(Presentado en el Curso Métodos de Diagnóstico en Cirugía Vascular, Departamento de Cirugía Vascular, Sociedad de Cirujanos de Chile, Abril de 1997)
El efecto DOPPLER se basa en el principio físico descrito por el austriaco Christian Johann Doppler, quien publicó en Praga en 1842 un trabajo de 17 páginas de extensión, en relación a las variaciones de color emitidas por las estrellas a lo largo de líneas fijas de visión.
La aplicación práctica en medicina del efecto Doppler fue iniciada por Satomura en 1959 y posteriormente introducido al estudio clínico vascular periférico por Rushmer y Standness en 1960.
En el estudio vascular periférico, el efecto Doppler describe el cambio que ocurre en la frecuencia de un haz de ultrasonidos cuando éste se refleja sobre un objeto en movimiento, en nuestro caso, en los glóbulos rojos de la sangre que circula en arterias y venas.
La fórmula que describe el fenómeno Doppler es la siguiente:
Esta fórmula puede aparecer algo compleja, pero el principio físico es bastante sencillo y consiste básicamente en que si se dirige una onda sonora hacia un objeto en movimiento (en nuestro caso, el haz de ultrasonidos hacia los glóbulos rojos en movimiento), dicho objeto en movimiento altera la frecuencia de la onda sonora que se refleja. Los glóbulos rojos que se mueven hacia el transductor suman su velocidad a la señal reflejada, haciendo que ésta sea de mayor frecuencia que la frecuencia de la señal inicial.
En forma inversa, los glóbulos rojos que se alejan del transductor, substraen su velocidad de la señal transmitida con lo que la onda reflejada es de frecuencia menor.
A mayor diferencia de velocidad de los glóbulos rojos hacia o desde el transductor, mayor es el cambio en la frecuencia de la onda reflejada que se produce.
La señal que se escucha durante el examen vascular con un equipo Doppler representa la diferencia entre la frecuencia transmitida y recibida. El sistema compara la frecuencia de la señal emitida con la frecuencia de la señal recibida y emite esta diferencia entre las dos señales a un equipo de grabación, parlantes o audífonos.
Los procedimientos no invasivos vasculares utilizan dos tipos de Doppler: equipos de onda continua y equipos de onda pulsada.
Los equipos de onda continua poseen dos cristales piezoeléctricos, uno de los cuales transmite en forma permanente ondas ultrasónicas en un margen de frecuencia entre 2 y 10 millones de ciclos por segundo (2 a 10 MHZ) y el otro recibe en forma permanente, entregando una gran resolución de la señal y una amplia gama de respuesta de frecuencias.
Los equipos de onda pulsada poseen un solo cristal que transmite y recibe en forma alternada, permitiendo una mejor precisión en la determinación de la profundidad del vaso explorado.
Considerando que la calidad de la señal es de mayor relevancia que la información sobre la profundidad del vaso, la mayoría de los equipos utilizan transductores con Doppler continuo.
Los transductores usados en el diagnóstico por ultrasonidos están basados en el principio del efecto piezoeléctrico.
Este principio indica que ciertos materiales tienen la capacidad de cambiar sus dimensiones cuando están colocados en un campo eléctrico e, inversamente, generan un campo eléctrico cuando están, sujetos a una deformación mecánica. Los iones positivos y negativos en la estructura cristalizada del material piezoeléctrico están unidos de una forma tal, que existe una correlación inmediata entre la forma del cristal y la diferencia de potencial entre las superficies del mismo.
Si bien la piezoelectricidad puede ser demostrada en varios cristales naturales, por ejemplo, el cuarzo, los materiales piezoeléctricos más comúnmente usados actualmente en los transductores son cerámicas sintéticas tales como el titanato de bario y el titanato circonato de Plomo.
Esta característica de cambiar su espesor rápidamente cuando una corriente eléctrica de alta frecuencia pasa a través de los cristales piezoeléctricos, tiene como resultado la producción de ondas sonoras. Por otra parte, cuando éste cristal es impactado por ondas de sonido reflejadas desde los glóbulos rojos en movimiento, convierte esta energía sonora en corriente eléctrica.
El equipo Doppler transmite a una frecuencia predeterminada y "escucha" por el eco de retorno. Comparando la frecuencia del "eco" con la frecuencia transmitida, el equipo determina si el flujo es hacia adelante o reverso, la velocidad del flujo (que depende del ángulo de posición del transductor) y la magnitud del movimiento.
Desde un punto de vista práctico, conviene recordar que si la señal reflejada es de mayor frecuencia que la transmitida, el flujo detectado se dirige hacia adelante (hacia el transductor) y si es de menor frecuencia, se trata de un flujo reverso (se aleja del transductor). En el papel de grabación o en la pantalla el flujo anterógrado aparece como una deflexión superior, mientras que el flujo reverso aparece como una deflexión inferior.
La posición del transductor es crítica para un correcto examen con Doppler, ya que una inadecuada posición del transductor puede alterar la morfología del registro. Una señal anormal no puede aparecer normal al reposicionar el transductor, pero una señal normal sí puede alterarse, y parecer anormal, si el ángulo de detección del transductor es inadecuado.
En relación a esto ultimo, la detección ideal del flujo sería enfrentando directamente el lumen del vaso.
Como esta situación no es posible, en forma convencional se ha establecido la colocación del transductor en un ángulo de 45 a 60 grados con respecto a la superficie de la piel sobre el vaso a examinar, con el transductor dirigido en forma cefálica, previa colocación de un medio de transmisión acústica entre el transductor y la piel para optimizar la transmisión del ultrasonido, eliminando el aire entre ambas superficies.
La onda ultrasónica emitida por el transductor atraviesa los tejidos hasta alcanzar el vaso en estudio, se refleja en los elementos figurados de la sangre en movimiento, y se devuelve el cristal receptor, con una frecuencia directamente proporcional a la velocidad del flujo que posee el vaso alcanzado por la onda ultrasónica; esta onda reflejada es amplificada y llevada a parlantes, auriculares, demostrada en un monitor o registrada en papel termo sensible
El estudio Doppler puede efectuarse sobre arterias y venas.
En el estudio arterial, los trazados obtenidos se comparan a trazados normales para evaluar un diagnóstico. En el estudio venoso, la grabación de la señal no aporta gran valor diagnóstico, y el resultado del examen se basa fundamentalmente en la experiencia del operador para evaluar las características del flujo venoso, constituyendo el más subjetivo de los métodos no invasivos con Doppler.
Los transductores de alta frecuencia se recomiendan para vasos de alto flujo, de lumen relativamente estrecho. Los transductores de baja frecuencia se usan habitualmente en los estudios venosos.
La señal audible puede ser examinada mediante el análisis espectral en tiempo real, registrando las múltiples frecuencias que ella contiene. En este análisis, la frecuencia se encuentra en el eje vertical de la onda, el tiempo en el eje horizontal y la amplitud se registra en la intensidad de la escala continua. Este análisis espectral de las frecuencias en tiempo real, despliega toda la información entregada por el ultrasonido y puede ser examinado en el monitor o impreso en forma fotográfica. La curva de velocidad máxima instantánea constituye el contorno de la onda de análisis espectral y registra la velocidad de los glóbulos rojos que se mueven con mayor rapidez.
EXAMEN ARTERIAL CON DOPPLER.
La morfología de la señal Doppler normal en las arterias periféricas es trifásica, y sus tres componentes son los siguientes:
1. Un flujo inicial anterógrado
2. Un período breve de flujo reverso
3. Un período final de flujo anterógrado.
Estos componentes se relacionan directamente con el ciclo cardíaco. Durante el sístole, se produce el flujo inicial anterógrado, con la consiguiente expansión de la pared de las arterias periféricas. Al término del sístole y durante el diástole, las arterias tratan de regresar a su estado inicial, forzando la sangre hacia el corazón, con el resultado de un flujo reverso, lo que provoca el cierre de la válvula aorta, deteniendo este flujo en forma brusca.
Como aún la aorta y las arterias proximales están distendidas, la presión arterial impulsa la sangre hacia el lecho distal, resultando en el flujo anterógrado final (Figura 1).
Figura 1, a y b. Registro de señal Doppler sobre arteria femoral (a) y poplítea (b) normales. Nótese el flujo anterógrado inicial y la pulsatilidad, el flujo reverso correspondiente al diástole cardíaco, y el flujo anterógrado final.
La enfermedad arterial periférica altera la dinámica del flujo por lesiones que enlentecen o bloquean el flujo en las arterias, alteraciones que son directamente proporcionales a la magnitud de la enfermedad y crean una mayor presión por encima de la lesión y una menor presión a distal, lo que amortigua el flujo reverso y produce ondas de aspecto estenótico.
A medida que la enfermedad progresa, las lesiones son más restrictivas y el gradiente de presión se hace más pronunciado. La presión arterial continúa forzando la sangre contra la zona estenosada, pero la baja presión distal termina por eliminar todo flujo reverso, ya que desaparece la distensión del lecho arterial distal. La
señal Doppler aparece monofásica y va perdiendo amplitud a medida que la enfermedad se hace más severa. En una arteria con una estenosis muy severa, puede haber sólo un escurrimiento de sangre hacia distal, que puede hacerse indetectable al examen Doppler (Figura 2).
Figura 2 a) Registro patológico sobre arteria femoral debido a estenosis proximal (pérdida de flujo reverso diastólico)
b) Registro patológico sobre arteria femoral debido a oclusión proximal severa (nótese la gran reducción de pulsatilidad.
c) Registro patológico sobre arteria poplítea debido a estenosis femoral proximal
d) Registro patológico sobre arteria pedia debido a estenosis u oclusión unisegmentaria proximal
e) Registro patológico sobre arteria pedia (registro plano) debido a oclusión proximal multisegmentaria
Medición de presiones segmentarias e índice tobillo/brazo
Las presiones segmentarias en las extremidades son simplemente presiones sistólicas obtenidas en forma secuencial en diferentes sitios en las extremidades. Se utiliza un manguito compresor y un sistema de detección que puede ser un transductor Doppler o un fotopletismógrafo para detectar el retorno del flujo a medida que se libera la presión del manguito.
Los sitios habituales de oclusión para la extremidad inferior, son los siguientes: Muslo alto - sobre la rodilla - bajo la rodilla - sobre el tobillo. Esta mediciones de presión proveen información muy valiosa del flujo sanguíneo, considerando que la presión sistólica a nivel del tobillo debe ser igual o algo superior a la presión arterial sistólica a nivel del brazo, lo que nos proporciona una excelente herramienta de diagnóstico al dividir la presión sistólica de tobillo por la presión sistólica del brazo, obteniendo un cuociente que es el índice Tobillo/Brazo ó ITB. En sujetos normales, éste índice es igual a 1 y en sujetos en enfermedad arterial periférica, menos de 1.
Todas las presiones detectadas en los diferentes segmentos de la extremidad se comparan con la presión sistólica del brazo, obteniéndose así índices para cada segmento.
En sujetos normales, debe existir menos de 30 mmHg de diferencia de presión entre segmentos adyacentes de la misma extremidad, o entre segmentos equivalentes al comparar una extremidad con la otra. Si la presión cae más de 30 mmHg entre dos segmentos adyacentes, es posible asumir la presencia de una lesión obstructiva hemodinámicamente significativa entre ambos segmentos.
En pacientes con arterias tibiales o pedias muy rígidas, asociadas a calcificación y diabetes mellitus severa, puede ser imposible comprimir totalmente la arteria con el manguito para obtener una lectura de presión adecuada, y usualmente, el ITB es bastante superior a 1 y no debe usarse como criterio aislado, sino que en conjunto con un perfil completo de presiones de la extremidad. Igualmente, las mediciones de presión en el segmento muslo alto puede verse alterada en el caso de obstrucción muy significativa entre el manguito compresor en el muslo y el sensor distal, a nivel de tobillo, que disminuyen la presión medida por compresión en el muslo, condición que puede sugerir falsamente la presencia de una lesión aortoilíaca inexistente. Esta situación puede aclararse evaluando el pulso femoral y la señal doppler que se inscribe sobre la arteria femoral común.
A pesar de estas limitaciones, el perfil de presiones segmentarias de la extremidad constituye un método simple, cuantitativo y confiable para el estudio de la enfermedad arterial oclusiva de las extremidades. Un índice Pierna /Brazo mayor de 0.85 se considera normal, encontrándose índices de 0.6 y 0.8 en relación a claudicación intermitente e índices de 0.4 y 0.6 en pacientes con dolor de reposo, índices Pierna/Brazo bajo 0.4 se asocian comúnmente a complicaciones graves que pueden incluir ulceración y gangrena.
Test de Hiperhemia Reactiva
El Test de Hiperhemia Reactiva es un examen que puede utilizarse como alternativa al Test de Esfuerzo Vascular en pacientes con problemas para efectuar ejercicio, o como un componente más del estudio arterial de un paciente. Básicamente, consiste en inducir una condición isquémica en una extremidad colocando un manguito de presión e inflándolo a una presión sobre la presión sistólica, la cual se mantiene por 3 a 5 minutos o hasta que el paciente manifieste molestias que impidan continuar la oclusión. Esta condición isquémica simula la claudicación intermitente del paciente. Después de liberar la compresión, se obtienen presiones e índices braquial y del tobillo y se comparan con los valores básales obtenidos en reposo antes del Test. La cuantificación de la hiperhemia reactiva evalúa la capacidad del sistema arterial para proveer el aumento de flujo que se requiere durante el ejercicio. Se considera como un estudio normal aquel en el cual el índice Tobillo/Brazo menor post oclusión no baja de 0.8 y retorna a 0.9 antes de un minuto. Cuando el índice T/B disminuye de estos valores, existe una enfermedad oclusiva significativa y los tiempos prolongados de recuperación se asocian a la calidad de la circulación colateral.
La capacidad de recuperación de la isquemia se puede evaluar también por medio del tiempo de reaparición de pulso, medido en el ortejo por medio de un equipo de fotopletismografía que detecta las ondas de pulso a ese nivel. Las ondas de pulso que alcanzan la mitad de la amplitud en reposo dentro de los primeros 6 segundos se consideran normales. Los períodos de recuperación de más de 10 segundos sugieren la presencia de una enfermedad con repercusión hemodinámica significativa.
EXAMEN VENOSO CON DOPPLER
El examen venoso con Doppler difiere substancialmente con el examen arterial, en el sentido de que en el sistema venoso, la grabación de las señales obtenidas sobre el flujo venoso no entrega habitualmente gran información. Adquiere eso sí gran valor la experiencia y habilidad del operador para interpretar las características de la señal Doppler, entre las cuales es necesario destacar las siguientes:
Espontáneo: Cuando se aplica un transductor Doppler sobre una vena mayor, existe una señal espontánea presente.
Fásico: El aumento y disminución de la presión intratorácica durante la respiración normal afecta el flujo de retorno venoso. Cuando la presión aumenta en la inspiración, excede la presión venosa y disminuye notoriamente o incluso interrumpe el flujo venoso, lo que produce una señal cíclica de aumento y disminución al examen con transductor Doppler. Este es un hallazgo normal.
Aumentativo: Si se aplica el transductor Doppler sobre una vena y se comprime manualmente la extremidad por debajo del sitio de examen, se escucha un aumento de la señal Doppler, por el aumento de la cantidad de sangre exprimida desde la zona distal, lo que es un hallazgo normal.
Competencia: Para evaluar la competencia de las válvulas, se aplica el transductor Doppler sobre una vena y se comprime por encima del sitio de examen. Las válvulas normales permiten sólo un mínimo escurrimiento de sangre hacia distal, antes de cerrarse. Si se escucha una señal sostenida al comprimir la extremidad y luego un
sonido en vaivén al comprimir y liberar la compresión, se está ante hallazgos muy sugerentes de insuficiencia venosa valvular.
Ausencia de pulso: El flujo venoso normal nunca es pulsátil. En pacientes con elevada presión venosa central o con trombosis venosa profunda en fase aguda, es posible encontrar pulsatibilidad venosa en zonas distales de la extremidad, debido a la distensión venosa que se transmite a los capilares, los cuales pueden permitir el paso de la pulsación arterial al sistema venoso, lo cual es siempre un hallazgo patológico.
Las señales Doppler sobre el sistema venoso se interpretan en forma cualitativa. Las señales normales son espontáneas, fásicas, con capacidad de aumentar ante compresión distal y con escaso o nulo reflujo ante compresión proximal o Valsalva. La vena tibial posterior puede no tener flujo espontáneo, pero su flujo se hace claramente detectable con la compresión del pié. Las diferencias relativas de una extremidad a la otra o a un mismo lado, deben ser claramente descritas en el texto del examen.
INDICACIONES DE LA EVALUACIÓN ARTERIAL Y VENOSA CON DOPPLER
EVALUACIÓN ARTERIAL
La principal indicación para la evaluación arterial de las extremidades la constituye la enfermedad arterial oclusiva en cualquiera de sus formas.
En los cuadros agudos, la simple medición de índice T/B con una presión de tobillo sobre 30 mmHg permite programar adecuadamente una mayor exploración diagnostica (arteriografía) o el traslado del paciente a otro medio hospitalario con más recursos.
En el paciente con insuficiencia arterial crónica, la evaluación con Doppler entrega información de gran utilidad:
a. Nivel y extensión de la obstrucción: Un índice T/B sobre 0.50 se observa comúnmente en obstrucciones a un solo nivel. La morfología de las curvas orienta igualmente sobre el estado de las arterias en otros niveles y si están permeables u ocluidas.
b. Presión de perfusión a distal: En un paciente con niveles absolutos de presión distal bajo 50 mmHg se configura una seria advertencia para el cirujano de que se encuentra ante una situación marginal, con problemas muy próximos de dolor de reposo o falta de cicatrización.
c. Valor predictivo de curación de úlceras de pié u ortejos. La curación de lesiones en pacientes no diabéticos se produce habitualmente con presiones distales de tobillo u ortejos sobre 55 mmHg.
d. Diagnostico diferencial de Claudicación Intermitente verdadera y neurológica. La medición de la presión en tobillo antes y después del ejercicio en pacientes con síntomas atípicos de claudicación, puede ser muy útil para diferenciar problemas neurológicos y vasculares, ya que un índice T/B normal al término del ejercicio de prueba, descarta el origen vascular del dolor.
e. Control postoperatorio inmediato de reconstrucciones vasculares en el Pabellón o en la Sala de recuperación.
Este método entrega una eficiente, rápida y cómoda herramienta de control postoperatorio de reconstrucción vascular. Si el índice T/B disminuye su valor o bien, desaparece una curva de velocidad sobre un puente autólogo o una prótesis, se tienen elementos de oclusión en forma muy precoz y confiable.
f. Detección de progresión de enfermedad arterial oclusiva o de falla de injerto a largo plazo. El control periódico en la consulta del índice T/B es un elemento valioso para detectar problemas en el seguimiento a largo plazo, con un procedimiento rápido y de muy bajo costo. La caída de los valores del índice T/B detectado con este sencillo método, justifica el uso de otros procedimientos no invasivos (ecotomografía dúplex) o invasivos (arteriografía), cuando corresponda.
EVALUACIÓN VENOSA
a. Determinación de competencia valvular. Tanto a nivel del sistema venoso superficial o profundo, la compresión proximal al transductor permite detectar con mucha precisión la insuficiencia valvular.
b. Detección de comunicantes insuficientes: Esta alteración se detecta ubicando el lugar del reflujo sanguíneo mediante la compresión de la pantorrilla, previa instalación de un torniquete para evitar el reflujo de venas superficiales incompetentes.
c. Detección de Flebotrombosis El uso de Doppler en esta patología requiere de mucha experiencia en el operador, siendo un método confiable sólo en venas de gran calibre y fácil acceso (femoral, poplítea) El advenimiento del eco-dúplex color ha desplazado al Doppler en el diagnostico de esta patología, especialmente a nivel de venas profundas y abdomen, muslo y pierna
d. Diagnóstico de Varicocele. El método permite con mucha precisión determinar el reflujo a nivel de venas espermáticas, con la maniobra de Valsalva.
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