Principio di funzionamento del flussimetro Doppler


Pubblicato da Raffo in Fisica

Il flussimetro doppler è un apparecchio diagnostico non invasivo che sfrutta l’utilizzo degli ultrasuoni con il fenomeno della riflessione (eco) e l’effetto Doppler per misurare la velocità e portata del sangue nei vasi.
Il flussimetro è costituito da un trasduttore piezoelettrico che trasmette un’onda ultrasonora alla frequenza fs di alcuni MHz verso il vaso sanguigno di cui si vuole determinare il flusso. Il suono viene poi riflesso dai globuli rossi che si allontanano dalla sorgente con velocità vg e rivelato dal ricevitore costituito sempre da cristallo piezoelettrico.
Se l’angolo θ tra la direzione di scorrimento del sangue vg e l’asse della sonda che emette fs è molto piccolo, la frequenza del suono incidente fi sui globuli rossi in allontanamento è data dalla relazione:

dove v è la velocità del suono nel sangue e vg la velocità media dei globuli rossi. Quindi la frequenza del suono incidente sarà sempre minore di quella del suono entrante: fi < fs come previsto dall’effetto Doppler.

I globuli rossi riflettono il suono agendo da sorgente in moto di allontanamento che emette una frequenza fr, per cui il trasduttore piezoelettrico rivela la frequenza dell’ultrasuono riflesso:

che è una frequenza ulteriormente diminuita rispetto a fi. I globuli rossi fungono da osservatore in moto quando sono colpiti dal fascio incidente e, da sorgente in moto, quando lo riflettono.
Conoscendo la velocità degli ultrasuoni nel sangue v, la frequenza di emissione fs e la frequenza fr rilevata dal cristallo ricevitore, si può misurare la variazione di frequenza Δf ed ottenere la velocità media del sangue vg:

Se l’angolo θ è grande l’equazione si modifica in:

Inoltre, nei liquidi dove la velocità del suono nel sangue è molto maggiore della velocità media (v>>vg ), l’equazione può essere semplificata in:

Questa equazione è quella che viene usata in flussimetria Doppler per ottenere la velocita istantanea del sangue vg, che dipende dallo spostamento in frequenza Δf.

Conoscendo adesso la velocità media istantanea del sangue nel vaso, se si conosce il raggio si può risalire anche alla portata: Q= πr2vg

Se nel vaso è presente un suo restringimento (stenosi), in quel punto la vg del sangue aumenta secondo l’equazione di continuità (vS = cost). Quindi, il flussimetro Doppler è uno strumento molto sensibile per localizzare una stenosi o un aneurisma nel sistema cardiovascolare.

Fonte: Fisica Biomedica “Scannicchio”


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Raffo

Raffo

Ciao a tutti, mi chiamo Raffaele Cocomazzi e sono il cofondatore di BMScience. Sono appassionato di Scienza, Medicina, Chimica e Tecnologia. Diplomato presso l'ISIS "Luigi Di Maggio" di San Giovanni Rotondo (FG) con opzione Biotecnologie Sanitarie e studente di medicina presso l'Università degli Studi di Foggia. Se ti piacciono i miei contenuti lascia un commento ed aiutaci a diffonderli. Per contattarmi o maggiori informazioni seguimi su: Twitter o Facebook.




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