Geschrieben am

Doppler in der Regionalanästhesie

Allgemeines
Doppleruntersuchungen sind komplexe sonographische Anwendungen. Zahlreiche Fehlerquellen sind möglich, wenn es um die quantitave Bestimmung von Blutflussgeschwindigkeiten, die Beurteilung von Stenosegraden in Gefäßen oder der Graduierung von Herzklappenvitien geht. Die Fehlerquellen sind durch Dopplerphysik und die Signalverarbeitung im System sowie die damit verbundenen Anforderungen an den Untersucher zu suchen. Aber auch die einfachere Einstellung eines konventionellen Farbdopplers für qualitative Beurteilungen kann bei fehlerhafter Umsetzung zu falschen Interpretationen Aussagen und konsekutiv falschem  medizinischem Handeln führen.

Doppler in der Regionalanästhesie weiterlesen

Geschrieben am

Dopplerverfahren (allgemein)

Pulse Wave („PW“) Doppler
Eine kurze Abfolge von Ultraschallpulsen wird mit einer definierte Frequenz in einem einzelnen Ultraschallstrahl ausgesendet. Die Schallsonde wechselt ständig zwischen Senden und Empfangen und kann daher den Doppler-Shift eindeutig einer Tiefe zuordnen („range resolution“, Tiefendiskriminierung). Das Messfenster bestimmt den zu messenden Bereich. Der Einstrahlwinkel kann durch steering eingestellt werden. Die Winkelkorrektur ist die rechnerische Korrektur des Winkelfehlers, der immer dann entsteht, wenn der Doppler-Shift nicht im oder entgegen der Bewegung gemessen wird.

Dopplerverfahren (allgemein) weiterlesen

Geschrieben am

Bedeutung der Winkelabhängigkeit beim Doppler

Der Doppler-Shift F(d), d.h. die Frequenzänderung zwischen empfangener Frequenz F(r) (received) und gesendeter Frequenz F(t) (transmitted), wird nach der aufgeführten Formel gemessen.

Wobei v für die Blutflussgeschwindigkeit steht. Stellt man die Formel nach der zu messenden Grösse v, der Flussgeschwindigkeit, um, wird die Bedeutung des Messwinkels θ für die Bestimmung deutlich.

Die Sendefrequenz F(t) wird vorgewählt und ist somit bekannt. Für Schallleitungsgeschwindigkeit c wird ein in physiologischen Gewebe üblicher Näherungswert von 1540 m/s verwendet.

Bedeutung der Winkelabhängigkeit beim Doppler weiterlesen

Geschrieben am

Das 90 Grad Problem in der Regionalanästhesie

Die Darstellung peripherer Nerven ist dann ideal, wenn Ultraschallwellen im rechten Winkel (orthograd, 90°) auf den Nerven treffen, um dann vom „Reflektor-Nerv“ nahezu vollständig zurück zum Sender zurück geworfen zu werden.

Das Gegenteil gilt für den optimalen Schallwinkel bei Dopplerverfahren, der 0 oder 180° beträgt!

Bei einem Dopplerwinkel von 90°, der zwar für die Nervendarstellung im B-Bild optimal ist, kann aus physikalischen Gründen kein Doppler-Shift zu messen sein (cosinus von 90°).

Im Farbdoppler wird folglich bei nicht messbarem Doppler-Shift der Grauwert des B-Bildes angezeigt, das Blutgefäß bleibt „schwarz“, obwohl ein Blutfluss vorhanden ist.

Das 90 Grad Problem in der Regionalanästhesie weiterlesen

Geschrieben am

Farbdoppler – CFM

Der Farbdoppler (CFM = color flow mapping) wird für qualitive Aussagen verwendet und ist vermutlich die am häufigsten eingesetzte Dopplertechnik in der Regionalanästhesie um Gefäße zu detektieren.

Nicht die exakte Messung des Blutflusses ist wichtig für die Durchführung der Blockade, sondern das „einfache“ Erkennen von Blutgefäßen . In der Regionalanästhesie sind somit Winkelfehler nicht relevant.

Der Farbdoppler ist ein PW-Doppler (link) aus mehreren Strahlen nebeneinander, die zusammen das Farbdopplerfenster ergeben (region of interest, ROI). Die Doppler-Shift Signale werden farblich kodiert nach Geschwindigkeit und Richtung auf dem Bildschirm dargestellt. Die Farbe wird durch die Farbskala definiert.

Farbdoppler – CFM weiterlesen

Geschrieben am

Doppler-Farbskalen

Es werden verschiedene Farbskalen verwendet, wobei die „enhanced velocity“ (zweite Farbskala von links in der Abbildung) vermutlich die am häufigsten verwendete ist.

Die Werteskala (Flussgeschwindigkeit) kann zur bestmöglichen Darstellung entsprechend skaliert werden. Auch der Umschlagpunkt (0 cm/s) kann in beide Richtungen verschoben werden.

Der Powerdoppler (Skala rechts) wertet Richtungsinformationen nicht aus (Ausnahme: bi-direktionaler Powerdoppler). Er stellt nicht die Flussgeschwindigkeiten, sondern unterschiedlichen Intensitäten (Amplituden) in verschiedenen Helligkeitsgraden dar.

Farbskalen-Doppler

Geschrieben am

Pulsrepetitionsfrequenz

Ein pulse-wave (PW) Doppler sendet immer einen Puls (Paket) von Ultraschallwellen aus. Die Anzahl der Pulse, die pro Sekunde ausgesendet wird, bezeichnet man als:

  • Impulsfolgefrequenz
  • Pulswiederholfrequenz oder
  • Pulsrepetitionsfequenz (PRF)

Die PRF beschreibt also wie häufig ein Puls ausgesendet wird und wird in kHz angegeben (wie viele Ereignisse pro Sekunde = 1 Hz). Dies ist nicht mit der „Sonografie-Frequenz“ (Wellenlänge) der Ultraschallsonden zu verwechseln, dessen Einheit MHz ist.

Sobald ein Puls ausgesendet wurde, schaltet der Transducer auf den Empfangsmodus, um Signale aus einer definierten Distanz registrieren zu können. Die zu messende Distanz (Tiefe) wird im PW-Doppler durch das Messfenster, im Farbdoppler durch die region-of-interest bestimmt.

Pulsrepetitionsfrequenz weiterlesen

Geschrieben am

Aliasing

Für diesen Beitrag ist Wissen über die Pulsrepetitionsfequenz (PRF) hilfreich.

Aliasing ist ein Problem des PW-Dopplers (worunter auch der Farbdoppler fällt). Aliasing tritt auf, wenn die Flussgeschwindigkeit über der Messgrenze der PRF liegt. Es ist einer der häufigsten Artefakte in der Dopplersonographie.

Aliasing beschreibt, dass die Flussrichtung nicht anhand der gemessen Doppler-Shifts zugeordnet werden kann. Die „Alias-Kodierung“ im Farb- oder Spektraldoppler gibt eine Flussrichtung an, die physiologisch nicht vorhanden.

Warum muss die PRF mindestens doppelt so hoch wie die höchste Blutflussgeschwindigkeit sein? Weil als Messpunkte für den Doppler-Shift Wellenberg und Wellental der sinusförmigen reflektieren Ultraschallwellen dienen. Es muss mindestens ein „Wellenberg und Wellental“  innerhalb der PRF liegen, also zweimal der Wellenabstand, um die Richtung angeben zu können.

Aliasing weiterlesen

Geschrieben am

Vector Flow Imaging

Vector Flow Imaging (VFI) verwendet eine Technologie, die  sowohl in axialer als auch in lateraler Richtung „Oszillationen“ misst. Der Vektor, d.h. die Flussrichtung in jede beliebige Richtung, wird grafisch abgebildet, wobei die Farbskala die Strömunggeschwindigkeit und die Pfeile die Strömungsrichtung angeben [1-3].

Dadurch wird das Dopplerverfahren unabhängig vom Winkel. Ein Steering des Farbdopplerfensters (region of interest) ist nicht mehr erforderlich. Die Technologie umgeht das „90 Grad Problem“.

In der folgenden Abbildung ist die Blutflussrichtung mittels VFI eindeutig durch die Pfeile zu erkennen, obwohl die Ultraschallstrahlen rechtwinklig auf das Gefäß treffen (Farbdopplerfenster ist nicht „ge-steert“).

Vector Flow Imaging weiterlesen