EFFETTO DOPPLER - UniFI

1 EFFETTO DOPPLEREFFETTO DOPPLERE ffetto EFFETTO DopplerDoppler: scoperto dal fisico austriaco : scoperto dal fisico austriaco ChristianChristianJohanJohanDopplerDoppl er(1843).(1843).Variazione della frequenza di un onda quando la sorgente ed il Variazione della frequenza di un onda quando la sorgente ed il ricevitore si muovono uno rispetto all si muovono uno rispetto all : colore dell onda luminosa proveniente da una stella; frequenz.: colore dell onda luminosa proveniente da una stella; frequenza a di un suono nel di un suono nel rangerangeudibile (sirena di treno in udibile (sirena di treno in avvicinamento/allontanamento); onde radar per la misura della avvicinamento/allontanamento); onde radar per la misura della velocit di un automobile; barca in movimento contro corrente o velocit di un automobile.

2 Barca in movimento contro corrente o nel nel verso della della EFFETTO DOPPLER (shift DOPPLER , frequenza DOPPLER ) si ha sia cL EFFETTO DOPPLER (shift DOPPLER , frequenza DOPPLER ) si ha sia che he l osservatore ( ascoltatore ) si muova rispetto alla sorgente (sl osservatore ( ascoltatore ) si muova rispetto alla sorgente (sonora), onora), sia che la sorgente si muova rispetto ad un osservatore in posizsia che la sorgente si muova rispetto ad un osservatore in posizione ione DOPPLEREFFETTO DOPPLERA umento della Aumento della frequenza: frequenza: spostamento spostamento verso verso l osservatorel osservatoreDiminuzione della Diminuzione della frequenza: frequenza: allontanamento allontanamento dall osservatoredall osservatoreUSO CLINICOUSO CLINICOUso clinicoUso clinicodell EFFETTO dell EFFETTO DopplerDoppler(primi impieghi negli anni 60): (primi impieghi negli anni 60).

3 Misura non invasiva del flusso sanguigno, anche in vasi periferimisura non invasiva del flusso sanguigno, anche in vasi periferici, ci, ottenuta dallo ottenuta dallo shiftshiftdell onda ultrasonica emessa da onda ultrasonica emessa da fascio ultrasonico attraversa i tessuti ed incontra i globuliIl fascio ultrasonico attraversa i tessuti ed incontra i globulirossi rossi del sangue circolante all interno dei sangue circolante all interno dei globuli rossi, avendo dimensioni inferiori alla lunghezza d onI globuli rossi, avendo dimensioni inferiori alla lunghezza d onda da del fascio ultrasonico, si comportano come riflettori non speculdel fascio ultrasonico, si comportano come riflettori non speculari ari e diffondono l onda ultrasonica in tutte le direzioni (e diffondono l onda ultrasonica in tutte le direzioni (diffusione di diffusione di RayleighRayleigh) ) e quindi anche al trasduttore.

4 E quindi anche al trasduttore .SISTEMA DI EMISSIONESISTEMA DI EMISSIONEDOPPLER PULSATODOPPLER PULSATO: il trasduttore costituito da un unico cristallo : il trasduttore costituito da un unico cristallo che funziona sia da emettitore che da ricevitore. Il funzionamenche funziona sia da emettitore che da ricevitore. Il funzionamento to dipende dalla scelta di:dipende dalla scelta di: Frequenza del trasduttoreFrequenza del trasduttore: inversamente proporzionale alla : inversamente proporzionale alla profondit di esplorazione, a causa dell di esplorazione, a causa dell attenuazione. Frequenza di ripetizione degli impulsi (PRF):Frequenza di ripetizione degli impulsi (PRF):direttamente direttamente proporzionale alla risoluzione spaziale, inversamente alla proporzionale alla risoluzione spaziale, inversamente alla profondit.

5 Profondit . Angolo di Angolo di insonazioneinsonazione::angolo fra il fascio ultrasonico e la angolo fra il fascio ultrasonico e la direzione del flusso; pi piccolo l angolo, migliore la misudirezione del flusso; pi piccolo l angolo, migliore la misura ra della velocit della velocit DOPPLER CONTINUODOPPLER CONTINUO: la sonda costituita da due cristalli, uno : la sonda costituita da due cristalli, uno emittente e l altro ricevente. L impulso quindi inviato continemittente e l altro ricevente. L impulso quindi inviato continuamente e uamente e la sua frequenza di emissione (PRF) elevatissima, consentendo la sua frequenza di emissione (PRF) elevatissima, consentendo di di rilevare velocit altrettanto elevate.

6 C il problema della locrilevare velocit altrettanto elevate. C il problema della localizzazione alizzazione spaziale dei segnali dei segnali di sistema Schema di sistema DopplerDopplerpulsatopulsatoSISTEMI DOPPLERSISTEMI DOPPLERS chema di sistema Schema di sistema DopplerDopplercontinuocontinuoMODO DOPPLERMODO DOPPLERQ uando un'onda riflessa su un oggetto in movimento, la parte rQuando un'onda riflessa su un oggetto in movimento, la parte riflessa iflessa cambia la propria frequenza in funzione della velocit dell'oggecambia la propria frequenza in funzione della velocit dell'oggetto ( EFFETTO tto ( EFFETTO DopplerDoppler).)

7 Il computer dell'ecografo, conoscendo la frequenza originale emeIl computer dell'ecografo, conoscendo la frequenza originale emessa e ssa e misurando quella di ritorno, pu calcolare la velocit del mezzomisurando quella di ritorno, pu calcolare la velocit del mezzosu cui l'onda su cui l'onda si riflessa, mentre la profondit nota dal tempo riflessa, mentre la profondit nota dal tempo 'informazione della velocit presentata a monitor con codificL'informazione della velocit presentata a monitor con codifica a colori a a colori (normalmente blu e rosso) a seconda se si tratti di velocit in (normalmente blu e rosso) a seconda se si tratti di velocit in avvicinamento avvicinamento o in allontanamento; l'intensit del colore questa volta legato in allontanamento; l'intensit del colore questa volta legata alla frequenza a alla frequenza dell'onda di ritorno.

8 Uso tipico lo studio 'onda di ritorno. Uso tipico lo studio possibili due modi interpretativi: Sono possibili due modi interpretativi: Color DopplerColor DOPPLER (si hanno informazioni (si hanno informazioni sulla velocit media del mezzo sulla velocit media del mezzo --adatto per un volume di studio ampio) e adatto per un volume di studio ampio) e Power Power DopplerDoppler(si ottiene lo spettro di tutte le velocit presenti nel mezzo,(si ottiene lo spettro di tutte le velocit presenti nel mezzo,con la loro importanza con la loro importanza --adatto per uno studio su un particolare).adatto per uno studio su un particolare).

9 Nella modalit Nella modalit DopplerDoppler, il sistema fornisce normalmente anche un segnale , il sistema fornisce normalmente anche un segnale udibile che simula il flusso del sangue; si tratta comunque di uudibile che simula il flusso del sangue; si tratta comunque di un segnale n segnale virtuale che non esiste, utilizzato solo per comodit (si pu covirtuale che non esiste, utilizzato solo per comodit (si pu conoscere quanto noscere quanto riprodotto sul monitor anche senza guardarlo).riprodotto sul monitor anche senza guardarlo).ANGOLO DI INSONAZIONEANGOLO DI INSONAZIONEA ngolo di incidenza fra il fascio Angolo di incidenza fra il fascio ultrasonico e la direzione del flusso.

10 Ultrasonico e la direzione del flusso. (parallela all asse del vaso).(parallela all asse del vaso).Equazione Equazione DopplerDoppler::Df = 2 f v cos Df = 2 f v cos /c/cDf = frequenza dello shift DOPPLER Df = frequenza dello shift DOPPLER (differenza fra la frequenza in (differenza fra la frequenza in trasmissione e quella in ricezione)trasmissione e quella in ricezione)ff= frequenza trasmessa = frequenza trasmessa vv= velocit del sangue= velocit del sanguecc= velocit del suono= velocit del suono = angolo fra il fascio ultrasonico e la = angolo fra il fascio ultrasonico e la direzione del flusso sanguignodirezione del flusso sanguignoDa cui:Da cui.