PROBLEMAS Y SOLUCIONES EN ECOGRAFIA DOPPLER

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1 PROBLEMAS Y SOLUCIONES EN ECOGRAFIA DOPPLER Dr. L.A Gil Grande. Unidad de Ecografía Digestiva. Servicio de Gastroenterología. Hospital Ramón y Cajal. Universidad de Alcalá de Henares. Madrid. Durante los últimos 30 años, se ha producido un importante desarrollo tecnológico de la ecografía Doppler. La aparición tras el Doppler pulsado del Doppler color y Power Doppler (angiodoppler) nos permiten en la actualidad el estudio de flujos arteriales y venosos superficiales y profundos y obtener imágenes de flujos arteriales a velocidades elevadas y lentos flujos venosos. Una de las primeras sensaciones que se tienen cuando se empieza a trabajar con Doppler es la de estar sobrepasado por la máquina; la gran variedad de botones, es decir posibilidades (diferentes frecuencias, filtro de pared, ganancia, ángulo, PRF, etc.) que nos ofrece nuestro ecógrafo Doppler, tienen el poder inicial de abrumarnos, y aún después de años de experiencia, ante determinados problemas técnicos, sigue inquietándonos la duda puntual de si le estamos sacando al ecógrafo toda la rentabilidad posible. La certeza de los datos (calidad de la imagen) que obtenemos en Doppler y por tanto su capacidad y seguridad diagnóstica va a depender del conocimiento que tengamos de nuestro equipo y de la rentabilidad que seamos capaces de sacarle; a su vez no podremos obtener una buena rentabilidad sin un conocimiento claro de las bases físicas de la USDoppler. La comprensión de cómo se genera la señal Doppler es importante para evitar los problemas iniciales que surgen cuando se empieza a trabajar con Doppler y solucionar las trampas que se producen cuando los flujos son demasiado lentos o demasiado rápidos. El conocimiento de los artefactos específicos de la ecografía Doppler es también fundamental para evitar falsas interpretaciones y errores diagnósticos. Estos artefactos se producen en general por la generación de señal Doppler por estructuras no vasculares o fluidos, y su identificación, pasa por conocer las localizaciones comunes y las causas que los generan, e identificar el falso espectro Doppler (no vascular) que pueden producir. En adelante se repasarán los aspectos técnicos de los ecógrafos en general para obtener una buena imagen Doppler, así como los artefactos y problemas que se nos presentan en la práctica diaria y la forma de solucionarlos.

2 PARÁMETROS DEL ECOGRAFO 1.- Frecuencia del transductor La elección de una frecuencia Doppler pulsado y color correcta es fundamental; las frecuencias altas son mucho más sensibles al flujo pero no pueden penetrar mucho sin atenuarse, por lo que para el estudio de vasos abdominales profundos (arterias hepáticas, vena porta) se deben utilizar frecuencias Doppler color y pulsado de 3 MHz o inferiores. 2.- Angulo Doppler Debe estar entre 30 y 60º. Pequeños cambios en ángulos mayores de 60º producen errores de velocidad mucho mayores que pequeños cambios en ángulos por debajo de 60º, debido a que por encima de 60º el coseno del ángulo aumenta mucho y los errores de cálculo de la velocidad son importantes. El coseno de 90º es cero y por consiguiente los vasos que están perpendiculares al haz de sonido no producen efecto Doppler. 3.- Volumen muestra Es el espacio tridimensional en el que se mide el cambio de frecuencia Doppler. En color está representado por un trapecio y en pulsado por un cursor que se coloca en el centro del vaso y que debe abarcar los 2/3 del diámetro del vaso explorado (1) 4.- Filtro de pared Evita la señal Doppler producida por el movimiento de las paredes del vaso. El filtro de pared elimina los ruidos producidos por estas bajas frecuencias. Si el umbral del filtro de pared es demasiado alto, pueden omitirse flujos lentos o el final de la diástole en flujos arteriales. Se usan filtros entre 50 y 100 Hz para flujos venosos lentos (2), aunque pueden utilizarse filtros más bajos para detectar velocidades muy lentas. 5.- Ganancia Doppler Controla la amplitud de la imagen en color o angiodoppler y de la imagen espectral en el Doppler pulsado. En este último el gráfico tiene que tener un trazado continuo y fácil de ver, sin ninguna banda de ruidos de baja frecuencia por encima ni por debajo de la línea base. Una ganancia excesiva en Doppler pulsado produce ruidos que pueden ser confundidos con flujo. Si la ganancia es demasiado baja, pueden no visualizarse flujos reales; si la ganancia es demasiado alta puede pasar desapercibido un trombo.

3 En el Doppler color la ganancia óptima se obtiene aumentando la ganancia, con el transductor suspendido (no apoyado sobre el paciente) hasta que los píxeles de color puntuales llenen la ventana Doppler; en ese momento la ganancia se va disminuyendo hasta que desaparezcan los píxeles de la ventana. 6.-Escala de velocidad Controla el rango de frecuencias representadas y es fundamental tanto en Doppler color como en pulsado. Si la escala de velocidad es demasiado alta, las señales de velocidad lenta se pierden, simulando ausencia de flujo (trombosis), sobre todo en vasos con flujos lentos como la porta. Si la escala de velocidad es demasiado baja las señales de velocidad alta producen un artefacto denominado aliasing. ARTEFACTOS DOPPLER Pueden agruparse en tres categorías (3) 1.- Causado por limitaciones técnicas: - Aliasing. - Angulo Doppler inapropiado con ausencia de flujo. - Angulo Doppler indeterminado. - Blooming. 2.- Causado por la anatomía del paciente: - Duplicación especular. - Artefacto de flash - Artefacto de seudoflujo 3.- Artefactos causados por factores del ecógrafo - Artefacto de borde. - Artefacto de centelleo. ALIASING Es un artefacto producido cuando la velocidad de captación del equipo (escala de velocidad) es menor que la velocidad de la sangre en el vaso explorado. La máxima velocidad de la escala está limitada por el número de pulsos por segundo que pueden ser emitidos y recibidos por el transductor (PRF ). El PRF (Frecuencia de Repetición de Pulsos) se define como el número de veces que se realiza la emisión de pulsos por unidad de tiempo, y está condicionado por la profundidad de la zona a estudiar. En el Doppler pulsado, el estudio de una determinada zona requiere que el trasductor reciba el pulso reflejado antes de emitir el siguiente, por

4 lo que las zonas profundas requieren PRF bajos, ya que el pulso tarda más en llegar y retrasa la emisión del siguiente (el PRF es inversamente proporcional a la profundidad del vaso explorado). El teorema de Shannon establece que el máximo cambio Doppler medible es la mitad del PRF, lo que se denomina frecuencia o límite Nyquist, (4) lo que quiere decir que existe un límite a la máxima velocidad de flujo que puede ser medido. Si el cambio Doppler es mayor que el límite Nyquist se produce el aliasing. En el Doppler pulsado, en los flujos que se dirigen al transductor, el aliasing se manifiesta decapitando el pico de velocidad máxima en el límite alto de la escala, apareciendo este pico en la porción más inferior de la escala. Las soluciones son: - Bajar la línea base. - Aumentar la escala de velocidad (PRF). - Si la escala de velocidad está al máximo disminuir la frecuencia Doppler pulsado o conseguir un corte ecográfico que obtenga un ángulo Doppler mayor, siempre por debajo de 60º. - En equipos con posibilidad de trabajar en triplex de forma simultánea (modob, color y pulsado), existe una función (Up Date) que permite anular el modo B y el Doppler color, manteniendo unicamente el Doppler pulsado, con lo que se consiguen PRF más altos pudiéndose medir velocidades muy elevadas, eliminando el aliasing. En el Doppler color los flujos que van hacia el transductor van de rojo (lentos) a amarillo (rápidos) y los que se alejan de azul oscuro (lentos) a azul claro (rápidos); el aliasing provoca un mosaico de colores de manera que en vasos grandes, los flujos que van hacia el transductor, de los bordes hacia el centro del vaso se representan los colores rojo-amarillo-azul claro- azul oscuro. En vasos pequeños la secuencia es menos perceptible y solo se ve un mosaico mezcla de colores. Igualmente la solución es aumentar la escala de velocidades o disminuir la frecuencia. No hay que confundir aliasing con flujo helical o bidireccional; en esta situación la parte del flujo que va al transductor se ve en rojo y la que se aleja se ve en azul, sin que se vean otros colores intermedios, pudiéndose identificar entre el rojo y azul una estrecha línea negra. El aliasing plantea el problema de que no nos permite medir velocidades altas, sin embargo tiene una serie de ventajas en la práctica diaria con Doppler color: - localiza rápidamente el área de mayor velocidad dentro de un vaso, poniéndonos en alerta sobre la posibilidad de estenosis (5). - En los TIPS, identifica las áreas anormales de mayor velocidad por endotelitis.

5 - Las fístulas arteriovenosas se pueden localizar igualmente por el aliasing que producen (6). BLOOMING. El color se sale fuera de los límites de la pared del vaso. El artefacto se produce porque la imagen de Doppler color es realmente una superposición de dos imágenes, la de escala de grises y la de color; dependiendo de los parámetros (ganacia y en menor grado filtro) programados en el equipo la porción de color de la imagen se puede extender más allá del margen verdadero del vaso en la escala de grises. El artefacto está producido habitualmente por ganancias altas (7) y el resultado es la posibilidad de que pasen desapercibidas trombosis parciales o sobrestimemos el calibre real del vaso. La solución es disminuir la ganancia. Algunos ecógrafos llevan incorporada una función denominada B-Flow que no utiliza Doppler para la detección de flujo y por tanto no puede sobredimensionar la anatomía que refleja la escala de grises (8). El Dynamic Flow es otro método Doppler denominado Doppler de banda ancha que nos da un calibre más real del vaso(9). IMAGEN ESPECULAR (AMBIGÜEDAD DIRECCIONAL) Es un artefacto del Doppler pulsado en el que el espectro se representa con igual amplitud a ambos lados de la línea base ofreciendo una imagen en espejo. El artefacto impide determinar la dirección del flujo y se produce cuando el ángulo entre el haz de sonido y el vaso es de 90º (10) y es más frecuente en el estudio de pequeños vasos. La imagen en espejo no se debe confundir con el auténtico flujo bidireccional como el que se produce en el cuello de un aneurisma, o el flujo retrógrado diastólico de las arterias de alta resistencia. La diferencia entre un flujo bidireccional auténtico y un artefacto en espejo es que el primero nunca es simétrico de forma simultánea a ambos lados de la línea base, y la dirección del flujo varía dentro del mismo ciclo cardiaco. SEUDOFLUJO Se define como la presencia de flujo en un fluido diferente de la sangre y puede simular auténtico flujo sanguíneo con Doppler color o angio. El artefacto se produce por el movimiento del fluido (ascitis, líquido amniótico, orina) y la señal Doppler color o angio se mantiene mientras el fluido siga moviéndose. La solución es sencilla ya que el Doppler pulsado no muestra ningún tipo de flujo arterial ni venoso (3) ARTEFACTO DE MOVIMIENTO

6 Se presenta como una explosión o mosaico de colores que llena toda la ventana ecográfica en el Doppler color o angiodoppler y se produce por el movimiento del órgano o del transductor (6) y es muy frecuente en el lóbulo izquierdo hepático como resultado de la transmisión del latido cardiaco, y en áreas anecóicas como quistes o colecciones (10). ARTEFACTO DE BORDE Este artefacto se refiere a la falsa señal Doppler generada en el margen de una superficie fuertemente reflectante y lisa como un cálculo biliar o la cortical ósea. La imagen es una señal persistente en Doppler color o angiodoppler a lo largo de la superficie del cálculo o de la cortical ósea, simulando un vaso (11) y pudiendo establecer un falso diagnóstico de masa vesicular en los casos de cálculo biliar. El artefacto es más frecuente con Doppler angio y con escala de velocidad y PRF bajos y valores también bajos de filtro de pared (12). El artefacto se identifica con el Doppler pulsado que demuestra un trazado simétrico por encima y debajo de la línea base típico de ruido. ARTEFACTO DE CENTELLEO Se presenta como señales de Doppler color por detrás de una superficie fuertemente reflectante (cálculo, calcificación, cristales de colesterol en pared vesicular) que se comporta como si existiera flujo (13) o un artefacto de movimiento ( cola de cometa en mosaico de colores ). El Doppler pulsado identifica una imagen típica de ruido con trazado irregular de la misma amplitud a ambos lados de la línea base. PROBLEMAS DE LA ECOGRAFIA DOPPLER EN LA PRÁCTICA DIARIA Estos problemas están relacionados fundamentalmente con situaciones en las que existe un exceso de flujo que puede hacer pasar inadvertida la presencia de un trombo, o situaciones de gran lentitud de flujo que puede hacernos establecer un falso diagnóstico de trombosis. Las situaciones de exceso de flujo con Doppler color se identifican por la aparición de Blooming por una parte, y de Aliasing en un vaso en el que normalmente no se presenta. La solución del Blooming consiste en disminuir la ganancia o utilizar Dynamic Flow o B Flow si está disponible en el ecógrafo. La presencia de Aliasing en un vaso en el que no debería existir, debe ponernos alerta sobre patología que condiciona aumento de velocidad a ese nivel (estenosis o trombosis parciales) y se soluciona aumentando la escala de velocidad. Las situaciones de flujo escaso o muy lento son más frecuentes y pueden dar lugar a un falso diagnóstico de trombosis. Una correcta utilización de los datos para el examen Doppler solucionará la mayoría de los problemas:

7 - Angulo Doppler tan pequeño como sea posible - Escala de velocidad apropiada al vaso estudiado (escalas altas impiden ver flujos lentos). - Frecuencia Doppler adecuada a profundidad del vaso. Frecuencias Doppler bajas (de 3 MHz o menores) para vasos profundos y frecuencias altas para vasos superficiales. - La frecuencia para demostrar flujo con Doppler color es generalmente más baja que la frecuencia de trabajo del modo B. - Los filtros de frecuencias altas pueden eliminar señales de Doppler color de flujos lentos. - En general, reducir la ventana Doppler aumenta la sensibilidad y resolución de la imagen de Doppler color. Existen una serie de normas para obtener un correcto estudio Doppler color (14) - Ajustar ganancia y filtros para obtener una señal de color óptimo y minimizar el ruido. - Ajustar la escala de velocidades (PRF) y la línea base según las condiciones del flujo: escalas bajas para flujos y velocidades lentas; si se produce aliasing, aumentar la escala. - Obtener un ángulo Doppler óptimo buscando el corte con la posición del transductor y colocando correctamente la guía del ángulo. Si se quieren medir velocidades, el ángulo debe ser de 60º o menor y el volumen muestra debe estar centrado en el vaso y cubrir los 2/3 de su diámetro. - La ventana del Doppler color debe ser tan pequeña como sea posible para obtener la mejor resolución y sensibilidad. - Se debe evitar siempre mover el transductor. BIBLIOGRAFIA

8 (1) Zweibel WJ, Pellerito JS. Basic concepts of Doppler frecuency spectrum analysis and ultrasound blood flow imaging. Introduction to vascular ultrasonography. Philadelphia: Elsevier Saunders; (2) Merrit CRB. Physics of ultrasound. 3 rd edition. Philadelphia: Mosby (3) Campbell SC, Cullinan JA, Rubens DJ. Slow flow or no flow? Color and Power Doppler US pitfalls in the abdomen and pelvis. Radiographics 2004;24: (4) Taylor KJ, Holland S. Doppler US. Part I. Basic principles, instrumentation, and pitfalls. Radiology 1990;174: (5) Mitchell DG. Color Doppler imaging: principles, limitations, and artefacts. Radiology 1990; 177: (6) Campbell SC. Doppler Ultrasound artefacts. Philadelphia. Elsevier; (7) Nilsson A. Artifacts in sonographiy and Doppler. Eur Radiol 2001;11: (8) Weskott HP. B-flow. A new method for detecting blood flow. Ultraschall Med 2000;21(2): (9) Sato J. Technological description of dynamic flow. Toshiba emedical review. Stbre 2001 (10) Pozniak MA, Zagzebski JA, Scanlan KA. Spectral and color Doppler artifacts. Radiographics 1992; 12: (11) Cardinal E, Lafortune M, Burns P. Power Doppler US in synovitis: reality o artefact?. Radiology1996;200: (12) Rubaltelli L, Khadivi Y, Stramare R, et al. Power Doppler signals produced by static structures: a frquent causa of interpretation errors in the study of slow flows. Radiol Med (Torino) 2000; 99: (13) Rahmouni A, Bargoin R, Herment A, et al. Color Doppler twinkling artefact in hyperechoic regions. Radiology 1996; 199: (14) Rubens DJ, Bhatt S, Nedelka S et al. Doppler Artifacts and Titfalls. Radiol Clin N Am 2006; 44 :