Kurshefte versjon UL kurs 2017, Trondheim

1. Perifer arteriell doppler ultralyd – teknikk og funn
Sebastian Abel-Grüner, LIS ved radiologisk avdeling St. Olavs Hospital
Introduksjon
Ved hjelp av doppler ultralyd kan vi måleblodstrømog kvantifiserevaskulær sjukdom(f.eks. halskarstenoser).
Dopplereffekten blei første gong beskreve i 1842 av østeriskefysikeren C.A. Doppler og sier noko om
forandringa i observerte frekvensen (∆f) pga. relativebevegelsen mellom ein utsender og ein observatør.
Resultatet av denne forandringa er kjent som «doppler shiftfrekvensen» og kan uttrykkast vha. følgande
likning:
I klinikken er vi interessert å måle hastigheita på blodstrømen.
Vi kan omformulere ettersom transduceren måler frekvenser
(fr og ft og dermed FD), c er ein antatt konstant
(gjennomsnittleg lydhastigheti vevet ≈ 1540 m/s). Det einaste
vi må fortelle transduceren er insonasjonsvinkelen (θ).
Då får vi følgandelikning:
Når vi tilter transduceren ifht. retning av blodstrømen, får vi enten positiveeller negative doppler shift signaler
(hhv. blodstrøm går mot eller frå transduceren).
Dette blir gjenspeilti ein liten fargeskala på sidaav skjermen.NB! Retningen/fargekoder kan enkelt byttast ved
hjelp av eit tastetrykk på displayet(«invert»). Desse fargekodene («color map») blir så overførtdei anatomiske
gråskalabilder i B-mode utfrå
ein «color box»,som vi kan
justere storleiken på («steer»).
Denne kombinasjonen kaller vi
«Duplex ultralyd».Når vi i tillegg
utførar spektral kurve analyser
kaller vi dette «Triplex ultralyd».

2. Ved bruk av lineære transducereer det mogleg å endre retning på utsendte impulser («beam steering»)
oppmot 20-25°, slik atcolor doppler boksen forløper i same retning som blodkarretningen! Kurva transducere
har ikkjemoglegheit til dette, men her kan vinkelen på transduceren tiltastifht.hudoverflaten.
Doppler metoden ovanfor kaller vi «pulsed-wavedoppler» (PW doppler). Piezoelektriskekrystaller i
transduceren sender då ut ein impuls og venter på retur av signal før den sender ut ein ny impuls (dette foregår
svært raskt;kHz frekvens). På bakgrunn av denne forsinkinga kan maskinen rekneut dybden og distansen av
ekkokilden. Andre typer metoder ein har til rådigheitfor vurderingav blodstrøm:
 «Continuous-wave doppler» (CW doppler): Kontinuerleg utsending ogmottakavsignal frå separate
krystaller. Fordelener deteksjonav områder medhøgare blodstrømshastighet. Ulempener manglande
informasjon omdybden. I klinikkenblir slike håndholdte apparat utan skjerm brukt avf.eks. karkirurger (perifer
artierelldoppler) og gynekologer (fosterlyd).
 «Power doppler»: Tar ikkje hensyn til hastigheit eller retning, mentotale amplitudenavdet returnerte signal.
Auka sensitivitet av«backscatter power» til blodceller i rørsle oger såleis meir sensitivt for deteksjon av
blodstrøm ennkonvensjonell color doppler. Teknikken er uavhengigavvinkel til transduceren oghar ikkje
problemmed«aliasing», mener sensitivfor rørsle i proben oghar nokoredusert dybdepenetrasjon. Godt eigna
for vurdering avslynga blodkar og kantforsterking(f.eks. områder medplaque og blodstrøm tett mot karveggen).
 «B-flow» (GE): Ingen doppler teknikk. Framhever svake signal frå blodceller i rørsle ogundertrykker signalfrå
omkringliggande stasjonært vev. Høg spatial oppløysning for vaskulære anatomien.
 “Advanced Dynamic Flow” (ADF - Toshiba): Forbedringavdoppler med høg spatialoppløysningog bedre
kantforsterking. Informasjon omblodstrømsretning(til forskjell frå power doppler). Nærmast ingen«blooming»
artefakter. Ulempener at turbulens ikkje kan oppdagast (tilforskjell frå color doppler).
 «Superb microvascular imagning» (SMI - Toshiba): Konvensjonell doppler bruker ein veggfilter for fjerning
avstøyog rørsleartefakter sommedførar tap avkomponenter med lågstrømshastigheit. SMI tekniken analyserer
støyen og separerer blodstrømssignaler frå omkringliggande rørs le i vevet oguønska artefakter. Bedre avbildning
avmikrovaskulaturen og blodkar medlåg hastigheit.
Spektraldoppler
Istaden for å framstilledoppler mål visuelltogkvalitativtsomved color og power doppler, framstillast
blodstrømsmål grafisk ogkvantitativtved sprektral doppler.Hovedsakleg som hastigheitsmål over ein gitt
tidsperiode.
Kurveanalyser
Låg resistens kurver = Kontinuerlegblodstrøm gjennom diastolen (eks.er sentralearterier som forsyner
visceraleorganer oghalskarenesomforsyner intrakraniellesirkulasjonen;monofasisk)
Høg resistens kurver = Mindreblodstrøm gjennom diastolen (vanlegi perifere arterier under inaktiviteteller
tynntarmen i faste, oftastbi- eller trifasisk)
Trifasisk: Første fasen pga. initial høg
hastigheitav blodstrømframover under
ventrikkelsystolen (PSVmax). Andre fasen
pga. tidleg diastolisk blodstrøms-
reverseringnår venstre ventrikkeltrykk
faller nedanfor aortatrykekt likefør lukking
av aortaklaffen.Tredje fasen pga. liten
framover blodstrømpga. elastiske
tilbakestøtfrå blodkarveggen. Ved
aterosklerosekan denne tredje fasen
mangle.

3. Flowkurver går frå bifasisketil trifasiskeved aukande avstand frå hjartet. Pga.høgare motstand i perifere
arterier er den tidleg diastolen oftastnegativt (2. fase). Følgt av ein positiv sein diastole(3.fase). Grensen
mellom bifasiske og trifasiske kurver er oftast ved nyrearterieavgangene.
Vanleg blodstrømer i dei fleste tilfeller ikkje
uniform eller laminær i områder med
stenoser/plaqueog i kardelinger.Her kan vi sjå
turbulens i form av aliasing ogbreddeauke av
flowkurven (sjå bilde→).I tilleggblir arealetunder
spektralkurven delvis eller totaltutfylt (gjenspeiler
at blodceller har varierandehastigheiter).
Iflg.Poiseuille’s lov medørar ein
diameterreduksjon i eit blodkar til eitbetrakteleg
redusert volum av blodstrømmen. For å
opprettholde blodvolumtil målorganetmå
hastigheiten over det trange partiet auke. Poenget
med sepktral doppler analyseav hastigheiten over
stenoser og på bakgrunn av dette anslårgraden av
stenosen.
Begrep som er viktig å kjenne til ifht.:
Maskininnstilling = «knottologi»
 Pulsrepetisjonsfrekvens (PRF) = «scale» knappen: Frekvensenavdei utsendte impulser frå transduceren.
Bestemmer gradenavfargemetninga og fyllingsgraden i lumenavblodkaret. Denne må vi tilpasse slik at laminære
blodstrømmenframstår mest homogent på fargeskalaen. Feilinnstilling førar til:
Aliasing: «Color aliasing» oppstår når topphastigheitenav blodstrømmen er fortare enntopphastigheiten
(doppler shift frekvensen / fDmax) som vi har innstilt på doppler spektral skalaen. Dette fenomenet kansjåast i
arterielle stenoser, når blodstrømshastigheiten overskrider Nyquist terskelen (fDmax > ½ avPRF). For å unngå
dette må altså PRF ≥ 2 fDmax. I praksis framstår dette fenomenet som einabrupt forandring avfargestrømmønster
(kaotiskfargeblandingsentralt i elles homogene fargestrømmen (sjå figur ovanfor), til forskjell frå turbulent flow
som sjåast somhomogen fargeendring i motsatt retning medfin demarkert mørk linje imellom).
Måter å unngå «color aliasing»
o Senke fargemetninga («color gain»)
Måter å unngå «spectralaliasing»:
o Auke insonasjonsvinkelen(reduserer fDmax)
o Bruke transducer med lågare frekvens
o Auke hastigheitskalaen(auke «scale» / PRF)
o Senke baseline
Aliasing Turbulens Pseudoaneurysme
og stenose
Turbulens &
Aliasing

4.  Sample volume («gate»): Storleikavmålevolumet over blodkaret, to parallelle linjer (≠) omkring justerbare
vinkelen. Bør ligge sentralt mellom½ til ⅔-del avblodkardiameteren. Bør ikkje omfatte blodkarveggen.
 Veggfilter (WF): Innstiller terskelenfor deilågaste frekvenser som ikkje blir avbilda i sepktralkurven. Reduser
filter for vurdering avlavhastigheitsområder (distale perifer kar, nær-okklusjonsstenoser). Auke filter for å unngå
artefakter frå rørsla til karveggen.
 Insonasjonsvinkel: Optimalt er vinkelen0° (i klinisk bruk får vi dette sjeldantil). I kliniskbrukbør vinkelenvere
mellom 30°-60° (<30° = tap avsignalpga. refraksjonog >60° = store målefeil og små doppler shift kurver).
Variabler ved analyse av spektral kurver
 PSV (peak systolic velocity): Topphastigheit i systolen
(cm/s). Utifrå denne kanvi måle PSV ratio.
 EDV (end-diastolic velocity): Lågaste hastigheit i
diastolen(cm/s).
 RI (resistensindeks): (PSV-EDV) / PSV
 PI (pulsasjonsindeks): (PSV-EDV) / MV (gjennomsnittshastigheit)
 Spektralvindu: Arealet under kurven
Radiologisk bruk av doppler ultralyd
I diagnostikken brukar vi oftastdoppler for vurdering av fråvær eller nærvær av blodstrømen, og spektral
doppler analyser for vurdering av retning og hastigheiten av blodstrømmen. Som ovanfor nevnt er det viktigå
forstå innstilling av korrektinsonasjonsvinkel for riktigvurderingav hastigheit.
Vurdering av halskarene
Forut doppler undersøkinga avklarasthalskarenemed B-mode, som inkluderer kartleggingav normalanatomien
(f.eks. slynga kar oghypoplastiskevertebralarterier) ogev. patologi (somintima media tjukkleik / IMT, nærvær
og komposisjon av aterosklerotiskeplaque,aneurysmer,osv.).
Duplex/triplex doppler ultralyd undersøkingomfatter vurdering av carotisarteriene(common – CCA / internal –
ICA / external – ECA), vertebralisarterier ogev. a. subclaviaetbrachiocephliaca.
CCA har ein spektralkurvesom er ein kombinasjon av ECA’s høgresistens kurve (mindre diastolisk flow) ogICA’s
lågresistens kurve(størrediastolisk flow).
CCA

5. ICA liggvanlegvis posterolateralt/ lateraltfor ECA og er oftast den største. I tillegghar ICA ingen ekstrakraniale
avgangskar.ICAhar ein meir låg-resistentkurve og er mindre pulsatil.
ECA ligger meir anteromedialt og har ein høgresistent kurve. Mottar kun 20-30 % av blodstrømmen av CCA.
Vertebralarterier lokaliserastmellomprocessus spinosi oghar lågarehastigheiter enn carotiskarene.
Blodstrømmen og spektralkurvene vil oftastvere normale inntil diameteren av arterien blir redusert> 50%
(som tilsvarer ein 75%arealreduksjon). Representativehastigheitsmål målasti proksimale,midtreog distale
CCA. PSV og EDV målasti proksimale,midtreog distaleICAsegmenter, samt proksimaleECA. Flowretning og
PSV registrerasti vertebralisartierene. Graderingav stenoser er oppsummert i tabellen nedanfor (NASCET).
Ved undersøkingav vertebralisarterier (lågareblodstrømshastigheit;ca.40-50 cm/s) og for å skilleein uttalt
stenose frå okklusjon kan ein forsøke å:
 Redusere PRF
 Rette ut vinkelen på color boksen (større sensitivitet for oppdagingavblodstrøm medlåg hastighet)
 Redusere veggfilter (registrerer pulsasjonfrå veggen)
 Auke insonasjonsvinkel ogsamplevolume
 Bruke power doppler (veldigsensitivtil blodstrøm medlåg hastigheiter)
Vertebralis
ECA
ICA

6. NASCET kriterier for ultralyd
Subclavian Steal =stenose / okklusjon proksimaltfor avgangen av vertebralisarterier (partiel / «presteal» -
midsystolisk deselerasjon over og under baseline.Okklusjon =total reversert blodstrøm ved color doppler).
Vurdering av perifere sirkulasjonen (over- og underekstremiteter)
Hyppigastekliniskeproblemstillinger claudicatio intermittens (sjeldan vurdertav generelle radiologer,men
prinsippanenedanfor kan også brukastfor vurderingav hals- ogbekkenkar). Som vanleger B-mode og color
doppler vurdering viktig,spesieltfor å sjå etter aterosklerose,områder med aliasing(somkan indikere
høghastighets- blodstrømi stenoser) og områder med «bruit» (støy som produseres av turbulens som
medførar vibrasjoner i arterieveggen, og som kan hørastmed f.eks. stetoskop; gule pilen i bildenedanfor).
Prestenotisk Stenosen Poststenotisk
Normal (trifasisk)
Pulsus tardus et parvus
Høgresistens med «shoulder»

7. Normale doppler kurver i ekstremitetane har som tidlegarenevnt eit karakteristisk trefaseutsjånad med eit
klartspektraltvindu i arealetunder kurven (sjå figur ovanfor).Funn av ein slik trifasisk kurvei f.eks. a.femoralis
communis ekskluderer med stor sikkerheitnærvær av ein proksimal stenose> 50%.
Ved lett til moderate stenoser (50-74%) skiftastkurvetypen til bi- eller monofasisk (= tap av reverserte
blodstrømi diastolen).
Ved uttalte stenoser (75-99%) framstår kurvetypen sommonofasisk med ein isolertframover kurve i systolen
og redusert amplitude. Spektral kurver proksimaltfor ein høggradigstenose eller okklusjon er høgresistent
(lite/ingen/reveresert flow i diastolen).Oftastkan ein karakterisk «shoulder» i systoliskenedgangen
observerast; dette pga. refleksjon av pulsbølgen frå patologien distalt.I sjølvestenosen aukar topphastigheiten
(PSV), og kurven blir breiddeauka med total eller delvis utfyllingav arealetunder kurven. Distaltfor stenosen
sjåastein dempa, lågresistentkurve med auka akselerasjonstid (AT) gjennom systolen.Ev. kan ein sjå ein
såkalla «pulsustardus etparvus» kurveved svært trange stenoser / nærokklusjoner (tardus = breiddeauka,
sakte stigning/ parvus = redusert PSV). Ved okklusjoner sjåastfråvær av doppler signal over ein viss
utstrekning, men her er det viktigå undersøke lenger distaltogleite etter kollateraler ogrefylling.
Stenosegrad Prestenotisk spektrum Intrastenotisk spektrum Poststenotisk jet Poststenotisk spektrum
0-49% Normal (tri-eller
bifasisk)
< 100 % auke avPSV (< 150-
200 cm/s)
Ingenturbulens Ingenendring,
høgresistent kurve
50-74% Normal (tri-eller
bifasisk)
PSV 200-400 cm/s, spektral
breiddeauke
Lite turbulens Noko redusert PSV,
lågresistens kurve
75-99% Normal (tri-eller
bifasisk), nokoredusert
PSV
PSV > 400 cm/s, markert
spektral breiddeauke
Markert turbulens Redusert PSV og auka
AT, «pulsus tardus et
parvus»
Referanseverdier for hastigheiter i underekstremiteter: aorta (PSV ≈75 cm/s); a. iliaca externa (PSV≈ 110cm/s), a. femoralis superficialis
(PSV ≈ 75-90 cm/s), a. poplitea (PSV ≈60-70cm/s). I overekstremiteter:a. subclavia etaxillaris (PSV ≈70-120 cm/s), a. brachialis (PSV ≈50-
100 cm/s), a. radialis et ulnaris (PSV ≈40 –90 cm/s).
Feilkilder(ved vurdering av spektral doppler kurver)
 Alder (Resistensindekx (RI) aukar med alderen, vedhjartesvikt kanbi- eller monofasiske kurvetyper i perifere
ekstremitetsarterier vere normalfunn)
 Aterosklerose (som ved uttalt gradkanumogleggjer innsynog vurdering avspektral doppler kurver)
 Arrytmier / klaffefeil / kardiomyopati (endra flowmønster, varierande PSV og usikre målinger)
 Hypertensjon (PSV aukar)
 Målingar postprandialtogpostmosjon (PSV aukar)
 Flowreverseringved bifurkasjoner ogavgangskar,samti kurva blodkar (normal turbulens)
Referanser
Vascular Ultrasound – How, Why and When, Churchill LivingstoneElsevier 2010
Pellerito & Polak: Introduction to Vascular Ultrasonography 6th Edition, Elsevier 2012
Matthias Hofer: Teaching Manual og Color Duplex Sonography 3rd Edition, Thieme 2010
Myers & Clough: Practical Vascular Ultrasound, An Illustrated Guide, CRC Press 2014
Pascoe & Tolo: Ultrasound Training Solutions – The Doppler effect in medical utlrasound
Wang H. et.al.: B-flow Ultrasonography of Periperhal Vascular Diseases, J Med Ultrasound 2005
McNaughton D.A. et.al.: Doppler US of the Liver Made Simple, Radiographics2011
Sacks D. et.al.: Peripheral Arterial Doppler Ultrasonography: Diagnostic Criteria. J Ultr Med 1992
Chavhan G.B. et.al.: Normal Doppler Spectral Waveforms of major Pediatric Vessels, Radiographics2008