IMAGEM MÉDICA – EQUIPAMENTO (ECÓGRAFO)

IMAGEM MÉDICA – EQUIPAMENTO (ECÓGRAFO)
SONDAS ECOGRÁFICAS – PLANO DE UMA IMAGEM ULTRA-SÓNICA
Feixe ultra-sónico
Elevação
(espessura da zona
diagnosticada)
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DETECÇÃO E PROCESSAMENTO DO SINAL DE ECO
Os ecos recebidos são processados pelo sistema tendo em atenção os seguintes passos:
AMPLIFICAÇÃO
1. PRÉ-AMPLIFICAÇAO
Ocorre em diversos estágios
¾ Os sinais de ecos são todos uniformemente préamplificados, imediatamente após a sua detecção
pelo transdutor (sonda).
¾ Um ganho controlável pelo operador é também
disponibilizado.
2. GANHO FUNÇÃO DA PROFUNDIDADE
Compensar os efeitos da atenuação dos ecos
mais fortemente atenuados) são objecto de um maior ganho de que
os ecos que têm a sua origem próximo do transdutor.
¾ O efeito deste procedimento é o de permitir que estruturas com
igual reflectividade possam ser visualizadas na imagem modo B,
Amplitude
dos ecos
¾ Os ecos provenientes de maiores profundidades (os quais são
com o mesmo brilho, independentemente da sua profundidade.
profundidade
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DETECÇÃO E PROCESSAMENTO DO SINAL DE ECO
2. GANHO FUNÇÃO DA PROFUNDIDADE
depth-gain compensation (DGC),
Designações atribuídas a este ganho
swept gain
time-gain compensation (TGC).
Maiores distâncias significam ecos
mais fracos, os quais necessitam
maior amplificação
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DETECÇÃO E PROCESSAMENTO DO SINAL DE ECO
2. GANHO FUNÇÃO DA PROFUNDIDADE
Funcionalidade do equipamento
Sem TGC
Com TGC
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DETECÇÃO E PROCESSAMENTO DO SINAL DE ECO
GAMA DINÂMICA
¾ Refere-se à relação entre os níveis de sinal de maior e de menor amplitude, verificados
ao longo do processamento.
¾ A gama dinâmica total dos sinais de eco detectados pode ser superior a 150 dB.
¾ A gama de sinais resultante da amplificação dependente da profundidade, pode ainda
ser de 50-60 dB ou superior.
¾ Esta gama de sinais é demasiado grande para poder ser representada de modo
adequado num display electrónico de 8 bits, pelo que a gama dinâmica tem de ser
reduzida.
reduz o ganho para os sinais de mais elevada
¾ Compressão da gama dinâmica
amplitude e aumenta o ganho dos sinais de menor amplitude, reduzindo assim a gama
dinâmica.
OUTROS PROCESSAMENTOS
9 Desmodulação dos sinais de modo a remover as oscilações verificadas na frequência.
9 Rejeição de sinais de muito baixa amplitude afim de reduzir o ruído na imagem.
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TISSUE HARMONIC IMAGING (THI)
¾ Inovação recente, mas indispensável na maioria dos exames ecográficos.
¾ O termo “harmónico” refere-se a frequências que são múltiplos inteiros da frequência do
pulso transmitido (frequência fundamental ou primeiro harmónico). O segundo harmónico
tem uma frequência duas vezes a frequência fundamental.
¾ As ondas ultra-sonoras propagam-se de um modo não-linear através dos tecidos.
Evolução da distorção ao longo da profundidade
onda sinusoidal perfeita
profundidade
onda com forte distorção
¾ A onda com distorção contém vários harmónicos de frequência (p.ex: 2º, 3º, 4º, etc.).
¾ A intensidade diminui à medida que a ordem do harmónico aumenta.
¾ As componentes harmónicas de mais elevada frequência sofrem maior grau de atenuação.
¾ Por estes motivos, THI é realizado usando o segundo harmónico de frequência.
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TISSUE HARMONIC IMAGING (THI)
¾ Reduzida quantidade espectral (harmónicos) é produzida em estruturas próxima do
transdutor (ver figura anterior).
¾ Assim, nos tecidos próximos da superfície, as imagens mostram uma boa rejeição de
artefactos???? que surjam como resultado de reflexões múltiplas nesses tecidos.
¾ Para profundidades crescentes, os sinais harmónicos decrescem substancialmente em
amplitude comparativamente ao sinal fundamental, devido à atenuação.
¾ THI é importante em pacientes com estruturas complicadas.
¾ Proporciona imagens com resolução lateral e resolução em elevação superiores às
obtidas com a onda fundamental.
THI
Onda
fundamental
Imagem US de um quisto renal
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ECOGRAFIA DE EFEITO DE DOPPLER
OBJECTIVO
¾ Examinar os vasos sanguíneos arteriais e venosos (usando imagens dinâmicas do fluxo).
¾ Estas imagens têm diferentes aplicações como a monitorização dos batimentos cardíacos
fetais, detecção de embolias, monitorização da pressão sanguínea, caracterização do fluxo
sanguíneo e localização de oclusões em vasos sanguíneos.
EFEITO DE DOPPLER
9 O efeito de Doppler consiste na alteração da frequência de ondas sonoras quando
existe uma velocidade relativa entre a fonte e o receptor das ondas.
9 Considere-se que a fonte de ultra-sons está a mover-se na direcção do receptor com uma
velocidade vs.
9 Após um intervalo de tempo t depois da criação de uma determinada frente de onda, a
distância entre a frente de onda (receptor) e a fonte é de (v-vs)t, o que significa que o
comprimento de onda dos ultra-soon na direcção do movimento é menor de que no sentido
oposto.
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EFEITO DE DOPPLER
Fonte estacionária de frequência fs.
Receptor
O´
v vs
fs
O´´
v
fs
O
v
O
O
O´
Velocidade do som no meio
Comprimento de onda no meio
O´´
Fonte a aproximar-se do observador (receptor)
Fonte a afastar-se do observador (receptor)
f´
v
O´
v
fs
v vs
v vs
fs
f ´´
v
O´´
v
fs
v vs
Conclusão importante: Comprimento de onda e frequência variam.
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EFEITO DE DOPPLER
Determinação da velocidade de objectos baseada
na variação da frequência.
A frequência de doppler fd (fr-fo), é relacionada
com a velocidade dos objectos, p.ex: RBCs (red
blood cells), vb, através de,
fd
2vb cos T
fo
v
Extraindo a velocidade dos objectos,
vb = v (fr - fo) / 2 focosT
Frequência transmitida (fonte)
Frequência recebida
Ângulo entre o feixe ultrasónico e a direcção do fluxo
do fluido.
Velocidade do fluido.
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EFEITO DE DOPPLER
EXEMPLO
Considere um sistema de doppler de 5 MHz (frequência transmitida), posicionado segundo
um ângulo de 45º em relação ao eixo do fluxo do fluido. Determine a frequência de doppler
(fd), quando a velocidade do sangue é 30 cm/s.
PEDIDOS
DADOS
fo= 5x106 Hz
T= 45º
vb = 30 cm/s = 0.3 m/s.
v = 1570 m/s (velocidade do som no sangue).
fd
2vb cos T
fo
v
• fd = 1.351kHz (audível)
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DOPPLER PULSADO
USO DOS SCANNERS
¾ Com os scanners, vários pulsos são
transmitidos para detectar o movimento do
sangue.
¾ Ecos provenientes de tecidos estacionários
não variam de pulso para pulso.
¾ Ecos provenientes de difusores (scatters)
exibem pequenas diferenças no tempo, quando
regressam ao transdutor.
¾ Estas diferenças temporais podem ser extraídas
considerando a simples diferença dos tempos,
¾ Ou, mais usualmente, em termos da diferença de
fase a partir da qual a frequência de doppler é
obtida.
¾ Processamento adicional, permite a visualização
do fluxo (a cores) e a representação do sonograma
doppler.
fd
2vb cos T
fo
v
Maior freq. Doppler é obtida se:
- A velocidade aumentar,
- O feixe tender a ser paralelo à
direcção do fluxo,
- For usada uma freq. mais elevada.
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IMAGEM MÉDICA – EQUIPAMENTO (ECÓGRAFO)
DOPPLER PULSADO
FACTORES QUE AFECTAM A FREQUÊNCIA DE DOPPLER
ÂNGULO DE INCIDÊNCIA; FREQUÊNCIA E VELOCIDADE DO FLUIDO.
Fr
eq
3
.
2
ângulo de incidência
T
Velocidade do fluxo
1
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DOPPLER PULSADO
FACTORES QUE AFECTAM A FREQUÊNCIA DE DOPPLER
O feixe (A) é mais alinhado de que (B)
O ângulo feixe/fluxo em (C) é quase 90°, resulta um sinal de doppler muito pobre
O fluxo em (D) afasta-se do feixe, resulta um sinal negativo.
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DOPPLER PULSADO
APLICAÇÕES
¾ O doppler pulsado é de grande utilidade no estudo
do fluxo sanguíneo.
¾ A técnica permite uma medida com exactidão do
fluxo sanguíneo num região específica do coração,
com a detecção da direcção e velocidade.
¾ A medição (representação) é realizada
considerando os tempos de recepção dos sinais de
eco, permitindo visualizar os fluxos a profundidades
especificas.
¾ A região onde as velocidades de fluxo são
medidas é designada por “volume amostra”.
¾ Erros de exactidão na informação produzida,
podem surgir se as velocidades excederem uma
certa velocidade.
¾ A velocidade mais elevada que pode ser medida
com exactidão é designada por limite de Nyquist.
Vermelho – fluxo em direcção à sonda
Azul – fluxo afastando-se da sonda
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DOPPLER PULSADO
•
“ALIASING”
A mais elevada frequência doppler (fd) que o instrumento pode medir é igual a
metade do PRF (frequência de repetição do pulso) do instrumento.
REDUÇÃO DO ALIASING
Frequência do pulso
Ângulo
VELOCIDADE MÁXIMA
vmax
PRF
PRF ˜ v
4 f 0 cos T
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DOPPLER PULSADO
VISUALIZAÇÃO (DISPLAY)
¾ A visualização dos dados do doppler consiste na variação da frequência de doppler em
função do tempo.
¾ No processo de visualização é possível a regulação dos seguintes parâmetros: frequência,
calibração, gama, e marcadores de tempo.
CONTROLOS DO DOPPLER
¾ Os controlos usados durante a exame doppler dependem das especificações dos
fabricantes.
¾ Controlos tipicamente incluídos: Comprimento/profundidade do volume amostra; correcção
de ângulo; filtros e média espectral.
IMAGENS A CORES DO FLUXO
¾ Imagem a Cores do Fluxo (CFI), é baseada na tecnologia doppler pulsado, onde múltiplos
volume amostra de diferentes planos são detectados e visualizados utilizando mapeamento a
cores para a direcção e velocidade do fluxo.
¾ Formatos de mapeamentos mais comuns: BART (Azul – afastamento; Vermelho –
aproximação) ou RABT (Vermelho – Afastamento; Azul – Aproximação)
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DOPPLER PULSADO VERSUS DOPPLER CONTÍNUO
ONDA CONTÍNUA
VANTAGENS
DESVANTAGENS
Medida exacta de velocidade
elevadas de fluxos.
Baixa resolução
ONDA PULSADA
VANTAGENS
Elevada resolução: capacidade
em medir velocidades em
localizações específicas.
DESVANTAGENS
“Aliasing” de velocidades acima do
limite de Nyquist ( Incapacidade para
medir velocidades elevadas com
exactidão.
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DOPPLER PULSADO
FLUXO NA ARTÉRIA UMBILICAL
Dente-de-serra característico do fluxo arterial numa direcção e fluxo de sangue
venoso contínuo noutra direcção.
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DOPPLER PULSADO
FLUXO CARDÍACO
Útil no diagnóstico de muito pequenos “shunts” nas paredes do coração,
regurgitação valvular e estenoses.
Imagem B-Scan
Doppler
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