作者：巩忠 北京航天总医院

超声波检查作为一项无创性检测技术已广泛应用于临床医疗的各个领域,特别是对于脑血管病变产生的颅内,外血流动力学的变化。颈动脉彩色多普勒影像(color Doppler flow im-aging，CDFI)超声和经颅多普勒超声(transcranial Doppler,TCD)已作为常规的检查筛选手段。

颈动脉超声是近 20年来发展起来的一项检测,评价颈动脉病变的无创性技术手段。在20 世纪 90 年代初期 CraVEN(1990)和 Salonen(1991)先后发表了应用 CDFI对颈动脉缺血性病变的检测文献。目前,此技术主要应用于由颈动脉病变造成的缺血性脑血管病。颈动脉超声检测的血管包括双侧颈总动脉、颈内动脉、颈外动脉、锁骨下动脉、椎动脉(颈段、椎间隙段和枕段)。通过对检测血管(包括管径和血管内膜、中膜及外壁)的解剖结构及局部血流动力学的评价对颈动脉病变作出判断。常见颈动脉病变检测包括颈动脉硬化早期病理改变即内膜增厚、颈动脉硬化斑块的形成、血管狭窄或闭塞以及颈动脉周围病变导致的形态学和血流动力学的改变。

经颅多普勒超声(TCD)是 20世纪 80年代初开展的无创性检测颅底动脉环( Willis 环)血流动力学的技术。TCD与脑瞄血管造影、CT、磁共振成像技术不同,它可以提供这些影像学检查所不能得到的重要血流动力学资料。它们之间不能互相取代,而是互补结合以达到病变检测的更高的准确性。近年来,TCD技术已广泛应用于神经外科、神经内科、手术室麻醉科、重症监护室、心血管外科等。

一、颅脑多普勒超声

TCD是应用超声多普勒原理实现其检测功能的。多普勒超声起源于多普勒效应。1943年奥地利物理学家 Ch.Doppler 的研究发现,当声源与接收器存在相对运动时发射出的声波的频率与接收到的物体反射回的频率不同,两者之间产生了频率改变称之为频移即声源与接受器之间存在相对运动(彼此靠近)则频率增加,反之则下降(相背运动),这一物理学现象被称之为多普勒效应。

(一)基本原理 多普勒原理闸述了声波与运动物体之间的相互关系。利用这一物理学原理人们对血管内流动的血细胞进行了流体动力学的重要研究,从而获得了不同部位动、静脉血管内红细胞(血液中主要的血细胞为红细胞)运动速度,对血流速度有了量化分析结果。计算血流速度的公式是应用经典的多普勒方程:

E._2。Vcos0因此 V-2r.cosF,C

F:频移值(发射频率与接受到频率的差值)F。超声波原始发射频率v血流速度

C超声波在人体内的传播速度cos0 超声波与血流之间夹角的余弦值应用这一公式可以直接获得血流速度测值。但流速的高低与声波和血流之间的夹角直接相关,cos0值等于1为最大,cos90°值为0。角度越大流速越低。了解这一基本的原理对于检测血流的准确性非常重要,特别是 TCD的检测为盲探过程,对每一支动脉的检测应当多角度、多方向探测,以获得最佳的血流动力学参数。

(二)检测功能1.TCD 常规检测功能(1)检测深度(depth):是指探头从体表与取样容积所在血管部位之间的距离。它是通过脉冲多普勒的深度聚焦功能完成的,可根据颅内血管的解剖位置决定血管的正常检测深度

范围。(2)血流方向(direction of flow):TCD仪器具备鉴别血流方向的功能。以基线作为血流方向的分布分类,对血细胞朝向探头运动所获得的血流频谱确定为正向,位于基线上方,反之背向探头运动为负向血流频谱位于基线下方。当血流方向改变时往往提示颅内或颅外动脉病变的存在。例如,一侧颈内动脉颅外段狭窄或闭塞,可导致同侧大脑前动脉血流方向逆转,

说明颅内侧支循环开放的血流动力学变化。(3)血流速度(velocity of flow):它包括峰值流速(peak velocity,VP)、均值流速(meanvelocity,VM)、舒张期末流速(end of diastolic velocity,EDV)。VP 是心脏收缩期脑动脉达到的最高血流速度。EDV是心脏舒张末期的最低血流速度。VM是对血流频谱的VP与EDV作几何面积法所获得的血流均值,它可通过较为简便的公式计算:Vm=(VP-EDV/3)+EDV。VM 较 VP 和 EDV 是相对稳定的血流参数。

血流速度的高低变化是反应检测血管功能的重要指标。不同年龄组血管功能状态不同，血流速度不同。不同机型、不同操作者所测结果均有一定的差异。(4)血管搏动指数(pulsatility index,P)和阻力指数(resistance index,RI):

血管搏动指数 P]=峰值流速(VP)-舒张末流速(EDV)平均血流速度(VM)血管阻力指数 RI=峰值流速(VP)一舒张末流速(EDV)峰值流速(VP)当血管收缩阻力增加时,P和 RI均升高,并且心率和心脏节律的变化也可引起 P和 RI的改变。[indergard 等(1985)对 A、B两组受试者 MCA 的 PI值的检测结果分别为 0.71士0.10和 0.94±0.14。分析结果发现B组受试者心率明显.低于A组,说明心率对 P值的影响。在无病理生理改变时,双侧半球动脉的 PI值、不同的时间所测的 已值、不同性别间 PI值不存在明显的差异。但是随着患者年龄的增加,血管顺应性下降,周围血管阻力升高,PI值相对增高。正常 P值为0.65~1.10。正常RI值为0.55~0.85。当PI或RI值明显升高时,提示脑血管阻力增加,脑注压下降,脑血流量减低等脑血管病理生理改变。当血管阻力减低，动静脉之间短路形成。脑血流出现高容量改变时,以及脑血管病变引起过度灌注等病理改变时,PI值或 RI值相对降低。