Doppler przezczaszkowy

W większości przypadków diagnostycznego wykorzystania dopplerografii ultrasonograficznej należy ją wykonywać łącznie z dopplerografią przezczaszkową. Wyjątkiem od tej reguły są osoby z niedostatecznie wyrażonymi lub całkowicie nieobecnymi „oknami skroniowymi”, a także pacjenci, u których dopplerografia przezczaszkowa jest niemożliwa z innych przyczyn (7-12% ogółu badanych pacjentów). We wszystkich sytuacjach wymagających weryfikacji, a także określenia charakteru patologii, która doprowadziła do powstania zmian dopplerograficznych, wskazane jest skanowanie dupleksowe lub inne procedury diagnostyczne, które są referencyjne w stosunku do dopplerografii ultrasonograficznej.

Wskazania do przezczaszkowej ultrasonografii Dopplerowskiej

Przezczaszkowa ultrasonografia dopplerowska jest obecnie stosowana zarówno do diagnostyki zmian naczyniowych wewnątrzczaszkowych i określania zmian przepływu w ich świetle, jak i do monitorowania parametrów przepływu krwi w różnych procesach patologicznych i fizjologicznych. Bezpośrednimi wskazaniami do dynamicznej oceny hemodynamiki mózgowej są podejrzenie mikrozatorowości u osób ze zmianami miażdżycowymi, zakrzepowymi odcinków pozaczaszkowych tętnic ramienno-głowowych, chorobami serca, przemijającymi atakami niedokrwiennymi o podłożu zatorowym; patologicznym skurczem naczyń mózgowych. Monitorowanie za pomocą przezczaszkowej ultrasonografii dopplerowskiej jest często stosowane w ostrym okresie udaru niedokrwiennego. Ponadto metoda ta jest szeroko stosowana do oceny wskaźników reaktywności naczyń mózgowych w patologii zwężeniowej/okluzyjnej odcinków zewnątrz- i wewnątrzczaszkowych tętnic ramienno-głowowych, nadciśnieniu tętniczym i niedociśnieniu, różnych postaciach angiopatii i zapaleniach naczyń, którym towarzyszy uszkodzenie różnych odcinków łożyska krążenia mózgowego. Za pomocą przezczaszkowej dopplerografii wykonuje się śródoperacyjne monitorowanie wskaźników hemodynamicznych mózgu podczas interwencji chirurgicznych na sercu i tętnicach wieńcowych, substancji i układzie naczyniowym mózgu, a także ocenia się skuteczność farmakoterapii. Przezczaszkowa sonografia dopplerowska może być stosowana jako metoda diagnostyczna do wykrywania objawów dopplerowskich zwężenia o średnicy większej niż 50% i/lub niedrożności tętnic wewnątrzczaszkowych, w celu określenia poziomu napływu tętniczego przez nie w normie i przy różnych odchyleniach (na przykład skurczu naczyń, rozszerzeniu naczyń, przetoce tętniczo-żylnej) w spoczynku i pod obciążeniem. Znaczenie diagnostyczne przezczaszkowej sonografii Dopplera różni się nieznacznie od przezczaszkowego skanowania dupleksowego, z wyjątkiem niemożności korekcji kąta Dopplera. Kryteria diagnostyczne stosowane w tym przypadku są podobne do tych stosowanych w ultrasonografii Dopplera.

Metodyka wykonywania przezczaszkowej ultrasonografii Dopplerowskiej

Echolokacja dopplerowska przezczaszkowa umożliwia dostęp do środkowych (segmenty M1, rzadziej M2), przednich (segmenty A1 i A2), tylnych (segmenty P1 i P2) tętnic mózgowych, wewnątrzczaszkowej części tętnicy szyjnej wewnętrznej, tętnicy podstawnej, wewnątrzczaszkowych części tętnicy kręgowej (segmenty V4), a także zatoki prostej, żył Rosenthala i żyły Galena. Możliwe jest również rejestrowanie widm przepływów z innych, mniejszych tętnic i żył, ale nie ma metod potwierdzających prawidłowość ich lokalizacji. Bezpośrednia lokalizacja tętnic łączących koło Willisa jest również zasadniczo niemożliwa.

W większości obszarów kości czaszki są grube i nieprzepuszczalne dla fal ultradźwiękowych nawet o niskiej częstotliwości (1-2,5 MHz). W związku z tym do lokalizacji przepływu krwi w naczyniach wewnątrzczaszkowych stosuje się pewne strefy zwane „oknami” ultradźwiękowymi. W tych obszarach kości czaszki są cieńsze lub mają naturalne otwory, przez które wiązka ultradźwięków może swobodnie przedostać się do jamy czaszki. Większość naczyń wewnątrzczaszkowych, których podstawowa możliwość lokalizacji nie budzi wątpliwości, bada się za pomocą czujnika umieszczonego nad łuską kości skroniowej. W tym przypadku lokalizuje się tętnicę szyjną wewnętrzną, tętnice mózgowe przednie, środkowe i tylne (tzw. skroniowe „okno” ultradźwiękowe lub skroniowe podejście akustyczne). Pozostałe okna zlokalizowane są w okolicy połączenia czaszkowo-kręgowego („okno” ultrasonograficzne podpotyliczne; metoda ta służy do lokalizacji odcinków V4 tętnic kręgowych i podstawnych), nad guzowatością potyliczną („okno” przezpotyliczne, zatoka prosta) oraz w okolicy oczodołu („okno” przezoczodołowe, tętnica oczna, tętnica szyjna wewnętrzna w okolicy wewnątrzczaszkowej).

Do potwierdzenia poprawności echolokacji wykorzystuje się zespół cech: głębokość naczynia, kierunek przepływu krwi w świetle naczynia w stosunku do płaszczyzny skanowania czujnika, a także reakcję przepływu krwi w świetle na testy uciskowe. Te ostatnie obejmują krótkotrwałe (3-5 s) uciskanie światła tętnicy szyjnej wspólnej powyżej ujścia (lub dystalnego) po stronie lokalizacji. Spadek ciśnienia w świetle tętnicy szyjnej wspólnej dystalnie od miejsca ucisku i spowolnienie lub całkowite ustanie przepływu krwi w niej prowadzi do jednoczesnego zmniejszenia (ustania) przepływu w zlokalizowanym odcinku tętnicy mózgowej środkowej (odcinek M1 lub M2). Przepływ krwi w tętnicy mózgowej przedniej (A1) i tętnicy mózgowej tylnej (P1) podczas ucisku tętnicy szyjnej wspólnej zależy od budowy koła Willisa i wydolności czynnościowej odpowiednio przedniej i tylnej tętnicy łączącej. W przypadku braku patologii przepływ krwi w tętnicach łączących (jeśli takie istnieją) w spoczynku może być nieobecny, dwukierunkowy lub skierowany w stronę jednej z tętnic łączących, co zależy od poziomu ciśnienia w ich świetle. Ponadto długość tętnic łączących i ekstremalna zmienność ich położenia nie pozwalają na wykorzystanie podanych powyżej pośrednich znaków w celu potwierdzenia poprawności echolokacji. Dlatego testy uciskowe są również stosowane w celu określenia wydolności funkcjonalnej (a nie anatomicznej obecności lub braku) tętnic łączących koło Willisa. Główne ograniczenia diagnostyczne dopplerografii przezczaszkowej wiążą się z zasadniczą niemożnością uwidocznienia ściany naczynia i związaną z tym hipotetyczną naturą jakościowych interpretacji uzyskanych danych, trudnościami w korygowaniu kąta Dopplera przy „ślepej” lokalizacji przepływów w naczyniach wewnątrzczaszkowych, a także istnieniem wielu wariantów budowy, pochodzenia, położenia tętnic i żył wewnątrzczaszkowych (częstość występowania w populacji sięga 30-50%), przy czym wartość znaków pozwalających na weryfikację poprawności echolokacji jest obniżona.

Interpretacja wyników przezczaszkowego badania USG Doppler

Obiektywne informacje o stanie przepływu krwi przez mózg według przezczaszkowej ultrasonografii dopplerowskiej opierają się na wynikach określania wskaźników prędkości liniowej i wskaźników oporu obwodowego. U praktycznie zdrowych ludzi, przy badaniu w spoczynku, charakterystyki dopplerowskie przepływów w tętnicach wewnątrzczaszkowych mogą się dość znacznie różnić, co wynika z wielu czynników (czynność funkcjonalna mózgu, wiek, poziom ciśnienia tętniczego systemowego itp.). Symetria przepływu krwi i jego wskaźniki w parzystych tętnicach podstawy mózgu są znacznie bardziej stałe w czasie (zwykle asymetria wartości bezwzględnych wskaźników charakterystyk prędkości liniowej przepływów w tętnicach mózgowych przednich, środkowych i tylnych nie przekracza 30%). Stopień asymetrii prędkości liniowych i oporu obwodowego w odcinkach wewnątrzczaszkowych tętnicy kręgowej jest wyrażony w większym stopniu niż w zagłębieniu tętnicy szyjnej, ze względu na zmienność budowy tętnicy kręgowej (dopuszczalna asymetria wynosi 30-40%). Określenie wskaźników przepływu krwi w naczyniach wewnątrzczaszkowych w spoczynku dostarcza istotnych informacji o stanie krążenia krwi w tkance mózgowej, ale jego wartość jest znacznie obniżona ze względu na obecność układu autoregulacji przepływu krwi mózgowej, dzięki któremu poziom perfuzji pozostaje stały i wystarczający w szerokim zakresie systemowego (lokalnego śródświatłowego) ciśnienia tętniczego i ciśnienia parcjalnego gazów krwi ( _pO2 i _pCO2). Stałość ta jest możliwa dzięki funkcjonowaniu lokalnych mechanizmów regulacji napięcia naczyniowego, które stanowią podstawę autoregulacji krążenia mózgowego. Spośród powyższych mechanizmów wyróżnia się miogenny, śródbłonkowy i metaboliczny. Aby określić stopień ich obciążenia funkcjonalnego, dopplerografia przezczaszkowa bada wskaźniki reaktywności naczyń mózgowych, które pośrednio charakteryzują potencjalną zdolność tętnic i tętniczek mózgowych do dodatkowej zmiany swojej średnicy w odpowiedzi na działanie bodźców, które selektywnie (lub względnie selektywnie) aktywują różne mechanizmy regulacji napięcia naczyniowego. Jako obciążenie funkcjonalne stosuje się bodźce zbliżone w działaniu do fizjologicznych. Obecnie istnieją metody określania stanu funkcjonalnego miogennych i metabolicznych mechanizmów autoregulacji przepływu krwi mózgowej dla puli naczyń mózgowych. Do aktywacji mechanizmu miogennego (stopień jego dysfunkcji odpowiada mniej więcej stopniowi mechanizmu śródbłonkowego), ortostatycznego (szybkie uniesienie górnej połowy ciała o 75° od początkowej pozycji leżącej poziomo), antyortostatycznego (szybkie opuszczenie górnej połowy ciała o 45° od początkowej pozycji leżącej poziomo) i uciskowego (krótkotrwałe, 10-15 s uciskanie światła tętnicy szyjnej wspólnej nad ustami) stosuje się testy, z wprowadzeniem (zwykle podjęzykowo) nitrogliceryny. Ta ostatnia prowadzi do jednoczesnej aktywacji śródbłonkowego i miogennego mechanizmu regulacji napięcia naczyniowego, ponieważ działanie tego leku jest realizowane bezpośrednio przez elementy mięśni gładkich ściany tętnicy i pośrednio - poprzez syntezę czynników wazoaktywnych wydzielanych przez śródbłonek. Aby zbadać stan mechanizmu metabolicznego autoregulacji przepływu krwi mózgowej, stosuje się test hiperkapniczny (inhalacja przez 1-2 minuty 5-7% mieszaniny CO2 _z powietrzem), test wstrzymania oddechu (krótkotrwałe wstrzymanie oddechu przez 30-60 sek.), test hiperwentylacji (wymuszone oddychanie przez 45-60 sek.) oraz dożylne podanie inhibitora anhydrazy węglanowej acetazolamidu. W przypadku braku objawów obciążenia funkcjonalnego mechanizmów regulacyjnych w spoczynku reakcja na testy jest dodatnia. W tym przypadku odnotowuje się zmianę wskaźników prędkości przepływu krwi i oporu obwodowego odpowiadających przyłożonemu obciążeniu, ocenianych na podstawie wartości wskaźników reaktywności odzwierciedlających stopień zmiany parametrów Dopplera przepływu krwi w odpowiedzi na stymulację obciążeniową w porównaniu z początkowymi. Przy obciążeniu mechanizmów autoregulacji z powodu wzrostu lub spadku ciśnienia śródświatłowego w tętnicach mózgowych lub _pCO2w tkance mózgowej, w stosunku do ich optymalnych wartości, rejestruje się reakcje negatywne, paradoksalne lub wzmocnione pozytywne (w zależności od początkowego kierunku zmian napięcia, średnicy naczyń mózgowych i rodzaju zastosowanej stymulacji obciążeniowej). W przypadku niewydolności autoregulacji krążenia mózgowego, charakteryzującej się zwykle nierównomiernym rozmieszczeniem w tkance mózgowej, zmieniają się reakcje na testy zarówno miogenne, jak i metaboliczne. Przy wyraźnym napięciu autoregulacji możliwy jest patologiczny kierunek reakcji miogennych z pozytywnym charakterem odpowiedzi na testy metaboliczne. U osób z patologią zwężeniową/okluzyjną napięcie mechanizmów autoregulacyjnych występuje z powodu niewydolności lub niedostatecznego rozwoju kompensacji obocznej. W nadciśnieniu tętniczym i niedociśnieniu odchylenia ciśnienia tętniczego systemowego od jego optymalnej wartości prowadzą do włączenia układu autoregulacji. W zapaleniach naczyń i angiopatiach ograniczenia reakcji tonicznych są związane ze strukturalną transformacją ściany naczyniowej (zmiany włóknisto-sklerotyczne, martwicze i inne uogólnione procesy prowadzące do zaburzeń strukturalnych i czynnościowych).

Podstawą ultrasonograficznego wykrywania mikrozatorów mózgowych jest możliwość określenia nietypowych sygnałów w widmie Dopplera dystalnego przepływu krwi (w tętnicach podstawy mózgu), które mają charakterystyczne cechy pozwalające na odróżnienie ich od artefaktów. Podczas monitorowania przepływu krwi w naczyniach wewnątrzczaszkowych za pomocą przezczaszkowej Dopplerografii możliwe jest nie tylko rejestrowanie sygnałów mikrozatorowych, ale także określenie ich liczby w jednostce czasu, a w niektórych sytuacjach - charakteru sygnału mikrozatorowego (odróżnienie zatoru powietrznego od materialnego), co może znacząco wpłynąć na dalszą taktykę postępowania z pacjentem.

Diagnostyka i monitorowanie skurczu naczyń mózgowych jest jednym z najważniejszych zadań metodycznych przezczaszkowej Dopplerografii, biorąc pod uwagę znaczenie skurczu naczyń w genezie niedokrwiennego uszkodzenia tkanki mózgowej spowodowanego załamaniem mechanizmu metabolicznego autoregulacji z późniejszym powstaniem zjawiska hemodynamicznego podobnego do przecieku tętniczo-żylnego. Patologiczny skurcz naczyń mózgowych rozwija się w krwotocznych zaburzeniach krążenia mózgowego, ciężkich urazach czaszkowo-mózgowych, zmianach zapalnych tkanki mózgowej i jej błon (zapalenie opon mózgowych, zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych). Rzadziej występującymi przyczynami tego stanu są leki (np. niektóre cytostatyki), a także napromieniowanie głowy w celu ablacji u pacjentów onkologicznych. Diagnostyczne objawy skurczu naczyń mózgowych w przezczaszkowej Dopplerografii to znaczny wzrost liniowych wskaźników prędkości przepływu krwi, zmniejszenie oporu obwodowego, objawy Dopplera uogólnionej turbulencji w przepływach tętnic spazmatycznych, paradoksalne lub negatywne reakcje podczas testu wysiłkowego mechanizmu metabolicznego autoregulacji przepływu krwi mózgowej. W miarę postępu skurczu naczyń obserwuje się reakcję spastyczną dużych tętnic zewnątrz- i wewnątrzczaszkowych o różnym nasileniu, z przewagą w tych drugich. Im cięższy skurcz, tym wyższe prędkości liniowe przepływu i niższe wskaźniki oporu obwodowego. Ponieważ reakcja spastyczna zewnątrz- i wewnątrzczaszkowa wyraża się inaczej, ale z bardzo specyficznym stosunkiem, rosnącym wraz ze wzrostem nasilenia skurczu (z powodu coraz większego nasilenia w odcinkach wewnątrzczaszkowych), do jej weryfikacji i gradacji stosuje się specjalnie obliczone wskaźniki. W szczególności, aby scharakteryzować stopień skurczu naczyń w układzie tętnicy szyjnej, stosuje się wskaźnik Lindegarda, odzwierciedlający stosunek szczytowej prędkości przepływu skurczowego w tętnicy środkowej mózgu do prędkości w odcinku zewnątrzczaszkowym odpowiadającej tętnicy szyjnej wewnętrznej. Wzrost tego wskaźnika wskazuje na pogorszenie skurczu naczyń.

Badania układu żylnego mózgu z wykorzystaniem przezczaszkowego Dopplera są uwarunkowane z jednej strony zmiennością budowy żył mózgowych, a z drugiej strony ograniczeniami podejść akustycznych i metod weryfikacji poprawności echolokacji (co jest szczególnie istotne w przypadku żył głębokich i zatok). Największe znaczenie praktyczne ma określenie charakterystyk dopplerowskich przepływu krwi w zatoce prostej w spoczynku i podczas testów obciążeniowych czynnościowych mających na celu zmianę (zwiększenie) ciśnienia śródczaszkowego. Znaczenie takich procedur jest uwarunkowane możliwością nieinwazyjnej weryfikacji i oceny ciężkości nadciśnienia śródczaszkowego, a także szeregu innych stanów patologicznych (np. zakrzepica zatok opony twardej). W takich sytuacjach istotnymi diagnostycznie kryteriami dopplerowskimi są wzrost liniowych wskaźników przepływu krwi w żyłach głębokich i zatokach prostych, a także nietypowe reakcje podczas obciążeń antyortostatycznych z przesunięciem „punktu przegięcia” na skutek ograniczenia rezerwy kompensacji objętościowej i sprężystej.

W przypadkach znacznego wzrostu ciśnienia wewnątrzczaszkowego (do poziomu porównywalnego lub przekraczającego ciśnienie tętnicze) rozwija się sytuacja hemodynamiczna charakteryzująca się znacznym spadkiem lub całkowitym ustaniem przepływu tętniczego do mózgu („zatrzymanie krążenia mózgowego”), prowadząca do śmierci mózgu. W tym przypadku nie można uzyskać widma Dopplera przepływu krwi z tętnic wewnątrzczaszkowych (lub zlokalizowany jest przepływ dwukierunkowy o gwałtownie zmniejszonej prędkości), w odcinkach zewnątrzczaszkowych tętnic ramienno-głowowych uśredniona w czasie liniowa prędkość przepływu krwi jest zmniejszona lub równa zeru. Celowość badań z wykorzystaniem dopplerografii ultradźwiękowej przepływu krwi w żyłach zewnątrzczaszkowych (szyjnych wewnętrznych) nie została jeszcze ustalona.