Transkraniaalinen Doppler

Useimmissa tapauksissa, joissa ultraäänidopplerografiaa käytetään diagnostiikassa, se tulisi suorittaa yhdessä transkraniaalisen dopplerografian kanssa. Poikkeuksena tästä säännöstä ovat henkilöt, joilla on riittämättömästi ilmeiset tai kokonaan puuttuvat "ajalliset" ikkunat, sekä potilaat, joille transkraniaalinen dopplerografia on muista syistä mahdotonta (7-12% tutkittujen potilaiden kokonaismäärästä). Kaikissa tilanteissa, jotka vaativat varmennusta sekä dopplerografisten muutosten muodostumiseen johtaneen patologian luonteen määrittämistä, käytetään dupleksiskannausta tai muita ultraäänidopplerografiaan verrattuna viitteellisiä diagnostisia menetelmiä.

Transkraniaalisen Doppler-sonografian indikaatiot

Transkraniaalista Doppler-sonografiaa käytetään tällä hetkellä sekä kallonsisäisten verisuonivaurioiden diagnostiikkaan ja niiden luumenien virtausmuutosten määrittämiseen että verenvirtausparametrien seurantaan erilaisissa patologisissa ja fysiologisissa prosesseissa. Aivojen hemodynamiikan dynaamisen arvioinnin välittömiä indikaatioita ovat epäillyt mikroemboliat henkilöillä, joilla on ateroskleroottisia tai tromboottisia vaurioita brakiokefaalisten valtimoiden ekstrakraniaalisissa osissa, sydänsairaudet, embolisen alkuperän ohimenevät aivoverenkiertohäiriöt (TIA); patologinen aivojen vasospasmi. Transkraniaalisen Doppler-sonografian avulla tapahtuvaa seurantaa käytetään usein iskeemisen aivohalvauksen akuutissa vaiheessa. Lisäksi menetelmää käytetään laajalti aivoverenkierron reaktiivisuusindeksien arviointiin brakiokefaalisten valtimoiden ekstrakraniaalisten ja kallonsisäisten osien stenoottisessa/okklusiivisessa patologiassa, valtimoiden hypertensiossa ja hypotensiossa, erilaisissa angiopatian ja vaskuliitin muodoissa, joihin liittyy aivoverenkiertouoman eri osien vaurioita. Transkraniaalisen Dopplerografian avulla aivojen hemodynamiikan indeksejä seurataan leikkauksen aikana sydämen ja sepelvaltimoiden, aivojen aineen ja verisuoniston kirurgisten toimenpiteiden aikana ja arvioidaan lääkehoidon tehokkuutta. Transkraniaalista Doppler-sonografiaa voidaan käyttää diagnostisena menetelmänä yli 50 %:n läpimitan ahtauman ja/tai kallonsisäisten valtimoiden tukkeuman Doppler-merkkien havaitsemiseen sekä valtimoiden läpi kulkevan valtimoiden läpivirtaustason määrittämiseen sekä normaalisti että erilaisten poikkeamien (esimerkiksi vasospasmi, vasodilataatio, arteriovenoosi shutt) yhteydessä ja levossa että kuormitettuna. Transkraniaalisen Doppler-sonografian diagnostinen merkitys eroaa hieman transkraniaalisen dupleksiskannauksen merkityksestä, lukuun ottamatta Doppler-kulman korjauksen mahdottomuutta. Tässä tapauksessa käytetyt diagnostiset kriteerit ovat samanlaiset kuin ultraääni-Doppler-sonografiassa.

Transkraniaalisen Doppler-sonografian suorittamismenetelmä

Transkraniaalinen Doppler-kaikulokaatio mahdollistaa pääsyn keskimmäisiin (segmentit M1, harvemmin M2), etummaisiin (segmentit A1 ja A2), takimmaisiin (segmentit P1 ja P2) aivovaltimoihin, sisäisen kaulavaltimon kallonsisäiseen osaan, basilaarivaltimoon, nikamavaltimon kallonsisäisiin osiin (segmentit V4) sekä suoraan sinukseen, Rosenthalin laskimoihin ja Galenin laskimoihin. On myös mahdollista tallentaa virtausspektrejä muista, pienemmistä valtimoista ja laskimoista, mutta niiden sijainnin oikeellisuuden varmistamiseksi ei ole menetelmiä. Willisin ympyrän yhdistävien valtimoiden suora paikantaminen on myös periaatteessa mahdotonta.

Useimmilla alueilla kallon luut ovat paksuja eivätkä läpäise ultraääniaalloja edes matalilla taajuuksilla (1–2,5 MHz). Tässä suhteessa käytetään tiettyjä ultraääni-"ikkunoita" kallonsisäisten verisuonten verenkierron paikantamiseen. Näillä alueilla kallon luut ovat ohuempia tai niissä on luonnollisia aukkoja, joiden kautta ultraäänisäde voi vapaasti päästä kallononteloon. Useimmat kallonsisäiset verisuonet, joiden paikantamisen periaatteellinen mahdollisuus on kiistaton, tutkitaan anturilla, joka on sijoitettu ohimoluun levyepiteelin yläpuolelle. Tässä tapauksessa paikannetaan sisäinen kaulavaltimo sekä aivojen etu-, keski- ja taka-valtimot (ns. temporaalinen ultraääni"ikkuna" tai temporaalinen akustinen lähestymistapa). Muut ikkunat sijaitsevat kallon ja selkärangan liitoskohdan alueella (suboccipital ultraääni"ikkuna", tätä menetelmää käytetään nikama- ja basilaarivaltimoiden segmenttien V4 paikantamiseen, takaraivon ulokkeen yläpuolella (transoccipital "ikkuna", suora sinus) ja silmäkuopan alueella (transorbital "ikkuna", oftalminen valtimo, sisäinen kaulavaltimo kallonsisäisellä alueella).

Kaikuluotauksen oikeellisuuden varmistamiseksi käytetään joukkoa ominaisuuksia: verisuonen syvyyttä, veren virtauksen suuntaa verisuonen luumenissa suhteessa anturin skannaustasoon sekä veren virtauksen vastetta luumenissa puristuskokeisiin. Jälkimmäisissä puristetaan lyhytaikaisesti (3-5 sekunnin ajan) yhteisen kaulavaltimon luumenia aukon (tai distaalisen) yläpuolella lokaatiopuolella. Paineen lasku yhteisen kaulavaltimon luumenissa distaalisesti puristuskohdasta ja veren virtauksen hidastuminen tai täydellinen pysähtyminen siinä johtavat samanaikaiseen virtauksen vähenemiseen (lopeamiseen) keskimmäisen aivovaltimon (segmentti M1 tai M2) lokalisoidussa osassa. Veren virtaus etummaisessa aivovaltimossa (A1) ja takimmaisessa aivovaltimossa (P1) yhteisen kaulavaltimon puristuksen aikana riippuu Willisin ympyrän rakenteesta ja vastaavasti etummaisen ja takimmaisen yhdysvaltimoiden toiminnallisesta kapasiteetista. Patologian puuttuessa veren virtaus yhdistävissä valtimoissa (jos sellaisia on) levossa voi olla poissa, kaksisuuntainen tai suuntautunut yhteen yhdistävistä valtimoista, mikä riippuu niiden luumenien painetasosta. Lisäksi yhdistävien valtimoiden pituus ja niiden sijainnin äärimmäinen vaihtelu eivät salli edellä annettujen epäsuorien merkkien käyttöä kaiunpaikannuksen oikeellisuuden varmistamiseksi. Siksi puristuskokeita käytetään myös Willisin ympyrän yhdistävien valtimoiden toiminnallisen kapasiteetin (eikä anatomisen läsnäolon tai puuttumisen) määrittämiseen. Transkraniaalisen dopplerografian tärkeimmät diagnostiset rajoitukset liittyvät verisuonen seinämän visualisoinnin perustavanlaatuiseen mahdottomuuteen ja siihen liittyvään saatujen tietojen laadullisten tulkintojen hypoteettiseen luonteeseen, vaikeuksiin Doppler-kulman korjaamisessa kallonsisäisten verisuonten virtausten "sokean" paikannuksen aikana sekä kallonsisäisten valtimoiden ja laskimoiden rakenteen, alkuperän ja sijainnin useiden varianttien olemassaoloon (esiintyvyys väestössä saavuttaa 30-50 %), joissa kaiunpaikannuksen oikeellisuuden varmistavien merkkien arvo pienenee.

Transkraniaalisen Doppler-ultraäänitutkimuksen tulosten tulkinta

Transkraniaalisen Doppler-sonografian mukainen objektiivinen tieto aivoverenkierron tilasta perustuu lineaaristen nopeusindeksien ja perifeerisen vastuksen indeksien määrittämisen tuloksiin. Käytännössä terveillä ihmisillä levossa tutkittaessa kallonsisäisten valtimoiden virtausten Doppler-ominaisuudet voivat vaihdella melko merkittävästi, mikä johtuu monista tekijöistä (aivojen toiminnallinen aktiivisuus, ikä, systeemisen valtimopaineen taso jne.). Verenkierron symmetria ja sen indeksit aivojen pohjan parillisissa valtimoissa ovat paljon vakiompia ajan kuluessa (yleensä etu-, keski- ja taka-aivovaltimoiden virtausten lineaaristen nopeusominaisuuksien absoluuttisten indeksien arvojen epäsymmetria ei ylitä 30 %). Lineaaristen nopeuksien ja perifeerisen vastuksen epäsymmetria nikamavaltimon kallonsisäisissä osissa ilmenee enemmän kuin kaulavaltimossa nikamavaltimon rakenteen vaihtelun vuoksi (sallittu epäsymmetria on 30–40 %). Veren virtausindikaattoreiden määrittäminen kallonsisäisissä verisuonissa levossa antaa tärkeää tietoa aivokudoksen verenkierron tilasta, mutta sen arvo pienenee merkittävästi aivoverenkierron autoregulaatiojärjestelmän läsnäolon vuoksi, jonka toiminnan ansiosta perfuusiotaso pysyy vakiona ja riittävänä laajalla systeemisen (paikallisen intraluminaalisen) valtimopaineen ja veren kaasujen osapaineen (pO2 _ja pCO2 _{) alueella.}). Tämä pysyvyys on mahdollista paikallisten verisuonten sävyn säätelymekanismien toiminnan ansiosta, jotka muodostavat aivoverenkierron autoregulaation perustan. Edellä mainituista mekanismeista erotetaan myogeeniset, endoteeliset ja metaboliset. Niiden toiminnallisen rasituksen asteen määrittämiseksi transkraniaalisella dopplerografialla testataan aivoverisuonten reaktiivisuuden indeksejä, jotka epäsuorasti kuvaavat aivovaltimoiden ja arteriolien potentiaalista kykyä muuttaa lisäksi halkaisijaansa vasteena ärsykkeille, jotka aktivoivat selektiivisesti (tai suhteellisen selektiivisesti) erilaisia verisuonten sävyn säätelymekanismeja. Funktionaalisena kuormituksena käytetään fysiologisten ärsykkeiden kaltaisia ärsykkeitä. Tällä hetkellä on olemassa menetelmiä aivoverenkierron autoregulaation myogeenisten ja metabolisten mekanismien toiminnallisen tilan määrittämiseksi aivoverisuonipoolissa. Myogeenisen mekanismin aktivoimiseksi (sen toimintahäiriön aste vastaa suunnilleen endoteelimekanismia) käytetään ortostaattisia (ylävartalon nopea nosto 75° alkuperäisestä vaakasuorasta makuuasennosta), antiortostaattisia (ylävartalon nopea laskeminen 45° alkuperäisestä vaakasuorasta makuuasennosta) ja kompressiotestejä (lyhytaikainen, 10–15 sekunnin mittainen yhteisen kaulavaltimon luumenin puristus suun yläpuolelta), joihin liittyy nitroglyseriinin antaminen (yleensä kielen alle). Jälkimmäinen johtaa verisuonten sävyn säätelyn endoteelin ja myogeenisen mekanismin samanaikaiseen aktivoitumiseen, koska tämän lääkkeen vaikutus tapahtuu suoraan valtimon seinämän sileiden lihaselementtien kautta ja epäsuorasti endoteelin erittämien vasoaktiivisten tekijöiden synteesin kautta. Aivojen verenkierron autoregulaation metabolisen mekanismin tilan tutkimiseksi käytetään hyperkapnista testiä (5-7-prosenttisen CO2-seoksen ja ilman hengittäminen 1-2 minuuttia ₎, hengityksen pidätystestiä (lyhytaikainen hengityksen pidätys 30-60 sekuntia), hyperventilaatiotestiä (pakoteellinen hengitys 45-60 sekuntia) ja hiilihappoanhydraasin estäjän asetatsolamidin laskimonsisäistä antoa. Jos levossa ei ole merkkejä säätelymekanismien toiminnallisesta rasituksesta, reaktio testeihin on positiivinen. Tässä tapauksessa havaitaan muutos verenkierron nopeusindikaattoreissa ja perifeerisen vastuksen suhteen, joka arvioidaan reaktiivisuusindekseiden arvoilla, jotka heijastavat verenkierron Doppler-parametrien muutosastetta kuormituksen stimulaation vasteena verrattuna alkuperäisiin. Autoregulaatiomekanismien rasituksessa aivovaltimoiden sisäisen paineen tai pCO2 _{:n nousun tai laskun vuoksi}Aivokudoksessa rekisteröidään optimaalisiin arvoihinsa nähden negatiivisia, paradoksaalisia tai voimistuneita positiivisia reaktioita (riippuen sävyn muutosten alkuperäisestä suunnasta, aivoverisuonten halkaisijasta ja käytetyn kuormitusstimulaation tyypistä). Aivokierron autoregulaation epäonnistuessa, jolle on yleensä ominaista epätasainen jakautuminen aivokudoksessa, reaktiot sekä myogeenisiin että metabolisiin testeihin muuttuvat. Autoregulaation voimakkaan jännityksen myötä myogeenisten reaktioiden patologinen suunta on mahdollinen ja vasteet metabolisiin testeihin ovat positiivisia. Stenoottista/okklusiivista patologiaa sairastavilla henkilöillä autoregulaatiomekanismien jännitys johtuu sivukompensaation epäonnistumisesta tai riittämättömästä kehittymisestä. Valtimoverenpainetaudissa ja hypotensiossa systeemisen valtimopaineen poikkeamat optimaalisesta arvostaan johtavat autoregulaatiojärjestelmän aktivoitumiseen. Vaskuliitissa ja angiopatioissa toonisten reaktioiden rajoitukset liittyvät verisuoniseinän rakenteelliseen muutokseen (fibroskleroottiset, nekroottiset muutokset ja muut yleistyneet prosessit, jotka johtavat rakenteellisiin ja toiminnallisiin häiriöihin).

Aivojen mikroembolian ultraäänitutkimukseen perustuu kyky määrittää distaalisen verenkierron Doppler-spektrissä (aivojen pohjan valtimoissa) epätyypillisiä signaaleja, joilla on ominaispiirteitä, jotka mahdollistavat niiden erottamisen artefakteista. Transkraniaalisen dopplerografian avulla seurattaessa verenvirtausta kallonsisäisissä verisuonissa on mahdollista paitsi tallentaa mikroembolisia signaaleja, myös määrittää niiden lukumäärä aikayksikköä kohti ja joissakin tilanteissa mikroembolisen signaalin luonne (erottaa ilmaembolia materiaalista), mikä voi vaikuttaa merkittävästi potilaan jatkohoidon taktiikoihin.

Aivoverensospasmin diagnostiikka ja seuranta on yksi transkraniaalisen dopplerografian tärkeimmistä metodologisista tehtävistä, kun otetaan huomioon angiospasmin merkitys aivokudoksen iskeemisen vaurion synnyssä, joka johtuu autoregulaation metabolisen mekanismin häiriintymisestä ja sen seurauksena arteriolaarisen laskimoiden ochronoinnin kaltaisen hemodynaamisen ilmiön muodostumisesta. Patologinen aivoverensospasmi kehittyy aivoverenvuotohäiriöissä, vakavassa kraniorebraalisessa traumassa, aivokudoksen ja sen kalvojen tulehdusvaurioissa (aivokalvontulehdus, meningoenkefaliitti). Harvinaisempia syitä tähän tilaan ovat lääkkeiden käyttö (esimerkiksi jotkut sytostaatit) sekä pään sädehoito ablaatiotarkoituksiin syöpäpotilailla. Aivoverensospasmin diagnostisia merkkejä transkraniaalisessa dopplerografiassa ovat merkittävä lineaarisen verenvirtausnopeusindeksin nousu, perifeerisen vastuksen lasku, Doppler-merkit yleistyneestä turbulenssista spasmodisten valtimoiden virtauksessa, paradoksaaliset tai negatiiviset reaktiot aivoverenkierron autoregulaation metabolisen mekanismin rasituskokeissa. Vasospasmin edetessä havaitaan suurten ekstra- ja kallonsisäisten valtimoiden spastista reaktiota, jonka vaikeusaste vaihtelee, ja se on yleisempi jälkimmäisessä. Mitä voimakkaampi spasmi on, sitä suuremmat lineaariset virtausnopeudet ovat ja sitä pienemmät perifeerisen vastuksen indeksit. Koska ekstra- ja kallonsisäinen spastinen reaktio ilmenee eri tavoin, mutta hyvin spesifisellä suhteella, joka kasvaa spasmin vaikeusasteen kasvaessa (johtuen yhä suuremmasta vaikeusasteesta kallonsisäisissä osissa), sen varmentamiseen ja porrastukseen käytetään erityisiä laskettuja indeksejä. Erityisesti kaulavaltimon vasospasmin asteen karakterisoimiseksi käytetään Lindegard-indeksiä, joka heijastaa keskimmäisen aivovaltimon systolisen huippuvirtausnopeuden suhdetta vastaavan sisäisen kaulavaltimon ekstrakraniaalisen osan virtausnopeuteen. Tämän indeksin nousu osoittaa vasospasmin pahenemista.

Transkraniaalisen Doppler-kuvauksen avulla tehtävät aivolaskimojärjestelmän tutkimukset määräytyvät toisaalta aivolaskimon rakenteen vaihtelevuuden ja toisaalta akustisten lähestymistapojen ja kaiunpaikannuksen oikeellisuuden varmennusmenetelmien rajoitusten perusteella (mikä on erityisen tärkeää syvien laskimoiden ja poskionteloiden kohdalla). Suurin käytännön merkitys on veren virtauksen Doppler-ominaisuuksien määrittäminen suorassa poskiontelossa levossa ja toiminnallisten kuormitustestien aikana, joilla pyritään muuttamaan (lisäämään) kallonsisäistä painetta. Tällaisten menetelmien merkitys määräytyy kallonsisäisen paineen nousun vakavuuden ei-invasiivisen varmentamisen ja arvioinnin mahdollisuuden sekä useiden muiden patologisten tilojen (esimerkiksi kovakalvon poskionteloiden tromboosin) perusteella. Tällaisissa tilanteissa diagnostisesti merkittäviä dopplerografisia kriteerejä ovat lineaaristen veren virtausindikaattoreiden nousu syvissä laskimoissa ja suorassa poskiontelossa sekä epätyypilliset reaktiot antiortostaattisten kuormien aikana, jolloin "käännepiste" muuttuu tilavuus- ja elastisen kompensaation reservin rajoittumisen vuoksi.

Tapauksissa, joissa kallonsisäinen paine nousee merkittävästi (valtimopaineen tasolle tai sitä korkeammalle), kehittyy hemodynaaminen tilanne, jolle on ominaista valtimoiden virtauksen merkittävä väheneminen tai täydellinen lopettaminen aivoihin ("aivojen verenkierron pysähtyminen"), mikä johtaa aivokuolemaan. Tässä tapauksessa kallonsisäisistä valtimoista tulevan verenvirtauksen Doppler-spektriä ei voida saada (tai kaksisuuntainen virtaus sijaitsee jyrkästi pienentyneellä nopeudella), brakiokefaalisten valtimoiden ekstrakraniaalisissa osissa verenvirtauksen aikakeskiarvoinen lineaarinen nopeus on pienentynyt tai yhtä suuri kuin nolla. Ultraäänidoplerografialla tehtävän tutkimuksen tarkoituksenmukaisuutta verenvirtauksessa ekstrakraniaalisissa (sisäisissä kaulalaskimoissa) ei ole vielä määritetty.