có trị số dương khi góc Doppler < 900.

Vận tốc đo được sẽ có trị số âm khi góc Dopper > 900.

• Góc Doppler = 900 thì hiệu ứng Doppler = 0, ta cần tránh điều này khi làm siêu âm

Doppler. Góc Doppler càng nhỏ, hiệu ứng Doppler càng cao, lý tưởng là góc này = 00. Thế

nhưng ta thường chỉ lấy được góc Doppler = 00 khi làm siêu âm tim, hiếm khi lấy được khi

siêu âm mạch máu ngoại vi, do lẽ mạch máu ngoại vi thường chạy vuông góc với chùm tia

siêu âm.

• Với đầu dò khảo sát Doppler phát với tần số 2-10 MHz thì ΔF thu được nằm trong phạm

vi tần số mà tai người nghe được (50 Hz-15 KHz).

• Cos α hoặc θ thay đổi nhanh khi góc này > 600 do vậy để ước tính vận tốc dòng chảy cho chính xác, quy ước chung là góc Doppler phải ≤ 600 .

39 W. Schaberle. Ultrasonography in Vascular Diseases, 2nd Edition, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2011.

05/09/2017 40

CÁC HỆ THỐNG DOPPLER

• Doppler liên tục (continuous wave-CW).

• Doppler xung (pulsed wave-PW).

• Doppler màu (color Doppler).

• Doppler năng lượng (power Doppler).

• Duplex và Triplex sonography.

41

DOPPLER LIÊN TỤC (CONTINUOUS WAVE - CW)

W. Schaberle. Ultrasonography in Vascular Diseases. p1-27. 2005

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.

05/09/2017 42

- 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.

05/09/2017 43

44

CÁC HỆ THỐNG DOPPLER DOPPLER XUNG

Doppler xung (pulsed wave-PW) với đầu dò có một tinh thể vừa có chức năng phát và nhận

sóng phản hồi.

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.

Left ICA

Right ICA

05/09/2017 49

Theo nguyên lý về kỹ thuật siêu âm Doppler thì chỉ có tín hiệu

trong cửa sổ Doppler được thu nhận và xử lý. Trong thực hành,

đôi khi ta bắt gặp xảo ảnh do “nhiễu phổ” từ mạch máu kế cận.

05/09/2017 50

• Tín hiệu Doppler xung thu nhận được thể hiện dưới

dạng âm thanh và dạng phổ.

• 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.

05/09/2017 51

• 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 10 ms, lại có tin hiệu Doppler được mã hoa đê hinh thành phô Doppler.


05/09/2017 52

Tần số Doppler khác nhau do các hồng cầu chuyển động với vận tốc khác nhau tạo

thành. Do vậy, phổ Doppler giúp ta nhận biết được vận tốc của dòng chảy.

05/09/2017 53

CAC HỆ THỐNG DOPPLER DOPPLER MÀU (COLOR DOPPLER)

• Đó là tín hiệu Doppler xung được mã hóa màu sắc phủ lên hình siêu âm hai chiều.

• Trong khi ở Doppler xung chỉ có 1 vị trí đặt cửa sổ (gate), thì ở Doppler màu có rất nhiều vị trí đặt cửa sổ ở kế cận nhau trên vùng khảo sát.

• Thông tin Doppler thu nhận được từ mỗi vị trí đặt cửa sổ được phân tích để xác định hướng dòng chảy và tốc độ trung bình.

• Những thông tin này được chuyển đổi thành tín hiệu màu chồng lên hình ảnh siêu âm hai chiều.

05/09/2017 54

• Tùy theo chất lượng của máy siêu âm, trên mỗi đường tạo ảnh có

khoảng 200 đến 500 vị trí lấy mẫu (gate) hoặc nhiều hơn, do vậy để có

được thông tin chính xác, ta để hộp màu (color box, sample volume)

vừa đủ bao trum vung cần khảo sat. Khi đê hộp màu quá lớn, máy

phải xử lý dữ liệu siêu âm 2D đồng thời xử lý dữ liệu Doppler, do đo

chất lượng hinh ảnh va tần số khung hình trên giây thu được sẽ giảm đi.

Color Resolution

Frame rate Number of lines in

Gray scale imaging

05/09/2017 56

• Với đầu dò convex, ở vùng xa đầu dò, các vị trí lấy mẫu (gate) sẽ

thưa ra do sự phân kỳ của chùm tia siêu âm, do vậy sẽ có những vị

trí không có thông tin Doppler. Để khắc phục hiện tượng này máy

sẽ làm phép tính trung bình của 2 vị trí lấy mẫu cạnh nhau để tạo

thông tin Doppler cho vùng khuyết chen giữa.

05/09/2017 57

• Với dòng chảy lớp (laminar flow) thì vận tốc và hướng của dòng chảy khá đồng nhất, trong khi với dòng chảy cuộn xoáy (turbulent flow) thì có nhiều vận tốc và hướng chảy khác nhau; do đó nếu chỉ mã hóa hai màu xanh - đỏ thì sẽ bỏ sót thông tin mà tín hiệu Doppler đem lại. Để khắc phục điều này người ta mã hóa thêm các màu thể hiện bằng sơ đồ dưới đây (thêm màu vàng và màu lục lam):

58

CÁC HỆ THỐNG DOPPLER DOPPLER NĂNG LƯỢNG (POWER DOPPLER)

- Trước đây, Doppler năng lượng (power

Doppler) chỉ khảo sát độ lớn của tín hiệu

Doppler mà không quan tâm đến hướng

của dòng chảy.

- Với Doppler màu, trong hộp màu (color

box, sample volume) hiện diện đồng thời

các vector vận tốc ngược hướng nhau, do

vậy giá trị trung bình của vận tốc sẽ nhỏ đi,

thậm chí bị triệt tiêu.

- Với Doppler năng lượng thì hoàn toàn

không phụ thuộc vào các vector vận tốc,

do vậy nó có độ nhạy cao hơn so với

Doppler màu từ 3 đến 5 lần, ít bị xảo ảnh

(artifact) do chuyển động hơn.

- Gần đây, người ta đưa ra mode Doppler

năng lượng có định hướng (directional

color power Doppler): độ nhạy tốt hơn

Doppler màu, ít bị xảo ảnh chuyển động và

định hướng được dòng chảy.

Doppler màu (color Doppler) và Doppler năng lượng có định hướng

(directional color power Doppler) đều có thang màu với hai màu xanh – đỏ.

Khác biệt: thang màu của Doppler năng lượng có định hướng không thể

hiện thước đo vận tốc.

05/09/2017 61

CÁC HỆ THỐNG DOPPLER

DUPLEX, TRIPLEX SONOGRAPHY

- Sự kết hợp hình ảnh siêu âm hai chiều (cung cấp thông tin về cấu trúc giải phẫu, vị trí đặt cửa sổ, góc α)

và Doppler xung (cung cấp thông tin về dòng chảy) được gọi là Duplex sonography.

- Sự kết hợp hình ảnh siêu âm hai chiều (cung cấp thông tin về cấu trúc giải phẫu, vị trí đặt cửa sổ, góc

α), Doppler màu và Doppler xung (cung cấp thông tin về dòng chảy) được gọi là Triplex sonography.

FR = 15 FR = 21

05/09/2017 62

HIỆN TƯỢNG VƯỢT NGƯỠNG (ALIASING PHENOMENON)

• Trong Doppler xung có một yếu tố gọi là tần số lập lại xung (Pulse Repetition Frequency-PRF):

PRF=C/2d

+C: Tốc độ sóng siêu âm trong cơ thể.

+d: Chiều sâu của mạch máu.

• Như vậy PRF là số lần mỗi giây mà chùm siêu âm đi-về giữa đầu dò và mạch máu.

05/09/2017 63

• PRF được tính bằng kHz.

• Các tín hiệu Doppler xung chỉ được thu nhận tốt khi có tần số bằng hoặc thấp hơn PRF/2. Tần số giới hạn này gọi là tần số NYQUIST.

• Khi tín hiệu Doppler xung có tần số vượt tần số NYQUIST thì sẽ xảy ra hiện tượng vượt ngưỡng. Lúc này phổ Doppler xung sẽ bị cắt cụt, Doppler màu sẽ xuất hiện thêm sắc vàng ngoài hai màu xanh - đỏ.

05/09/2017 64 Joseph A.Kisslo,MD. Basic Echo-Doppler

05/09/2017 65

• Các kỹ thuật bao gồm:

– Định hướng dòng chảy trên các loại đầu dò:

• Đầu dò convex (và microconvex – endovaginal transducer).

• Đầu dò linear.

– Điều chỉnh Doppler màu, Doppler xung.

– Điều chỉnh tránh hiện tượng vượt ngưỡng.

– Điều chỉnh thang tốc độ màu.

– Điều chỉnh độ lọc thành.

– Điều chỉnh gain phổ và gain màu.

+ +

Dòng chảy hướng về đầu dò được mã hóa màu đỏ; ngược lại, chạy xa đầu dò được mã hóa màu xanh !

Nửa trên thang tốc độ màu mã hóa hướng của dòng chảy tạo với chùm tia khảo sát Doppler trở về một góc Doppler < 900;

Ngược lại, nửa dưới thang tốc độ màu mã hóa hướng của dòng chảy tạo với chùm tia khảo sát Doppler trở về một góc Doppler > 900!



Trị số Doppler xung (PSV, EDV…) chỉ có giá trị

khi và chỉ khi góc Doppler ≤ 600 với thanh điều

chỉnh góc trùng với trục của dòng chảy.

• Đầu dò linear: chùm tia phát ra vuông góc với mặt đầu dò, thì cũng có nghĩa là vuông góc với dòng chảy, hiệu ứng Doppler về mặt lý thuyết bằng 0.

05/09/2017 70

+

Cạnh bên hộp màu chính là trục của chùm tia siêu âm

khảo sát Doppler màu.

Lý tưởng cho siêu âm 2D

Lý tưởng cho siêu âm Doppler

05/09/2017 71

Thật khó và hầu như không thể khi ta đặt đầu dò nghiêng

trên mặt da để khảo sát Doppler !

John S. Pellerito et al. Introduction to Vascular

Ultrasonography. 6th Edition, 2012.

Đầu dò đặt nghiêng trên sơ đồ bên trái cho dễ hiểu.

Trên thực tế, tia siêu âm Doppler được lái nghiêng để tạo một góc Doppler (bên phải).

William E. Brant et al. Fundamentals of Diagnostic Radiology.

4th Edition, 2012

05/09/2017 73

05/09/2017 74

Thực chất việc lái hộp màu chính là điều chỉnh độ nghiêng của chùm

tia siêu âm khảo sát Doppler, thay vì đi vuông góc với mặt đầu dò, chùm

tia khảo sát Doppler sẽ đi xiên qua bên phải hoặc bên trái.

+

05/09/2017




76

Khi dòng chảy không song song với mặt đầu dò, ta cần phải lái hộp màu (điều chỉnh độ nghiêng

của chùm tia khảo sát Doppler màu) sao cho tạo một góc nhỏ nhất với trục của dòng chảy!



05/09/2017 77

05/09/2017 78




05/09/2017 80

05/09/2017 81

82

05/09/2017 83

Head Foot

Retrograde flow

Head Foot

Khi khảo sát trên một đoạn mạch máu, việc lái hộp màu phải linh

hoạt sao cho tạo một góc nho nhất so với trục của dòng chảy.

Cần phải đánh giá đúng hướng của dòng chảy, bởi vi trong một sô

tinh trạng bệnh ly, dòng chảy có thê bị đảo ngược (retrograde flow).

Việc đánh giá đúng hướng của dòng chảy giúp ich rất nhiều trong

biện luận chẩn đoán.

05/09/2017 84

Với hệ động mạch:

Dong chảy thuận dong (antegrade flow) là dòng chảy binh thường có hướng từ

tim ra ngoại vi.

Dong chảy đảo ngược (retrograde flow) là dòng chảy có hướng từ ngoại vi vê

trung tâm, chỉ gặp trong các tinh trạng bệnh ly.

Góc Doppler < 900 sẽ cho ta phổ dương (trị số dương), góc Doppler > 900 sẽ cho ta phổ âm (trị số âm).

Lưu ý: Khi nhấn nút INVERT, phổ âm sẽ trở nên dương, nhưng trị số vẫn là âm (negative).

Góc Doppler từ 00 đến 1800 thế nhưng trị số thể trên màn hình máy siêu âm chỉ từ từ 00 đến 900, ta nhận biết

góc Doppler > 900 khi thu được phổ âm, trị số âm.

05/09/2017 87

Danh thắng Tràng An – Ninh Bình, tháng 8/2015.

MANY THANKS TO MY PATIENTS FOR INVALUABLE IMAGES AND VIDEO CLIPS.

THANK YOU FOR YOUR ATTENTION!

“Knowledge is a treasure,

but practice is the key to it.”

Lao Tzu

Documents

NGUYÊN LÝ & KỸ THUẬT SIÊU ÂM DOPPLER LY VA KY THUAT S… · NGUYÊN LÝ & KỸ THUẬT SIÊU ÂM DOPPLER (PRINCIPLES & TECHNIQUES FOR DOPPLER US) “Người ta chỉ thấy