Transkraniální doppler

Ve většině případů diagnostického využití ultrazvukové dopplerografie by měla být prováděna společně s transkraniální dopplerografií. Výjimkou z tohoto pravidla jsou jedinci s nedostatečně vyjádřenými nebo zcela chybějícími „temporálními“ okny, stejně jako pacienti, u kterých je transkraniální dopplerografie z jiných důvodů nemožná (7–12 % z celkového počtu vyšetřených pacientů). Ve všech situacích vyžadujících ověření a určení povahy patologie, která vedla ke vzniku dopplerografických změn, je indikováno duplexní skenování nebo jiné diagnostické postupy, které jsou referenční ve vztahu k ultrazvukové dopplerografii.

Indikace pro transkraniální dopplerovskou sonografii

Transkraniální dopplerovská sonografie se v současnosti používá jak k diagnostice intrakraniálních cévních lézí a stanovení změn průtoku v jejich lumenech, tak i k monitorování parametrů průtoku krve při různých patologických a fyziologických procesech. Přímými indikacemi pro dynamické hodnocení mozkové hemodynamiky jsou podezření na mikroembolii u jedinců s aterosklerotickými, trombotickými lézemi extrakraniálních úseků brachiocefalických tepen, srdeční choroby, tranzitorní ischemické ataky embolické geneze; patologický cerebrální vazospasmus. Monitorování pomocí transkraniální dopplerovské sonografie se často používá v akutním období ischemické cévní mozkové příhody. Kromě toho se metoda široce používá k hodnocení indexů cerebrovaskulární reaktivity při stenotické/okluzivní patologii extra- a intrakraniálních úseků brachiocefalických tepen, arteriální hypertenzi a hypotenzi, různých formách angiopatií a vaskulitid, doprovázených poškozením různých úseků mozkového řečiště. Pomocí transkraniální dopplerografie se provádí intraoperační monitorování mozkových hemodynamických indexů během chirurgických zákroků na srdci a koronárních tepnách, substanci a cévním systému mozku a hodnotí se účinnost farmakoterapie. Transkraniální Dopplerovská sonografie může být použita jako diagnostická metoda k detekci Dopplerovských známek stenózy o průměru větším než 50 % a/nebo okluze intrakraniálních tepen, k určení úrovně arteriálního přítoku jimi v normě i s různými odchylkami (například vazospasmus, vazodilatace, arteriovenózní shunt) v klidu a při zátěži. Diagnostický význam transkraniální Dopplerovské sonografie se mírně liší od diagnostického významu transkraniálního duplexního skenování, s výjimkou nemožnosti Dopplerovské korekce úhlu. Diagnostická kritéria použitá v tomto případě jsou podobná kritériím v ultrazvukové Dopplerovské sonografii.

Metodika provádění transkraniální Dopplerovské sonografie

Transkraniální Dopplerovská echolokace umožňuje přístup ke středním (segmenty M1, méně často M2), předním (segmenty A1 a A2), zadním (segmenty P1 a P2) mozkovým tepnám, intrakraniální části vnitřní karotické tepny, bazilární tepně, intrakraniálním částem vertebrální tepny (segmenty V4), jakož i k přímému sinu, Rosenthalovým žilám a Galenově žíle. Je také možné zaznamenat spektra toků z jiných, menších tepen a žil, ale neexistují metody pro potvrzení správnosti jejich lokalizace. Přímá lokalizace spojovacích tepen Willisova kruhu je také zásadně nemožná.

Ve většině oblastí jsou lebeční kosti silné a nepropustné pro ultrazvukové vlny i při nízkofrekvenčních charakteristikách (1-2,5 MHz). V tomto ohledu se k lokalizaci průtoku krve v intrakraniálních cévách používají určité zóny nazývané ultrazvuková „okna“. V těchto oblastech jsou lebeční kosti tenčí, nebo mají přirozené otvory, kterými může ultrazvukový paprsek volně vstupovat do lebeční dutiny. Většina intrakraniálních cév, jejichž základní možnost lokalizace není pochybná, se vyšetřuje senzorem umístěným nad dlaždicí spánkové kosti. V tomto případě se nachází vnitřní karotická tepna, přední, střední a zadní mozková tepna (tzv. temporální ultrazvukové „okno“ nebo temporální akustický přístup). Další okna se nacházejí v oblasti kraniovertebrálního spojení (suboccipitální ultrazvukové „okno“, tato metoda se používá k lokalizaci segmentů V4 vertebrálních a bazilárních tepen), nad týlním výběžkem (transokcipitální „okno“, přímý sinus) a v orbitální oblasti (transorbitální „okno“, oftalmická tepna, vnitřní karotická tepna v intrakraniální oblasti).

Pro potvrzení správnosti echolokace se používá soubor znaků: hloubka cévy, směr průtoku krve v lumen cévy vzhledem k rovině skenování senzoru a také odezva průtoku krve v lumen na kompresní testy. Ty zahrnují krátkodobou (po dobu 3-5 s) kompresi lumen společné karotidy nad ústím (nebo distálně) na straně lokalizace. Pokles tlaku v lumen společné karotidy distálně od místa komprese a zpomalení nebo úplné zastavení průtoku krve v ní vede k současnému snížení (zastavení) průtoku v lokalizované části střední mozkové tepny (segment M1 nebo M2). Průtok krve v přední mozkové tepně (A1) a zadní mozkové tepně (P1) během komprese společné karotidy závisí na struktuře Willisova kruhu a funkční kapacitě přední a zadní komunikující tepny. Při absenci patologie může být průtok krve v spojovacích tepnách (pokud existují) v klidu nepřítomný, obousměrný nebo orientovaný směrem k jedné ze spojovacích tepen, což závisí na úrovni tlaku v jejich lumenech. Délka spojovacích tepen a extrémní variabilita jejich umístění navíc neumožňují použití výše uvedených nepřímých znaků k potvrzení správnosti echolokace. Proto se k určení funkční kapacity (a nikoli anatomické přítomnosti či nepřítomnosti) spojovacích tepen Willisova kruhu používají také kompresní testy. Hlavní diagnostická omezení transkraniální dopplerografie souvisejí se zásadní nemožností vizualizace cévní stěny a s tím spojenou hypotetickou povahou kvalitativních interpretací získaných dat, obtížemi s korekcí Dopplerova úhlu při „slepé“ lokalizaci toků v intrakraniálních cévách, jakož i s existencí více variant struktury, původu, umístění intrakraniálních tepen a žil (frekvence v populaci dosahuje 30–50 %), u kterých je snížena hodnota znaků umožňujících ověření správnosti echolokace.

Interpretace výsledků transkraniálního dopplerovského ultrazvuku

Objektivní informace o stavu mozkového průtoku krve podle transkraniální Dopplerovy sonografie jsou založeny na výsledcích stanovení lineárních rychlostních indexů a indexů periferního odporu. U prakticky zdravých osob se při vyšetření v klidu mohou Dopplerovy charakteristiky průtoků v intrakraniálních tepnách poměrně výrazně měnit, což je způsobeno mnoha faktory (funkční aktivita mozku, věk, hladina systémového arteriálního tlaku atd.). Symetrie průtoku krve a jeho indexy v párových tepnách mozkové báze jsou v čase mnohem konstantnější (asymetrie hodnot absolutních indexů lineárních rychlostních charakteristik průtoků v předních, středních a zadních mozkových tepnách obvykle nepřesahuje 30 %). Stupeň asymetrie lineárních rychlostí a periferního odporu v intrakraniálních úsecích vertebrální tepny je vyjádřen ve větší míře než v karotické pánvi, a to v důsledku variability struktury vertebrální tepny (přípustná asymetrie je 30-40 %). Stanovení ukazatelů průtoku krve v intrakraniálních cévách v klidu poskytuje důležité informace o stavu krevního oběhu v mozkové tkáni, ale jeho hodnota je výrazně snížena v důsledku přítomnosti autoregulačního systému průtoku krve mozkem, díky jehož fungování zůstává úroveň perfuze konstantní a dostatečná v širokém rozmezí systémového (lokálního intraluminálního) arteriálního tlaku a parciálního tlaku krevních plynů (pO2 _a pCO2 ₎). Tato stálost je možná díky fungování lokálních mechanismů regulace cévního tonu, které tvoří základ autoregulace mozkové cirkulace. Mezi výše uvedenými mechanismy se rozlišují myogenní, endoteliální a metabolické. Pro stanovení stupně jejich funkční zátěže transkraniální dopplerografie testuje indexy cerebrovaskulární reaktivity, které nepřímo charakterizují potenciální schopnost mozkových tepen a arteriol dodatečně měnit svůj průměr v reakci na působení podnětů, které selektivně (nebo relativně selektivně) aktivují různé mechanismy regulace cévního tonu. Jako funkční zátěž se používají podněty blízké účinku fyziologickým. V současné době existují metody pro stanovení funkčního stavu myogenních a metabolických mechanismů autoregulace průtoku krve mozkem pro mozkovou cévní zásobárnu. K aktivaci myogenního mechanismu (stupeň jeho dysfunkce přibližně odpovídá endoteliálnímu mechanismu) se používají ortostatické (rychlé zvednutí horní poloviny těla o 75° z výchozí horizontální polohy vleže), antiortostatické (rychlé snížení horní poloviny těla o 45° z výchozí horizontální polohy vleže) a kompresní (krátkodobá, 10-15 s komprese lumen společné karotidy nad ústy) testy s podáním (obvykle sublingválním) nitroglycerinu. Ten vede k současné aktivaci endoteliálních a myogenních mechanismů regulace cévního tonusu, protože účinek tohoto léku se realizuje přímo přes prvky hladkého svalstva arteriální stěny a nepřímo - prostřednictvím syntézy vazoaktivních faktorů vylučovaných endotelem. Pro studium stavu metabolického mechanismu autoregulace mozkového průtoku krve se používá hyperkapnický test (inhalace 5-7% směsi CO2 se vzduchem po dobu 1-2 minut ₎, test zadržení dechu (krátkodobé zadržení dechu po dobu 30-60 sekund), hyperventilační test (nucené dýchání po dobu 45-60 sekund) a intravenózní podání inhibitoru karboanhydrázy acetazolamidu. Při absenci známek funkčního stresu regulačních mechanismů v klidu je reakce na testy pozitivní. V tomto případě se zaznamenává změna ukazatelů rychlosti průtoku krve a periferního odporu odpovídající aplikované zátěži, hodnocená hodnotami indexů reaktivity odrážejících stupeň změny Dopplerových parametrů průtoku krve v reakci na stimulaci zátěží ve srovnání s počátečními. Při stresu autoregulačních mechanismů v důsledku zvýšení nebo snížení intraluminálního tlaku v mozkových tepnách nebo _pCO2V mozkové tkáni se ve vztahu k jejich optimálním hodnotám zaznamenávají negativní, paradoxní nebo zesílené pozitivní reakce (v závislosti na počátečním směru změn tonusu, průměru mozkových cév a použitém typu zátěžové stimulace). V případě selhání autoregulace mozkového oběhu, obvykle charakterizovaného nerovnoměrným rozložením v mozkové tkáni, se mění reakce na myogenní i metabolické testy. Při výrazném napětí autoregulace je možný patologický směr myogenních reakcí s pozitivním charakterem odpovědí na metabolické testy. U jedinců se stenotickou/okluzivní patologií dochází k napětí autoregulačních mechanismů v důsledku selhání nebo nedostatečného rozvoje kolaterální kompenzace. U arteriální hypertenze a hypotenze vedou odchylky systémového arteriálního tlaku od jeho optimální hodnoty k zapojení autoregulačního systému. U vaskulitid a angiopatií je omezení tonických reakcí spojeno se strukturální transformací cévní stěny (fibrosklerotické, nekrotické změny a další generalizované procesy vedoucí ke strukturálním a funkčním poruchám).

Základem ultrazvukové detekce mozkové mikroembolie je schopnost určit atypické signály v Dopplerově spektru distálního průtoku krve (v tepnách mozkové báze), které mají charakteristické rysy umožňující je odlišit od artefaktů. Při monitorování průtoku krve v intrakraniálních cévách pomocí transkraniální dopplerografie je možné nejen zaznamenávat mikroembolické signály, ale také určovat jejich počet za jednotku času a v některých situacích i povahu mikroembolického signálu (rozlišit vzduchovou embolii od materiální), což může významně ovlivnit další taktiku léčby pacienta.

Diagnostika a monitorování cerebrálního vazospasmu je jedním z nejdůležitějších metodologických úkolů transkraniální dopplerografie, vzhledem k významu angiospasmu ve vzniku ischemického poškození mozkové tkáně způsobeného poruchou metabolického mechanismu autoregulace s následným vznikem hemodynamického jevu podobného arteriolárně-venulárnímu shuntu. Patologický cerebrální vazospasmus se rozvíjí při hemoragických poruchách mozkového oběhu, těžkém kraniocerebrálním traumatu, zánětlivých lézích mozkové tkáně a jejích membrán (meningitida, meningoencefalitida). Méně častými příčinami tohoto stavu je užívání léků (například některých cytostatik) a také ozařování hlavy za účelem ablace u pacientů s rakovinou. Diagnostickými příznaky cerebrálního vazospasmu při transkraniální dopplerografii jsou významné zvýšení lineárních indexů rychlosti průtoku krve, snížení periferního odporu, Dopplerovské známky generalizované turbulence v proudech spastických tepen, paradoxní nebo negativní reakce během zátěžového testování metabolického mechanismu autoregulace průtoku krve mozkem. S postupujícím vazospasmem se pozoruje spastická reakce velkých extra- a intrakraniálních tepen různé závažnosti, s převahou v posledních dvou. Čím závažnější je spasmus, tím vyšší jsou lineární rychlosti proudění a nižší jsou indexy periferního odporu. Vzhledem k tomu, že extra- a intrakraniální spastická reakce se projevuje odlišně, ale s velmi specifickým poměrem, který se zvyšuje se zvyšující se závažností spasmu (v důsledku stále větší závažnosti v intrakraniálních úsecích), používají se k jejímu ověření a gradaci speciální vypočítané indexy. Zejména k charakterizaci stupně vazospasmu v karotickém systému se používá Lindegardův index, který odráží poměr maximální systolické rychlosti proudění ve střední mozkové tepně k rychlosti proudění v extrakraniální části odpovídající vnitřní karotické tepny. Zvýšení tohoto indexu naznačuje zhoršení vazospasmu.

Studie mozkového žilního systému pomocí transkraniálního Doppleru jsou určeny jednak variabilitou struktury mozkových žil a jednak omezeními akustických přístupů a metod pro ověřování správnosti echolokace (což je zvláště důležité pro hluboké žíly a dutiny). Největší praktický význam má stanovení Dopplerových charakteristik průtoku krve v přímém sinu v klidu a během funkčních zátěžových testů zaměřených na změnu (zvýšení) intrakraniálního tlaku. Význam těchto postupů je dán možností neinvazivního ověření a posouzení závažnosti intrakraniální hypertenze, jakož i řady dalších patologických stavů (například trombóza dutin dura mater). V takových situacích jsou diagnosticky významnými Dopplerografickými kritérii zvýšení lineárních ukazatelů průtoku krve v hlubokých žilách a přímém sinu, stejně jako atypické reakce během antiortostatického zatížení s posunem „inflexního bodu“ v důsledku omezení rezervy volumetrické a elastické kompenzace.

V případech významného zvýšení intrakraniálního tlaku (na úroveň srovnatelnou s arteriálním tlakem nebo ji překračující) se vyvíjí hemodynamická situace charakterizovaná významným snížením nebo úplným zastavením arteriálního průtoku do mozku („zástava mozkového oběhu“), což vede k mozkové smrti. V tomto případě nelze získat Dopplerovské spektrum průtoku krve z intrakraniálních tepen (nebo se nachází obousměrný tok s výrazně sníženou rychlostí), v extrakraniálních úsecích brachiocefalických tepen je časově zprůměrovaná lineární rychlost průtoku krve snížena nebo rovná nule. Vhodnost výzkumu pomocí ultrazvukové dopplerografie průtoku krve v extrakraniálních (vnitřních jugulárních) žilách dosud nebyla stanovena.