img171 (12)

częstotliwości nazwiemy przesunięciem dopplerowskim f_d, to słuszne jest równanie przedstawione na rysunku powyżej. W równaniu tym: v jest prędkością erytrocytu, c prędkością fali we krwi (1540m/s), zaś 0 jest kątem pomiędzy kierunkiem prędkości erytrocytu, a kierunkiem fali ultradźwiękowej (rys. 1.). Kiedy krew płynie z prędkością 0.5 m/s w kierunku głowicy emitującej falę o częstotliwości 8 MHz, wówczas zmiana częstotliwości f_d będzie równa 5.33 kłłz.

Wewnątrz naczynia znajdują się miliardy erytrocytów poruszających się z różnymi prędkościami. Sygnał dopplerowski zawierał będzie, zatem pewien zakres częstotliwości. Natomiast rozkład mocy sygnału (widmo sygnału) odzwierciedla, jak bardzo liczne są erytrocyty posiadające określoną prędkość. Widmo dopplerowskie jest zwykle przedstawiane jako dwuwymiarowy wykres - sonogram, pokazujący jak zmienia się widmo sygnału w czasie. Typowy sonogram (zapis prędkości krwi w funkcji czasu) przedstawiono na rysunku 2. Na osi pionowej rejestrowana jest prędkość krwinek (lub przesunięcie dopplerowskie). Prędkość dodatnia oznacza, że krew przybliża się do głowicy -prędkość ujemna sygnalizuje oddalanie się krwi od głowicy. Jasność wskazuje na względną moc sygnału o danej częstotliwości. Na osi poziomej zaznaczono czas (rys.2).

Naczynie krwionośne    Sonogram

czas

Rys. 2. Schemat rozkładu prędkości przepływu krwi oraz odpowiadające temu widma prędkości (opracowano na podst. „Doppler US part I. Basic principles, instrumentation and pitfalls” Kenneth J., Tylor W., Holland S. Radiology 1990, 174, 297-307).

Chociaż krew jest cieczą skomplikowaną, jest bowiem zawiesiną komórek w ciekłej palzmie, to w dużych naczyniach, traktować ją można jako ciecz nieściśliwa i lepką.

W większości prawidłowych tętnic oraz w dużych żyłach przepływ ma charakter łaminarny. Warstwy krwi przepływają naczyniem w sposób uporządkowany, tj. wzdłuż linii równoległych do ścian naczynia. Najszybciej płyną warstwy krwi w środku naczynia, im bliżej ścianki, tym prędkość jest wolniejsza (Rys. 2.).

W przypadku pojawienia się przeszkody, podziałów naczyń lub zmian średnicy naczynia dochodzi do zakłóceń przepływu i pojawia się przepływ turbulentny. Cechuje się on ruchem niejednolitym i nieuporządkowanym. W obszarze turbulencji rejestruje się przepływy zarówno w kierunku fizjologicznym, jak i wsteczne oraz duże zróżnicowanie prędkości. Warunki powstania przepływu turbulentnego opisuje liczba Reynoldsa:

V prędkość przepływu d średnica naczynia p - gęstość cieczy ą - lepkość cieczy

Zakładając, że gęstość i lepkość cieczy są stałe, to parametrami decydującymi o powstaniu przepływu turbulentnego będą prędkość przepływu i średnica naczynia. Przepływ ten powstaje, gdy liczba Reynoldsa przekracza wartość 2000. W aorcie liczba Re osiąga w skurczu 3000. W dużych tętnicach (t. szyjna, 1. biodrowa, t. udowa) liczba ta osiąga wartość ok. 1000, co sugeruje laminarność przepływu. Warto dodać, że dla przepływów pulsujących wartości krytycznych prędkości mogą być większe, ponieważ czas jest zbyt krótki, by w skurczu rozwinął się przepływ turbulentny.

Miejscowe zawirowania przepływu (turbulencje) tworzą się również na wysokości podziałów naczyń. Praktyczne znaczenie tego faktu dla badań dopplerowskich polega na występowaniu w stanach fizjologicznych lokalnego zwiększenia maksymalnej prędkości przepływu w odejściu naczynia w stosunku do jego dalszego odcinka. Przypuszcza się, że zmiany prędkości i turbulencje przyczyniają się do powstania zmian miażdżycowych w okolicy podziału tętnic. W tętnicach kończyn dolnych i górnych występuje typ przepływu zwany przepływem wysokooporowym (rys. 3.).

131