Các nguyên lý trong siêu âm Doppler mạch

Bài viết được tư vấn chuyên môn bởi Bác sĩ Chẩn đoán hình ảnh, Khoa Chẩn đoán hình ảnh - Bệnh viện Đa khoa Quốc tế Vinmec Central Park.

Siêu âm Doppler là một trong những phương tiện chẩn đoán có giá trị cao đặc biệt trong các bệnh lý về tim, mạch máu. Tuy nhiên để phân tích hình ảnh chính xác và hiệu quả cao thì việc nắm được nguyên lý siêu âm Doppler mạch cũng đóng vai trò vô cùng quan trọng.

Siêu âm Doppler tạo ảnh dựa trên nguyên lý cơ bản:

• Sử dụng sự thay đổi tần số của sóng âm, sóng điện từ khi nguồn phát di chuyển tương đối với người quan sát. Ví dụ: các đối tượng phải chuyển động thì mới áp dụng được hiệu ứng Doppler (như dòng chảy mạch máu, nước tiểu, huyết động học của tim, khảo sát chuyển động màng phổi...). Với những cơ quan khác nếu không cần đánh giá mạch máu thì chỉ cần siêu âm 2D là đủ.
• Đầu dò sẽ phát ra tần số (f0) sẽ hợp với chiều di chuyển vận tốc (v) của hồng cầu theo một góc θ (góc Doppler). Khi sóng này đi đến hồng cầu sẽ dội lại thành sóng phản xạ (fr).
  • Khi hồng cầu (mạch máu) đứng yên: f0 và fr bằng nhau.
  • Khi dòng máu chuyển động thì chắc chắn f0 và fr khác nhau tùy thuộc vào hướng dòng chảy.

Trên thực tế, khi siêu âm Doppler mạch:

• Góc Doppler <60 độ sẽ có số đo chính xác (càng nhỏ càng tốt).
• Thao tác quét tay, thay đổi góc quét sẽ thay đổi góc Doppler.
• Chế độ “steer” có thể làm nhỏ góc Doppler (sẽ hữu ích trong khảo sát mạch máu ngoại vi).

Sau khi có sóng phản xạ lại hiệu ứng Doppler sẽ hiển thị dưới các dạng khác nhau:

• Vận tốc dòng chảy hiển thị dưới dạng âm thanh (ví dụ: siêu âm tim)
• Mã hóa dưới dạng màu sắc.
• Mã hóa dưới dạng phổ Doppler.

Siêu âm Doppler bao gồm các loại: Doppler liên tục, Doppler xung, Doppler mau, Doppler năng lượng, Duplex, Triplex...và có ưu thế lớn trong đánh giá bệnh lý tim và mạch máu.

2.1. Siêu âm Doppler liên tục (CW)

Đầu dò siêu âm Doppler liên tục bao gồm 2 tinh thể: một bên phát sóng siêu âm, một bên nhận tia phản xạ lại. Quá trình phát và nhận sóng Doppler diễn ra liên tục. Để tính tốc độ di chuyển của đối tượng, tính trung bình tần số của chùm sóng phát ra và chùm sóng thu về.

Ưu điểm của siêu âm Doppler liên tục là đo được vận tốc dòng máu rất lớn, phù hợp nhất với siêu âm tim. Nhược điểm là không ghi được tốc độ tại một điểm xác định.

2.2. Siêu âm Doppler xung (PW)

Đầu dò siêu âm Doppler xung chỉ có 1 tinh thể: vừa phát ra sóng âm ngắt quãng, dừng một lúc nhận sóng phản hồi rồi lại tiếp tục.

Ưu điểm của siêu âm Doppler xung là ghi nhận vận tốc dòng máu tại 1 vị trí xác định. Trong dạng phổ Doppler có thể tính toán được nhiều thông số huyết động học, do vậy Doppler xung thường được sử dụng để siêu âm mạch máu.

Ngược lại, kiểu siêu âm này cũng có nhược điểm là: hạn chế tốc độ tối đa có thể đo, hạn chế độ sau có thể thăm dò cũng như phụ thuộc nhiều vào góc Doppler.

2.3. Siêu âm Doppler màu (CDI)

Siêu âm Doppler màu thực chất là Doppler xung nhưng lấy thông tin từ nhiều điểm (nhiều cổng). Doppler màu sẽ có nhiều đường tạo ảnh tạo thành các line, trên mỗi line có nhiều cổng. Số line và cổng gói gọn trong một vùng một mặt cắt gọi là color box.

Tín hiệu từ các sóng phản xạ này được mã hóa dưới dạng màu tổng hợp thành bản đồ màu dòng chảy với đặc điểm:

• Hướng dòng chảy: càng đi về gần đầu dò thì có màu đỏ, đi xa đầu dò thì có màu xanh.
• Độ lớn của vận tốc thể hiện qua độ đậm nhạt của màu: màu càng đậm thì vận tốc càng lớn, càng nhạt thì vận tốc càng nhỏ.

Ưu điểm của siêu âm Doppler màu là ghi nhận được hướng dòng chảy trên nền giải phẫu, vị trí, kích thước của dòng máu.

Nhược điểm là không đánh giá được thông số huyết động học của dòng máu, dễ nhiễu, vượt ngưỡng. Do đó để có thể kết quả phân tích đầy đủ về hình thái và tính chất huyết động của mạch máu thì nên kết hợp siêu âm 2 chiều, hình Doppler màu và phổ Doppler.

2.4. Siêu âm Doppler năng lượng

Siêu âm Doppler năng lượng hiển thị hình ảnh siêu âm chỉ có màu chủ đạo là màu đỏ (hoặc thêm màu vàng cam). Doppler năng lượng chỉ giải đáp việc có hay không có dòng chảy mạch máu, giúp đánh giá tưới máu.

Ưu điểm của siêu âm Doppler năng lượng là độ nhạy cao, ít nhiễu giúp phát hiện dòng chảy vận tốc thấp, không xảy ra hiện tượng vượt ngưỡng. Nhược điểm là dễ bị xảo ảnh do chuyển động.

Siêu âm mạch máu là phương pháp chẩn đoán hình ảnh rất có giá trị, không chỉ giúp đánh giá các tổn thương mạch máu mà còn chỉ ra những biến đổi về mặt huyết động, từ đó giúp bác sĩ đưa ra các chỉ định điều trị phù hợp.

Mục tiêu của siêu âm Doppler:

• Phát hiện dòng máu.
• Xác định chiều dòng chảy.
• Xác định dạng dòng chảy: động mạch - tĩnh mạch, bình thường hay bất thường.
• Đo vận tốc dòng chảy.

Ứng dụng thực tiễn của các loại siêu âm Doppler:

• Trong khảo sát tim: áp dụng siêu âm Doppler liên tục.
• Trong khảo sát mạch máu: siêu âm Duplex hoặc Triplex
• Trong khảo sát tưới máu khối u, tưới máu cơ quan: áp dụng Doppler màu hoặc Doppler năng lượng (ưu tiên do có độ nhạy cao).
• Trong khảo sát tuần hoàn thai nhi: đánh giá tim thai, ống tĩnh mạch, động mạch rốn, động mạch não giữa, động mạch tử cung.

Nhìn chung mỗi hệ thống Doppler đều có ưu và nhược điểm riêng và cần ứng dụng linh hoạt. Bác sĩ siêu âm phải nắm vững các nguyên lý trong siêu âm Doppler mạch, kỹ thuật siêu âm và có thêm kiến thức về bệnh học để điều chỉnh các thông số phù hợp.