1 NGUYÊN LÝ SIÊU ÂM DOPPLER MẠCH
TS Phạm Minh Thông

cos 2 fo

f 

C


f. Thay đổi tần số
fo. Tần số phát xạ
f
-
: Tần số phản xạ
V. Tốc độ vật di chuyển

. Góc giữa chùm siêu âm
và mạchmáu
C. Tốc độ của siêu âm trong cơ
th
ể

3

Nguyên lý Doppler liên tục
1. Đầu dò
2. Mạch máu
fo. Tần số sóng phát
f. Tần số sóng thu
f. Tần số Doppler = f-fo 4
Nguyên lý siêu âm Doppler xung:
Trong kiểu Doppler xung thì đầu dò chỉ có một tinh thể gốm áp
điện, sóng âm được phát ra ngắt quãng được gọi là xung siêu âm, xen
giữa các xung siêu âm là thời gian nghỉ để các tinh thể gốm áp điện
thu tina hiệu của chùm siêu âm phản hồi về.
Doppler xung đã giúp giải quyết được vấn đề khó khăn thăm
khám mạch liên quan đến chiều sâu và kích thước mạch do siêu âm
Doppler màu luân gắn cùng với siêu âm hai bình diện.
1 2

t. Khoảng thời gian thu sóng
ph
ả
n h
ồ
i
5 Tần số nhắc lại xung( pulse repetition frequency-PRF) là số lần
trong một giây mà chùm siêu âm đi đến đích và quay về. PRF được
tính bằng kHz và thường được ghi là K để không nhầm với tần số
Doppler (f cũng được tính bằng kHz).

P.R.F =
d
C
2

PRF có ý nghĩa quan trọng trong kỹ thuật ghi phổ Doppler vì theo
phương trình Shannon

ù
m si
ê
u
â
m( 1540m/s)

6 Phân tích phổ.
Tín hiệu Doppler (liên tục, xung ) được phân tích dưới dạng âm
thanh, đường ghi hay dạng phổ.
Do tần số Doppler (f) nằm trong khoảng nghe thấy nên chỉ cần
loa thông thường có thể nghe thấy tín hiệu Doppler, và chẩn đoán có
thể dựa trên sự thay đổi âm sắc và cường độ âm thanh.
Trong kiểu thể hiện tín hiệu Doppler bằng đường ghi, dùng kỹ
thuật đếm số lần tín hiệu vượt trên đường 0( zero crossing detector).
Tín hiệu Doppler được tính chung như một giao động , máy cho phép
tính được số lần ( tần số) dao động này vượt qua đường 0. Đường ghi
tốc độ được ước tính

f, nó không biểu hiện tốc độ tức thì của
dòng chảy mà chỉ thể hiện tốc độ chung của các dòng chảy mà chùm
siêu âm gặp phải trên đường đi.
Phổ Doppler là kết quả của sự phân tích tín hiệu Doppler (f) bằng
phép biến đổi nhanh của Fourier( Fast Fourier Transform-FFT)

.
7
Tần số Doppler (f) là sự kết hợp của nhiều tần số khác nhau( do
trong một dòng chảy có nhiều tốc độ khác nhau). Phép biến đổi FFT
cho phép phân tích nhanh( trong 5 micro giây) một tần số Doppler
thành các tần số thành phần và thể hiện cường độ của mỗi tần số thành
phần này bằng độ sáng trên đường ghi phổ Doppler( Doppler
spectrum).
Như vậy phổ Doppler được coi như đường ghi tín hiệu theo không
gian ba chiều: trục thời gian, trục tần số( hay tốc độ) và trục thứ ba là
trục cường độ( biểu hiện bằng độ sáng) của các tần số thành phần.
Đường cong biểu diễn phổ Doppler của động mạch đã lọc bớt các
tín hiệu tần số thấp để loại bỏ các các hiệu ứng Doppler của thành
mạch nhưng cũng loại bỏ bớt các tần số thấp của dòng chảy sát thành
mạch. Trên động mạch bình thường thì các tần số Doppler cao nhiều
hơn các tần số thấp cho nên tạo ra cửa sổ ít tín hiệu trong thì tâm thu.
Biểu diễn tín hiệu phổ Doppler trên
kh

ý muốn phù hợp với từng mạch máu cần thăm khám cũng như góc
thăm khám  phù hợp.
- Hình phổ Doppler được biểu hiện trên màn hình đồng thời với
hình 2D hay riêng biệt để dễ dàng phân tích. 9

Nguyên lý siêu âm Doppler màu
Người ta áp dụng nguyên lý siêu âm Doppler xung nhiều cửa(
multigate pulse Doppler) để thu tín hiệu Doppler trên một vùng trong
một mặt cắt.
Tín hiệu từ các cửa ghi Doppler này được mã hoá dưới dạng màu
và thể hiện chồng lên hình ảnh siêu âm hai chiều tạo thành hình
Doppler màu còn được gọi là bản đồ màu của dòng chảy( Color Flow
Mapping- CFM)

Sơ đồ nguyên lý siêu âm Doppler màu

+ Các dòng chảy về phía đầu dò được thể hiện bằng màu đỏ,
dòng chảy đi xa đầu dò được thể hiện bằng màu xanh.

mỗi đường này lại cần có nhiều xung ( I) để có tín hiệu tốt, để đi hết
chiều dài của đường phát cần có thời gian ( T) và nó ngược lại với
PRF ( PRF cao thì T giảm và ngược lại).
Trên siêu âm màu muốn có nhiều hình/giây thì cần phải giảm kích
thước ảnh (giảm chiều sâu để tăng PRF, giảm chiều rộng để giảm số
lượng đường phát)
Để phân tích đầy đủ về hình thái và tính chất huyết động của
mạch cần phải dựa trên sự kết hợp phân tích hình ảnh hai chiều, hình
Doppler màu và phổ doppler. Máy siêu âm Doppler màu có cả 3 kiểu
siêu âm này ( hệ thống Triplex) tạo điều kiện thuận lợi cho thăm dò
mạch máu. 11

Siêu âm Doppler năng lượng hay siêu âm Angio
Do tín hiệu Doppler thấp nên nó được biến đổi mã hoá năng
lượng. Hình ảnh này được gọi là siêu âm năng lượng hay siêu âm màu
mã hoá năng lượng.
Hình ảnh mới này không còn là hình siêu âm Doppler màu nữa và
có nhiều điểm khác so với siêu âm Doppler màu:
- Không nhận biết được chiều của dòng chảy về phía đầu dò hay đi xa
đầu dò.
- Toàn bộ lòng mạch được lấp đầy các pixel màu vì Doppler năng
lượng có độ nhạy gấp 3 lần Doppler màu và có hình ảnh chụp mạch
trên siêu âm Doppler (Angio Doppler). Các mạch máu nhỏ cũng được
nhiền thấy( các động mạch liên thuỳ thận).
- Hình ảnh chụp nhu mô có thể được thấy
- Bằng siêu âm Doppler năng lượng có thể phát hiện tưới máu trong u,
các mạch tân tạo tăng mạch trong viêm cũng có thể được phát hiện.

nào thì không bình thường và cần phải phân tích phổ Doppler. 13 Phân tích phổ Doppler bằng âm thanh.
-Phân tích phổ Doppler được ứng dụng đầu tiên bằng âm thanh,
do tai người có thể phân tích được tiếng nói của người này khác với
người kia nên có thể ứng dụng để phân biệt tín hiệu Doppler trên âm
thanh có các tần số khác nhau để chẩn đoán bệnh
-Các máy Doppler hiện đại nhất cũng đều có bộ phận để phân tích
tín hiệu Doppler bằng nghe. Nhưng không định lượng được bằng nghe
mức độ hẹp hay tắc của mạch nên cần thiết phải biểu hiện phổ
Doppler bằng đường vẽ.

Cửa sổ thăm khám Doppler
-Đó là hình một thể tích không gian ba chiều tuy nhiên chỉ biểu
hiện không gian hai chiều trên màn hình. Kích thước và hình dạng của
cửa sổ không biểu hiện hoàn toàn tương ứng trên phổ Doppler.
-Điều cần phải lưu ý là phân tích phổ Doppler chỉ thực hiện trong
vùng cửa sổ Doppler này, nếu như cửa sổ Doppler được điều chỉnh
thích hợp thì mạch máu được thăm khám thực hiện chính xác.
Hình cửa sổ Doppler

được tính bằng giây
- Tần số hay tốc độ được biểu
thị bằng trục dọc

- Chiều của dòng chảy: về đầu
dò thì phổ doppler nằm
trên đường 0 và ngược lại.

15 Một số điểm đặc trưng của dòng chảy trên phân tích phổ
Doppler
Chiều dòng chảy:
Chiều dòng chảy được tính một cách tương đối so với đầu dò và
được biểu hiện bằng phổ Doppler ở trên đường 0 và phổ doppler nằm
dưới đường 0,
Chiều dòng chảy này không phải là tuyệt đối vì có thể thay đổi
chiều dòng chảy bằng cách xoay đầu dò 180
0
hay bấm vào nút đảo
chiều trên máy,
Chiều dòng chảy phải dựa vào các mạch máu có chiều dòng chảy
cố định như động mạch chủ hay động mạch cảnh để so sánh.

Phân loại các thay đổi tần số:
Biểu hiện của phổ Doppler trên màn hình là sự phân loại hay xắp

tốc độ giống nhau nên phổ Doppler vẽ
lên hình dường viền trắng khá rõ nét bao
bọc bên ngoài vùng đen " gọi là cửa sổ
tín hiệu Doppler". Hình đường vẽ bên
trên phải tương ứng với thời điểm đánh
dấu bằng mũi tên phía dưới của phổ
Doppler

17

Dòng chảy rối :
Chuyển động của các thành phần máu không còn cùng một tốc độ
mà có các tốc độ khác nhau.
Mức độ của dòng chảy không có trật tự biểu hiện bằng độ dày của
viền phổ Doppler
Chiều dày phổ Doppler càng rộng thì mức độ dòng chảy rối càng
nhiều. Dòng rối trung bình thì cửa sổ tín hiệu Doppler bị lấp đầy, và
dòng chảy rối nặng thì bờ phổ Doppler không rõ và có cả dòng chảy đi
và tới đầu dò.
Bình thường thì không có dòng chảy rối nặng ở các mạch máu
bình thường. Dòng chảy rối nặng thường gặp trong các trường hợp
hẹp khít của lòng mạch và càng có dòng chảy rối nhiều thì mức độ hẹp
càng nặng.


dòng đến tới thời gian tăng tốc tâm thu.
Tăng tốc tâm thu chịu ảnh hưởng của cả chức năng tim và cản trở
dòng đến. Phổ có thể dẹt và thời gian tăng tốc kéo dài nếu như tống
máu ra từ thất trái chậm do rối loạn chức năng cơ tim hay do hẹp van
động mạch chủ, nên cần kiểm tra ở các mạch khác để xác định đó là
do cản trở dòng đến hay do tim. 19

Cản trở dòng đi:
Tốc độ của dòng đi phụ thuộc vào sức cản .Sức cản tuần hoàn
thay đổi ở từng vùng khác nhau của cơ thể và thể hiện trên phổ
Doppler của mạch máu nuôi dưỡng vùng đó, VD động mạch cảnh
trong có phổ của mạch máu có sức cản thấp
Sức cản bình thường và cao nhất ở các mạch máu các chi, chúng
có phổ Doppler với đỉnh tâm thu nét và hẹp, có sóng ngược chiều sớm
trong thì tâm trương do có dòng đến muộn trong kỳ tâm trương. Sóng
đảo chiều là sóng phản xạ, là đặc trưng của động mạch có sức cản lớn.
20 -Chỉ số sức đập của Gosling và chỉ số sức cản của Pourcelot và tỷ
số tâm thu / tâm trương là hay được dùng nhất. Các chỉ số này thay đổi
ở các vùng khác nhau của cơ thể.
-Cả sinh lý và bệnh lý đều có thể làm thay đổi phổ Doppler ví dụ
như phổ Doppler của mạch có sức cản thấp có sóng 1 pha ở mạch

Chỉ số sức cản của Pourcelot( Resistivity Index) 21
( A: tốc độ tâm thu, B: tốc độ tâm trương ) 22
TRIỆU CHỨNG HỌC CỦA HẸP ĐỘNG MẠCH 1. Chẩn đoán có hẹp động mạch bằng siêu âm :

Siêu âm cắt lớp:
Có thể trực tiếp đánh giá được mức độ hẹp bằng cách đo thiết
diện ngang cuả mạch và đo diện tích còn lại của lòng mạch trên lớp
cắt ngang.
Không phải lúc nào cũng cắt được lớp cắt ngang vuông góc hoàn
toàn với lòng mạch do vị trí của mạch, hay do nó chia nhánh, đường đi
ngoằn ngoèo.

Tỷ lệ % hẹp = (1- diện tích còn lại/diện tích của cả lòng mạch) x 100.

Mảng xơ vữa cũng không phải lúc nào cũng đánh giá được một
cách chính xác do tính chất giảm âm cuả nó, hay do có các vôi hoá cản
trở thăm khám.
Kết hợp với siêu âm Doppler màu thì có thể vạch ra được gianh
giới của lòng mạch nếu như độ phân giải không gian ít nhất phải bằng
độ phân giải không gian của siêu âm cắt lớp (nó bao giờ cũng thấp
hơn), hay kích thước của hình ảnh màu không phụ thuộc vào cường độ


Dấu hiệu trực tiếp và gián tiếp của
hẹp động mạch
Trước hẹp: Tốc độ dòng chảy
giảm, sức cản tăng
Chỗ hẹp: tăng tốc, dòng rối
Sau hẹp: Tốc độ giảm, thời gian
tăng tốc kéo dài., sức cản thấp 24
Biến đổi của phổ tần số
Doppler theo các mức độ hẹp
của lòng mạch. 25

-Phân tích phổ Doppler và tín hiệu âm thanh:
.Tăng tốc độ dòng chảy vùng hẹp biểu hiện bằng vùng tín hiệu
Doppler tần số cao nhưng năng lượng thấp mờ