[심초음파] 혈역학적 평가


[심초음파] 혈역학적 평가





도플러 심초음파의 원리

1842년 오스트리아 수학자인 요한 크리스티안 도플러가 별빛의 변화를 관측하여 처음 기술함. 
경종을 울리는 기차가 자신에게 다가올 때 음의 frequency 가 높아져 높은 소리가 들리는 것은 도플러 효과 때문.
도플러 효과는 관측자로 다가오는 음원은 주파수가 높아지고, 멀어지는 음원은 낮아짐.


임상에서 초음파와 혈류방향의 차이가 20도 이하이면 혈류속도 측정이 가능

도플러 흐름과 혈류 흐름의 각도가 20도가 넘게 되면 오차가 발생한다.
예를 들어 41도이면 혈류의 속도가 25%가 과소평가된다.
반면 10도이면 2% 정도만의 오류를 보인다.





도플러의 종류

Spectral 도플러
  - 간헐파형 도플러 (Pulsed wave doppler)
  - 연속파형 도플러 (Continuous wave doppler)
색도플러 (Color flow mapping)




간헐파형 도플러 (PW)

관심지역인 sample volume  의 혈류 속도를 측정
2m/s 이내의 혈류 속도 측정 (느린 혈류 속도 측정)

* 임상 응용
  - LVOT 속도 및 혈류 측정
  - 이완지능 평가
  - 승모판륜 속도
  - 혈류 장애의 부위를 찾기 위해 사용

* 적용
  - 좌심실 이완기능 평가 (승모판, 폐정맥)
  - 대동맥의 개구부 평가
  - 일회 심박출량의 평가
  - 단락의 크기 추정




연속파형 도플러 (CW)

초음파 흐름의 축에 있는 모든 혈류속도 측정
9m/s 이내의 혈류 속도 측정 (빠른 혈류 속도 측정)

* 임상 응용
  - 최고 혈류 속도 및 혈류량 평가
  - 판막의 압력차 평가
  - PHT
  - dP/dt

* 적용
  - 판막 협착의 정도를 계산한다.
  - 폐동맥 수축기압을 평가한다.
  - 판막역류의 정도를 반정량적으로 평가한다.




Mitral valve outflow 에서 측정한 모습
가로축은 시간, 세로축은 속도와 방향을 나타냄
픽셀의 색은 신호의 강도 (RBC) 를 나타냄.




Laminar flow 은 속이 비었으나, RBC 의 움직임이 많은 Turbulent flow 는 속이 차있다.




왼쪽이 PW, 으론쪽이 CW (RBC 의 움직임 많다.)




PW 를 잡을 때 정상 심장의 경우 4 chamber view 에서 Mitral outflow 를 잡으면 대체로 20도 내의 각도이므로, 큰 오차는 없지만, LV 가 커지면 그 각도가 커져 오차가 생기므로, 프로브를 조절하여 잘 맞춰줘야 한다.



축이 맞지 않을 경우 실제 값보다 작아지면서 Baseline 이 지저분하다.



Sample volume 은 1~3 mm 정도가 되게, 5mm 를 넘지 않게 한다.
SV 이 크면 원하지 않는 부위도 측정이 되기 때문이다.



SV 이 커지면 지저분하게 보인다.


...


색도플러

간헐파형 도플러검사의 응용으로 일정한 면적내에 여러개의 표본 용적을 위치시켜 정확한 속도 측정보다는 비정상적인 혈류를 판단한다.
탐촉자로 오는 혈류는 적색으로, 멀어지는 혈류는 푸른색 (물론 색깔 세팅을 바꿀수 있다.)
위치정보를 가지고 있으나, 앨리어싱 현상이 단점.

* 색도플러의 정보
  - 혈류의 방향
  - 혈류 속도 (scale)
  - 앨리어싱 빈도
  - 색채신호의 시간정보

* 적용
  - 이상혈류의 스크리닝
  - 판막역류 혈류의 반정량적 평가





도플러 심초음파의 적용



혈류량의 측정

혈류량 (cm3, mL) = 단면적 (cm2) x 혈류이동거리 (cm)



* 유의사항
  - 단면적은 원형이라 가정하며, 직경을 통해 면적이 계산된다. (오차 주의)
    --> esp. LVOT 는 정확히 원이 아니다.
  - 초음파 방향과 혈류 방향의 각도가 작도록 한다. (10도 이하, 최대 20도를 넘지 않게)
  - 혈액 흐름이 laminar flow 라는 것이 가정된 공식이다.





1-1. Stroke voluem 과 Cardiac output 의 계산

Stroke volume (SV, 좌심실 일회 박출량, ml) = LVOT 단면적 x LVOT의 TVI (Time velocity integral, area under curve)
Cardiac output (CO, 심박출량, mL/min) = SV (ml) x 심박수 (회/min)


* LVOT 단면적 구하는 방법
  --> parasternal long axis view


예 ) LVOT D = 1.9 cm


* LVOT 의 TVI 구하는 방법
  --> 5 chamber view



예 ) LVOT TVI = 10 cm, HR 86/min

SV = 1.9 x 1.9 x 0.785 x 10 = 28 mL
CO = 28 x 86 = 2408 mL/min = 2.408 L/min (대략 정상 범위)


...




1-2. 역류량과 역류 분획의 계산



이러한 원리를 이용하여 어떤 판막이든 역류가 없다면, 각 판막의 cross sectional area 와 TVI 의 곱은 일정하다. 만일 일정하지 않다면 혈류가 어디로 샌 것이다.


MV 역류량 = MV 유입 혈류량 - LVOT 혈류량
MV 역류분획 = MV 역류량 / MV 유입 혈류량


역류분획은 70 %




* PISA (Proximal Isovelocity Area) Method

역류량을 구할 때 PISA 를 이용할 수 있다.

Regurgitation flow = 역류구멍의 단면적 x 역류혈류속도
PISA flow = 반구면적 x 반구혈류속도
Regurgitation flow = PISA flow
역류구멍의 단면적 x 역류혈류속도 = 반구면적 x 반구혈류속도







Aliasing Velocity (Va) 는 보통 30~50 ml/s
--> 0.3~0.5 정도로 맞추어야 한다. (3번째 그림처럼 Baseline 을 내려 맞춰야 한다.)


Regurgitation flow = 역류구멍의 단면적 x 역류혈류속도
PISA flow = 반구면적 x 반구혈류속도
Regurgitation flow = PISA flow
역류구멍의 단면적 x 역류혈류속도 = 반구면적 x 반구혈류속도

Flow rate = ERO x MR Vmax = 2(pai)r^2 x Va
ERO = [ 2(pai)r^2 x Va ] / [ MR Vmax ]

Regurgitation volume = ERO (역류 구멍의 단면적) x MR TVI


    




예 )
PISA = 1.0 cm (반구의 r)
MR Vmax 470 cm/s
MR TVI = 180 cm
Va = 39 ml/s

ERO = [ 2 x 3.14 x (1.0)^2 x 39 ] / [ 470 ] = 0.52 cm2
Regurgitation volume = 0.52 cm2 x 180 cm = 94 cm3


...




1-3. 폐-전신 혈류량의 비 (Qp/Qs ratio)


Qp (폐혈류량) = RVOT 단면적 x RVOT TVI
Qs (전신혈류량 = SV) = LVOT 단면적 x LVOT TVI



* RVOT 단면적 구하는 방법

    



* RVOT TVI 구하는 방법





* LVOT 단면적 구하는 방법




* LVOT TVI 구하는 방법





...


면적의 측정


연속성의 공식 (Continuity equation) 을 이용
  --> 주로 AS 에서 Aortic valve 면적을 추정하는데 사용






[ LVOT 면적 x LVOT 혈류속도 ] = [ Aortic Valve 면적 x Aortic valve 혈류속도]

Aortic Valve 면적 = [ LVOT 면적 x LVOT 혈류속도 ] / [ Aortic valve 혈류속도]




LVOT 면적은 3.14 x 0.87 x 0.87 = 2.4 cm2
LVOT flow 는 2.4 x 33 = 79.2 mL
AVA = 79.2 / 107  = 0.74 cm2




Continuity Equation 시 주의할 점

  - LVOT area 는 parasternal view, LVOT TVI 측정은 apical view 에서 측정하므로, 측정 간 오차가 발생할 수 있다.
  - LVOT 가 원형일 것이라는 기하학적 가정에 의한 측정이다.
  - LVOT 를 향하는 혈류가 어느 위치에서도 동일할 것이라는 가정에 의한 측정이다.
  - LVOT 직경의 측정이 어려울 수 있다.
  - LVOT 혈류 측정 시 Doppler sample volume 의 위치에 따라 다르게 측정될 수 있다.





압력의 측정

2 chamber 의 압력차 = 4 [ (V2)^2 - (V1)^2 ]
V1 (전 chamber) 가 무시할 수 있는 작은 값이라고 가정 (단순화한 베르누이 공식)

2 chamber 의 압력차 = 4 x (V2)^2


심초음파 : 순간 최대 압력차 (peak instantaneous)
심도자술 : 최대 압력 차 (Maixmal pressure gradient) -- Peak to peak gradient

* 심초음파에서 잰 것은 심도자술로 잰 것 보다 약간 과대평가 될 수 있다.







단순화한 베르누이 공식 적용 시 고려해야 할 사항 4가지

  - 압력차이는 속도의 제곱에 비례하므로, 속도 측정시 오차가 나면 결과값도 큰 오차를 보인다.
  - 심초음파는 순간 최대 압력차이고 심도자는 최대 압력차이 (심초음파에서 잰 것은 심도자술로 잰 것 보다 약간 과대평가 될 수 있다.)
  - 협착 부위 이전의 속도가 의미있게 높은 경우 --> 공식 적용이 안된다.
  - 협착 부위 이 후 일어나는 Pressure recovery 고려 --> 특수한 상황





* 대동맥판막 협착증에서 협착 정도

대동맥판을 통한 수축기 혈류 속도가 5.7 m/s 라면,
대동맥과 좌심실 사이 순간 최대 압력차는 4 x (5.7)^2 = 131 mmHg
SBP (= 대동맥 압력) 가 100 이라면, LV 의 압력은 231




* 폐동맥 수축기압의 평가


(1) TR velocity 를 측정하여 구하는 방법

RA 와 RV 의 압력차 = 4 x (TR Vmax)^2

유출로 협착이 없는 경우,
PASP (폐동맥 수축기압) = RVSP (우심실 수축기압) = 4 x (TR Vmax)^2 + RA pressure

RA pressure 를 직접 측정할 수 없기 때문에, IVC 를 통해 추정할 수 있다.



예)
TR Vmax = 3.2 m/s  라면, (CW doppler 로 측정)
RA 와 RV 의 압력차이는 4 x 3.2 x 3.2 = 41 mmHg
RA pressure 를 5 mmHg 로 추정한다면,
PASP 는 41 + 5 = 46 mmHg





(2) VSD 가 있는 경우 VSD shunt 의 혈류 속도를 이용하여 구하는 방법

LV 와 RV 의 압력차이 = 4 x (Shunt Vmax)^2

우심실유출로 협착이 없는 경우, PASP = RVSP
좌심실유출로 협착이 없는 경우, LVSP = SBP
PASP = RVSP = LVSP (=SBP) - [ 4 x (Shunt Vmax)^2 ]
 



* 폐동맥 확장기압의 평가 : 폐동맥판 역류



End-diastolic Pulmonary regurgitation V max = 3.9 m/s 이고
RA 를 10 mmHg 로 가정하면,
PAEDP (폐동맥확장기말압력) 과 RVEDP (우심실 확장기말압력) 의 차이는 4 x (3.9)^2 = 61 mmHg
따라서 PAEDP (폐동맥확장기말압력) = 61 + 10 = 71 mmHg
(PR 에서는 PAEDP 가 RVEDP 보다 더 크다.)




* 폐혈관 저항 (PVR) 의 평가

저항 (R) = 전압 (V) / 전류 (I)
PVR = (TR Vmax (전압) / RVOT TVI (전류)) x 10 + 0.16
TR Vmax / RVOT TVI 비율이 0.2 이상이면 PVR 이 2 WU 이상의 높은 수치임을 예상해볼 수 있다.


...


* MS 에서 승모판 개구면적 계산

Pressure Half Time (PHT) 이용




PHT = 0.29 x DT
( DT (Deceleration time) : 최대 속도에서 0까지 감소하는데 걸리는 시간 )
MVA = 220 / PHT
( 220 은 경험적 수치이다. )


예)
PHT 가 440 ms 로 측정이 되면, MVA 는 0.5 cm2








끝.
2019-02-02 오전 11:34


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