CW, PW и тканевой допплер: когда какой режим нужен

Общий принцип

Все допплеровские режимы построены на одном: ультразвук, отражённый от движущегося объекта, возвращается с изменённой частотой. Сдвиг пропорционален скорости движения и косинусу угла между лучом и направлением движения.

Из формулы сразу следуют два практических правила, которые нарушают чаще всего:

• При угле 90 градусов сдвиг равен нулю. Перпендикулярно расположенный сосуд не покажет кровотока вообще, каким бы мощным он ни был. «Кровотока нет» в такой позиции не диагноз, а ошибка доступа.
• Угол нужно корректировать. Аппарат не знает направление сосуда, врач указывает его вручную. При углах больше 60 градусов погрешность измерения скорости растёт стремительно, поэтому 60 градусов считают практическим пределом.

Импульсноволновой режим (PW)

Аппарат посылает короткие импульсы и принимает эхо только в узком временном окне, контрольном объёме, который врач ставит в нужную точку. Это даёт главное преимущество: измерение привязано к конкретному месту.

Ограничение. Чтобы корректно измерить сдвиг частоты, импульсы надо посылать достаточно часто. Максимально измеряемый сдвиг равен половине частоты повторения импульсов это предел Найквиста. Превышение приводит к наложению частот: спектр «заворачивается», пик уходит за шкалу и появляется с противоположной стороны.

Частота повторения ограничена глубиной: аппарат обязан дождаться возврата эха, прежде чем послать следующий импульс. Поэтому чем глубже контрольный объём, тем ниже измеряемая скорость.

Что делать при наложении: поднять шкалу скоростей, сместить нулевую линию, уменьшить глубину, изменить угол. Если ничего не помогло, задача требует непрерывноволнового режима.

Применение: сосуды шеи и конечностей, почечный и печёночный кровоток, маточно-плацентарный кровоток, оценка спектра в конкретной точке.

Непрерывноволновой режим (CW)

Здесь работают два независимых элемента: один непрерывно излучает, второй непрерывно принимает. Частоты повторения нет, а значит нет и предела Найквиста, измеряется любая скорость.

Плата. Полная потеря разрешения по глубине. Режим регистрирует всё, что движется вдоль всего луча, и определить, откуда именно пришёл сигнал, невозможно. На практике это не мешает: если по ходу луча самая высокая скорость, в струе стеноза, то именно она и будет максимальным пиком спектра.

Применение: измерение градиентов давления на клапанах, оценка тяжести стенозов и регургитаций, любые скорости выше примерно 1,5-2 м/с, где импульсноволновой режим уже не справляется.

Реализаций CW две. Первая, через фазированный датчик, у которого часть элементов излучает, а часть принимает. Вторая, через отдельный карандашный датчик вроде CW2s: он не даёт изображения, но обеспечивает лучшее соотношение сигнал-шум и позволяет подобраться к сосуду из позиции, где обычный датчик не помещается.

Цветовой допплер (ЦДК)

Тот же импульсноволновой принцип, но применённый ко всей области интереса сразу и представленный цветом: направление к датчику и от датчика кодируется разными цветами, скорость, яркостью оттенка.

Ограничения те же, что у PW: наложение частот при высоких скоростях, нулевой сигнал при перпендикулярном угле. Плюс своё: чем шире цветовое окно, тем ниже частота кадров.

Практика: цветовое окно должно быть минимально необходимым. Окно во весь экран, типичная ошибка, которая одновременно роняет частоту кадров и добавляет шума.

Энергетический режим

Кодирует не скорость и не направление, а суммарную энергию отражённого сигнала, то есть, грубо говоря, количество движущихся эритроцитов.

Преимущества: значительно выше чувствительность к медленным потокам, нет наложения частот, гораздо меньше зависимость от угла.

Недостатки: нет информации о направлении и скорости, выше чувствительность к движению, любое шевеление пациента даёт вспышку по всему полю.

Применение: васкуляризация паренхиматозных органов и образований, мелкие сосуды, там, где важен сам факт наличия кровотока, а не его скорость.

Тканевой допплер

Технически, тот же допплеровский анализ, но настроенный ровно наоборот. Кровоток даёт слабый сигнал с высокой скоростью, движение стенки миокарда, сильный сигнал с низкой скоростью. Тканевой режим отфильтровывает быстрый слабый сигнал и оставляет медленный сильный.

Применение: оценка диастолической функции миокарда, региональной сократимости, синхронности сокращения стенок.

Требования: режим присутствует на аппаратах высокого и экспертного класса. Приказ 557н требует импульсноволновой тканевой допплер наряду с непрерывноволновым для кабинетов, работающих с сердечно-сосудистой системой. Полный состав требований на странице кабинет УЗИ под ключ.

Какой режим под какую задачу

Задача	Режим	Почему
Найти сосуд, оценить проходимость	ЦДК	Быстро, наглядно, даёт направление
Измерить скорость в конкретной точке	PW	Единственный режим с привязкой к глубине и количественной оценкой
Измерить высокую скорость в струе	CW	Нет предела по скорости
Оценить кровоснабжение образования	Энергетический или чувствительный режим потока	Максимальная чувствительность к медленным потокам
Оценить движение миокарда	Тканевой	Настроен на медленные сигналы высокой амплитуды
Подтвердить кровоток при сомнении в ЦДК	Энергетический	Меньше зависит от угла

Частые ошибки

• Не скорректирован угол, измеренная скорость неверна, а решение принимается по ней.
• Слишком большой контрольный объём, в спектр попадают соседние потоки, спектр «размазывается».
• Высокий фильтр стенки, отсекается не только шум движения, но и низкоскоростной диастолический компонент.
• Избыточное усиление цветового режима, цвет выходит за пределы сосуда и имитирует более широкий просвет.
• Попытка получить высокую скорость в PW, когда задача требует CW.

Как отличать допплеровские артефакты от реальных находок, разобрали в материале про артефакты в УЗИ.