Imagem de fluxo sanguíneo com Doppler Ultrarrápido

A avaliação quantitativa do fluxo sanguíneo por ultrassom é um parâmetro extremamente útil na medicina para a avaliação de muitos órgãos. O ultrassom Doppler ultrarrápido fornece coerência temporal especial e facilita uma maior sensibilidade para medir pequenas velocidades de fluxo sanguíneo. Ter acesso à microperfusão abre as portas para uma compreensão mais precisa da perfusão de tumores ou órgãos, como o cérebro ou o coração.

Para configurar o Doppler Phantom, primeiro use tubos de plástico para conectar a bomba peristáltica, o reservatório de fluido que imita o sangue, o pulso dampener e o fluxo Doppler Phantom. Selecione o canal com quatro milímetros de diâmetro e programe a bomba para ejetar 720 mililitros por minuto de fluido por 0,3 segundos, seguidos de 0,7 segundos de ejeção a 50 mililitros por minuto para mimetizar as fases cardíaca sistólica e diastólica, respectivamente. Em seguida, ligue a bomba e agite suavemente os tubos para expelir possíveis bolhas de ar.

Para configurar o scanner de ultrassom ultrarrápido, use o link PCI Express para conectar o scanner de pesquisa habilitado para ultrarrápido ao computador host e altere o adaptador do transdutor no scanner para corresponder ao conector da sonda. Conecte a sonda e execute o MATLAB para ativar a licença do scanner de ultrassom. Para configurar o programa de sequência de ultrassom, defina a profundidade da imagem para 50 milímetros e a profundidade focal para 35 milímetros.

Para projetar uma sequência de ultrassom ultrarrápida, defina a profundidade da imagem para 50 milímetros, programe três ondas planas inclinadas em três graus negativos, zero e três graus e defina a frequência de repetição de pulso para 12 kilohertz. Em seguida, selecione quatro semiciclos para a forma de onda de ultrassom, com a frequência central definida de acordo com a sonda usada, e defina a duração total para um segundo. Quando os parâmetros de sequência tiverem sido definidos, aplique gel de ultrassom na lente da sonda e coloque a sonda no Phantom.

Inicie a sequência de ultrassom em modo B e localize o canal de interesse. O fluido parecerá mais escuro do que o tecido circundante. Alterne para a vista longitudinal.

Sem alterar a posição da sonda, termine a sequência do modo B e inicie o script de aquisição de sequência ultrarrápida. Quando a sequência terminar, salve os dados brutos e use o software padrão do sistema de ultrassom para iniciar o script de construção de imagens. Para filtragem de desordem, use o script MATLAB para remodelar a matriz 3D IQ em uma matriz Casorati 2D.

Em seguida, use a fórmula para calcular a decomposição do valor singular da matriz e use os vetores espaciais singulares para calcular a matriz de similaridade espacial C e identificar os limites do subespaço sanguíneo. Use o limite do espaço sanguíneo para filtrar os dados de QI. Para calcular o mapa de Doppler de potência, use a fórmula para integrar o envelope dos dados do filtro ao longo da dimensão temporal e exibir o mapa de Doppler de potência em uma escala logarítmica.

Defina uma região circular de interesse contendo de um a 30 pixels na imagem e calcule a média do sinal de dados do filtro sobre os pixels dentro da região de interesse para obter um vetor para os dados do filtro do número relevante de pontos de tempo experimentais. Para calcular e exibir o espectrograma Doppler desses dados, defina a janela de transformada de Fourier de curto tempo para uma janela de Hann de 60 amostras e defina a sobreposição de transformada de Fourier de curto tempo para 90% do comprimento da janela. Em seguida, sobreponha a frequência central em cada ponto do espectrograma e use a fórmula Doppler para converter os valores de frequência em velocidades axiais do sangue.

Se um espectrograma de boa qualidade foi adquirido, as velocidades do sangue podem ser extraídas de qualquer região de interesse dentro da imagem. Nesta imagem de um cérebro neonato, podem ser observados vasos de aquisição com características de fluxo muito diferentes, desde pequenas vênulas corticais e artérias até a artéria pericalosa principal. Aqui, é mostrada a capacidade do Doppler ultrarrápido de extrair um sinal de fluxo sanguíneo em um órgão em forte movimento, como o miocárdio.

Embora tenhamos demonstrado o uso da decomposição de valor singular, outros tipos de filtro também podem ser usados. O Doppler ultrarrápido nos permite entender melhor a microperfusão. É uma verdadeira revolução na imagem médica.