1.8.1.1 パルス波ドップラー(PW-Doppler)

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written by
Prof. Thomas Binder, MD, FESC

PWドップラーには、信号を受信すると同時に、トランスデューサーから送信する要素も使用されています。 超音波は、これらのパルスの間の「パルス」で放射されます。 反射された信号は同じトランスデューサの素子で受信します。 放射されたパルスはすべて対応する戻り信号と対になっているので、反射が起こった場所を特定し、「反射体」の距離を計算することが可能です。 逆に、関心領域(サンプルボリューム)を明確に定義することで、心臓の特定の部位からの反射信号を表示することができる。 このように、PWドップラーは、ドップラー情報に関して「部位特異的」であるという利点がある。 しかし、PWドップラーには大きな欠点があります。それは、より高い速度(通常1.5~1.7m/sec以上)を正しく表示できないことです。 その理由を理解するためには、まずエイリアシング現象を取り上げなければなりません。

Pulsed Wave Doppler Tracing of mitral inflow

Aliasing phenomena

Aliasing は時計の例えが最もわかりやすいと思われます。 例えば、15分間隔の時計を観察しているとしよう。 明らかに時計回りに針が動いていることに気がつくでしょう。 しかし、もっと長い40分間隔で観察すると、針が反時計回りに動いているように感じられるでしょう。 これは、パルス波ドップラーで速度が速すぎると起こる現象です。 超音波のパルスの間隔(パルス繰り返し間隔)は、時計を観察する時間間隔になります。 血流の速度に対してパルス反復間隔が長すぎる場合(言い換えれば、時計の針が観察期間の間に長い距離を移動する場合)、血流の方向を決定することができなくなります。

時計のアナロジーでエイリアシング現象を説明する

「パルス間隔」の代わりにスキャナはパルス反復周波数(PRF)、つまり1秒間にいくつのパルスがあるかということを表示するようになっている。 エイリアシングが発生するPRFの限界は、エイリアシング限界またはナイキスト限界と呼ばれています

具体的には、速度がパルス繰り返し周波数の2分の1以上である場合にエイリアシングが発生します。 この場合、この限界を超える速度は、血流の真の方向とは逆にトレース上に表示される。

前述のように、PRFは重要な側面である。 ある程度までPRFを上げると、より高い速度が表示されるようになる。 しかし、PRFの最大値は撮像深度(サンプルボリュームの深さ方向の位置)に依存する。 深さが深いほど、PRFを長くする必要があります(超音波の進行に時間がかかるため、超音波の戻りを観察する間隔を長くする必要があります)。 したがって、パルス波ドップラーで表示できる最大速度は、サンプルボリュームがトランスデューサから遠ざかるにつれて減少します。 エイリアシングに影響を与えるその他の要因:

  • 深さ
  • サンプルボリュームの幅
  • 速度
  • ドップラー周波数

速度がナイキスト限界を超えるとエイリアシングが発生する。 ナイキストリミットはパルス繰り返し周波数の1/2に相当します。 ベースラインシフトを使用して、ナイキストリミットを「ストレッチ」してください。

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