Цветное допплеровское сканирование [Color Doppler] — относительно недавнее достижение эхокардиографической техники. Суть этого метода состоит в наложении закодированных разными цветами скоростей кровотока на двумерное изображение сердца.
Цветное сканирование стало развитием импульсной допплер-эхокардиографии: изображение разбивается на 250—500 контрольных объемов, ориентированных параллельно ультразвуковым лучам в секторе. Главное техническое преимущество цветного сканирования по сравнению с описанными выше допплеровскими режимами — возможность более быстрого разложения сложных колебаний на составляющие. Преобразование Фурье требует для разложения сложного колебания на составляющие его простые колебания около 100 серий импульсов; при этом для достижения хорошей временной разрешающей способности требуется около 20 мс на анализ сдвига частоты ультразвукового сигнала. При цветном сканировании на анализ каждого отраженного от эритроцитов сигнала тратится примерно в 10 раз меньше времени, чем при импульсном исследовании. Это дает возможность исследовать сразу много контрольных объемов с приемлемой разрешающей способностью.
При цветном сканировании каждая точка изображения (каждый контрольный объем) внутри исследуемого сектора приобретает определенный цвет в зависимости от направления и средней скорости движения эритроцитов в этой точке. Угол сектора у большинства эхокардиографических аппаратов равен 90° для двумерного изображения и 30—45° для цветного допплеровского сканирования. Сужение угла сканирования приводит к увеличению частоты смены изображений, т. е. к улучшению временной разрешающей способности. Цветное сканирование имеет относительно медленную скорость смены изображений, так как на анализ каждого контрольного объема тратится по крайней мере в 8 раз больше времени, чем на анализ участка двумерного изображения того же размера.
С помощью основных цветов, красного и синего, обозначаются направление движения, средняя скорость, турбулентность потока в каждом контрольном объеме и наличие искажения допплеровского спектра. Установлено для всех эхокардиографических систем, что красный цвет соответствует кровотоку по направлению к датчику, синий — от датчика. Светлые оттенки красного и синего цветов соответствуют более высоким средним скоростям движения эритроцитов вплоть до предела Найквиста. Если скорости превышают этот предел, то возникает искажение допплеровского спектра и в нем появляются цвета, обозначающие противоположное направление движения. В некоторых эхокардиографах используется зеленый цвет для обозначения турбулентности потока, однако это, по-видимому, не приносит желаемого эффекта из-за невозможности избежать появления искажения допплеровского спектра при высоких скоростях кровотока. С появлением цветного сканирования увеличилась чувствительность и сократилось время, необходимое для выявления патологических потоков в сердце. Цветное сканирование представляет в каждой точке изображения средние скорости кровотока, поэтому появление всякого патологического потока сопровождается искажением спектра; в удобном для восприятия виде видны внутрисердечные шунты, клапанные стенозы и струи регургитации. Цветное изображение внутрисердечных потоков повторяются в каждом сердечном цикле, что создает подобие их ангиографической регистрации. Для аккуратного сопоставления кровотока с фазами сердечного цикла прибегают к цветному сканированию М-модального изображения.
Главное достоинством цветного допплеровского сканирования состоит в том, что оно позволяет быстро определить пространственную ориентацию потоков. Цветное сканирование хорошо дополняет постоянно-волновое исследование, так как позволяет точнее направить ультразвуковой луч или внести коррекцию при невозможности направить луч параллельно потоку. Основные недостатки заключаются в относительно низкой разрешающей способности и невозможности измерения высоких скоростей. У взрослых чувствительность цветного сканирования оптимальна при использовании датчика с относительно небольшой частотой ультразвукового сигнала (2,0—2,5 МГц).
Некоторые параметры цветного допплеровского сканирования поддаются регулировке; они перечислены в табл. 5. Усиление ультразвукового сигнала и размер сектора — два параметра, которые постоянно нужно регулировать во время исследования. Заметим, что частота смены изображений из всех регулируемых параметров зависит только от размера сектора: чем он меньше (чем меньше исследуется контрольных объемов), тем выше частота смены изображений.
| Таблица 5. Регулируемые параметры при цветном допплеровском сканировании | |||
| Параметр | Влияние на частоту смены изображений | Влияние на чувствительность | Комментарий |
| Усиление [color gain] | – | + | Избыток усиления мешает четко различать потоки |
| Размер сектора [sector size] | + | + | Начинают исследование с сектора средних размеров |
| Фильтры [filters] | – | + | Начинают исследование с небольшого уровня фильтров |
| Частота повторения импульсов [PRF] | – | + | В большинстве случаев применяют максимально высокий уровень |
Наибольшее значение цветное допплеровское сканирование имеет для полуколичественной оценки клапанной регургитации [125, 127, 128, 135] и внутрисердечных шунтов [174]. Поэтому клиническими областями, в которых цветное сканирование практически незаменимо, стали диагностика патологии протезированных клапанов и врожденных пороков сердца.
Следует с некоторой осторожностью относиться к количественной оценке тяжести клапанной регургитации с помощью цветного сканирования [122].
Необходимо учитывать, что на цветное изображение регургитирующей струи оказывают влияние перечисленные ниже факторы.
1. Гемодинамические факторы: разница давлений, обусловливающая кровоток; объем кровотока; частота сердечных сокращений, уровень пред- и посленагрузки, кинетическая энергия потока. Чем выше кинетическая энергия потока, тем большую площадь занимает он на цветном изображении. Это связано с тем, что часть кинетической энергии регургитирующей струи передается эритроцитам, находящимся в предсердии, и они тоже приходят в движение. При митральной регургитации кинетическая энергия потока выше, чем при трикуспидальной, поэтому струя митральной регургитации занимает большую площадь при той же степени клапанной недостаточности. Воспроизводимость цветного допплеровского сканирования тем выше, чем больше объем регургитации.
2. Настройка эхокардиографа (табл. 5).
3. Особенности различных эхокардиографических систем, не поддающиеся регулировке при выполнении исследования: алгоритмы распознавания тканей, цветного кодирования, усреднения скоростей кровотока и другие.