Principios Fisicos Efecto Doppler

Principios Físicos del Efecto Doppler – Aplicaciones en Ecocardiografía
José Maria del Castillo

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l efecto Doppler fue descrito en 1842 por el matemático austriaco Christian Doppler (1803-1853). Aunque haya algunas discrepancias en relación a su biograf ía,1 su artículo original “Über das farbige Licht der Doppelsterne und einiger anderer Gestirne des Himmels” (sobre el color de lasestrellas dobles y algunas otras estrellas de los cielos), publicado en Praga en 1843, marcó el inicio de los estudios sobre la determinación de las velocidades, basados en la variación de frecuencia que sufre la fuente productora de luz cuando se mueve en relación al observador. En su estudio, Doppler observó que los cuerpos celestes que se aproximan al observador emiten un espectro luminoso demayor frecuencia (desvío hacia el azul) que los que se alejan, los cuales emiten un espectro luminoso de menor frecuencia, con desvío hacia el rojo. En 1845, el meteorólogo holandés Christophorus H. D. Buys Ballot (1817-1890), acreditando poder aplicar este principio a fenómenos vibratorios demostró el efecto sobre los sonidos, estableciendo, aunque subjetivamente, la diferencia de de una notamusical emitida por un grupo de trompetistas sobre un tren en movimiento, cuya variación de tono fue evaluada por otros músicos instalados en la plataforma, verificando aumento de la frecuencia al aproximarse y disminución de la frecuencia al alejarse del tren.2 Así, aplicado al sonido, el efecto Doppler postula que, cuando la fuente sonora se aproxima, la frecuencia del sonido aumentaproporcionalmente a la velocidad del movimiento. Cuando la fuente sonora se separa, la frecuencia del sonido disminuye. Si la fuente sonora (u observador) no estuviera en movimiento no hay variación de la frecuencia de sonido. Es el caso de la ambulancia que pasa cerca de nosotros en la calle: cuando se aproxima, el sonido de la sirena parece ser más agudo (mayor frecuencia) que cuando se aleja. Una variación deuna octava en el sonido corresponde a una velocidad de aproximadamente 70 km/h.3 Cuando aplicamos este concepto los elementos figurados de sangre que circulan dentro de los vasos o a través de cavidades cardiacas y las válvulas, podemos medir la velocidad de la sangre, por lo tanto, la velocidad de flujo. Si dirigimos un haz de ultrasonido en dirección a los elementos figurados dentro de un vaso,la señal recibida tendrá una frecuencia mayor o menor conforme estos se aproximen o se separen del transductor (Fig. 2-1). La diferencia de frecuencia entre el ultrasonido emitido y el ultrasonido recibido se denomina desvío Doppler (o desplazamiento Doppler, del inglés Doppler shift) y es proporcional a la velocidad con que los elementos formes de la sangre se mueven, así como el ángulo deincidencia de los ultrasonidos con relación a la dirección de movimiento. La ecuación que expresa esta velocidad es: v = ∆f. C / 2F. cos θ donde v = velocidad de las células sanguíneas, en m/s; ∆f = diferencia de frecuencia entre el ultrasonido emitido y el ultrasonido recibido (o desvío Doppler), en KHz; C = constante de velocidad del ultrasonido en el medio (aproximadamente 1.540 m/s); F = frecuenciaemitida por el transductor; θ = ángulo de intersección entre el haz de ultrasonido y la dirección del flujo.

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Parte I • Fundamentos Básicos

PARTE I
Arco ascendente Arco aórtico Arco descendente

recibido (USr) presenta mayor frecuencia que el emitido (USe) (efecto doppler positivo), dependiendo de la velocidad del eritrocito y del ángulo de incidencia en relación con el flujo. Locontrario ocurre cuando el eritrocito se aleja del transductor (efecto doppler negativo); V = Velocidad; ∆f = variación de frecuencia; (shift doppler); C = velocidad de transmisión del ultrasonido en los tejidos biológicos (1.540 m/s); F0 = frecuencia nominal del transductor; θ = ángulo entre el haz y el flujo; T = cristal transmisor; R = cristal receptor.

Fig. 2-1. Cuando el eritrocito se...