Ultrazvuková dopplerovská cévní ultrasonografie

Je dobře známo, že stenotické a okluzivní léze hlavních tepen hlavy mají velký význam v patogenezi cerebrovaskulárních onemocnění. Současně nejen počáteční, ale i těžká stenóza karotických a vertebrálních tepen může probíhat s malými příznaky. Ve vývoji angioneurologické patologie je důležitý také příspěvek žilní discirkulace, někdy probíhající i subklinicky. Včasná diagnostika těchto onemocnění je do značné míry spojena s moderními ultrazvukovými metodami, jako je TCDG, duplexní a triplexní vyšetření s trojrozměrnou rekonstrukcí obrazu atd. Nicméně nejjednodušší a nejběžnější metodou ultrazvukové lokalizace lidských cév dodnes zůstává ultrazvuková dopplerografie (USDG). Hlavním úkolem ultrazvukové dopplerografie v angioneurologii je identifikace poruch průtoku krve v hlavních tepnách a žilách hlavy. Potvrzení subklinické zúžení karotických nebo vertebrálních tepen detekované ultrazvukovou dopplerografií pomocí duplexního zobrazování, MRI nebo mozkové angiografie umožňuje aktivní konzervativní nebo chirurgickou léčbu k prevenci cévní mozkové příhody. Cílem ultrazvukové dopplerografie je tedy primárně identifikovat asymetrii a/nebo směr průtoku krve v precerebrálních segmentech karotických a vertebrálních tepen a očních tepen a žil. Ve většině případů je možné určit přítomnost, stranu, lokalizaci, délku a závažnost indikovaných poruch průtoku krve.

Velkou výhodou ultrazvukové dopplerografie je absence kontraindikací pro její provedení. Ultrazvukovou lokalizaci lze provádět téměř za jakýchkoli podmínek - v nemocnici, na jednotce intenzivní péče, operačním sále, ambulanci, sanitce a dokonce i na místě nehody nebo přírodní katastrofy, za předpokladu, že je k dispozici autonomní zdroj napájení.

Metoda ultrazvukové dopplerografie je založena na jevu H. A. Dopplera (1842), který aplikoval matematickou analýzu frekvenčního posunu signálu odraženého od pohybujícího se objektu. Vzorec pro Dopplerův frekvenční posun je:

Fd ₌ ( _2F0xVxCosa )/c,

Kde F0 _je frekvence vysílaného ultrazvukového signálu, V je lineární rychlost proudění, a je úhel mezi osou cévy a ultrazvukovým paprskem, c je rychlost ultrazvuku v tkáních (1540 m/s).

Jedna polovina senzoru vysílá ultrazvukové vibrace o frekvenci 4 MHz v režimu „pokračující vlny“. Druhá polovina senzoru, umístěná pod úhlem k povrchu vysílací části, zaznamenává ultrazvukovou energii odraženou od průtoku krve. Druhý piezoelektrický krystal senzoru je instalován tak, že oblast maximální citlivosti tvoří válec o rozměrech 4,543,5 mm, umístěný 3 mm od akustické čočky senzoru.

Vysílaná frekvence se tedy bude lišit od odražené. Zadaný rozdíl frekvencí je izolován a reprodukován zvukovým signálem nebo grafickým záznamem ve formě „obálkové“ křivky nebo pomocí speciálního Fourierova frekvenčního analyzátoru ve formě spektrogramu. Navíc je možné určit směr průtoku krve, protože krevní oběh směřující k ultrazvukovému senzoru přijímanou frekvenci zvyšuje, zatímco tok směřující opačným směrem ji snižuje.

V hlavních tepnách hlavy existuje zvláštnost krevního oběhu: normálně průtok krve v žádné fázi srdečního cyklu neklesá na nulu, tj. krev proudí do mozku nepřetržitě. V brachiálních a podklíčkových tepnách dosahuje lineární rychlost průtoku krve mezi dvěma sousedními cykly srdeční kontrakce nuly bez změny směru a ve stehenních a podkolenních tepnách na konci systoly dokonce dochází ke krátkému období zpětného oběhu. Podle zákonů hydrodynamiky (krev lze považovat za jednu z variant tzv. Newtonovy tekutiny) existují tři hlavní typy proudění.

• Paralelní, kde je průtok krve všemi vrstvami, centrální i parietální, v podstatě stejný. Tento vzorec proudění je typický pro vzestupnou aortu.
• Parabolický neboli laminární, u kterého existuje gradient centrální (maximální rychlost) a parietální (minimální rychlost) vrstvy. Rozdíl mezi rychlostmi je maximální v systole a minimální v diastole a tyto vrstvy se vzájemně nemísí. Podobná varianta průtoku krve je pozorována v nepostižených hlavních tepnách hlavy.
• Turbulentní neboli vírové proudění vzniká v důsledku nerovnosti cévní stěny, především při stenóze. Laminární proudění pak mění své vlastnosti v závislosti na přiblížení se k přímému průchodu a výstupu z místa stenózy. Uspořádané vrstvy krve se mísí v důsledku chaotického pohybu erytrocytů.