Phổ Doppler là tất cả các tín hiệu Doppler phản xạ về có nhiều tần số khác nhau, phân tích phổ Doppler là xắp xếp các tín hiệu có tần số khác nhau này theo trật tự nhất định. Các máy siêu âm Doppler hiện đại ngày nay có phân tích phổ Doppler thời gian thực, tức là các tấn số Doppler được phân tích tức thời khi thăm khám đang tiến hành. Hệ thống máy tính điện tử trong máy siêu âm tính toán, phân tích phổ Doppler theo phép biến đổi nhanh Fourier.
Nguyên tắc của phân tích phổ Doppler
Nếu như máu chảy trong lòng mạch liên tục, nếu như mạch máu thẳng và có đường kính không thay đổi, nếu như tốc đô dòng chảy giống nhau trên cả mặt cắt của mạch máu thì phổ Doppler sẽ là đường thẳng và không cẩn phải phân tích phổ Doppler. Nhưng trên thực tế thì dòng chảy trong lòng mạch có tốc đô rất khác nhau, kích thước lòng mạch thay đổi và có hướng đi thay đổi tuỳ từng vị trí nên dòng máu cho phổ Doppler có tác tần số khác nhau ở từng vị trí và từng thời điểm khác nhau; chính vì vậy mà cần phải biết phổ Doppler bình thường và khi nào thì không bình thường và cần phải phân tích phổ Doppler.
Phân tích phổ Doppler bằng âm thanh.
Phân tích phổ Doppler được ứng dụng đầu tiên bằng tín hiệu âm thanh, do dựa trên thực tế là tai người có thể phân tích được tiếng nói của người này khác với người kia mà người ta có thể ứng dụng để phân biệt tín hiệu Doppler trên âm thanh có các tần số khác nhau để chẩn đoán bệnh, và ngay cả các máy Doppler hiện đại nhất cũng đều có bô phận để phân tích tín hiệu Doppler bằng nghe. Nhưng ta không thể định lượng được bằng nghe để chẩn đoán mức độ hẹp hay tắc của mạch. Chính vì vậy mà cần thiết phải biểu hiện phổ Doppler bằng đường vẽ.
Cửa sổ thăm khám Doppler
Cần phải hiểu khái niệm cửa sổ thăm khám Doppler, đó là hình một thể tích không gian ba chiều tuy nhiên chỉ biểu hiên không gian hai chiều trên màn hình. Kích thước và hình dạng của cửa sổ không biểu hiên hoàn toàn tương ứng trên phổ Doppler. Điều cần phải lưu ý là phân tích phổ Doppler chỉ thực hiên trong vùng cửa sổ Doppler này, nếu như cửa sổ Doppler được điều chỉnh thích hợp thì mạch máu được thăm khám thực hiên chính xác.
Hình cửa sổ Doppler
Hai đường song song( mũi tên đen) chỉ chiều dài cuả cửa sổ doppler, đường A là đường thu tín hiệu Doppler, đường b chỉ trục của dòng chảy, góc 0 tạo bởi đường A và B là góc Doppler.
Phổ doppler biểu hiện bằng đường vẽ
Phân tích phổ doppler là bóc tách các tần số khác nhau của tín hiệu doppler thu được thành các tần số (tốc đô khác nhau) tạo lên phổ Doppler và biểu diễn nó thành đường ghi trên màn hình. Phổ doppler ghi được biểu thị cả tốc đô (cm/s) và tần số (kHz), nhờ có góc 0 được biết trước mà máy tính có thể tính toán chuyển đổi tần số thành tốc đô, và hầu hết các máy ngày nay đều có biểu thị tốc đô của dòng chảy khi phân tích phổ Doppler.
Hình phổ doppler biểu hiện trên màn hình
– Hình cắt lớp (góc trên trái) cho biết mạch máu, cửa sổ Doppler, và góc Doppler
– Thời gian biểu thị bằng trục ngang và được tính bằng giây
– Tần số hay tốc đô được biểu thị bằng trục dọc
– Chiều của dòng chảy: về đầu dò thì phổ doppler nằm trên đường 0 và ngược lại.
Một số điểm đặc trưng của dòng chảy trên phân tích phổ Doppler
Chiều dồng chảy:
Chiều dòng chảy được tính môt cách tương đối so với đầu dò và được biểu hiện bằng phổ Doppler ở trên đường 0 và phổ doppler nằm dưới đường 0, tuy nhiên chiều dòng chảy này không phải là tuyệt đối vì có thể thay đổi chiều dòng chảy bằng cách xoay đầu dò 1800 hay bấm vào nút đảo chiều trên máy, chính vì vậy mà chiều dòng chảy phải dựa vào các mạch máu có chiều dòng chảy cố định như động mạch chủ hay động mạch cảnh để so sánh.
Phân loại các thay đổi tần số:
Biểu hiên của phổ Doppler trên màn hình là sự phân loại hay xắp xếp các thay đổi tần số theo trật tự ở bên trong cửa sổ thu tín hiêu Doppler, sự xắp xếp này tuỳ thuộc vào mức độ dòng chảy có trật tự hay không có trật tự, Khi có trật tự thì gọi là dòng chảy thành lớp, khi không có trật tự gọi là dòng chảy rối.
Dòng chảy thành lớp: được đặc trưng bằng chuyển đông có trật tự của các tế bào máu theo các đường thẳng song song với thành mạch. Dòng chảy này là đặc trưng của dòng chảy bình thường của hầu hết các động mạch và môt số tĩnh mạch lớn. Trong dòng chảy lớp thì đa số các tế bào máu di chuyển cùng môt tốc độ cho nên phổ Doppler biểu hiện là đường mảnh và có khoảng trống phía dưới gọi là cửa sổ phổ Doppler, trên siêu âm Doppler màu biểu hiên có đường đỏ đậm sát thành mạch tương ứng với tốc đô thấp và đỏ nhạt hơn ở giữa lòng mạch tương ứng với tốc đô cao hơn. Trên âm thanh thì dòng chảy lớp có tiếng thanh trong như tiếng sáo.
Do phần lớn các thành phần máu chảy với tốc độ giống nhau nên phổ Doppler vẽ lên hình dường viền trắng khá rõ nét bao bọc bên ngoài vùng đen ” gọi là cửa sổ tín hiệu Doppler”. Hình đường vẽ bên trên phải tương ứng với thời điểm đánh dấu bằng mũi tên phía dưới của phổ Doppler
Hình dòng chảy lớp trên siêu âm Doppler màu. Dòng chảy có tốc đô châm nằm gần thành mạch và có màu thẫm, dòng chảy có tốc độ cao nằm ở trung tâm và có màu nhạt hơn.
Dòng chảy rối:
Chuyển động của các thành phần máu không còn cùng một tốc độ nữa mà có các tốc đô khác nhau. Mức độ của dòng chảy không có trât tự biểu hiện bằng đô dày của viền phổ Doppler (bờ của phổ Doppler không còn tâp trung thành đường mảnh nữa). Dòng chảy rối ít biểu hiện bằng hình bờ viền phổ Doppler dày ra chỉ ở cuối thì tâm thu và đầu tâm trương, chiều dày phổ Doppler càng rộng thì mức độ dòng chảy rối càng nhiều. Dòng chảy rối trung bình thì cửa sổ tín hiệu Doppler bị lấp đầy, và dòng chảy rối nặng thì bờ phổ Doppler không rõ nữa và có cả dòng chảy đi và tới đầu dò. Bình thường thì không có dòng chảy rối nặng ở các mạch máu bình thường. Dòng chảy rối nặng thường gặp trong các trường hợp hẹp khít của lòng mạch và càng có dòng chảy rối nhiều thì mức đô hẹp càng nặng.
Dòng chảy rối đôi khi là biểu hiện của mạch bệnh lý nhưng cũng cần biết rằng dòng rối gặp cả ở mạch bệnh lý và mạch bình thường. Các mạch ngoằn ngoèo, xoắn vặn thì có dòng rối, môt ví dụ điển hình là hầu như luôn thấy dòng chảy rối ở vùng hành cảnh. Vùng có dòng chảy đảo chiều thường thấy ở đoạn to nhất của đông mạch cảnh trong vùng hành cảnh, và được thấy dòng rối cả trên siêu âm Doppler xung hay Doppler màu. Nói chung dòng rối ở mạch bình thường thì không bao giờ rối loạn nhiều, dòng rối nhiều thường luôn có trong hẹp mạch nhất là hẹp khít.
Hình dòng chảy rối
A. Sơ đổ dòng chảy rối
B. Phổ Doppler của dòng chảy rối ít biểu hiện bằng chiều dày của viền phổ Doppler rông ra ở cuối tâm thu và trong thì tâm trương. Tốc đô dòng chảy gần 50cm/s thấy ở biểu đổ trên phải ở thì tâm thu đánh dấu bằng đầu mũi tên phía dưới
Hình C: Dòng rối trung bình làm lấp đầy cửa sổ trống trên phổ Doppler, tốc độ khoảng 75cm/giây .
Ảnh hưởng của kích thước cửa sổ ghi
Doppler cũng ảnh hưởng đến phổ Doppler. Thường thì trên các máy siêu âm Doppler khi để cửa sổ ghi Doppler rông thì viền phổ Doppler cũng dày lên. Tuy nhiên chiều dày phổ Doppler rông ra là môt dấu hiệu chung của mạch bệnh lý.
Sức đập:
Phổ Doppler biểu diễn thay đổi tốc đô trong lòng mạch ở mỗi kỳ tâm thu. Hình ảnh phổ Doppler bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố: yếu tố huyết động, chức năng tim, yếu tố thành mạch, lưu lượng máu đến và đi ở vùng thăm dò…
Cản trở dòng đến:
Ở mạch máu bình thường không có cản trở dòng đến thì trong thì tâm thu có tốc độ dòng chảy tăng lên đôt ngôt và nhanh chóng tới đỉnh. Nếu dòng đến bị cản trở nhiều do tổn thương gây tắc ở đầu gần so với vùng thăm khám thì tâm thu tốc đô tăng lên từ từ (thời gian tăng tốc tâm thu kéo dài) và đỉnh tâm thu và tâm trương đều thấp hơn bình thường. Hậu quả là phổ Doppler có dạng sóng dẹt và thấp, và ta có thể đo được ảnh hưởng của dòng đến tới thời gian tăng tốc tâm thu.
Tăng tốc tâm thu chịu ảnh hưởng của cả chức năng tim và cản trở dòng đến. Phổ Doppler có thể dẹt và thời gian tăng tốc kéo dài nếu như tống máu ra từ thất trái chậm do rối loạn chức năng cơ tim hay do hẹp van đông mạch chủ. Khi ta thấy có phổ Doppler tròn thấp và thời gian tăng tốc tâm thu kéo dài thì cần kiểm tra ở mạch khác để xác định đó là do cản trở dòng đến hay do tim.
Cản trở dòng đi:
Tốc độ của dòng đi phụ thuộc vào sức cản( trở kháng) của của tuần hoàn do động mạch. Sức cản tuần hoàn thay đổi ở từng vùng khác nhau của cơ thể và thể hiên trên phổ Doppler của mạch máu nuôi dưỡng vùng đó, ví dụ như đông mạch cảnh trong có phổ điển hình của mạch máu có sức cản thấp với hình đỉnh tâm thu rông và dòng đến xuất hiên cả trong thì tâm trương do máu lên não có dòng đến không bị ngừng trong thì tâm trương.
Sức cản bình thường và cao nhất là ở các mạch máu các chi, chúng có phổ Doppler với đỉnh tâm thu nét và hẹp, có sóng ngược chiều sớm trong thì tâm trương do có dòng đến muôn trong kỳ tâm trương. Sóng đảo chiều là sóng phản xạ, là đặc trưng của đông mạch có sức cẩn lớn. Phổ Doppler của các mạch ngoại vi có sức cản lớn có sóng 3 pha do có 3 thành phần sóng: hai pha đến và môt ngược chiều.
Thay đổi phổ Doppler giúp cho chẩn đoán tắc mạch, ví dụ như khi có tổn thương tắc của động mạch cảnh trong thì phổ Doppler thay đổi từ 1 pha bình thường ở động mạch cảnh gốc tới 2 thậm chí 3 pha.
Để định lượng được sức cản dòng đi thì người ta sử dụng nhiều chỉ số khác nhau nhưng chỉ số sức đâp của Gosling và chỉ số sức cản của Pourcelot và tỷ số tâm thu / tâm trương là hay được dùng nhất. Các chỉ số này thay đổi ở các vùng khác nhau của cơ thể.
Cả sinh lý và bệnh lý đều có thể làm thay đổi phổ Doppler ví dụ như có thể thấy phổ Doppler của mạch có sức cản thấp có sóng 1 pha ở mạch ngoại biên sau khi tâp thể dục năng làm giãn các mạch và làm giảm sức cản. Cũng vẫn thấy hình phổ Doppler như vậy ở mạch ngoại biên nhưng là bệnh lý khi có giãn mạch đầu xa do tắc mạch đầu gần.
Khoa Chẩn đoán hình ảnh BV Bạch Mai
