Imágenes de flujo sanguíneo con Ultrafast Doppler

Jerome Baranger; Luc Mertens; Olivier Villemain

doi:10.3791/61838

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Artículo de método

Imágenes de flujo sanguíneo con Ultrafast Doppler

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DOI:

10.3791/61838

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14 de octubre de 2020

Jerome Baranger¹^,² , Luc Mertens¹^,² , Olivier Villemain¹^,²^,³

¹Translational Medicine Department, The Hospital for Sick Children, PGCRL Research Institute, ²The Labatt Family Heart Centre, Department of Pediatric, The Hospital for Sick Children, University of Toronto, ³Medical Biophysics Department, University of Toronto

En este artículo

Resumen

Este protocolo muestra cómo aplicar imágenes doppler ultrarrápidas ultrarrápidas para cuantificar los flujos sanguíneos. Después de una adquisición larga de 1, el experimentador tiene acceso a una película del campo de visión completo con valores de velocidad axial para cada píxel cada ≈0,3 ms (dependiendo del tiempo de ultrasonido de vuelo).

Resumen

El efecto pulsed-Doppler es la principal técnica utilizada en la echografía clínica para evaluar el flujo sanguíneo. Aplicado con los modos doppler de ultrasonido enfocado convencional, tiene varios límites. En primer lugar, se necesita una operación de filtrado de señal finamente ajustada para distinguir los flujos sanguíneos de los tejidos en movimiento circundantes. En segundo lugar, el operador debe elegir entre localizar los flujos sanguíneos o cuantificarlos. En las últimas dos décadas, las imágenes por ultrasonido han experimentado un cambio de paradigma con la aparición de ultrasonido ultrarrápido utilizando ondas desenfocadas. Además de un aumento de cien veces en la velocidad de fotogramas (hasta 10000 Hz), esta nueva técnica también rompe el equilibrio convencional de cuantificación/localización, ofreciendo un mapeo completo del flujo sanguíneo del campo de visión y un acceso simultáneo a mediciones de velocidades finas en el nivel de un solo píxel (hasta 50 μm). Esta continuidad de datos en dimensiones espaciales y temporales mejora fuertemente el proceso de filtrado de tejido/sangre, lo que resulta en un aumento de la sensibilidad a velocidades de flujo sanguíneo pequeñas (hasta 1 mm/s). En este artículo de método, nuestro objetivo es introducir el concepto de ultrarrápido Doppler, así como sus principales parámetros. En primer lugar, resumimos los principios físicos de las imágenes de ondas desenfocadas. A continuación, presentamos los pasos principales de procesamiento de señal Doppler. En particular, explicamos la implementación práctica de los algoritmos críticos de separación de tejido/flujo sanguíneo y sobre la extracción de velocidades de estos datos filtrados. Esta descripción teórica se complementa con experiencias in vitro. Un fantasma tisú que incrusta un canal con fluido que imita la sangre se muestra con un sistema de ultrasonido programable de investigación. Se obtiene una imagen de flujo sanguíneo y las características de flujo se muestran durante varios píxeles en el canal. Por último, se propone una revisión de las aplicaciones in vivo, mostrando ejemplos en varios órganos como carótidos, riñón, tiroides, cerebro y corazón.

Introducción

La ecografía es una de las técnicas de diagnóstico por imágenes más utilizadas en la práctica clínica y las actividades de investigación. La combinación de emisión de ondas de ultrasonido en los tejidos biológicos seguida de la grabación de los ecos en la espalda permite la reconstrucción de imágenes anatómicas, el llamado "Modo B". Este método está perfectamente adaptado para imágenes de tejidos blandos, como los tejidos biológicos, que normalmente permiten la penetración de ultrasonido de más de varios centímetros, con una velocidad de propagación de ≈1540 m/s. Dependiendo de la frecuencia central de la sonda de ultrasonido, se obtienen imágenes con una resolución d....