Doppler couleur
Le Doppler couleur est une technique d’imagerie ultrasonore qui permet de visualiser le flux sanguin en temps réel, superposé à une image anatomique en échelle de gris (mode B). Contrairement au Doppler spectral qui utilise la transformée de Fourier rapide (FFT), le Doppler couleur utilise une technique d’autocorrélation pour estimer la vitesse moyenne des globules rouges.
Les vitesses enregistrées dans un volume d’échantillonnage du Doppler à ondes pulsées peuvent être présentées en couleur. Une échelle de couleurs allant du bleu au rouge est conventionnellement utilisée, suivant le principe mnémonique BART (Blue Away, Red Towards). La couleur bleue implique des vitesses (mouvement) s’éloignant du transducteur et la couleur rouge implique des vitesses (mouvement) se rapprochant du transducteur. L’intensité ou la luminosité de la couleur reflète la vitesse moyenne du flux : plus la couleur est vive, plus la vitesse est élevée.
Si de nombreux volumes d’échantillonnage sont placés le long de plusieurs lignes Doppler, toutes les vitesses dans la zone peuvent être représentées par des couleurs. Comme le montre la figure 1, le secteur Doppler (ou boîte couleur) est superposé à l’image 2D pour faciliter l’interprétation spatiale des signaux Doppler.
Utilité clinique et hémodynamique
Le principal avantage du Doppler couleur est qu’il permet une visualisation rapide et globale des flux, des vitesses et des volumes dans les cavités cardiaques. Ceci est indispensable pour :
- Détecter la régurgitation valvulaire : La couleur permet d’identifier l’origine du jet, sa direction et son extension dans la cavité réceptrice (Figure 2).
- Identifier les shunts : Visualisation des communications interauriculaires (CIA), interventriculaires (CIV) ou du canal artériel persistant.
- Évaluer les sténoses : L’accélération du flux à travers un orifice rétréci se traduit par un changement de couleur et de l’aliasing.
En outre, le Doppler couleur est essentiel pour guider le placement précis du curseur du Doppler continu (CW) ou du volume d’échantillon du Doppler pulsé (PW), garantissant ainsi un alignement optimal avec le flux sanguin.
Optimisation technique et résolution temporelle
L’acquisition du Doppler couleur est très exigeante en termes de traitement du signal, ce qui impacte la résolution temporelle (cadence d’images ou frame rate). Pour obtenir une image diagnostique de qualité, l’opérateur doit optimiser plusieurs paramètres :
- La taille du secteur couleur (ROI) : Il est crucial de réduire la largeur et la profondeur de la boîte couleur au strict nécessaire (zone d’intérêt). Une boîte trop large réduit considérablement la cadence d’images, rendant difficile l’analyse des événements brefs.
- Le gain couleur : Il doit être ajusté juste en dessous du seuil d’apparition du bruit de fond (« mouchetage » aléatoire dans les tissus). Un gain trop faible peut faussement minimiser la sévérité d’une fuite valvulaire.
- L’échelle de vitesse (PRF) : Elle doit être adaptée au type de flux analysé (basse pour les flux veineux ou atriaux, élevée pour les jets valvulaires).
Limitations physiques : La limite de Nyquist et l’Aliasing
Le Doppler couleur étant un type de Doppler à ondes pulsées (multibarrettes), il est limité par la limite de Nyquist. En fait, le Doppler couleur est davantage limité par la limite de Nyquist (par rapport au Doppler standard à ondes pulsées), ce qui s’explique par le fait que la fréquence de répétition des impulsions (PRF) est intrinsèquement réduite lors de l’obtention simultanée d’une image 2D et de signaux Doppler sur plusieurs lignes.
Si la vitesse du flux sanguin dépasse la limite de Nyquist (Vmax > PRF/2), un phénomène de repliement spectral, ou aliasing, se produit. Le signal change alors brusquement de couleur, passant du rouge au bleu (ou inversement) sans passer par la ligne de base noire. L’aliasing se produit généralement à des vitesses supérieures à 0,5 – 0,7 m/s avec les réglages standards.
Bien que l’aliasing soit souvent un artefact, il possède une utilité clinique majeure en quantification, notamment via la méthode de la PISA (Proximal Isovelocity Surface Area). En ajustant la ligne de base vers le bas (pour un flux vers la sonde), on modifie la vitesse d’aliasing pour mettre en évidence la zone de convergence hémisphérique en amont d’un orifice régurgitant ou sténosé, permettant le calcul du débit et de la surface de l’orifice.
Flux turbulents et variance
Notez que le Doppler couleur présente la vitesse moyenne dans chaque volume d’échantillon (et non la vitesse maximale). Des variations importantes des vitesses enregistrées dans un seul volume d’échantillon indiquent un écoulement turbulent ou perturbé. L’échographe est programmé pour représenter ces écoulements avec une carte de variance. Celle-ci ajoute une teinte verte ou jaune à l’échelle de couleur standard (rouge/bleu) pour indiquer que la distribution des vitesses au sein du pixel est large.
Cela se traduit visuellement par une « mosaïque de couleurs ». La figure 1 montre des zones vertes dans le secteur Doppler, typiques des flux à haute vélocité ou turbulents. Cette caractéristique est particulièrement utile pour identifier rapidement la localisation d’un jet de régurgitation ou d’un shunt au milieu d’un flux laminaire.