[ME] 도플러 후려치기

도플러 후려치기 (Carotid a. IMT sono 를 중심으로)

 

 

 

1. Doppler principle

 

  도플러란, source 와 receiver 사이에서 움직임에 따라 frequency 와 wavelength 가 변하는 현상을 일컫는다. 즉 고정된 reflector 가 고정된 transducer에 일정한 크기의 Frequency 와 Wavelength 를 발산한다면, transducer 로 다가가면 frequency 는 높아지고, Wavelength 는 짧아지며, 반대로 transducer 에서 멀어지면 frequency 는 낮아지고, Wavelength 는 길어진다.

 

 

Doppler shift (Fd = Fr - Ft)

 

  Doppler shift 란 보낸 frequency 와 받은 frequency 의 차이를 말한다. 보통 보내고 받을 때의 frequency 는 수 MHz 이며, 그 차이인 Doppler shift 는 들을 수 있는 범위의 파장일 경우가 많다. (20~20,000 Hz) 예를 들면, 5MHz로 보낸 파장이 1m/s 로 다가오는 혈액 (6,490 Hz) 에 반사되어 돌아오면 받는 frequency는 5MHz + 6490Hz (5006490 Hz)가 된다. +/- 부호를 쓰는데 이것은 방향을 나타낼 때 쓰며, transducer 로 다가올 경우 (+), 멀어질 경우 (-) 가 된다. 대개 Doppler shift 는 KHz 단위를 쓰게 된다.

 

 

 

Doppler frequency

 

  보통 Carotid a. 의 IMT sono를 할 때는 2.5MHz 정도의 낮은 파장을 쓴다. (PW 만 가능하며, CW 는 작동안되게 세팅되어 있음. 그물이 커야 잡는다는 느낌으로 이해하자. 파장의 크기는 대체로 국제적인 약속이다.) 또한 에코가 transducer 로 충분히 되돌아 올 수 있는 에너지를 위해, 도플러는 이미지보다 낮은 frequency 를 사용한다. (예. 이미지는 5MHz 라면 도플러는 2.5MHz)

 

 

 

PSV : Peak systolic velocity

EDV : End diastolic velocity

RI : Resistive index = (PSV-EDV)/PSV

 

 

... 

 

Doppler shift frequency (Fd)

 

Fd = 2 f0 v cos A / c

 

f0 는 ultrasound frequency

v 는 reflector 의 속도

A 는 doppler angle

c 는 음속

 

 

  Doppler shift frequency 는 reflector 의 speed 에 따라 달라진다. 예를 들어 5MHz 로 쏘는 초음파에 대해 1m/s 로 다가오는 혈액의 Fd는 6.5 kHz 지만 2m/s 로 다가온다면 13 kHz 이다. 한편 5MHz 로 쏘는 초음파에 대해 1 m/s 로 다가오는 혈액의 Fd는 6.5 kHz 라면, 3MHz 로 낮춰서 쏘게되면 Fd는 3.9 kHz 로 감소한다.

 

 

 

  또한 Doppler shift freqency 는 beam angle 에 대해 다양한데, 수직이 되면 그 값은 zero 가 된다. 5MHz 로 쏘는 초음파에서 60도 각도로 비추면 1m/s 로 혈액의 다가오는 Fd 는 3.245 kHz 가 된다면, 45도 각도로 변경하면 1m/s 로 혈액의 다가오는 Fd 는 4.589 kHz (대개 IMT sono 에서 PW 잴때는 60도 미만으로 하며,  wing 은 흐름과 평행, 그 크기는 2/3 정도가 적당하다고 했다.

 

 

 

 

2. Doppler instrumentation

 

 

(1) Color Box

 

(2) Color box width vs. Frame rate (FR)

  - Color box 가 클 수록 Frame rate 은 줄어든다.

 

(3) Color flow maps

  - Velocity color map

  - 중간의 zero flow 위치에서 멀어질 수록 flow velocity 가 증가한 것. 위쪽은 Transducer 로 다가오는 쪽이며 (positive channel), 아랫쪽은 Transducer 에서 멀어지는 쪽. (negative channel), 색깔보다는 upper channel 이 언제나 positive 이다. (color bar 의 위아래를 기계 설정으로 바꿀 수 있다.)

 

(4) Variance color map

  Stenotic lesion 등에서 흐름이 제각각인 경우 (적색, 청색 대신) 제 3의 색깔 (보통 녹색) 을 입히는 경우.

 

(5) Nyquist limit

  The end of each channel farthest from the baseline.

  이 단계를 넘어서게 되면, 도플러 색깔은 반대쪽 색깔의 가장 끝부분의 색깔을 맵핑한다.

  Aliasing 이 일어나게 되는 것이다.

 

(6) Color aliasing

  일종의 doppler artifact 인데, 위 내용의 Nyquist limit 참조.

 

(7) Flow reversal

  Color bar 중간에 Black bar 가 위치하게 되는 것을 기억하라. Blood flow 가 바뀌는 지점에 dark shadow 혹은 Black 의 영역이 생기게 된다. 예를 들면, 붉은 색에서 어두운 검은색 이 후 파란색이 연이어 나타날 때, 이것을 flow reversal 되는 부분이며, 이는 artifact 가 아니다.

... 

 

 

3. The Primary color doppler controls

 

(1) Transducer selection

 

(2) Application preset (AP)

 

(3) Output power

 

(4) Image depth (+/- zoom)

  - 과도한 depth 는 PRP, 소요시간이 늘어나게 하고, Frame rate 을 줄이는 단점이 있다.

 

(5) Color box angle

  - 90도로 하면 flow detect 이 안된다. Steer 를 60도 미만으로 하면 flow 가 잘 잡힌다.

 

(6) Color box width

  - Color box 가 클 수록 Frame rate 은 줄어든다.

 

(7) Color gain

  - 최대로 높인 다음에 낮춰가면서 조작하는 것이 유리 (국제적 약속)

 

(8) Color scale

  - fastest lamina flow가 약간 aliasing 되게끔 세팅하는 것이 가장 좋다. 즉 flow 중간이 약간 흰색으로 보이게끔 조정하는 것이 좋다.

 

(9) Invert control

  - 필요시 color bar 의 위/아래 channel을 역전시킴.

 

(10) Wall filter

  - low frequency signal 을 제거하는 것. Vessel wall 의 움직임 때문에 생기는 high amplitude, low frequency shift 를 제거하기 위함. 너무 크게잡으면 작은 흐름이 안보이게 된다.

 

(11) Assessing the color doppler image

 

 

 

* flow direction 을 보는 방법 예시 >

 

 

 

 

 

 

 

 

 

끝.

 

 

2018. 4. 12 - SJH