Dostęp Otwarty

Zastosowanie ultrasonografii dopplerowskiej w okulistyce – wprowadzenie

dr n. med. Arkadiusz Zegadło1

dr hab. n. med. Joanna Wierzbowska, prof. nadzw. WIM2

dr n. med. Artur Maliborski1

1Zakład Radiologii Lekarskiej Wojskowego Instytutu Medycznego w Warszawie

2Klinika Okulistyki Wojskowego Instytutu Medycznego w Warszawie

Adres do korespondencji: dr n. med. Arkadiusz Zegadło, Zakład Radiologii Lekarskiej Wojskowego Instytutu Medycznego w Warszawie, ul. Szaserów 128, 04-141 Warszawa, e-mail: azegadlo@wim.mil.pl

Small zegad%c5%82o arek opt

dr n. med. Arkadiusz Zegadło

Small wierzbowska joanna opt

dr hab. n. med. Joanna Wierzbowska, prof. nadzw. WIM

Small maliborski artur opt

dr n. med. Artur Maliborski

  • W tym pierwszym artykule dotyczącym ultrasonografii dopplerowskiej w okulistyce opisano podstawy efektu Dopplera i jego praktyczne zastosowanie w okulistyce
  • Omówiono też parametry służące do oceny dopplerowskiej przepływów w naczyniach zlokalizowanych pozagałkowo i w oczodole, różne typy głowic oraz protokół badania


Korzenie sonografii sięgają starożytnej Grecji. Pitagoras, znany z odkrycia równania trójkąta prostokątnego, wynalazł sonometr, który był używany do badania dźwięków muzycznych. Boethius był pierwszym badaczem, który porównał fale dźwiękowe do fal wytwarzanych przez kamyk upuszczony do spokojnej wody1. Najważniejszym do dziś zastosowaniem ultradźwięków w medycynie było wykorzystanie zjawiska przesunięcia dopplerowskiego, opisanego już w 1842 roku przez Christiana Dopplera, austriackiego fizyka i astronoma, potwierdzonego empirycznie przez holenderskiego fizyka C.H.D. Ballota w 1844 roku2,3. W roku 1880 dwaj francuscy naukowcy i bracia Pierre i Jacques Curie odkryli piezoelektryczność kryształów baru, co dało początek dalszemu rozwojowi świadomego wykorzystywania potencjału dźwięków4. Ponieważ zachodzi też odwrotność efektu piezoelektrycznego, kryształy te mogą zarówno nadawać, jak i odbierać dźwięk. Urządzenia piezoelektryczne stały się elementem przetworników ultradźwiękowych, w tym głowic do badań ultrasonograficznych5.

Początkowo sonografia była wykorzystywana w budownictwie oraz przez wojsko w czasie II wojny światowej, a jej rozwój zbiegł się w czasie z rozwojem lotnictwa i marynarki wojennej. Pierwszy skaner B-mode został wykonany w 1951 roku przez Wilda i Reida, a komercyjna produkcja sonografów ruszyła już w 1963 roku6.

Na początku badania dopplerowskie dotyczyły dużych struktur naczyniowych. W kardiologii pierwsze próby wykorzystania zjawiska Dopplera były podjęte w 1956 roku7. W 1989 roku amerykański zespół badaczy pod przewodnictwem Ericksona i Hendrixa opublikował pierwszą pracę naukową o wykorzystaniu zjawiska Dopplera w okulistyce8.

Efekt Dopplera

Ultrasonografia dopplerowska opiera się na zjawisku obserwowanym dla fal dźwiękowych i promieniowania elektromagnetycznego, charakteryzującym się zmianą częstotliwości fali odbitej od ośrodka w ruchu. Tym ośrodkiem jest zwykle ruch krwi w naczyniu. Przetwornik wysyła i odbiera fale dźwiękowe, które są odpowiednio wzmocnione i przetworzone. Różnicę między częstotliwością fali wysłanej (Fw) i fali odbitej (Fo) nazywamy przesunięciem dopplerowskim lub efektem Dopplera (ΔF).

Jego wielkość zależy od częstotliwości Fo, prędkości ośrodka będącego w ruchu (V) i prędkości fali ultradźwiękowej w tkankach (Vt). Zależności między zmiennymi opisuje równanie Dopplera:

(ΔF) = Fw − Fo = 2 × Fw × V/Vt × cos α


Kąt α zwany kątem insonacji (lub kątem Dopplera) określa kąt między kierunkiem fali ultradźwiękowej a osią długą naczynia, która opisuje drogę, po której przemieszczają się krwinki w naczyniu. Gdy przetwornik jest równoległy do naczynia krwionośnego, wartość cos kąta 0º wynosi 1. Jeśli ten warunek nie jest spełniony, w prawidłowym pomiarze przesunięcia dopplerowskiego należy uwzględnić jego wartość, zmieniając nastawy aparatu. W praktyce używanie bardzo małych kątów może prowadzić do trudności technicznych, ponieważ to ściana naczynia może całkowicie odbić falę, a nie poruszające się krwinki. Dlatego w praktyce klinicznej do oceny przepływów najczęściej stosuje się kąty do 30º. Należy unikać kątów przekraczających 60º, ponieważ w tym przypadku nawet małe błędy oszacowania kąta Dopplera spowodują bardzo duże błędy korekcji. Należy pamiętać, że korekcja kąta insonacji jest ręczna, a nie dokonywana przez sprzęt, dlatego powinna być za każdym razem dopasowana do przebiegu naczynia.

Podstawowe informacje o badaniu USG z użyciem funkcji Dopplera

Obrazowanie metodą kolorowego dopplera (CDI – color Doppler imaging) jest połączeniem standardowych obrazów ultrasonograficznych w skali szarości (tzw. prezentacja B) z informacją o kierunkach poruszających się struktur (najczęściej krwinek), uzyskaną za pomocą obliczenia przesunięcia dopplerowskiego w obszarze pomiarowym nazywanym bramką kolorowego dopplera. Badanie wzbogacone o funkcję dupleks służy także do oceny ilościowej przepływów w obszarze zwanym miejscem próbkowania. Do obliczenia zjawiska Dopplera wykorzystywane są fale dźwiękowe odbite od przepływających elementów morfotycznych krwi, co pozwala na ocenę hemodynamiki krążenia w obszarze badanym, którym jest miejsce próbkowania pokazane strzałką na rycinie 1.

Spektrum przepływu dopplerowskiego jest ściśle zależne od ruchu krwinek w naczyniu. Linia bazowa pokazuje wartość przepływu 0 cm/s. Pod nią uwidoczniony jest przepływ w żyle środkowej siatkówki (CRV – central retinal vein), który odbywa się w kierunku od głowicy (kolor niebieski). Nad linią bazową pokazane jest spektrum przepływu w tętnicy środkowej siatkówki (CRA – central retinal artery; oznaczone kolorem czerwonym).

Wskazania do badania kolorowym dopplerem

Badanie dopplerowskie może być cennym uzupełnieniem badania w prezentacji B, dlatego jego zastosowanie jest bardzo szerokie, obejmujące patologie wszystkich struktur oczodołu, czyli skóry, gruczołu łzowego, woreczka łzowego, gałki ocznej i przestrzeni pozagałkowej (okolicy tarczy nerwu wzrokowego, przedniego odcinka nerwu wzrokowego, przestrzeni wewnątrz- i zewnątrzstożkowej, oraz mięśni prostych okoruchowych).