Doppler i farger
Fargedoppler, eller Color Flow Mapping (CFM), er en integrert del av moderne ekkokardiografi. Metoden bygger på prinsippet om at hastigheter som registreres i et prøvevolum med pulsbølgedoppleren (PW), kodes og presenteres med en farge. Vanligvis benyttes en standardisert fargeskala som følger huskeregelen BART (Blue Away, Red Towards): Blå farge indikerer blodstrømshastigheter (flow) som beveger seg bort fra transduseren, mens rød farge representerer hastigheter mot transduseren.
Teknikken fungerer ved at ultralydmaskinen plasserer et stort antall prøvevolumer langs flere Doppler-linjer innenfor en definert fargeboks (ROI – Region of Interest). Dette gjør det mulig å fremstille et todimensjonalt kart over blodstrømmen i sanntid. Fargens intensitet og lysstyrke korrelerer med hastigheten; jo lysere farge, desto høyere gjennomsnittshastighet. Som vist i figur 1, legges denne Doppler-informasjonen over det anatomiske 2D-bildet (B-mode) for å gi en romlig forståelse av blodstrømmens retning og utbredelse i forhold til hjertekamrene og klaffene.
Klinisk anvendelse og hemodynamisk vurdering
Den primære fordelen med fargedoppler er evnen til raskt å visualisere globale strømningsmønstre, retninger og semikvantitative volumer over et større område av hjertet samtidig. Dette er essensielt for primærscreening av patologi, spesielt for å påvise klaffeinsuffisiens (lekkasjer), stenoser (innsnevringer) og intrakardielle shunter (f.eks. ved atrieseptumdefekt eller ventrikkelseptumdefekt), se figur 2. Ved å observere jetstrålens utbredelse (vena contracta og jet-areal) kan man få et raskt overblikk over alvorlighetsgraden av en lekkasje.
I tillegg fungerer fargedoppler som en avgjørende guide for å plassere markøren for kontinuerlig doppler (CW) eller pulsbølgedoppler (PW) korrekt. For å måle maksimale hastigheter nøyaktig med CW-doppler, må strålen være parallell med blodstrømmen; fargedoppleren hjelper operatøren å justere vinkelen for å oppnå dette.
Begrensninger og fysikalske prinsipper
Fordi fargedoppler teknisk sett er en multigate-pulsbølgedoppler, er den underlagt de samme fysiske begrensningene, spesielt Nyquist-grensen. Faktisk er fargedoppler ofte mer begrenset av Nyquist-grensen enn standard spektral PW-doppler. Dette skyldes at maskinen må prosessere store mengder data for å generere fargekartet, noe som krever tid. Når man innhenter både et 2D-bilde og fargedopplersignaler samtidig, reduseres pulsrepetisjonsfrekvensen (PRF) for å opprettholde en akseptabel bilderate (frame rate).
Hvis blodstrømningshastigheten overskrider Nyquist-grensen (vanligvis rundt 0,5–0,7 m/s ved standard innstillinger), oppstår fenomenet aliasing. Dette manifesterer seg ved at signalet skifter farge brått (f.eks. fra rød til blå, eller «wrap-around») uten at strømretningen faktisk har snudd. Dette er et viktig tegn på høye hastigheter, som sees ved stenoser eller signifikante insuffisienser. For å redusere aliasing og unngå feiltolkning kan man:
- Øke hastighetsskalaen (Scale/PRF) på instrumentet.
- Redusere avstanden mellom transduseren og fargesektoren.
- Redusere frekvensen på transduseren.
- Bruke en så liten fargeboks (ROI) som mulig for å øke bildehastigheten.
Gjennomsnittshastighet og turbulens
Det er viktig å være oppmerksom på at fargedoppler viser gjennomsnittshastigheten (mean velocity) i hvert prøvevolum, i motsetning til CW-doppler som viser maksimalhastigheten. Når blodstrømmen er laminær, beveger blodlegemene seg med relativt lik hastighet og retning, noe som gir en jevn farge.
Ved patologi oppstår ofte turbulent strømning. Dette kjennetegnes av store variasjoner i hastighet og retning innenfor ett enkelt prøvevolum (høy varians). Ultralydmaskinen bruker en såkalt varians-kartlegging (variance map) for å visualisere dette. Turbulente områder kodes ofte med en grønn eller gul fargetone blandet inn i det røde eller blå signalet, noe som skaper et «mosaikkmønster». Figur 1 viser grønne områder innenfor Doppler-sektoren, som indikerer spektralspredning og turbulens, typisk distalt for en stenose eller i en insuffisiensjet.
Optimalisering av fargebildet
For å oppnå diagnostiske bilder av høy kvalitet, må operatøren aktivt justere innstillingene:
- Gain (Forsterkning): Farge-gain bør justeres opp til man ser «speckle» (støy) i bildet, og deretter reduseres akkurat nok til at støyen forsvinner. For lav gain kan føre til at man overser mindre lekkasjer.
- Scale (PRF): Må tilpasses fysiologien. Ved lavstrømsområder (som i atriene eller lungevener) bør skalaen senkes for å fange opp lave hastigheter. Ved mistanke om høye hastigheter (klaffepatologi) bør skalaen økes for å minimere aliasing.
- Sektorstørrelse: En bred fargeboks reduserer bildehastigheten (temporal oppløsning) drastisk. Sektoren bør derfor gjøres så smal som mulig over det aktuelle området for å sikre høy nok frame rate til å fange raske fysiologiske hendelser.