Doppler-Modus

Eine spezielle sonographische Methode ist die Doppler-Ultrasonographie. Die physikalische Grundlage des Doppler-Effekts ist die Veränderung der wahrgenommenen Frequenz, wenn sich der Abstand zwischen Quelle und Beobachter verändert. Durch die Doppler-Ultrasonographie kann die Richtung und die Geschwindigkeit der Blutströmung abgebildet werden und eventuelle Verengungen oder Verstopfungen lokalisiert werden. Die allgemeine Formel des Doppler-Effekts ist das folgende:

\[f=f_0\frac{c+v_B}{c-v_Q}\]

In der Formel bezeichnet c die Geschwindigkeit der Welle in dem gegebenen Medium, f0 ist die Frequenz der von der Quelle emittierten Welle und vB und vQ ist die Geschwindigkeit des Beobachters und der Quelle. Diese Geschwindigkeiten werden als positiv betrachtet, wenn sich die Quelle oder der Beobachter nähern und negativ, wenn sie entfernen.

Bezeichnen wir die Geschwindigkeitskomponente der roten Blutkörperchen in einer Richtung parallel zur Längsachse des Wandlers mit v (positiv, wenn sie sich dem Wandler nähert, und negativ, wenn sie sich in die entgegengesetzte Richtung bewegt) und die Frequenz des vom Wandler abgegebenen Ultraschalls mit f0. Dann ist die Frequenz des Schalls, der eine rote Blutzelle erreicht, die sich relativ zur Quelle mit einer Geschwindigkeit von v bewegt:

\[f_1=f_0 \frac{c+v}{c}\]

da jetzt die rote Blutzelle die Rolle des Beobachters spielt. Das rote Blutkörperchen reflektiert diesen Ultraschall mit der Frequenz von f1, während er sich relativ zum Wandler (der jetzt ein stationärer Beobachter ist) mit der Geschwindigkeit v bewegt, so dass die Frequenz des reflektierten Ultraschalls, der den Wandler erreicht wird

\[f=f_0 \frac{c+v}{c-v}\]

Die gesamte Frequenzverschiebung im Vergleich zu der ursprünglichen Frequenz von beträgt somit

\[\Delta f=f_0 \frac{2v}{c-v}\]

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