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[REV. MED. CLIN. CONDES - 2013; 24(1) 139-148]
RESUMEN
El ultrasonido doppler constituye un método de diagnóstico de primera línea para los pacientes con patología vascular. Se basa en el efecto doppler, en que la frecuencia del sonido cambia cuando el emisor y/o el receptor se mueven. En medicina se utilizan el Modo doppler continuo (CW) y el Modo Pulsado (PW), en sus formas de doppler espectral, color y Power Angio.
En la práctica clínica, el doppler se utiliza para evaluar el flujo sanguíneo por medio de la medición del movimiento de los glóbulos rojos, permitiendo obtener información respecto a la permeabilidad vascular, el sentido del flujo, presencia de estenosis, resistencia vascular distal y vascularización de las lesiones. Dentro de todas las indicaciones, se analizarán las pruebas que se realizan con más frecuencia en un servicio de radiolo- gía: el doppler carótido- vertebral y el doppler venoso.
Palabras clave: Efecto doppler, ultrasonido doppler, doppler pulsado, doppler carotideo, doppler venoso.
SUMMARY
Doppler Ultrasound is the first line diagnostic method for patients with vascular disease. It depends on Doppler effect, consisting in frequency wave changes when transmitter and / or receiver are moving.
In medicine we use Continuous Doppler Mode (CW) and Pulsed Doppler Mode (PW) in form of spectral Doppler, color and Power Angio.
In clinical practice, the Doppler is used to assess the blood flow measuring the movement of red blood cells, allowing to obtain information regarding vascular permeability, direction of flow, presence of stenosis, distal vascular resistance and lesions vascularization. We analize most frequently examinations in a radiology department: carotid-vertebral Doppler and Venous doppler
Key words: Doppler Effect, doppler shift, doppler ultrasonography, pulsed doppler ultrasonography, carotid doppler ultrasonography, venous doppler ultrasonography.
INTRODUCCIÓN
En los últimos años ha habido un gran avance en el estudio vascular no invasivo con instrumentos como la resonancia magnética y la tomogra- fía computada multicorte. La técnica doppler ha estado disponible por cerca de 40 años, constituyendo un método fundamental y la mayor de las veces de primera línea para el diagnóstico vascular.
Este artículo tiene por objetivo realizar una revisión de la técnica, apren- diendo las bases físicas del ultrasonido doppler y sus aplicaciones en medicina. Se ahonda más en los detalles técnicos que en el artículo publicado anteriormente (1).
Artículo recibido: 24-09- Artículo aprobado para publicación: 10-12-
pRINCIpIOs fÍsICOs E INDICACIONEs
CLÍNICAs DEL uLTRAsONIDO DOppLER
phySical principleS and clinical indicationS for doppler ultraSound
DRA. pAOLA pAOLINELLI G. (1)
- Departamento de Diagnóstico por Imágenes. Clínica Las Condes.
Email: [email protected]
[REV. MED. CLIN. CONDES - 2013; 24(1) 139-148] [INMUNOPATOGENIA DE LAS ENFERMEDADES AUTOINMUNES - DRA. NICOLE JADUE.]
Esta información puede parecer excesiva para un médico general, pero entendiendo las bases físicas y hemodinámicas, se hace más fácil la interpretación y aplicación de los resultados de los estudios en la prác- tica clínica.
HISTORIA
En el año 1846, el físico y matemático austriaco Johann Christian Doppler (1803 - 1853) dio a conocer su teoría a cerca de los cambios de frecuencia que se producen cuando una fuente de sonido se desplaza respecto a un observador estacionario.
Para probarlo llevó a cabo un experimento, localizando a un grupo de trompetistas en un tren en movimiento e indicándoles que tocaran la misma nota musical mientras que otro grupo de músicos, en la estación del tren, registraba la nota que oían mientras el tren se acercaba y ale- jaba de ellos sucesivamente. Al constatar el cambio de frecuencia de las notas mientras el tren se movía, demostró su teoría, lo que más tarde se llamó efecto doppler. Es curioso que utilizó trompetistas, cuando el ejemplo clásico del efecto doppler es el silbato de la misma locomotora. Más tarde el físico francés Armand Hippolyte L. Fizeau (1818-1896), generalizó el trabajo de Doppler al aplicar su teoría a la luz. En el año de 1848, determinó que los cuerpos celestes que se acercan hacia la Tierra son vistos de color azul y los que se alejan se ven de color rojo.
Esto significa que las ondas de luz al aproximarse hacia el observador se dirigen hacia el extremo ultravioleta del espectro, de mayor frecuencia y cuando se alejan, se aproximan hacia el extremo infrarrojo, de menor frecuencia.
A pesar de estos importantes avances en la física de las ondas, no sería sino hasta el siglo XX que el fenómeno Doppler se aplicó en medicina junto a otro principio de acústica que influyó profundamente en muchas ramas de la medicina: el ultrasonido.
EFECTO DOPPLER
Cuando un emisor produce una onda de una determinada frecuencia (luz o sonido), ésta viaja por el aire libremente a una determinada ve- locidad, alcanzando al observador que recibe exactamente la misma frecuencia emitida. En este caso no hay efecto doppler (Fig.1a).
Si el emisor y/o el receptor se mueven, alejándose o acercándose y aunque la onda viaja a la misma velocidad, ésta se comprime (si se acercan) o se expande (si se alejan), por lo que la frecuencia recibida por el receptor es distinta a la emitida. A esto se le define como efecto doppler (fig. 1 b y c). La diferencia entre las frecuencias emitida y recibida, se denomina “desplazamiento de frecuencias” o“frecuency shift”.
Figura 1. a.- El emisor (E) envía una frecuencia que es recibida (R) sin cambios ya que no hay movimiento. No hay efecto doppler. b y c.- muestran el efecto doppler: En b, el receptor (R ) se aleja del emisor, recibiendo una menor frecuencia y en c, el receptor se acerca al emisor, recibiendo una mayor frecuencia.
rrogando en forma precisa el vaso a estudiar.
En el sistema pulsado, los cambios de frecuencia o las velocidades se pueden codificar de distintas maneras, dando origen a tres técnicas: a. Doppler Espectral b. Doppler Color c. Doppler Poder o Power Angio
a. Doppler espectral El doppler espectral consiste en una curva de velocidad versus tiempo, que representa la variación de la velocidad de flujo de los glóbulos rojos a lo largo del ciclo cardiaco. El tiempo es representado en el eje hori- zontal y la velocidad en el vertical (fig 4) (2).
La dirección del flujo se muestra por el signo de la velocidad. Los valores positivos se acercan al transductor y los negativos se alejan.
b. Doppler color: CDI: color doppler imaging o CFM:color flow mapping Codifica la velocidad media del flujo sanguíneo en colores, de acuerdo a una determinada escala, superponiéndola a la imagen Modo B (bidi- mensional en blanco y negro). La zona de muestreo está determinada por el ROI (caja de color).
El color muestra la dirección del flujo. El del margen superior de la co- lumna siempre representa el flujo hacia el transductor y el contrario el flujo que se aleja del transductor. Mientras mayor sea la velocidad, el color es más brillante (fig 6).
c- Power Angio El doppler power representa la potencia o intensidad del espectro del flujo, no la velocidad como los otros modos. Este parámetro se obtiene de la misma curva espectral. Cuanto mayor sea el número de glóbulos rojos moviéndose, mayor va a ser la información. Las ventajas son que tiene una sensibilidad entre 3 y 5 veces el doppler color, no presenta aliasing y es independiente del ángulo de incidencia (3) (fig 7).
Figura 4. Curva espectral que registra velocidad de los glóbulos rojos a través del tiempo. PS: peak sistólico; DF: diastólica final. Líneas horizontales muestran velocidades máxima y mínima, en un tiempo determinado (línea vertical). Valores positivos (+) se acercan al transductor y negativos (-) se alejan.
Figura 5. a.- Estenosis arterial. El aumento de velocidad se presenta como un mo- saico de color (flecha fina). Artefacto perivascular (flecha gruesa) b.- Aumento de velocidad. La curva espectral muestra velocidad normal en el segmento anterior y aumento significativo de ésta en la estenosis.
Figura 6. Barra de escala de co- lor. El color superior (en este caso rojo) codifica el flujo que se acerca al transductor y el inferior, el que se aleja del transductor. Mientras más brillante es el color, mayor es la velocidad.
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Figura 7. Doppler poder (power doppler) muestra el flujo, independiente del án- gulo. El ángulo es de 90º entre el haz y el flujo. Con doppler color no habría señal.
Figura 8. Trombosis Venosa a.- Vaso au- mentado de calibre, ocupado por trom- bo hipoecogénico (flecha), no com- presible, sin señal color b.- Trombosis, sin señal espectral c.- Trombo antiguo, retraído (flecha).
La desventaja es que no da información de velocidad ni permite deter- minar el sentido del flujo. En la actualidad hay equipos que combinan el color angio con la información del sentido del flujo del espectro y los representa simultáneamente.
APLICACIONES CLÍNICAS
Los parámetros que podemos obtener en los vasos a estudiar son:
1. Permeabilidad del vaso 2. Presencia de vascularización en una lesión 3. Sentido del flujo de la sangre 4. Presencia de estenosis 5. Información de lo que ocurre en la vasculatura distal al lugar del examen 1. Permeabilidad Vascular: A través del modo B se puede ver directamente la presencia de un trom- bo o una vena no colapsable a la presión lo que indica que su lumen está ocupado (fig 8a). Con los tres métodos de doppler, bajando al máximo el PRF y los filtros, se demuestra la falta de flujo en el vaso (Fig 8b). 2. Presencia de vascularización en una lesión: Es importante porque permite describir que una lesión es sólida cuan- do encontramos estructuras vasculares en su espesor o que una lesión “quística”, presenta flujo, como en los pseudoaneurismas (fig 9). Tam- bién se determina la naturaleza de los vasos, si son de predominio arte- rial, venoso o si constituyenshunts. 3. Sentido del flujo de la sangre: Con el modo espectral y color se puede determinar el sentido del flujo en relación a la posición del vaso respecto al transductor.
Siempre los valores positivos en el espectro (que pueden estar arriba o bajo de la línea base ya que se puede cambiar) o el color de la mitad superior de la barra de color (independiente cual sea, también se puede cambiar), indican que el flujo se acerca al transductor, y de acuerdo a su posición respecto al vaso, se determina si es anterógrado o retrógrado respecto al corazón (fig 4 y 6).
[PRINCIPIOS FÍSICOS E INDICACIONES CLÍNICAS DEL ULTRASONIDO DOPPLER - DRA. PAOLA PAOLINELLI G.]
Figura 10. a.- Curva de baja resistencia en Arteria femoral común b.- Curva tardus pardus en peronea del mismo paciente c.- Estos hallaz- gos nos obligan a buscar una estenosis a nivel proximal, constatándose una estenosis iliaca d.- Curva trifásica, de alta resistencia, normal para AFC y arteria peronea del lado contralateral.
Figura 11. a.- Curva de baja resistencia, con flujo anterógrado en sístole y diástole b.- Flujo de alta resistencia con flujo reverso diastólico precoz (flecha).
vascular distal al lugar del examen. Existe un continuo desde una curva de baja resistencia, en que hay flujo anterógrado en sístole y diástole (fig 11a), hasta la curva de alta resistencia en que disminuye e incluso se invierte el flujo diastólico (Fig 11b).
Normalmente tenemos curvas de alta resistencia en los vasos que irri- gan los músculos en reposo, y vasos mesentéricos en ayunas.
Las curvas de baja resistencia se encuentran en los vasos que irrigan los órganos nobles, como cerebro, hígado, riñones, etc.
Para determinar la resistencia distal en estos órganos nobles, como cua- litativamente las curvas son muy similares, se usan parámetros cuantita- tivos, como el índice de pulsatibilidad (IP=(PS-DF)/VM) o el más usado, el índice de resistencia (IR=(PS-DF)/PS), donde PS es el peak sistólico y
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DF es la velocidad diastólica final (Fig 12).
A través de los cambios en las curvas normales, podemos detectar la alteración de la vasculatura distal.
Ejemplo: si encontramos una curva de baja resistencia en la arteria fe- moral, deducimos que hay una disminución inusual de la resistencia vas- cular distal, que puede ser secundario a vasodilatación fisiológica (post ejercicio), uso de medicamentos vasodilatadores, presencia de un shunt, proceso inflamatorio o como respuesta compensatoria a una isquemia.
La causa más observada en la práctica de este examen es la vasodila- tación compensatoria por una significativa disminución del flujo secun- dario a una estenosis proximal por lo tanto se hace necesario estudiar los vasos iliacos (fig 10).
Si la resistencia es muy alta, ejemplo en el riñón o vasos que irrigan el encéfalo, se deduce un gran aumento de la resistencia distal que puede estar dado por una vasoconstricción periférica severa, trombosis distal de vasos grandes y /o pequeños o estenosis distal (Fig 13).
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FLUJO VENOSO
El flujo venoso normal es afectado por los movimientos cardiacos y los cambios de presión intratorácica por la respiración. Cuando registramos una curva, ésta debe tener una adecuada varia- bilidad, lo que traduce permeabilidad del eje venoso desde el sitio del examen hasta el diafragma y corazón (Fig 14 a). Cuando la curva pierde esta variabilidad y se hace plana, se debe sos- pechar estenosis u oclusión del eje hacia el corazón (4) (Fig 14 b y c).
EXáMENES MáS COMUNES El ultrasonido doppler tiene grandes ventajas frente a otros métodos porque es dinámico, portable y de menor costo. Las desventajas son que es operador dependiente y hay factores en el paciente que limitan el rendimiento, como la obesidad, el meteorismo intestinal en estudios de abdomen y las calcificaciones vasculares. Las indicaciones son la patología carótido- vertebral, patología venosa trombótica y por insuficiencia, estenosis de las arterias renales, estudio de la fístula arteriovenosa, control post tratamiento con puentes y stents en arterias de extremidades inferiores y otras, estudio de transplantes, especialmente renal y hepático, estudio del vasoespasmo en hemorra- gia subaracnoidea con el doppler transcraneal, estudio de la disfunción eréctil, en el diagnóstico del varicocele y pesquisa de vasculitis (arteritis temporal). También tiene importantes aplicaciones en cardiología, obs- tetricia y ginecología.
En este artículo se describirán sólo los dos estudios que se realizan con más frecuencia en un servicio de radiología: el doppler carótido - verte- bral y el doppler venoso
1. Doppler carótido - vertebral En la evaluación de la enfermedad carótido-vertebral, el ultrasonido doppler constituye el estudio inicial, debido a que es un procedimiento Figura 12. Medición del índice de resistencia (IR), basado en el peak sistólico (PS) no invasivo, reproducible, fácilmente realizable y de bajo costo. y la diastólica final (DF).
Figura 13. a.- Curva normal de baja resistencia en carótida interna (CI) izquierda b.- Curva de alta resistencia, patológica, en CI derecha c.- TAC muestra extenso infarto hemisférico derecho (flechas) por oclusión de CI distal al sitio del examen ecográfico.
La autora declara no tener conflictos de interés, con relación a este artículo.
[REV. MED. CLIN. CONDES - 2013; 24(1) 139-148]
REFERENCIAS BIBLIOGRáFICAS
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se realizaba con flebografía, un examen que consiste en inyectar medio de contraste yodado para estudiar la permeabilidad vascular.
Actualmente el US doppler es el método de elección, con excelente ren- dimiento. El valor predictivo positivo para el eje femoropoplíteo es cer- cano al 100%, y en el territorio infrapatelar, se reportan sensibilidades entre 88 y 95% (8). El rendimiento del estudio disminuye cuando el paciente tiene una trom- bosis crónica, o cuando presenta un gran edema de las extremidades.
El estudio de las extremidades inferiores se realiza con el paciente semisen- tado en la camilla, y consiste en comprimir las estructuras venosas. Aque- llas que no se colapsan completamente, poseen un trombo en su lumen.
También se puede sospechar una trombosis más proximal al detectar anormalidad de la curva en el vaso estudiado, con pérdida de la varia- bilidad normal, lo que traduce estenosis u oclusión proximal (Fig 14). Mientras más reciente es el trombo se observa más hipoecogénico con el lumen del vaso aumentado. La trombosis antigua se ve como un trombo ecogénico, retraído y con un vaso de menor calibre (fig 8).
El problema se produce en la determinación de la trombosis aguda, en un paciente con trombosis crónica, en que los hallazgos pueden ser me- nos confiables, por lo que debe correlacionarse con exámenes previos y de laboratorio.
b. Estudio para Insuficiencia Venosa: Se realiza con el paciente de pie y con maniobras que fuerzan el flujo de sangre hacia distal, para probar la indemnidad valvular.
Se determina la presencia de insuficiencia del sistema profundo y super- ficial, evaluando el reflujo valvular y los circuitos del reflujo, con los siste- mas de escape del flujo desde el sistema profundo al superficial, ya sean cayados (de safena interna o externa) o comunicantes insuficientes, que son los que determinan la dilatación de los vasos superficiales (várices). Se realiza un esquema que muestra en forma gráfica los hallazgos (9).
DISCUSIÓN
El ultrasonido doppler es una herramienta muy importante en el estudio de los pacientes con patología vascular y en aquellas que se manifies- tan con alteración en los flujos sanguíneos.
La gran ventaja es su portabilidad, bajo costo y posibilidad de estudios dinámicos. Su desventaja es que es operador dependiente, requiriendo un entrenamiento con una lenta curva de aprendizaje y limitación en algunos pacientes en que las ondas de sonido no pueden alcanzar ade- cuadamente el vaso a estudiar (obesidad, meteorismo, calcificaciones). A pesar de esto, sigue siendo un examen de primera línea en el estudio de pacientes con patología vascular.
