Transcraniële doppler

In de meeste gevallen van diagnostisch gebruik van echografie dient dit samen met transcraniële dopplerografie te worden uitgevoerd. Uitzonderingen op deze regel zijn personen met onvoldoende of volledig afwezige "temporale" vensters, evenals patiënten voor wie transcraniële dopplerografie om andere redenen onmogelijk is (7-12% van het totale aantal onderzochte patiënten). In alle situaties die verificatie vereisen, evenals het bepalen van de aard van de pathologie die heeft geleid tot de vorming van dopplerografische veranderingen, zijn duplexscans of andere diagnostische procedures die als referentie dienen in relatie tot echografie geïndiceerd.

Indicaties voor transcraniële Doppler-echografie

Transcraniële dopplerechografie wordt momenteel gebruikt voor zowel de diagnostiek van intracraniële vaatletsels en het bepalen van veranderingen in de doorstroming in de lumina, als voor het monitoren van bloedstroomparameters in diverse pathologische en fysiologische processen. Directe indicaties voor dynamische beoordeling van de cerebrale hemodynamiek zijn verdenking op micro-embolie bij personen met atherosclerotische, trombotische letsels van extracraniële delen van de arteria brachiocephalica, hartaandoeningen, TIA's met embolische genese; pathologisch cerebraal vasospasme. Monitoring met transcraniële dopplerechografie wordt vaak gebruikt in de acute fase van een ischemische beroerte. Bovendien wordt de methode veel gebruikt om cerebrovasculaire reactiviteitsindices te beoordelen bij stenotische/occlusieve pathologie van extra- en intracraniële secties van de brachiocephalische arteriën, arteriële hypertensie en hypotensie, diverse vormen van angiopathie en vasculitis, gepaard gaande met schade aan verschillende secties van de cerebrale circulatie. Met behulp van transcraniële dopplerografie wordt intraoperatieve monitoring van cerebrale hemodynamische indices uitgevoerd tijdens chirurgische ingrepen aan het hart en de kransslagaders, de substantie en het vasculaire systeem van de hersenen, en wordt de effectiviteit van medicamenteuze therapie beoordeeld. Transcraniële doppler-echografie kan worden gebruikt als diagnostische methode om Doppler-tekenen van stenose van meer dan 50% in diameter en/of occlusie van intracraniële arteriën op te sporen, om de mate van arteriële instroom door deze arteriën in normale toestand en met diverse afwijkingen (bijvoorbeeld vasospasme, vasodilatatie, arterioveneuze shunting) in rust en onder belasting te bepalen. De diagnostische betekenis van transcraniële Doppler-echografie verschilt enigszins van die van transcraniële duplexscanning, met uitzondering van de onmogelijkheid van Doppler-hoekcorrectie. De diagnostische criteria die in dit geval worden gebruikt, zijn vergelijkbaar met die van echo-Doppler-echografie.

Methodologie voor het uitvoeren van transcraniële Doppler-echografie

Transcraniële Doppler-echolocatie biedt toegang tot de middelste (segmenten M1, minder vaak M2), voorste (segmenten A1 en A2) en achterste (segmenten P1 en P2) hersenslagaders, het intracraniële deel van de a. carotis interna, de a. basilaris, de intracraniële delen van de a. vertebralis (segmenten V4), evenals de rechte sinus, de venen van Rosenthal en de a. Galenus. Het is ook mogelijk om de spectra van stromen uit andere, kleinere slagaders en aders vast te leggen, maar er zijn geen methoden om de juistheid van hun locatie te bevestigen. Directe lokalisatie van de verbindende slagaders van de cirkel van Willis is eveneens fundamenteel onmogelijk.

In de meeste gebieden zijn de schedelbeenderen dik en ondoordringbaar voor ultrageluidsgolven, zelfs met lage frequenties (1-2,5 MHz). In dit opzicht worden bepaalde zones, zogenaamde ultrageluidsvensters, gebruikt om de bloedstroom in intracraniële vaten te lokaliseren. In deze gebieden zijn de schedelbeenderen dunner, of hebben ze natuurlijke openingen waardoor de ultrageluidsbundel ongehinderd de schedelholte kan binnendringen. De meeste intracraniële vaten, waarvan de fundamentele mogelijkheid tot lokalisatie niet ter discussie staat, worden onderzocht met de sensor boven de squama van het slaapbeen. In dit geval worden de a. carotis interna, de a. cerebri anterior, a. cerebri media en a. cerebri posterior gelokaliseerd (het zogenaamde temporale ultrageluidsvenster of temporale akoestische benadering). Andere vensters bevinden zich in het gebied van de craniovertebrale verbinding (suboccipitale echografie "venster", met deze methode worden de segmenten V4 van de arteria vertebralis en arteria basilaris gelokaliseerd), boven het occipitale uitsteeksel (transoccipitaal "venster", rechte sinus) en in de orbitale zone (transorbitaal "venster", arteria ophthalmicus, arteria carotis interna in het intracraniële gebied).

Om de correctheid van echolocatie te bevestigen, wordt een reeks kenmerken gebruikt: de diepte van het bloedvat, de richting van de bloedstroom in het lumen van het bloedvat ten opzichte van het scanvlak van de sensor, en de reactie van de bloedstroom in het lumen op compressietests. Deze laatste omvatten een kortdurende (3-5 s) compressie van het lumen van de arteria carotis communis boven de opening (of distaal) aan de locatiezijde. Een drukval in het lumen van de arteria carotis communis distaal van de compressieplaats en een vertraging of volledige stopzetting van de bloedstroom daarin leiden tot een gelijktijdige afname (stopzetting) van de bloedstroom in het gelokaliseerde deel van de arteria cerebri media (segment M1 of M2). De bloedstroom in de arteria cerebri anterior (A1) en de arteria cerebri posterior (P1) tijdens compressie van de arteria carotis communis hangt af van de structuur van de cirkel van Willis en de functionele capaciteit van respectievelijk de arteria communicans anterior en posterior. Bij afwezigheid van pathologie kan de bloedstroom in de verbindende slagaders (indien aanwezig) in rust afwezig, bidirectioneel of gericht zijn op één van de verbindende slagaders, afhankelijk van de druk in hun lumina. Bovendien laten de lengte van de verbindende slagaders en de extreme variabiliteit van hun locatie het gebruik van de hierboven genoemde indirecte signalen om de correctheid van echolocatie te bevestigen niet toe. Daarom worden compressietests ook gebruikt om de functionele capaciteit (en niet de anatomische aan- of afwezigheid) van de verbindende slagaders van de Williscirkel te bepalen. De belangrijkste diagnostische beperkingen van transcraniële dopplerografie houden verband met de fundamentele onmogelijkheid om de vaatwand te visualiseren en het daarmee samenhangende hypothetische karakter van kwalitatieve interpretaties van de verkregen gegevens, moeilijkheden bij het corrigeren van de Dopplerhoek tijdens "blinde" lokalisatie van stromingen in intracraniële vaten, evenals het bestaan van meerdere varianten van de structuur, oorsprong, locatie van intracraniële slagaders en aders (de frequentie in de populatie bereikt 30-50%), waarbij de waarde van tekens die verificatie van de correctheid van echolocatie mogelijk maken, wordt verminderd.

Interpretatie van de resultaten van transcraniële Doppler-echografie

Objectieve informatie over de toestand van de cerebrale bloedstroom volgens transcraniële dopplerechografie is gebaseerd op de resultaten van de bepaling van lineaire snelheidsindices en indices van perifere weerstand. Bij vrijwel gezonde mensen kunnen de Doppler-karakteristieken van de bloedstroom in intracraniële arteriën, wanneer ze in rust worden onderzocht, aanzienlijk variëren, wat te wijten is aan vele factoren (functionele activiteit van de hersenen, leeftijd, hoogte van de systemische arteriële druk, enz.). De symmetrie van de bloedstroom en de bijbehorende indices in gepaarde arteriën van de hersenbasis zijn veel constanter in de tijd (meestal bedraagt de asymmetrie in de waarden van de absolute indices van lineaire snelheidskarakteristieken van de bloedstroom in de voorste, middelste en achterste cerebrale arteriën niet meer dan 30%). De mate van asymmetrie van lineaire snelheden en perifere weerstand in de intracraniële secties van de arteria vertebralis komt sterker tot uiting dan in het carotisbekken, vanwege de variabiliteit van de structuur van de arteria vertebralis (toegestane asymmetrie is 30-40%). Bepaling van bloedstroomindicatoren in intracraniële vaten in rust geeft belangrijke informatie over de toestand van de bloedcirculatie in hersenweefsel, maar de waarde ervan is aanzienlijk lager vanwege de aanwezigheid van het autoregulatiesysteem van de cerebrale bloedstroom. Door de werking ervan blijft de perfusie constant en voldoende in een breed bereik van systemische (lokale intraluminale) arteriële druk en partiële druk van bloedgassen (pO₂ _en pCO₂ _).). Deze constantheid is mogelijk dankzij de werking van lokale mechanismen van vasculaire tonusregulatie, die de basis vormen van autoregulatie van de cerebrale circulatie. Onder de bovengenoemde mechanismen worden myogene, endotheliale en metabole mechanismen onderscheiden. Om de mate van hun functionele stress te bepalen, test transcraniële dopplerografie de indices van cerebrovasculaire reactiviteit, die indirect het potentiële vermogen van cerebrale arteriën en arteriolen karakteriseren om hun diameter bovendien te veranderen als reactie op de werking van stimuli die selectief (of relatief selectief) verschillende mechanismen van vasculaire tonusregulatie activeren. Stimuli die qua werking dicht bij fysiologische stimuli liggen, worden gebruikt als functionele belasting. Momenteel zijn er methoden om de functionele status te bepalen van de myogene en metabole mechanismen van cerebrale bloedstroomautoregulatie voor het cerebrale vasculaire reservoir. Om het myogene mechanisme te activeren (de mate van disfunctie komt ongeveer overeen met die van het endotheelmechanisme), worden orthostatische (snelle opheffing van de bovenste lichaamshelft met 75° vanuit de initiële horizontale liggende positie), anti-orthostatische (snelle neerlating van de bovenste lichaamshelft met 45° vanuit de initiële horizontale liggende positie) en compressietests (kortdurende compressie van het lumen van de arteria carotis communis (slagader) boven de mond) gebruikt, met de toediening (meestal sublinguaal) van nitroglycerine. Dit laatste leidt tot de gelijktijdige activering van de endotheliale en myogene mechanismen voor de regulatie van de vaattonus, aangezien de werking van dit geneesmiddel direct plaatsvindt via de gladde spierelementen van de slagaderwand en indirect - via de synthese van vasoactieve factoren die door het endotheel worden afgescheiden. Om de toestand van het metabole mechanisme van de autoregulatie van de cerebrale bloedstroom te bestuderen, worden een hypercapnische test (inhalatie gedurende 1-2 minuten van een 5-7% CO₂-mengsel _met lucht), een ademtest (kortdurende ademinhouding gedurende 30-60 seconden), een hyperventilatietest (geforceerde ademhaling gedurende 45-60 seconden) en intraveneuze toediening van de koolzuuranhydraseremmer acetazolamide gebruikt. Bij afwezigheid van tekenen van functionele stress van de regulatiemechanismen in rust, is de reactie op de tests positief. In dit geval wordt een verandering in de snelheidsindicatoren van de bloedstroom en de perifere weerstand, overeenkomend met de toegepaste belasting, waargenomen. Deze verandering wordt beoordeeld aan de hand van de waarden van de reactiviteitsindices die de mate van verandering in de Doppler-parameters van de bloedstroom weergeven als reactie op belastingstimulatie ten opzichte van de initiële waarden. Bij stress van de autoregulatiemechanismen door een toename of afname van de intraluminale druk in de cerebrale arteriën of _pCO₂In het hersenweefsel worden, ten opzichte van hun optimale waarden, negatieve, paradoxale of versterkte positieve reacties geregistreerd (afhankelijk van de initiële richting van de tonusveranderingen, de diameter van de hersenvaten en het type gebruikte belastingstimulatie). Bij falen van de autoregulatie van de cerebrale circulatie, meestal gekenmerkt door een ongelijkmatige verdeling in het hersenweefsel, veranderen de reacties op zowel myogene als metabole testen. Bij uitgesproken spanning van de autoregulatie is een pathologische richting van myogene reacties mogelijk met een positief karakter van de reacties op metabole testen. Bij personen met stenotische/occlusieve pathologie treedt spanning van autoregulerende mechanismen op als gevolg van falen of onvoldoende ontwikkeling van collaterale compensatie. Bij arteriële hypertensie en hypotensie leiden afwijkingen van de systemische arteriële druk ten opzichte van de optimale waarde tot inclusie van het autoregulatiesysteem. Bij vasculitis en angiopathieën gaan beperkingen van tonische reacties gepaard met structurele transformatie van de vaatwand (fibrosclerotische, necrotische veranderingen en andere gegeneraliseerde processen die leiden tot structurele en functionele stoornissen).

De basis van echografische detectie van cerebrale micro-embolie is het vermogen om atypische signalen in het Dopplerspectrum van de distale bloedstroom (in de slagaders van de hersenbasis) te detecteren die karakteristieke kenmerken hebben waardoor ze van artefacten kunnen worden onderscheiden. Bij het monitoren van de bloedstroom in intracraniële vaten met behulp van transcraniële dopplerografie is het niet alleen mogelijk om micro-embolische signalen te registreren, maar ook om hun aantal per tijdseenheid te bepalen, en in sommige situaties ook de aard van het micro-embolische signaal (om luchtembolie van materiaal te onderscheiden), wat de verdere behandeling van de patiënt aanzienlijk kan beïnvloeden.

Diagnostiek en monitoring van cerebraal vasospasme is een van de belangrijkste methodologische taken van transcraniële dopplerografie, gezien het belang van angiospasme bij het ontstaan van ischemische schade aan hersenweefsel, veroorzaakt door een verstoring van het metabole autoregulatiemechanisme, met als gevolg een hemodynamisch fenomeen vergelijkbaar met arteriolaire-venulaire shunting. Pathologisch cerebraal vasospasme ontwikkelt zich bij hemorragische aandoeningen van de cerebrale bloedsomloop, ernstig craniocerebraal trauma, inflammatoire laesies van hersenweefsel en hersenvliezen (meningitis, meningo-encefalitis). Minder vaak voorkomende oorzaken van deze aandoening zijn het gebruik van medicijnen (bijvoorbeeld sommige cytostatica) en hoofdbestraling met het oog op ablatie bij kankerpatiënten. Diagnostische tekenen van cerebraal vasospasme bij transcraniële dopplerografie zijn een significante toename van lineaire bloedstroomsnelheidsindices, een afname van perifere weerstand, Doppler-signalen van gegeneraliseerde turbulentie in de stroming van spasmodische arteriën, paradoxale of negatieve reacties tijdens stresstests van het metabole mechanisme van cerebrale bloedstroomautoregulatie. Naarmate vasospasme vordert, wordt een spastische reactie van grote extra- en intracraniële arteriën van wisselende ernst opgemerkt, met een prevalentie in de laatstgenoemde. Hoe ernstiger de spasme, hoe hoger de lineaire stroomsnelheden en hoe lager de indices van perifere weerstand. Omdat de extra- en intracraniële spastische reactie zich verschillend uitdrukt, maar met een zeer specifieke verhouding, die toeneemt met toenemende ernst van de spasme (vanwege steeds grotere ernst in de intracraniële secties), worden speciaal berekende indices gebruikt voor de verificatie en gradatie ervan. Om de mate van vasospasme in het carotisstelsel te karakteriseren, wordt met name de Lindegard-index gebruikt. Deze index geeft de verhouding weer tussen de pieksystolische stroomsnelheid in de arteria cerebri media en die in het extracraniële deel van de corresponderende arteria carotis interna. Een stijging van deze index duidt op een verergering van het vasospasme.

Onderzoek van het cerebrale veneuze systeem met behulp van transcraniële Doppler wordt enerzijds bepaald door de variabiliteit van de structuur van de cerebrale venen en anderzijds door de beperkingen van akoestische benaderingen en methoden voor het verifiëren van de correctheid van echolocatie (wat vooral belangrijk is voor diepe venen en sinussen). Van het grootste praktische belang is de bepaling van de Doppler-karakteristieken van de bloedstroom in de rechte sinus in rust en tijdens functionele belastingstests gericht op veranderende (toenemende) intracraniële druk. Het belang van dergelijke procedures wordt bepaald door de mogelijkheid van niet-invasieve verificatie en beoordeling van de ernst van intracraniële hypertensie, evenals van een aantal andere pathologische aandoeningen (bijvoorbeeld trombose van de sinussen van de dura mater). In dergelijke situaties zijn diagnostisch significante Dopplerografische criteria een toename van lineaire bloedstroomindicatoren in de diepe venen en de rechte sinus, evenals atypische reacties tijdens anti-orthostatische belastingen met een verschuiving van het "buigpunt" als gevolg van een beperking van de reserve aan volumetrische en elastische compensatie.

In gevallen met een significante stijging van de intracraniale druk (tot een niveau vergelijkbaar met of hoger dan de arteriële druk) ontwikkelt zich een hemodynamische situatie die wordt gekenmerkt door een significante afname of volledige stopzetting van de arteriële stroming naar de hersenen ("cerebrale circulatiestilstand"), leidend tot hersendood. In dit geval kan het Dopplerspectrum van de bloedstroom vanuit de intracraniale arteriën niet worden verkregen (of is er sprake van een bidirectionele stroming met een sterk verminderde snelheid). In de extracraniële delen van de brachiocephalische arteriën is de tijdsgemiddelde lineaire snelheid van de bloedstroom verlaagd of gelijk aan nul. De wenselijkheid van onderzoek met behulp van echo-dopplerografie van de bloedstroom in de extracraniële venen (jugularis interna) is nog niet vastgesteld.