Bases d interprétation et artéfacts en Doppler E. Attlan, O. Hélénon Hôpital Necker DIUE Tronc Commun, Octobre 2015
Généralités Examen en 2 temps Echographie mode B étude morphologique Doppler pulsé étude hémodynamique (mode duplex) Doppler couleur étude morpho-hémodynamique (mode triplex) Choix de la sonde d écho-doppler Situation anatomique du vaisseau et abord (fenêtre) sonde linéaire, courbe, phased-array Profondeur du vaisseau fréquence adaptée
Généralités Position et inclinaison de la sonde d écho Doppler adaptées : orientation du vaisseau (du flux circulant)
Effet Doppler ΔF = 2V/c. Fo. Cos θ ΔF : fréquence Doppler mesurée V : vitesse circulatoire c : vitesse de propagation des US dans les tissus (1540 cm/s) Fo : fréquence d émission de la sonde Θ : angle Doppler
ΔF = 2V/c. Fo. Cos θ 1. ΔF proportionnel à Fo 2. θ c = 1540 cm/s Fo (MHz) et ΔF (KHz) -------> fréquences audibles 3. Vitesses élevées (artères) Vitesses basses (veines) ΔF élevé son aigu ΔF bas son grave 4. ΔF est fonction de θ θ = 90 effet θ = 0 effet Doppler nul Doppler max 5. Le signe de ΔF permet de connaître le sens du flux
Différents modes d acquisition et de représentation du signal Doppler Doppler continu, pulsé, couleur, énergie, Traitement du signal: sonore, fréquence moyenne, spectral,
Analyse spectrale Représentation en tps réel de 3 paramètres du signal doppler après transformation : en abscisse : le temps en ordonnée : les fréquences (ou vitesses) la brillance de chaque point :
Spectre et profils d écoulement. stationnaire (veine) / pulsé (artère). front plat (grosse a.) / parabolique (petite a.). laminaire / turbulent (bifurcation, anastomose)
Résistances vasculaires Résistances périphériques (réseau artériolo-capillaire) inférieures à la pression diastolique Territoire de basse résistance Diastole permanente Cerveau, rein, rate, effort
Résistances vasculaires Résistances périphériques supérieures à la pression diastolique Territoire de haute résistance Flux diastolique faible (ACE) voire inversé (AMI) Muscle, mésentère à jeun
Analyse spectrale
Indice de résistance ou Indice de Pourcelot: IR
Doppler couleur Cartographie : superpose une image en couleur représentant des vélocités locales sur une image en mode B représentant l anatomie.
Doppler couleur Convention (échelle de couleurs) flux qui se dirige vers la sonde prend la couleur du haut flux qui s en éloigne prend la couleur du bas
Informations qualitatives Localisation et direction du flux Sens du flux Vitesse : teinte +/- claire Turbulence : mosaïque Doppler couleur
Avantages repérage rapide des vaisseaux ou des anomalies vasculaires (accélérations, turbulences, inversion de flux ) améliore la définition de la lumière circulante (lésion hypoéchogène) Doppler couleur
Doppler couleur Morphologie de la plaque (surface) Mauvais pronostic : plaque à centre hypo échogène (hémorragique?) ou à surface irrégulière
Doppler couleur Inconvénients cadence image plus lente que mode B pour avoir une imagerie en temps réel, il faut une fenêtre couleur étroite sensibilité inférieure au Doppler pulsé pour détecter les flux lents
Réglage des paramètres au Doppler pulsé et couleur 1 - Angle de tir Doppler 2 - Taille de la porte Doppler (pulsé) 3 - Filtre passe haut (filtre de paroi) 4 - Gain Doppler 5 - PRF (aliasing)
Réglage des paramètres au Doppler pulsé et couleur Influence de l angle de tir Doppler Plus l angle de tir est proche de 0, meilleure est la qualité du spectre. Au-delà de 70 de correction angulaire (en pulsé), la mesure des vitesses circulatoires est erronée. L image échographique est d autant meilleure que le faisceau US est perpendiculaire à la surface réfléchissante. Compromis : fenêtre Doppler pulsé (ou couleur) orientable par rapport au faisceau US.
Optimisation de l angle Doppler pulsé
Optimisation de l angle Doppler couleur
Correction angulaire
Correction angulaire Θ = 52
Réglage des paramètres au Doppler pulsé et couleur Influence de la taille de la porte Doppler Porte correctement positionnée couvrant la totalité du vaisseau : surbrillance dans les hautes et moyennes fréquences Porte étroite centrée dans le vaisseau : fenêtre sombre en systole accentuée Porte étroite excentrée : spectre ramassé sur la ligne de base avec disparition de la fenêtre sombre.
Optimisation de la taille de la porte Doppler pulsé
Influence du filtre passe haut
Influence du gain Doppler
La PRF Repérage en échographie du vaisseau à étudier Positionnement de la porte doppler Prise en compte des échos qui reviennent après un délai, fonction de la profondeur du vaisseau L intervalle de temps qui sépare deux échos est le temps de récurrence
La PRF - La fréquence avec laquelle est activée le cristal de la sonde est la fréquence de récurrence ou PRF - La PRF doit être faible pour permettre le retour des échos les plus tardifs (vaisseau profond) - Si la PRF est trop faible, la quantité d informations est insuffisante pour restituer une courbe Doppler (Shannon) ambiguïté en fréquence ou aliasing la fréquence Doppler maximale détectable est PRF / 2 (Nyquist) - Si la PRF est trop élevée, les échos les plus tardifs sont recueillis après l émission US suivante ambiguïté spatiale
PRF - PRF et profondeur d exploration sont inversement proportionnelles. - Pour détecter des vitesses élevées, il faut travailler à haute PRF (et inversement).
Aliasing ΔF dépasse PRF /2 repliement du spectre pour les vitesses les plus élevées. Solutions - déplacer la ligne 0 - utiliser une F0 plus basse - augmenter l angle - augmenter la PRF (ou l échelle des vitesses) HPRF : impulsions additionnelles
Solutions Aliasing augmenter la PRF (ou l échelle des vitesses) HPRF : impulsions additionnelles déplacer la ligne 0
Aliasing Solutions augmenter la PRF (ou l échelle des vitesses) HPRF
Ambiguïté spatiale Nicolas Grenier DIUE 2007
Analyse spectrale Informations Qualitatives Présence d un flux élimine l occlusion (régler le gain) Sens du flux ligne du zéro θ faible : tracé sans ambiguïté θ fort : ambiguïté de sens (ajuster l angle)
Analyse spectrale Informations Qualitatives Identification du flux Artériel / Veineux Laminaire / Turbulent. Limite supérieure du spectre. Répartition des brillances. Fréquences négatives
Analyse spectrale Informations Quantitatives - Vitesse Maximale Systolique (VMS) erreur relative sur la mesure avec θ négligeable θ < 20 non acceptable θ >70 - Indices : IR, IP - Débit
Analyse spectrale Courtesy Nicolas Grenier
Doppler Energie Avantages bon remplissage endoluminal plus faible dépendance à l angle incident grande sensibilité pour les flux lents meilleure anatomie des petits vaisseaux parenchymateux Inconvénients pas d information sur le sens d écoulement (+/-) pas d information sur les vitesses sensible aux artéfacts de mouvements
Doppler Energie Bonne sensibilité à angle Doppler élevé
Séméiologie Doppler élémentaire Evaluation morpho-hémodynamique des rétrécissements anatomiques Couplage écho-doppler Balayage continu du vaisseau au Doppler Repérage de la zone pour effectuer les mesures Fiabilité et reproductibilité /Doppler continu Modes duplex, triplex
Séméiologie Doppler élémentaire Evaluation morphologique Intérêt couplage écho-doppler couleur Planimétrie contours bien visibles fin chenal circulant plaque calcifiée antérieure
Séméiologie Doppler élémentaire Evaluation hémodynamique Indispensable au diagnostic de «sténose» (hémodynamiquement significative) Critères: VMS, dispersion spectrale, flux d aval, Classe les sténoses anatomiques - sans retentissement hémodynamique 50% de réduction du calibre (rapport de diamètre) - avec retentissement hémodynamique local (entre 50% et 75% de réduction du calibre) à distance ( >75 % de réduction du calibre)
Sténose artérielle Signes directs au niveau et immédiatement en aval Signes indirects en amont et en aval
Sténose artérielle / signes directs Turbulences. perte du caractère laminaire. tourbillons (vitesses négatives) dispersion spectrale Accélération des vitesses systoliques
Sténose artérielle / signes indirects En amont de la sténose de la vitesse diastolique (en l absence de collatéralité) IR Courtesy Nicolas Grenier
Sténose artérielle / signes indirects En aval de la sténose Amortissement du flux vitesse systolique temps de montée systolique Courtesy Nicolas Grenier
Sténose artérielle Signes directs au DC aliasing localisé flux rétrogrades artéfact péri vasculaire Accélérations Flux rétrogrades (turbulences ) Courtesy Nicolas Grenier
Signes directs au DC Sténose artérielle aliasing localisé flux rétrogrades artéfact péri vasculaire PRF 1.5kHz PRF 3.5kHz
Quantification des sténoses 1. Vitesses systoliques maximales 2. Dispersion spectrale 3. Retentissement d aval 4. Evaluation morphologique (gros vx superficiels)
Quantification des sténoses Accélération du pic systolique
Quantification des sténoses Degré d altération spectrale (selon Ph.Arbeille)
Quantification des sténoses Evaluation morphologique NASCET Courtesy Nicolas Grenier
Estimation morphologique % de réduction de diamètre Quantification des sténoses % de réduction de surface ECST réduction 50 % en diamètre sténose 75 % en surface
Occlusion artérielle Signes d amont Échos endoluminaux Pulsatilité axiale
Pathologie artérielle Perte du parallélisme des bords anévrysme Echos intraluminaux flap dissection
Doppler Veineux Signal veineux unidirectionnel modulation respiratoire (dépression expiratoire) modulation cardiaque (à proximité VCI)
Thrombose veineuse Signe direct : le thrombus. matériel endoluminal..... échogène. complet /incomplet (DC).. caractère «libre»
Signes indirects. incompressibilité +++ partielle /totale. augmentation permanente du calibre. parésie des valvules. circulation collatérale Thrombose veineuse
Artéfacts Signaux générés par des structures immobiles Artéfacts de scintillement
Artéfacts Signaux générés par des structures immobiles Artéfacts de scintillement Courtesy Nicolas Grenier
Artéfacts Signaux générés par des structures immobiles Artéfacts de bruit sur un corps étranger Courtesy Nicolas Grenier
Artéfacts Signaux générés par des liquides en mouvement Courtesy Nicolas Grenier
Artéfacts Signaux couleur qui se superposent à des structures fixes Artefact péri vasculaire: sténose, fistule A.V.
Artéfacts Artéfacts en miroir Courtesy Nicolas Grenier
Artéfacts Artéfacts en miroir
CONCLUSION Echo Doppler vasculaire en 2 temps étude morphologique indispensable Importances des réglages des paramètres Doppler