<%@ Page MaintainScrollPositionOnPostback="true" %> სპექტრალური დოპლერი

კლინიკური ექოკარდიოგრაფია

თავი 6.2 სპექტრალური დოპლეროკარდიოგრაფია

 

სპექტრალური დოპლერის ინფორმაცია:

სპექტრალური ანალიზი გვაძლევს შემდეგი სახის ინფორმაციას (სურ. 6.2.1):

  • ნაკადის სიჩქარე.
  • ნაკადის მიმართულება.
  • სიგნალის დრო.
  • სიგნალის ინტენსვობა.

 

სურ. 6.2.1. სპექტრალური დოპლერის გამოსახულება. ტრანსმიტრალური დიასტოლური ნაკადის იმპულსურტალღოვანი დოპლერი. 1. სიგნალის ინტენსივობა. 2. ნაკადის სიჩქარის მიმართულება. 3. დრო.

ნაკადის სიჩქარე:

ნაკადის სიჩქარე გამოსახულია y ღერძზე. ნაკადის არარსებობისას ეკრანზე ვხედავთ მხოლოდ ბაზისურ ხაზს.

 

ნაკადის მიმართულება:

ნაკადის მიმართულებაც გამოსახულია y ღერძზე. ნაკადი მიმართული გადამწოდისაკენ განლაგდება ბაზისური ხაზის ზემოთ, ნაკადი გადამწოდის საპირისპიროდ-ბაზისური ხაზის ქვემოთ.

 

სიგნალის ინტენსივობა:

სისხლის უჯრედები არ მოძრაობენ ერთნაირი სიჩქარით და ქმნიან სხვადასხვა სიხშირის არეკლილ სიგნალს. სიგნალის ინტენსიურობა დამოკიდებულია დროის გარკვეულ მონაკვეთში, მოცემულ წერტილში გარკვეული სიჩქარით მოძრავი სისხლის უჯრედების რაოდენობაზე.

სიგნალის ინტენსივობა დისპლეიზე გამოისახება ნაკადის სიკაშკაშით. უფრო ნათელი სპექტრი მიუთითებს მაღალ ინტენსივობაზე (მოცემულ წერტილში მოძრაობს დიდი რაოდენობით უჯრედი). უფრო მუქი სიგნალი მიუთითებს დაბალ ინტენსივობაზე (მოცემულ წერტილში მოძრაობს ნაკლები უჯრედი).

 

სიგნალის დრო:

დრო გამოსახულია x ღერძზე. დოპლერის სიგნალის დროში შესწავლისათვის ასევე ერთდროულად ჩაწერენ ე.კ.გ-ს. ამით საშუალება გვაქვს შევისწავლოთ ნაკადის სხვადასხვა მახასიათებელი გულის შეკუმშვათა ციკლთან მიმართებაში.

 

სურ. 6.2.2. იმპულსურტალღოვანი დოპლერი. ტრანსმიტრალური დიასტოლური ნაკადი. ლამინარული ნაკადი ნორმალური მიტრალური სარქველის გავლით. ნათელი კონტურის ქვემოთ არის მუქი უბანი.

 

სურ. 6.2.3. იმპულსურტალღოვანი დოპლერი. ტრანსმიტრალური დიასტოლური ნაკადი. ტურბულენტური ნაკადი სტენოზირებული მიტრალური სარქველის გავლით. დისპლეიაზე ვხედავთ მთლიან ნათელ კონტურს.

სურ. 6.2.4. იმპულსურტალღოვანი დოპლერი. ტრანსმიტრალური დიასტოლური ნაკადი. ლამინარული ნაკადი ნორმალური მიტრალური სარქველის გავლით. ნათელი კონტურის ქვემოთ არის მუქი უბანი.

სურ. 6.2.5. უწყვეტტალღოვანი დოპლერი. ტრანსმიტრალური დიასტოლური ნაკადი. ლამინარული ნაკადი ნორმალური მიტრალური სარქველის გავლით. დისპლეიზე ვხედავთ მთლიან ნათელ კონტურს.

 

იმპულსურტალღოვანი სპექტრალური დოპლერი

იმპულსურტალღოვან რეჟიმში გამოკვლევისას, ერთიდაიგივე პიეზოელემენტი აგზავნის და იღებს სიგნალს (უწყვეტტალღოვანი გამოკვლევისას, ერთი პიეზოელემენტი აგზავნის სიგნალს, მეორე კი ასრულებს მიმღების ფუნქციას).

უტრაბგერა იგზავნება წყვეტილად. შემდეგ გადამწოდი მიიღებს დაბრუნებულ სიგნალს ერითროციტებიდან არეკლილი სიგნალის სახით. რადგან ცნობილია გარემოში ულტრაბგერის გავრცელების სიჩქარე, არის იმის საშუალება, რომ მოხდეს მხოლოდ ერითროციტებიდან არეკლილი სიგნალის ანალიზი.

ადგილს სადაც ხდება დინების ანალიზი, საკონტროლო მოცულბა (Sample Volume) ეწოდება. საკონტროლო მოცულობის სიგრძის შეცვლა შესაძლებელია 2 დან 20 მმ-მდე. იმპულსურტალღოვანი დოპლერი საშუალებას გვაძლევს შევისწავლოდ დინების სიჩქარე გარკვეულ უბანში.

იმპულსურტალღოვან რეჟიმში გადასვლისას, ეკრანზე გამოჩნდება საკონტროლო მოცულობა. მისი გადაადგილება შესაძლებელია ნებისმიერ წერტილში, სადაც გვინდა შევისწავლოთ დინება. დოპლეროკარდიოგრამა წარმოადგენს გრაფიკს, სადაც ასახულია ნაკადის თავისებურება ამ წერტილში (დროში).

საკონტროლო მოცულობის მოთავსების წერტილს ეწოდება ნულოვანი ან ბაზისური ხაზი. გრაფიკზე ვერტიკალურად განლაგდება დინების სიჩქარე, ჰორიზონტალურად-დრო. ყველა ნაკადი, რომლებიც ამ წერტილში მოძრაობს გადამწოდის მიმართულებით, გრაფიკზე განლაგდება ბაზისური ხაზის ზემოთ. ყველა ნაკადი, რომელიც მოძრაობს გადამწოდის საპირისპირო მხარეს - ბაზისური ხაზის ქვემოთ. აუდიოსიგნალი ასევე ეხმარება მკვლევარს.

რაც უფრო მეტია იმპულსების სიხშირე, მით მეტად სწრაფი დინების შესწავლაა შესაძლებელი. თანამედროვე ექოკარდიოგრაფებში იმპულსების სიხშირის შეცვლა ავტომატურად ხდება.

იმპულსურტალღოვანი რეჟიმის (PW) უპირატესობას უწყვეტტალღოვან რეჟიმთან (CW), წარმოადგენს გარჩევისუნარიანობა სიღრმის მიხედვით, რაც არ გააჩნია CW რეჟიმს. (იმპულსურტალღოვან რეჟიმში შესაძლებელია ნაკადის მახასიათებლების შესწავლა მოცემულ წერტილში, სისხლძარღვის სხვადასხვა სიღრმეზე. აღნიშნული შეუძლებელია უწყვეტტალღოვან რეჟიმში).

როცა გადამწოდი ასხივებს გრძელ სიგნალებს (უწყვეტტალღოვანი რეჟიმი) და ამრეკლავი ობიექტები ახლოსაა ერთმანეთთან, ადგილი აქვს არეკლილი სიგნალების ზედდებას. როცა ამრეკლავი ბიექტები შორსაა ერთმანეთისაგან, მათგან არეკლილი სიგნალები მიიღება ცალ-ცალკე. უწყვეტი სიგნალი მოიცავს სისხლძარღვის მთელ სიღრმეს და შესაბამისად გარჩევისუნარიანობა სიღრმის მიხედვით არ არსებობს (არ შეგვიძლია ცალ-ცალკე გამოვიკვლიოთ ნაკადი სიღრმის სხვადასხვა დონეებზე).

მაშინ როცა ვიყენებთ მოკლე იმპულსებს (იმპულსურტალღოვანი რეჟიმი) სხვადასხვა სტრუქტურების მიერ არეკლილი სიგნალი მიიღება ცალცალკე და გარჩევისუნარიანობა სიღრმის მიხედვით მნიშვნელოვნად მეტია, ვიდრე გრძელი იმპულსების გამოყენებისას (სურ. 6.2.6,7).

მაგრამ აღსანიშნავია ის ფაქტიც, რომ ძალიან ახლოს განლაგებული სისხლის ელემენტებიდან მიღებული სიგნალი ცალ-ცალკე მაინც არ მიიღება.

მინიმალური მანძილი სიღრმის მიხედვით, ორ ამრეკლავ ობიექტს შორის, როცა მათგან არეკლილი სიგნალი აღიქმება ცალ-ცალკე, გამოითვლება ფორმულით:

 

 

სადაც: - მინიმალური მანძილი ორ ამრეკლავ ობიექტს შორის.

- სიგნალის ხანგრძლივობა.

 

თუ სისხლძარღვს აქვს დიდი დიამეტრი, მოკლეტალღოვანი იმპულსებით შესაძლებელია დინების ანალიზი მისი სიღრმის სხვადასხვა დონეზე. ამისათვის უნდა გამოვყოთ დროის ინტერვალი (Gate) და მოვახდინოთ მაში გამავალი ექოსიგნალების ანალიზი. დავაყენოთ Gate იმპულსის სიგრძის ტოლი და მივიღოთ დინების სიჩქარე სისხლძარღვის სხვადასხვა სიღრმეზე.

საკონტროლო მოცულობა (Sample Volume) ეწოდება უბანს, როემელიც შემოსაზღვრულია გადაცემულ-მიღებული სიგნალის სიგანით და Gate-ს სიგრძით.

აღსანიშნავია ის ფაქტი, რომ მოკლე სიგნალების გამოყენებისას, მიიღება გაზომვის ბევრად ნაკლები სიზუსტე, ვიდრე გრძელი სიგნალით გამოკვლევისას. ეს აიხსნება იმით, რომ მოკლე სიგნალებს გააჩნია დაბალი ენერგია.

სიგნალის ხანგძლივობის შემცირებით, ფართოვდება მისთვის დამახასიათებელი სიხშირეების სპექტრი. ამასთან რთულდება დოპლერის სიხშირეების მცირე წანაცვლების გაზომვა (წანაცვლება რომლის მნიშვნელობა სიგნალის სიხშირეების სპექტრზე ნაკლებია).

ამის აღმოსაფხვრელად გამოიყენება პერიოდულად გაგზავნილი იმპულსების ნაკრები. იმპულსების ნაკრების გამოყენება გადაჭრის არნიშნულ პრობლემებს.

ყოველი ასეთი იმპულსი ერთმანეთისაგან ჩამორჩება ინტერვალით T. T-ს ეწოდება იმპულსების განმეორების ინტერვალი. მისი შებრუნებული სიდიდეა F=1/T - იმპულსების განმეორების სიხშირე (Pulse repetition frequency-PRF).

 

სურ. 6.2.6. გამოსხივებული სიგნალების ხანგძლივობის გავლენა სიღრმის მიხედვით გარჩევისუნარიანობაზე. გრძელი სიგნალისას გარჩევისუნარიანობა უარესია (ღერძი 1), ვიდრე მოკლე სიგნალისას). როცა გადამწოდი ასხივებს გრძელ სიგნალებს (უწყვეტტალღოვანი რეჟიმი) და ამრეკლავი ობიექტები ახლოსაა ერთმანეთთან, ადგილი აქვს არეკლილი სიგნალების ზედდებას. როცა ამრეკლავი ბიექტები შორსაა ერთმანეთისაგან, მათგან არეკლილი სიგნალები მიიღება ცალ-ცალკე. უწყვეტი სიგნალი მოიცავს სისხლძარღვის მთელ სიღრმეს და შესაბამისად გარჩევისუნარიანობა სიღრმის მიხედვით არ არსებობს. 1. გადამწოდი. 2. მოძრავი ამრეკლავი ობიექტები. 3. გაგზავნილი სიგნალი. 4. არეკლილი სიგნალი.


სურ. 6.2.7. მოკლე სიგნალის გამოყენებით შესაძლებელია ინფორმაციის მიღება ნაკადის სიჩქარის შესახებ სხვადასხვა სიღრმეზე. შესაძლებელია სიჩქარის გაზომვა სისხლძარღვის სხვადასხვა დონეზე. 1. გადამწოდი. 2. სისხლძარღვის კედელი. 3. გაგზავნილი სიგნალი. 4. არეკლილი სიგნალი.

 

ნაიკვისტრის ლიმიტი

იმპულსურტალღოვანი რეჟიმის ძირითად ნაკლს, უწყვეტტალღოვან რეჟიმთან შედარებით, წარმოადგენს ნაიკვისტრის ზღვარის არსებობა.

მაქსიმალური სიჩქარეს, რომელიც შეიძლება შესწავლილ იქნას იმპულსურტალღოვან რეჟიმში, ეწოდება ნაიკვისტრის ზღვარი. PW რეჟიმში უფრო მაღალი სიჩქარის ნაკადის შესწავლისას, ადგილი აქვს სპექტრის დამახინჯებას. თუ ვიყენებთ გადამწოდს სიხშირით 2,5 მგჰ. მაქსიმალური სიჩქარე, რომელიც შეიძლება შევისწავლოთ გადამწოდიდან 8 სმ-ით დაშორებით-არის 2,4 მ/წმ. გადამწოდიდან 12 სმ-ით დაშორებით-1,6 მ/წმ. ნაიკვისტრის ლიმიტი იმპულსის განმეორების სიხშირის ნახევრის ტოლია:

 

ნაიკვისტრის ლიმიტი = PRF/2


როცა ნაკადის სიჩქარე გადააჭარბებს ნაიკვისტრის ზღვარს, ინსტრუმენტი “გამოტოვებს” სიხშირის წანაცვლების ნაწილს. ასეთ შემთხვევაში ნაკადი შეიძლება განლაგდეს ბაზისური ხაზის ქვემოთ-როგორც უარყოფითი წანაცვლება, მაშინ როცა რეალურად დადებითადაა წანაცვლებული და უნდა განლაგდეს ბაზისური ხაზის ზემოთ. აღნიშნულის მექანიზმი ახსნილია სურ. 6.2.8-ზე. შედეგად ნაკდი განლაგდება ბაზისური ხაზის როგორც ზემოთ, ასევე ქვემოთ-სპექტრის დამახინჯება (სურ. 6.2.9).

ნაიკვისტრის ზღვარის არსებობის გამო, მაღალი სიჩქარეების შესწავლა იმპულსურტალღოვან რეჟიმში-შეუძლებელია. ამის გამო შემუშავებულ იქნა მაღალსიხშირული იმპულსურტალღოვანი დოპლერი. მისი საშუალებით შესაძლებელია უფრო მაღალი სიჩქარის ნაკადის შესწავლა, მაგრამ დღეისათვის თითქმის არ გამოიყენება, რადგან ჩანაცვლებულია უფრო საიმედო მეთოდით - უწყვეტტალღოვანი დოპლერით.

ნაიკვისტრის ზღვარის გადალახვისას, სპექტრის დამახინჯების გამოსასწორებლად გამოიყენება შემდეგი მეთოდები:

  • სიჩქარის პროექციის შემცირება (სისხლძარღვის ღერძის მიმართ გადამწოდის დახრის კუთხის შეცვლით).
  • გადამწოდის სიხშირის შემცირება (დაბალი სიხშირის გადამწოდის გამოყენება ან სიხშირის შემცირება, თუ გვაქვს გადამწოდი ცვალებადი სიხშირით).
  • ბაზისური ხაზის გადაწევა. ეს მეთოდი საშუალებას გვაძლევს გავზარდოთ ერთ-ერთი მიმართულების კორექტულად გაზომვის საშუალება (დადებითი ან უარყოფითი), მეორე ნაწილის გაზომვის დიაპაზონის შემცირებით.
  • იმპულსების განმეორების სიხშირის გაზრდა. (HPRF-რეჟიმის გამოყენება ან გასაზომი სიჩქარეების დიაპაზონის გაზრდა). თანამედროვე აპარატებში არის იმპულსების განმეორების სიხშირის გაზრდის საშუალება.
  • რადიკალურ მეთოდს წარმოადგენს უწყვეტტალღოვანი დოპლერის გამოყენება.

 

სურ. 6.2.8. სიგნალის დამახინჯების ფენომენი, როცა სიჩქარე გადააჭარბებს ნაიკვისტრის ლიმიტს. A-სურათებზე გამოსახულია ბორბალის ბრუნვა, რომელსაც აქვს ერთი სპიცი. ჩაწერა ხდება წამში ერთი კადრის სიხშირით. როცა ბორბალი წამში ასრულებს 1/4 ბრუნს კადრები გვაძლევენ კორექტულ წარმოდგენას მისი მოძრაობის მიმართულებაზე. B-ბორბალის ბრუნვის 2-ჯერ მაღალი სიჩქარე შეესაბამება ნაიკვისტრის ლიმიტს. C-როცა სიჩქარე გადააჭარბებს ნაიკვისტრის ლიმიტს ადგილი აქვს სპექტრის დამახინჯებას. კადრების ნაწილი ამოვარდება და გვეჩვენება, რომ ბორბალი ბრუნავს საათის ისრის საწინააღმდეგო მიმართულებით.

 

სურ. 6.2.9. აპიკალური ხუთკამერიანი პოზიცია. ნაკადის გამოკვლევა მარცხენა პარკუჭის გამომტან ტრაქტში იმპულსურტალღოვანი დოპლერით. პაციენტი აორტალური რეგურგიტაციით. ნაკადი აჭარბებს ნაიკვისტრის ლიმიტს და ეკრანზე განლაგებულია ბაზისური ხაზის ზემოთ და ქვემოთ (დოპლერის სპექტრის დამახინჯება). აორტალური რეგურგიტაციისას, რეგურგიტაციის სიგნალი ამ პოზიციიდან გამოკვლევისას განლაგებული უნდა იყოს ბაზისური ხაზის ზემოთ. ნაიკვისტრის ზღვარის გადალახვის გამო, აღნიშნული ნაკადი დისპლეიზე განლაგებულია ბაზისური ხაზის როგორც ზემოთ, ასევე ქვემოთ.

 

უწყვეტტალღოვანი სპექტრალური დოპლერი

უწყვეტტალღოვან რეჟიმში გამოკვლევისას, ერთი პიეზოელემენტი აგზავნის სიგნალს, მეორე კი ასრულებს მიმღების ფუნქციას. (იმპულსურტალღოვანი გამოკვლევისას ერთიდაიგივე პიეზოელემენტი აგზავნის და მიიღებს სიგნალს).

გამოკვლევა ხდება მთელი ულტრაბგერითი სხივის გასწვრივ. უწყვეტტალღოვან რეჟიმში შესაძლებელია შესწავლილ იქნას ნებისმიერი სიჩქარის ნაკადი. სინამდვილეში უწყვეტტალღოვან რეჟიმში სიგნალის გაგზავნა ხდება არა უწყვეტად, არამედ გარკვეული წყვეტილი, გრძელი იმპულსების სახით.

სამედიცინო ულტრაბგერით მოწყობილობებში ულტრაბგერის წყარო და მიმღები მოწყობილობა გაერთიანებულია ხელსაწყოს გადამწოდში. სიგნალის გამოსხივება და მიღება ხდება ერთ კორპუსში.

CW-რეჟიმში საუკეთესო პირობები გამოკვლევისათვის იქმნება იმ უბანში, სადაც გაგზავნილი და არეკლილი სიგნალი გადაკვეთს ერთმანეთს (სურ. 6.2.10). ამ უბანს ეწოდება უწყვეტტალღოვანი რეჟიმის საკონტროლო მოცულობა (Sample Volume).

შესაძლებელია ორგანზომილებიანი ექოკარდიოგრაფიის კონტროლით საკონტროლო მოცულობის გადაადგილება და სასურველ უბანში ნაკადის შესწავლა.

უწყვეტტალღოვანი დოპლერის ძირითადი ნაკლია სიღრმის მიხედვით გარჩევისუნარიანობის არარსებობა. რაც უფრო მცირეა დროში იმპულსი, მით მეტია სიღრმის მიხედვით გარჩევისუნარიანობა ან სიგრძივი გარჩევისუნარიანობა.

როცა გადამწოდი ასხივებს გრძელ სიგნალებს და ამრეკლავი ობიექტები ახლოსაა ერთმანეთთან, ადგილი აქვს არეკლილი სიგნალების ზედდებას. როცა ამრეკლავი ობიექტები შორსაა ერთმანეთისაგან მათგან არეკლილი სიგნალები მიიღება ცალ-ცალკე. მაშინ როცა სიგნალი არის უწყვეტი, ის მოიცავს მთელ სიღრმეს და შესაბამისად გარჩევისუნარიანობა სიღრმის მიხედვით არ არსებობს (არ შეგვიძლია ცალ-ცალკე გამოვიკვლიოთ ნაკადი სიღრმის სხვადასხვა დონეებზე).

 

სურ. 6.2.10. უწყვეტტალღოვანი დოპლერი. დაშტრიხული უბანი წარმოადგენს სამუშაო ზონას-საკონტროლო მოცულობა (სამპლე ვოლუმე). 1. გადამწოდი. 2. სისხლძარღვის კედელი.

 

წნევის გრადიენტის განსაზღვრა

გულის კამერებს შორის სისხლის გადაადგილება მათ შორის წნევათა სხვაობაზე (გრადიენტი) არის დამოკიდებული. დოპლეროკარდიოგრაფიით შესაძლებელია კამერებს შორის წნევის გრადიენტის განსაზღვრა.

წნევის გრადიენტი შესაძლოა განისაზღვროს ბერნულის გამარტივებული ფორმულით:

V1 - ნაკადის სიჩქარე კამერების გამყოფის პროქსიმალურად.

V2 - ნაკადის სიჩქარე კამერების გამყოფის დისტალურად.

რადგან გაცილებით მცირეა ვიდრე შესაძლებელია ფორმულის შემდგომი გამარტივება:

 

დოპლერის აუდიოსიგნალი

დოპლერის სიგნალი არის აუდიოსიხშირის და შესაძლოა გამოსახულ იქნას აუდიოსიგნალის სახით. აუდიოსიგნალი საშუალებას გვაძლევს რაოდენობრივად შევაფასოთ დოპლერის სიგნალის ხარისხი და ტიპი. მისი გამოყენება შესაძლებელია ულტრაბგერითი სხივის, ნაკადის პარალელურად მისამართად. ასევე საშუალებას გვაძლევს ერთმანეთისაგან განვასხვავოთ ლამინარული და ტურბულენტური ნაკადი.

ლამინარულ ნაკადს აქვს დამახასიათებელი მშვიდი ხმა, მაშინ როცა ტურბულენტური ნაკადის გამოკვვლევისას ვისმენთ უხეშ, მაღალი ტემბრის ხმას.

თანამედროვე დოპლეროკარდიოგრაფებს გააჩნიათ ორი ხმამაღლამოლაპარაკე, რომლებიდანაც ერთს მიეწოდაბა ხმოვანი სიგნალი, რომელსაც იწვევს ნაკადი მიმართული გადამწოდისაკენ, მეორეს-გადამწოდის საპირისპიროდ. მკვლევარი განასხვავებს მათ ერთმანეთისაგან, რაც ეხმარება გამოკვლევისას.

 

 

რესურსის მომხმარებელს ასევე ეძლევა საშუალება მნიშვნელოვნად შეამციროს ექოკარდიოგრაფიის შესწავლის დრო ონლაინ ექოკარდიოგრაფიული სიმულატორის MyEchocardiography.com გამოყენებით.