Las imágenes clínicas por uiltrasonido Doppler se basan en el principio y el efecto Doppler que fue originalmente formulado por el austriaco matemático y científico Christian Doppler en 1942.
Los sistemas Doppler emiten una ráfaga corta de ondas de ultrasonido que luego se refleja en la sangre en movimiento y luego regresa al transductor en una frecuencia diferente, dependiendo de la velocidad y la dirección de la sangre en movimiento. Esta información se muestra en la imagen color así como en la imagen de escala de grises de la estructura estacionaria.
El efecto Doppler se observa en la vida diaria debido al movimiento relativo de las ondas sonoras entre la fuente de sonido y el observador.
El ultrasonido Doppler muestra los cambios en la frecuencia del sonido causada por la sangre en movimiento. Por lo tanto, antes de discutir la ecografía Doppler y su aplicación a la s imágenes, es necesario describir la naturaleza del flujo de sangre.
El efecto Doppler consiste en el cambio de frecuencia que experimenta un sonido cuando se desplaza el emisor con respecto a un receptor inmóvil. La expresión matemática de este efecto permite calcular la velocidad de la sangre en las distintas arterias y por lo tanto podremos cuantificar las estenosis en relación con las elevaciones de velocidad tanto sistólica como diastólica.
Las aplicaciones médicas de Doppler dependen del uso de la ecografía y han estado en la práctica por un tiempo. Los sistemas Doppler emiten una explosión de sonido de muy alta frecuencia diferente denominada como ultrasonido que se refleja de las células rojas de la sangre en movimiento y luego regresan con una frecuencia diferente dependiente de la velocidad y la dirección de la sangre en movimiento.
Este describe el cambio de frecuencia que se produce en cualquier onda cuando existe movimiento relativo entre la fuente emisora y el receptor. Esta diferencia de frecuencia se denomina cambio de frecuencia Doppler o, simplemente frecuencia Doppler. Cuando existe movimiento, al acercarse la fuente emisora las ondas son percibidas por el receptor con mayor frecuencia. En cambio al alejarse se percibirán con menor frecuencia. Por tanto se detectará cambio de frecuencia o frecuencia Doppler, cuya magnitud dependerá fundamentalmente de la velocidad del movimiento y del ángulo de incidencia entre la trayectoria de las ondas y el receptor.
En la clínica este efecto es utilizado para valorar el movimiento de la sangre. El transductor emite una onda de ultrasonidos sobre el vaso sanguíneo. Si hay movimiento, esta onda es reflejada por los hematíes, que constituyen el mayor componente de la sangre.
La frecuencia Doppler detectada dependerá directamente de la frecuencia de onda emitida, de la velocidad de los hematíes y del coseno del ángulo entre el haz ultrasónico y la dirección del flujo y es inversamente a la constante de transmisión del sonido en los tejidos que está en torno a 1540 m/s. Así, conociendo el resto de variables podemos averiguar la velocidad del flujo sanguíneo.
Un espectro Doppler puede ser representada de 3 modos: como señal de audio, de color (con el Doppler color) y como una representación gráfica (con el Doppler pulsado). En la representación gráfica se muestra el espectro de frecuencias detectadas en función del tiempo y la velocidad (de los hematíes).