经颅多普勒超声检测技术

经颅多普勒超声技术 经颅多普勒超声检测技术 发表者何建明 访问人次2679 经颅多普勒超声检测技术何建明 一 多普勒超声检测血流速度的基本原理 经颅多谱勒是利用超声多普勒效应来检测颅内脑底主要动脉的血流动力学及血流生理参数的一项无创性检查方法。1982 年挪威学者Aaslid 在世界上率先报道了经颅多谱勒超声技术他将低发射频率2 M Hz 与脉冲多普勒技术相合 使超声声束得以穿过颅骨较薄的部位特定的声窗直接获得在规定距离及规定取样容积内的脑底血管多普勒频移信号。近年来经颅多谱勒采用经微机进行多普勒频谱快速富里叶Fourier转换显示并计算了如收缩期峰速度、舒张期末速度、平均速度、收缩峰与舒张期末血流速度比值SD、搏动指数PI、阻力指数RI 等一系列的生理参数指标能帮助临床对各种脑血管病进行正确的分析。 1842 年奥地利学者克约斯琴??约翰??多普勒描述了一种物理学效应。他在观察来自星球的光色变化时发现当星球与地球相向运动时光色向光谱的紫色端移位表明光波的频率升高而当星球与地球背向运动时光色向光谱的红色端移位表明光波的频率降低。这种物理学现象被命名为多普勒效应。多普勒超声诊断仪是利用多普勒效应对血流进行探测的仪器。探头作为超声波的发射器和接收器这样的结构检测出来的频率变化则是由于反射物血细胞 位移所引起的。在测定血流速度时超声波在组织中的传播速度和发射频率是固定不变的。这样 所检测出的血流速度V 和真实的血流速度V之间存在一个非常简单的关系V Vcosθ 式中的θ是超声束与血流方向之间的夹角。从式中不难看出超声束与血流方向之间的夹角越小其结果越接近真实血流速度。在进行脑血管检测时我们无法估计超声束与血管走向之间的夹角。但由于脑底血管与超声窗口的解剖位置相对恒定这样就有了一个便于测量真实血流速度的解剖学基础即超声窗口对超声束入射部位的限制决定了只能以小角度检测颅内血管的血流速度。因此可以略去这一角度形成的误差即认为超声束与血管走向之间的夹角为零。 二 检测方法 1颅外段血管检测 颅外段血管检测包括颈总动脉、颈外动脉、颈内动脉颅外段。行颅外段动脉全面检对正确识别颅内血流动力学改变有重要意义。在颈总动脉分叉处和颈内动脉最易发生狭窄或闭塞如果病变进程较为缓慢则可在颅内建立侧枝循环充分了解这一点才可以避免将侧枝循环效应判断为颅内血管狭窄的错误。 病人去枕仰卧位头偏向对侧将4 M Hz 探头置于胸锁乳突肌外侧从近端到远端移动探头对颈总动脉进行完整的观察检测时应注意使超声与血管走行方向保持在45?角的位置。角度过大或过小都会影响计算出来的血流速度。 一般在甲状软骨水平分出颈外动脉向前上方对其进行追踪检测和记录。从颈总动脉分叉处向后上方外侧追踪观察颈内动脉直至不能检测为止。正常情况下 对颈总动脉颈外动脉的检测不存在识别上的困难。颈总动脉颈外动脉和颈内动脉的频谱形态有明显区别前两者都具有很强的搏动性。 2颅内段血管检测 确定声窗是经颅多谱勒检测成功的第一步。声窗即是超声波能够穿透颅骨而没有严重衰减的通道。目前已经确定并能应用于临床的主要有三个“窗” 即颞窗、眶窗和枕窗。一个良好的颅内血管多普勒信号的获得在确定了声窗之后更有赖于操作者熟练的技术使探头在最佳的位置和角度才能得到足够的多普勒超声信号。 1 颞窗颞窗是在颧弓上方、眼眶外缘和耳之间的范围内。此区内又可分为前、中、后窗。由于超声穿透颞窗取决该部位颅骨的厚度因而在不同年龄、性别的人之间有着不同程度的差异。在青壮年通常有较大的范围可以获得理想信号在老年由于骨质增厚颞窗往往缩小甚至缺如这在老年女性受检者中表现尤甚。 在颞窗检测时受检者取仰卧位头置正位 在检测局部涂以足够的导声耦合剂以 适度的压力保持探头和皮肤良好接触又不至把耦合剂挤压出去并引起病人的不适感。采用频率为2 M Hz 的聚焦发射探头深度一般先定在55 60cm 之间在此深度最易获得多普勒信号。当发现多普勒信号后 再轻微移动或倾斜探头 选择最佳探头位置以得到最强、最清晰的多普勒频移信号。经颞窗可以检测大脑前动脉、前交通动脉、大脑中动脉、颈内动脉终末段、后交通动脉、大脑后动脉和基底动脉分叉处。 2 眶窗受检者仰卧头置正位双目闭合 使用2 M Hz 探头放在眼睑上不需用力压只要保持探头与皮肤接触即可。多普勒能量降到5 并尽可能缩短在眼部的检测时间。经眶窗检测的重点为颈内动脉虹吸段和眼动脉。 3 枕窗受检者低头屈颈使头颅和环椎之间的空隙开大。探头放在颈后正中线枕骨粗隆下15 2cm 处声束指向眉弓 使其经枕骨大孔入颅。此窗口可以检测到椎动脉颅内段、小脑后下动脉和基底动脉。 三 正常脑血管多普勒频谱及各血流参数 典型的正常经颅多普勒频谱图形是由一系列连续而有规律、与心动周期一致的脉搏波动图组成。其形成近似于一个直角三角形每个频率占据一个心动周期。频率外层曲线由上升支和下降支组成上升支与零基线的夹角称α角收缩期出现两峰 即S1 峰、S2 峰舒张早期形成第三峰 即D 峰。从收缩期开始到最高血流速度的时间称峰时图44。 在频谱上某一瞬间从零基线到最高血流速度之间的速度分布范围称为频宽。高能量信号集中在周边色彩较深 低能量信号分布在频谱的下边 色彩较淡。由此形成窗口称“频窗”。频窗的形成主要是由于血流在血管内的“层流” 所引起 血液层流状态被改变频窗也消失。值得注意的是有时会出现频窗消失的假象如声束与血管的角度不恰当超声反射能量过强等。因此在检测时要力求找到最佳透射角选择合适的超声发射功率。 图44 正常经颅多普勒频谱示意图 颈内动脉与颈外动脉频谱形态有显著区别颈内动脉血流与颅内动脉的血流特征相同阻力相对较低下降支比较平缓颈外动脉为高阻力型有外周血管的特征收缩峰高尖下降支陡峭舒张期切迹明显。 经颅多普勒频谱参数包括血流速度、搏动指数、收缩峰与舒张期末血流速度比值、阻力指数。血流速度测定是经颅多普勒频谱分析的主要参数其中包括收缩峰血流速度V S平均血流速度V m 舒张期末血流速度Vd。搏动指数PI收缩峰与舒张期末血流速度比值SD 这两个参数是反映血管顺应性和血管弹性的指标 阻力指数RI 是反应脑血管的舒缩状态即阻力状况的指标。如下 PI 收缩峰血流速度舒张期末血流速度平均血流速度 SD 收缩峰血流速度舒张期末血流速度 RI 收缩峰血流速度舒张期末血流速度收缩峰血流速度 二、脑血管疾病的TCD诊断 一 脑动静脉畸形Cerebral arteriovenous malformation A V M 脑A V M 为先天性脑血管发育异常 其主要病理生理是畸形血管盗血 大量脑动脉血经动———静脉短路流失引起脑血流动力学改变。利用经颅多普勒技术不仅可以检测畸形血管部位的异常血流同时可以检测到所有参与供血的动脉及对侧或同侧半球存在的盗血现象。 1脑AV M 的TCD 表现 1 血流速度的改变 在正常的动静脉之间存在毛细血管网 可以形成正常的血管阻力。动静脉畸形时动脉与静脉间因瘘道的存在血管阻力下降造成血流量的增加血循环时间明显加快表现出高血流速度低阻力的多普勒血流特征血流速度可高于正常的两至三倍之多舒张期相对升高显著因而收缩与舒张期流速比值SD 明显减低。供血动脉低阻力特征以搏动指数PI 降低反应出来且PI 随血流速度的增高而明显下降。 2 血流频谱特征 因供血动脉流速增加收缩、舒张流速比值明显减低致频谱出现收缩期与舒张期频移差值减少即频谱明显增宽图5 1 45越接近畸形血管团流速越高血流紊乱血管扩张、迂曲频谱越失去正常“频窗” 特征 表现出边界毛刺样 频窗充填不同频率的紊乱的? 餍藕挪愦尾磺逦辛鞯推敌藕旁銮扛咂敌藕偶跞趸蛩 蜓 髌灯住?3 血流音频特征 正常多普勒血流音频柔和清晰动静脉畸形时血流速度及流量增加畸形血管团血流方向不同音频信号差别较大。检测时可监听到血流声频信号洪大、粗糙、杂乱如同机器“隆隆样” 血管杂音 亦可伴尖锐的乐性杂音声频。 图45 脑AV M 供血动脉血流频谱高流速、低阻力特征 4 颅内盗血 由于畸形血管团中阻力降低和血流速度增加使供血动脉中的压力下降供应正常脑组织的血流被脑A V M 盗血出现“盗血综合征”。TC D 检测可以发现异常交通动脉开放 如大脑前动脉A C A 、大脑后动脉PC A 等血流方向逆转血流速度增加等。 2脑AV M 血管内栓塞疗效的TCD 评价 脑A V M 的主要病理变化是颅内血流动力学发生改变。由于畸形盗血而出现供血动脉高流速、低阻力及交通动脉开放。当畸形血管团被栓塞其内部阻力的增加必然引起供血动脉内压力上升和血流速度不同程度的降低供应畸形病变的血流在颅内重新分配。因此栓塞治疗后原供血动脉血流速度的改变是评价疗效的重要指标。我们通过对170 例脑A V M 的TC D 观察发现栓塞完全的供血动脉其舒张期末流速Vd 降低率大于收缩期峰值流速Vd 降低率说明Vd 的变化更能敏感地反映供血动脉远端阻力的改变单支供血的A V M 栓塞疗效远比多支供血的A V M 效果满意多支供血的A V M 情况较复杂表现为被栓塞的供血动脉其平均流速及PI 值恢复或接近正常 未栓塞的供血动脉血流速度增减不等 增高愈显著的供血动脉其PI 值降低愈明显。表明栓塞的供血动脉停止对畸形的供血 未栓塞的供血动脉对畸形的供血增加认为与栓塞后颅内血流再分配有关。 3诊断与鉴别诊断 脑A V M 的TC D 诊断?供血动脉表现高流速低阻力PI 降低或明显降低收缩舒张比值下降?血流频谱表现为收缩期频移与舒张期频移差值减少 即频谱明显增宽舒张期弥散收缩峰不清晰或频谱紊乱不规则边界毛糙不整?血流声频洪大粗糙如机器“隆隆样” 血管杂音或尖锐的乐性杂音声频?颅内盗血征象。 根据脑A V M 血流动力学变化特点 结合临床病史 有助于鉴别脑血管痉挛与血管狭窄。 脑血管痉挛与蛛网膜下腔出血密切相关多普勒血流速度为均匀性升高收缩峰锐利收缩与舒张期流速对称性升高PI 在正常范围。 动脉狭窄多见于各种原因的动脉粥样硬化 非特异性颅内动脉炎 动脉血栓形成等。多普勒血流速度升高的特点为节段性流速增加 且狭窄远端的流速可减低或正常频谱湍流频窗充填能量较弱收缩期频谱表现为“窄带型”。 根据脑A V M 血流特征性改变TC D 可以做出明断 但对于动脉远端小型直2cm 畸形者供血动脉血流速度和搏动指数无明显改变TC D 诊断较为困难。因此TC D 检查无明显异常改变者也不能排除脑A V M 的存在必要时需进行脑血管造影确诊。 4临床评价 脑A V M 的诊断一般要依靠脑血管造影和CT 扫描但均不能获得颅内血流动力学信息TC D 能实时、动态观察畸形供血动脉高流低阻的血流特征了解引流静脉及颅内盗血情况提供血流动力学参数同时根据血流动力学参数的变化对血管内栓塞治疗效果进行客观地评估。因而TC D 可作为是脑A V M 诊断、疗效评估及随访的一种无创性检查手段。 二 颈动脉海绵窦瘘Carotid cavernous fistulas CCF 颈动脉海绵窦瘘是由于颈内动脉海绵窦段及其分支损伤后与海绵窦之间形成异常通道所致。患者可出现患侧搏动性眼球突出触诊可看到眼球有震颤听诊可闻及连续性杂音并出现眼球运动障碍和视力减退等。TC D 检测的意义在于明确患者血流动力学改变颅内侧枝循环代偿情况及引流静脉途径也可作为评价血管内治疗效果及随访的无创性检查手段。 1颈动脉海绵窦瘘的TCD 表现 1 患侧 颈内动脉瘘口近端高流速低阻力 图46 TCD 显示颈动脉海绵窦瘘ICA 血流频谱 A 栓塞前TCD 示瘘口以下ICA 频谱 B 栓塞后TCD 示ICA 血流频谱 经眶窗检测 患侧颈内动脉流速明显增高PI 值降低 若瘘口位置较低在眶窗有时只能探出流速较低或正常的血流信号而在颞窗将探头稍斜向后下常常可探及一异常高流低阻的血流信号为瘘口处或瘘口以下的颈内动脉。用4 M Hz 探头在颈部检测可发现颈内动脉流速明显增高PI 值降低图46。 2 瘘口远端血流速度降低 患侧大脑中动脉、大脑前动脉血流速度低于健侧患侧大脑后动脉、健侧大脑前动脉流速正常或代偿性增高。 3 眼上静脉异常 图47 颈动脉海绵窦瘘经眼上静脉引流 A 栓塞前TCD 所示眼上静脉血流频谱 B 栓塞后异常眼上静脉频谱消失TCD 示正常眼动脉频谱 C 彩色多普勒血流显像示异常眼上静脉 D 栓塞后正常眼动脉 E DSA 示海绵窦及增粗的眼上静脉 F 栓塞后DSA 结果 由于患侧颈内动脉血流分流到海绵窦内窦内压力过高血流流入与海绵窦相通的各静脉中受动脉血流的影响眼上静脉代偿性扩张管壁增厚呈动脉化改变。多普勒表现为眼上静脉流速增高血流反向 搏动性增强图5 1 47。当颈动脉海绵窦瘘较严重海绵窦内压力过高时动脉血可经海绵前、后间窦流向对侧海绵窦。TC D 检出双侧动脉化、血流反向的眼上静脉频谱。 4 频谱形态及声频异常 患侧颈内动脉虹吸段频谱紊乱波峰融合边缘不清同侧大脑中动脉大脑前动脉频谱正常有时可出现紊乱的频谱波形声频粗糙似机器隆隆样回声。 5 盗血现象 瘘口较大流速过高可产生虹吸作用出现明显的盗血现象表现为对侧颈内动脉血流通过对侧大脑前动脉同侧大脑前动脉A1 段流向瘘口同侧大脑后动脉通过后交通动脉向瘘口倒灌此时双侧大脑前动脉患侧大脑后动脉血流速度增高患侧大脑前及颈内动脉终末端血流方向逆转恰与正常情况下的双向血流调转方向因而很容易将二者混淆。压迫颈总动脉可鉴别正常时压迫颈总动脉大脑前动脉血流方向倒转颈内动脉终末端流速明显降低或消失颈动脉海绵窦瘘时压迫颈总动脉可见双向血流均增高。 6 侧枝循环检测方法 颈动脉海绵窦瘘血管内栓塞治疗的目的在于阻塞瘘口尽可能保持颈内动脉通畅。当瘘口太小或栓塞困难时需行患侧颈内动脉闭塞。因而了解患者Willis 环代偿能力极为重要。TC D 能实时、准确地检测前、后交通动脉代偿情况为必要时行一侧颈内动脉闭塞提供参考依据。检查方法 经颞窗检出瘘口侧大脑前动脉A1 血流信号后 压迫同侧颈总动脉大脑前动脉血流迅速降低并出现逆转表明血流自对侧大脑前动脉经前交通动脉而致前交通动脉代偿好。若仅有流速降低无逆向血流或流速极低表明前交通动脉无代偿能力或代偿欠佳。检出大脑后动脉压迫同侧颈总动脉大脑后动脉流速明显增高表明后交通动脉代偿好若大脑后动脉血流无改变或轻微增高表明后交通动脉无代偿能力或代偿欠佳。 2CCF 静脉引流方式的TCD 检测 在CCF 时由于海绵窦内压力增高 动脉化血流经其不同的途径回流 可出现不同的静脉引流途径。TC D 经眶窗可直接观察向前或向对侧引流时双侧眼上静脉的变化经颞窗可检测向上引流时增粗的侧裂静脉岩上窦、岩下窦虽不能直接检测但因其向下直接注入颈内静脉 因而可根据颈内静脉血流变化的检测 间接判断向后的引流途径。眼上静脉常常是主要引流静脉由于长期高流量血逆流 使眼上静脉代偿性扩张管壁增厚呈动脉化改变。TC D 能特征地显示流速增高 低阻力及动脉化的频谱。当C CF 较严重海绵窦内压力过高时不但患侧症状明显而且动脉血可经海绵窦前、后间窦流向对侧海绵窦出现对侧的症状临床表现双侧搏动性突眼TC D 检出双侧动脉化、血流反向的眼上静脉。当C CF 血流以岩上窦、岩下窦引流为主时 颈内静脉不仅流速增 高还表现为声频及频谱形态异常。由于岩上窦和岩下窦均被纤维组织形成的脑膜所包裹可抵抗较高的血流压力不易扩张因而海绵窦内的动脉血以较高的压力及最短的回流途径直接流入颈内静脉使其血流出现明显异常。TC D 表现其流速较正常增高相差非常显著声频异常似水泡音频谱边界呈毛刺样改变。这是由于大量动脉血未得到缓冲而流入颈内静脉使其压力增高 动静脉血混流 正常血流状态紊乱所致。在行海绵窦瘘血管内栓塞治疗后 上述表现消失。CCF 静脉回流途径TC D 检测结果与DSA 比较表2。 表2 静脉回流途径TCD 检测与DSA 比较 引流途径 TCD DSA 符合率 患侧眼上静脉 64 64 100 健眼上静脉 10 10 100 岩上窦、岩下窦 33 37 89 皮层静脉 21 25 84 3CCF 血管内栓塞疗效的TCD 评价 TC D 检测C CF 能实时、准确观察因瘘口引起的颅内血流动力学改变及侧枝循环情况。栓塞治疗后因瘘口闭塞TC D 检测显示颅内血流恢复正常 两侧血管流速对称术前盗血及异常回流静脉血流消失颈内动脉血流速度降低PI 值增高 较术前平均降低3025 ?1560cms PI 平均升高032 ?024 有时栓塞后颈内动脉流速明显低于正常应?游 蛏 碜刺 指从朐 鲜跚跋啾让飨愿谋洹?4诊断 CCF 的诊断?患侧颈内动镜土魉俨煌 诠? 脉瘘口近端的血流速度明显增高PI 降低?患侧大脑中动脉、大脑前动脉流速降低尤以大脑前动脉明显?颈内动脉虹吸段流速明显增高频谱紊乱不规则声频嘈杂 ? 眼上静脉血流反向 有搏动性 且流速增高?以下四点异常表现可提示C CF 静脉回流方式A异常眼上静脉搏动征 血流反向是诊断CCF 经眼上静脉引流的可靠指标B 颈内静脉流速增高声频异常 频谱边缘毛糙是C CF 经岩上窦、岩下窦引流的征象C 侧裂静脉流速增高 表明颅内静脉怒张提示向上经皮层静脉引流D健侧眼上静脉或颈内静脉异常 表明CCF 经海绵间窦向对侧引流。 5临床评价 TC D 能准确、系统地观察CCF 时颅内血流动力学的改变情况 包括瘘口近端、瘘口处及瘘口远端血流颅内盗血侧枝循环代偿及静脉回流的方式。特异性地显示眼上静脉低阻力动脉化及血流反向的异常表现 准确提示C CF 各种不同引流方式 压迫颈动脉后可通过交通动脉的检测判断侧枝循环代偿能力为必要时一侧颈内动脉栓塞提供客观依据。栓塞治疗后TC D 检测通过颅内血流的变化回流静脉血流的消失 颈内动脉是否通畅等指标的观察评估疗效。 三 颅内动脉瘤Intracranial aneurysm 颅内动脉瘤是指脑动脉的局部性异常扩大多在脑底动脉的分叉处或分支的夹角向外突出多呈囊状。据报道约80 的颅内动脉瘤分布于脑低动脉环的前半部 而颈内动脉大脑前动脉大脑中动脉 前后交通动脉正处于经颅超声可探测区域内 这是TC D 检测颅内动脉瘤的解剖学基础。 1颅内动脉瘤的TCD 检测 以往国内外报告认为TC D 对颅内动脉瘤检测的主要价值为瘤体破裂后蛛网膜下腔出血导致严重并发症———血管痉挛的判断 其敏感性高达80 100 。我们尝试用TC D 诊断颅内动脉瘤并与DSA 诊断结果进行比较研究 发现TC D 检出异常频谱处与DSA 造影所示瘤体部位完全一致所有TC D 所示瘤体内双向血流频谱DSA 均可见清晰的瘤体内涡流。 表3 TCD 与DSA 检测影像形态结果比较 组别 TCD DSA 异常414167 瘤体内血流速度减低收缩峰陡峭或多峰 不整舒张期末流速低或断流PI 值增高 多为双向血流频谱峰值流速一般20cm s 声频似撞击样轰鸣音。 瘤体大小15cm 以上瘤体内血 流涡流基底部多较宽瘤体轮 廓不完整可见附壁血栓。 可疑4 467 政党背景下近基线处流速极低的异常波 边缘毛刺样无正常波形峰值流速一般 15cms 声频异常。 瘤体大小约06 15cm 涡流有 或不清晰多有瘤蒂瘤体轮廓 较为完整。 正常222267 未见异常 瘤体大小约 03 10cm 较小的高 密度影轮廓清晰。 按TC D 检测瘤体内血流及声频不同将其分为异常、可疑及正常三组 其相应DSA显示见表3 。 按DSA 显示动脉瘤大小分三组TC D 检出结果见表4 巨大型与大型动脉瘤血流参数比较见表5 小型组TC D 检测多为正常其流速未做统计 表4 三组不同大小动脉瘤TCD 检测结 组.