На чем основан эффект Доплера

Эффектом Доплера называется изменение длины и частоты волн относительно регистрирующего устройства. Как правило, волны вызваны определенным источником или же самим устройством, регистрирующим их изменение. В случае, когда источник, создающий волны, осуществляет передвижение относительно среды, то длина волны, правильнее точное расстояние между ее гребнями, напрямую зависит от направления и скорости его передвижения. Например, когда источник излучаемых волн передвигается к измеряющему устройству, то волны уменьшаются, а если источник удаляется – общая длина волны резко увеличивается.

Эффект Доплера

Большое количество проведенных исследований подтверждает, что сущность эффекта Доплера, который используется в медицинской практике, можно свести к следующему:

  1. Любые ультразвуковые колебания, которые генерируются пьезоэлементами со строго установленной частотой, передвигаются в исследуемом объекте в качестве упругой волны.
  2. Достигая границ между двумя конкретными средами, которые имеют характерное акустическое сопротивление, часть используемой энергии переходит непосредственно во вторую среду, а вторая часть четко отражается от границы, разделяющей обе среды.
  3. Частота колебательных движений, которые отражаются от неподвижных объектов, приравнивается к частоте, которая отмечалась в генерируемом ультразвуковом импульсе. Когда объект осуществляет передвижение с конкретно заданной скоростью в сторону самого источника, издающего ультразвуковые импульсы, вся его отражающая поверхность плотно соприкасается с самим импульсом, в отличие от неподвижного состояния объекта. Вследствие этого точная частота всех отраженных колебательных движений значительно превышает излучаемую частоту генерируемого импульса. И наоборот, в момент движения отражающих объектов, точнее их поверхностей в противоположную сторону от источника излучения, общая частота отражаемых колебаний становится намного меньше импульсов, которые излучает объект.

Разница, которая определяется между частотами у генерируемых объектов и их импульсов, и называется именно доплеровским сдвигом. Сам допплеровский сдвиг обладает конкретными положительными значениями в момент передвижения объекта в сторону источника, излучающего ультразвуковые колебания, и отрицательными значениями, когда источник двигается от него.

Кристиан Доплер сформулировал свою теорию благодаря наблюдению за кругами на воде.

Эффект Доплера характерен абсолютно для любых волн – звуковых, световых и прочих. Организм человека большей частью состоит из воды, поэтому в медицинской практике эффект Доплера чаще всего используется для максимально точного измерения скорости, с которой двигается кровь. Стоит отметить, что в качестве отражающих элементов на момент измерения выступают эритроциты.

Эффект Доплера в медицинской практике

Эффект Доплера повсеместно используется в акушерской практике (доплер для беременных), потому что звуки, излучаемые маткой, очень легко уловить и зарегистрировать.

  • В первом триместре беременности излучаемый звук легко проходит сквозь мочевой пузырь.
  • На больших сроках вынашивания ребенка матка сама служит отличным проводником, так как полностью заполнена жидкостью. Например, точное положение плаценты определяется по улавливаемым звукам, которые создает кровь, протекая через плаценту.
  • Спустя 10 акушерских недель, после завершения формирования плода, можно прослушать его сердцебиение.
  • Благодаря ультразвуковому оборудованию, доктор может с максимальной точностью определить количество зародышей или же констатировать внутриутробную гибель плода.
  • Допплерометрию плода проводят при отягощенном акушерском анамнезе.

В процессе исследования кровотока аппарат фиксирует все полученные данные, отмечая изменения частот ультразвукового сигнала в момент отражения передвигающихся частиц крови, основную массу которой составляют именно эритроциты. На подобном принципе и обоснована вся диагностика полученных показателей движения крови, абсолютно в любом сосуде человеческого организма. Это важно для своевременной диагностики различных патологий сердечно-сосудистой системы и не только. Этот метод позволяет своевременно выявить недуг и назначить соответствующее лечение.

Чтобы зарегистрировать эффект Доплера, используется ультразвук, который направлен на исследуемый объект. Достигнув исследуемого объекта, ультразвук отражается от эритроцитов и полностью изменяет свою частоту. Это в конечном результате и позволяет получить всю необходимую информацию о скорости, с которой двигается кровь в обследуемом участке.

проведение допплерографии

Также измеряется не только лишь скорость крови, но и ее направление, точный объем передвигаемой массы и, исходя из всех полученных данных в совокупности, исследуется состояние сосудов. Определяется наличие закупорки, тромбозов и прочих отклонений, например допплерография сосудов головы и шеи. Это исследование позволяет сделать полную оценку состояния коллатерального кровообращения.

Трение внутри кровяного потока обусловлено точным распределением скорости жидкости в здоровых сосудах таким образом, что скорость в области пристеночных сосудов равна нулю, а в области оси достигает максимального уровня. Учитывая это и оценив полученные данные, доктор ставит свое заключение о состоянии здоровья того или иного органа.

Ультразвук, который применяется в медицинской практике, можно условно разделить на ультразвук низких и высоких частот.

  • Основной задачей ультразвука низких частот является простая стимуляция и ускорение всех физиологических процессов и реакций в момент проведения лечения на поврежденных участках органа.
  • У ультразвука высоких частот основной целью является возможность вызвать управляемое разрушение некоторых частиц в конкретных тканях.

В первом случае все направление заключено в использовании ультразвука для физиотерапии и при терапевтических процедурах при раке, во втором случае – весь процесс направлен на ультразвуковую хирургию.

Что такое допплерография

Понятие допплерография подразумевает под собой конкретную методику ультразвуковых исследований, которые основаны непосредственно на результатах использования эффекта Доплера. Вся сущность данного эффекта заключается в том, что от всех движущихся объектов излучаемые ультразвуковые волны отражаются уже с измененной частотой.

Данный сдвиг частот полностью пропорционален точной скорости передвижения исследуемой структуры. Когда все движение происходит по направлению к самому датчику, тогда частота увеличивается, а когда в противоположном направлении – уменьшается.