Dopplermetoden

Dopplermetoden är en teknik som utnyttjar Doppeleffekten för att mäta hastighet och riktning hos rörliga partiklar eller vätskor i olika medier. Den används i allt från medicinsk ultraljud och meteorologi till radarteknik och fordons- samt industriapplikationer där flöden och rörelser behöver kartläggas i realtid.

I medicinsk ultraljud används Dopplermetoden för att bedöma blodflöde i kroppens kärl samt fostrens blodcirkulation under graviditet. En ultraljudsgivare sänder ljud och registrerar frekvensförskjutningen av det reflekterade ljudet från rörliga blodkroppar. Genom olika lägen – kontinuerlig våg Doppler, pulsatad Doppler och färg-Doppler – fås information om flödeshastighet och riktning inom ett bestämt område.

Principen bygger på att frekvensen förändras i förhållande till rörelsen längs sändnings- och mottagningsaxeln. Den vanligaste modellen uttrycker frekvensförskjutningen som Δf = (2 f0 v cos θ) / c, där f0 är sändfrekvensen, v är hastigheten hos det rörliga objektet, θ är vinkeln mellan blodflödets riktning och ultraljudsstrålens riktning, och c är ljudhastigheten i vävnaden (ungefär 1540 m/s).

Begränsningar inkluderar vinkelberoende: ju närmare 90 grader vinkeln är, desto större osäkerhet i beräkningen. Pulsad Doppler kan ge aliasing om flödeshastigheten överstiger det uppmätta område. Artefakter och tekniska faktorer som dopplervinkel, kalibrering och exponeringsinställningar påverkar noggrannheten.

Dopplermetoden har blivit en grundläggande teknik inom klinisk diagnostik och forskning. Den utvecklades ur Christian Dopplers teoretiska arbete och ultraljudsteknikens framsteg under 1900-talet och har vidareutvecklats till olika modaliteter som färgkodad Doppler och spektral Doppler.