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Blooming Artefakt

Der blooming-Artefakt beschreibt ein Farbdopplersignal, das über die Gefäßgrenzen hinaus geht. Die Gefäße erscheinen grösser als sie in Wahrheit sind. Der Artefakt ist in der Gefäßsonographie unerwünscht.

Der Artefakt wird daher auch als Colour-Bleed bezeichnet. Es „blutet“ in das umliegende Gewebe (Erinnerung: das Farbdopplerbild „liegt über“ dem B-Mode-Bild).

Anders formuliert, signalisiert Colour-Bleed  überdeutlich das Vorhandensein von Blutgefäßen. Bei ultraschallgestützten peripheren Nervenblockaden kann der blooming-Artefakt zur Vermeidung intravasaler Injektionen genutzt werden.

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B-Flow

Der konventionelle Farbdoppler wie auch der sogenannte Powerdoppler sind winkelabhängige Messverfahren. Bei einem Einschallwinkel von 90° ist kein Doppler-Shift zu messen. Dies steht im Kontrast zu Sonographie peripherer Nerven, die am besten im 90° Winkel dargestellt werden: das 90°-Problem ultraschallgestützter Nervenblockaden.

Das B-Flow-Verfahren ist eine doppler- und winkelunabhängige Technologie. Die Echoamplituden von kurz aufeinanderfolgenden Schallpulsen werden durch Subtraktion verglichen. Dadurch werden Echos von bewegten gegenüber stationären Geweben differenziert. Die Differenz wird im B-mode dargestellt. Aliasing oder Blooming-Artefakte treten nicht auf.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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

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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.

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