본문 바로가기
Cardiology

심장초음파의 기본 원리

by yunjikim 2023. 10. 30.

탐촉자에서 방출된 초음파가 심장 구조물에 도달하여 반사된 초음파 빔이 다시 탐촉자에 도달하면서 영상을 구성한다. 

 

초음파가 특정 구조물에서 반사되어 돌아오는 시간이 오래 걸릴수록 구조물은 더 멀리 있으며,

탐촉자가 수신하는 심장의 움직임에 대한 기본 데이터를 연속으로 처리한 결과물이 영상을 만들게 된다.

 

초음파의 흡수와 산란의 정도가 초음파의 투과를 결정하는 요인인데,

주파수가 높을수록 흡수와 산란이 증가하여 투과가 감소한다.

 

경흉부 초음파에서 주파수는 5MHz 전후이다.

 

Apical view. A. Orientation of the probe indicator; B. Direction of the ultrasound beam on the heart; C. Identification of heart chambers on apical view; D. Echocardiographic appearance of the apical view (by permission of the Mayo Foundation for Medical Education and Research; all rights reserved)

 

 

검사 전 환자 정보와 키, 몸무게와 같은 기본 데이터를 기계에 입력하고, 심전도 연결선을 잘 부착한다.

기계에서 심초음파 탐촉자를 선택하여 이면 영상(2D image)으로 기본적인 검사를 진행한다.

 

 

기계 조작법과 작동 원리

 

신호강도(Gain)

신호강도의 증가는 초음파의 강도를 증가시킨다.

초음파 강도가 증가됨에 따라서 영상이 밝아지고, 반사되는 구조물 윤곽의 경계가 불분명해질 수 있으므로

시간 게인 보상(TGC, time gain compensation)과 측면 게인 보상(LGC, lateral gain compensation)으로 영상의 보완이 필요하다.

 

기준선(Cursor)

관찰하고자 하는 구조물의 거리나 크기, 두께 등을 측정할 때 유용한 기능을 가지고 있다.

심초음파에서 좌심실의 벽 두께와 좌심실내 수축기와 이완기, 심실내 간격을 측정하여 심장수축기능을 평가하며 용적을 그리거나

특정 구조물의 크기를 측정할 때 표시를 할 수 있게 한다.

 

색 도플러(Color doppler)

비정상적인 혈류의 유무를 판단하는 데 이용한다.

탐촉자를 향하여 오는 혈류는 붉은색으로, 탐촉자에서 멀어지는 혈류는 푸른색으로 나타낸다.

혈류 속도의 분산은 초록색으로 나타낸다.

 

판막의 평가를 위해서는 색 도플러(color doppler) 검사가 필수이다.

판막의 역류가 있을 때 색 게인을 조절하고,

특히 뒤바뀜 속도(aliasing velocity)를 조절하여 역류하는 도플러의 용적을 측정할 수 있다.

 

간헐파 도플러(pulse wave, PW)와 연속파 도플러(continuous wave, CW)는 역류 속도를 구하는 데 꼭 필요한 검사이다.

 

간헐파형 도플러 (PW, pulse wave doppler)

저속의 혈류를 측정하는 데 사용하며 ±1m/s 정도가 측정 가능 속도이다.

탐촉자를 향하여 오는 혈류를 (+)로 나타내어 기준선의 위쪽에, 탐촉자에서 멀어지는 혈류를 (-)로 나타내어 기준선의 아래쪽에 표시한다.

표본 용적 위치를 정하여 혈류의 속도를 측정하고자 하는 특정 위치를 지정한다.

표본 용적의 폭은 1~2mm까지 자유롭게 바꿀 수 있으나 일반적으로는 4mm 내외로 지정한다.

이완기 검사 시에 조직 도플러(tissue doppler)에서 간헐파 도플러를 측정하여 이완기 기능 장애를 평가할 수 있다.

 

연속형 도플러 (CW, continuous wave doppler)

초음파의 송신과 수신을 탐촉자의 서로 다른 소자에서 연속적으로 함으로써  ±7m/s 정도의 높은 혈류 속도까지 측정 가능하다.

 

조직 도플러 영상 (TDI, tissue doppler imaging)

심장 조직 운동에 최적화된 영상이다. 심근의 혈류와 달리 속도는 낮지만 진폭이 높다.

심근의 색 변화는 가까이 오는 파형은 붉은색, 멀어지는 움직임은 푸른색으로 나타난다.

특히 이완기 평가 시 초기 이완속도를 측정하고 승모판륜(mitral annulus)에서 경승모판 혈류최고속도(transmitral flow velocity)를 측정하여 상관관계를 계산하여 이완기 평가를 하는 데 유용하게 사용할 수 있다.

 

M 방식 (MM, M-mode)

이면성 심초음파의 영상 위에 표지선을 위치시키면 그 표지선이 지나는 곳의 시간에 따른 움직임을 얻을 수 있다.

일반적으로 흉골연창에서 좌심실이나 좌심방 및 대동맥 기시부의 크기를 측정하고 심실벽의 두께를 측정하는 데 사용한다.;

좌심실의 장축과 수직이 되도록 표지선을 위치시켜야 좌심실 및 심실벽의 두께를 정확히 측정할 수 있고,

대동맥 장축과 표지선이 수직을 이루도록 해야 대동맥 기시부와 좌심방의 크기를 정확히 측정할 수 있다.

 

 

 

심초음파 기본 조작법

 

1. Tilt : 탐촉자가 제 위치에 고정되어 있고, 탐촉자의 면이 동일한 축에서 다른 이미지 평면을 보여주기 위해 이동하는 움직임

 

2. Sweep : 연속하는 긴 파형의 비디오 클립을 캡처하는 동작

 

3. Rotate : 탐촉자를 고정 위치에 유지하면서 index marker를 새로운 위치로 돌리는 것

 

4. Slide : 탐촉자를 환자의 피부 위에서 새로운 위치로 이동시키는 것

 

5. Rock : 구조물을 중앙에 놓거나 시야를 확장하기 위해 동일한 이미지 평면에 머물면서 탐촉자를 움직이는 동작

 

6. Angle : 탐촉자를 동일한 위치에 유지하고, 사운드 빔을 관찰하고자 하는 구조물로 향하게 하여 이미지가 최적화되는 동작

 

The 4 Cardinal Ultrasound Movements