L’ultrasuono Doppler è la tecnologia che emette un tono ad alta frequenza per misurare il suo “rimbalzo” da un oggetto di densità variabile, nonché il movimento e la velocità di qualsiasi cosa all’interno dell’oggetto. Ha applicazioni in una varietà di campi, tra cui militare e industriale, ma è meglio conosciuto come mezzo per l’imaging medico. L’area pelvica di una donna incinta ha osso semisolido, tessuto muscolare denso e fluido acquoso. Gli ultrasuoni possono distinguerli. La capacità aggiuntiva di misurare lo “spostamento Doppler” nell’onda sonora riflessa può inoltre determinare, ad esempio, se il sangue che pompa dal cuore di un nascituro è sano e sufficiente dal punto di vista dello sviluppo.
Il principio di base degli ultrasuoni è il sonar, la capacità di ecolocalizzazione di pipistrelli e delfini di “vedere” non a vista, ma emettendo un clic o un grido acuto e quindi valutando le caratteristiche del suo riflesso sulle superfici e sugli oggetti nel loro spazio vitale. Un esempio dell’effetto Doppler è un’auto che passa davanti a un pedone fermo. Quando l’auto si avvicina, si sente il suono del suo motore salire sempre più a un tono notevolmente più alto; e quando l’auto passa e si allontana, il suono diminuisce di intensità corrispondentemente. La sua velocità e il suo suono sono immutabilmente costanti; ma le onde sonore generate dal motore vengono effettivamente compresse o allungate dal suo movimento. Un pedone non vedente può valutare le caratteristiche di questo spostamento del passo e determinare bene la direzione e la velocità di movimento dell’auto.
L’effetto Doppler è stato teoricamente articolato da un omonimo fisico austriaco nel 1842, ma non è stato per altri cento anni che l’ecografia, graficando visivamente o visualizzando il suono, è diventata un campo scientifico vigoroso. L’ecografia Doppler, che richiedeva la misurazione continua dei minimi cambiamenti nelle frequenze del suono riflesso nel tempo, richiedeva sistemi elettrici ed elettronici corrispondentemente più precisi e veloci. Continuano a essere sviluppati miglioramenti nei dispositivi medici che utilizzano l’ecografia Doppler, in particolare nella loro sonda a contatto e nella visualizzazione dei dati.
Le sonde a ultrasuoni collegate sono trasduttori elettroacustici, che convertono l’energia elettrica in energia sonora e viceversa. Il suono generato da loro non può essere sentito o sentito dagli umani – da 1 a 18 megahertz di frequenza, variabile per penetrare più a fondo nei tessuti umani. Un’ecografia Doppler potrebbe emettere un tono continuo, ma la maggior parte dei modelli trasmette il tono e riceve i suoi echi come una successione di impulsi molto rapidi. Il vantaggio di quest’ultimo è che può essere analizzato anche un singolo impulso, ad esempio traducendo il ritardo temporale dell’eco in distanza e creando immagini tridimensionali più accurate.
La maggior parte dei display ecografici Doppler sono calcoli digitali dei dati audio codificati elettronicamente in una migliore ricreazione della vera anatomia del corpo. Un’area della ricerca ecografica in corso è quella di perfezionare ed esaurire esattamente come ogni tipo di tessuto umano ne assorbe e riflette alcune di tutte le frequenze all’interno della gamma di questi strumenti. I programmi per computer per la traduzione della visualizzazione vengono aggiornati di conseguenza con informazioni nuove e più veritiere.
Un dispositivo medico ad ultrasuoni Doppler misura la direzione e la velocità delle cose nel corpo umano con un alto livello di precisione. L’applicazione più comune è valutare il movimento del sangue, come il flusso diminuito dell’arteria bloccata di un cuore o il riflusso inverso di una delle sue valvole indebolite. È anche un prezioso strumento aggiuntivo per monitorare lo sviluppo di un feto nell’utero misurando sia la propria circolazione sanguigna sia il tasso salutare di scambio di liquidi con la madre.