TCD相关知识详细讲解及其在颅脑相关疾病中的应用.docx

经颅多普勒超声(TCD)相关知识汇总1.TCD定义：利用超声多普勒效应，对脑底大血管及其分支的血流速度进行检测，从而了解脑血流动力学变化的一种无创检测方法。-将脉冲多普勒技术与低频发射频率（2 M Hz）相结合，使超声声束得以穿过颅骨较薄的部位（特定的声窗），直接获得在规定距离及规定取样容积内的脑底血管多普勒频移信号，具有无创、连续、动态监测脑血流动力学变化。-TCD直接获取脑底血管多普勒信号，并进行颅底动脉血流速度测定，能很好的显示血管中血流的特性，如血流速度、波形及波动次数等，并能很好的选是血管有无阻塞或狭窄，对脑血管病的诊断有一定的参考价值。 -多普勒效应：当声源与接收器之间存在相对运动时，彼此靠近则频率增加，相背运动则频率下降当移动物体M 向着波源运动时，接 当移动物体M 背离波源运动时，接 收频率大于发射频率，频移为正值 收频率小于发射频率，频移为负值原理：探测流动红细胞在血管中的血流速度变化-血流中主要是大量的红细胞，红细胞被看做散射体，反射回来的散射波是多普勒频移信号的主要组成部分。-平移大小取决于相对或相向红细胞血流运动的速度，平移的正负值取决于红细胞相对或相向运动。-TCD采用多普勒频谱快速富里叶转换（FFT）：TCD以10ms对多普勒模拟信号取样1次，经过模数转换，转变成一组二进制的数字信号，由FFT把信号分成频率和振幅两个分量，产生数字实时频谱显示。频率是该时间点上速度的分布，振幅是该时间速度点上的信号强度。血流速度：红细胞血流速度公式：v=fdC/2f0COSV ：移动红细胞速度fd ：频移（fd=f2-f0）C ：超声在组织中传播速度f0 ：发射超声频率f2 ：接收超声频率COS：多普勒超声束与血流方向的夹角。检测到的血流速度受超声束和血管走行之间的夹角大小影响明显，当夹角成60时，检测到血流速度只是实际血流速度的50%；当夹角为直角时，由于COS90等于0，检测不到血流信号；理论上检测范围在 030之间，则对Cos 值影响不大（10.86），最大误差值15%。血流方向：当血流朝向探头时，接收频率发射频率，血流频谱为基线上方的正向值，称正向频移；当血流方向背离探头时，接收频率发射频率，血流频谱为基线下方的负向值，称负向频移。正向值-血流正对探头，负向值-血流背对探头血流频谱 -血流频谱的形态反映血液在血管内流动的状态。TCD 频谱上的纵坐标是血流速度，频谱周边（包络线）代表的是在该心动周期某一时刻最快血流速度，基线则代表血流速度为零。TCD 频谱内的每一点的颜色则代表在该心动周期内某一时刻处于该血流速度红细胞的数量。频宽：在频谱上某一瞬间从零基线到最高血流速度之间的速度分布范围称之；频窗：高能量信号集中在周边，色彩较深， 低能量信号分布在频谱的下边， 色彩较淡，由此形成窗口，称“频窗”；频窗的形成主要是由于血流在血管内的“层流” 所引起， 血液层流状态被改变，频窗也消失。 2.TCD常用检测参数深度（depth）：识别颅内血管血流方向（direction）：识别正常血管和病理通道血流速度（velocity）：Vs：收缩期峰速度Vd：舒张期末速度Vm：平均速度-Vm=（Vs+2Vd）/3搏动指数（PI）和阻抗指数（RI）：描述频谱形态的两个参数.PI：搏动指数-PI=（Vs-Vd）/Vm RI：阻力指数-RI=（Vs-Vd）/Vs S/D：收缩峰与舒张期末血流速度比值-S/D=Vs/Vd血流频谱形态（pattern of waveform）：峰型、频窗 3.脑底常用血管TCD检测部位及方法A、颅外动脉检测部位B、颅外段血管检测方法-颈总动脉、颈外动脉、颈内动脉颅外段方法步骤：颈总动脉：病人去枕仰卧位，头偏向对侧，将4 M Hz 探头置于胸锁乳突肌外侧，从近端到远端移动探头对颈总动脉进行完整的观察；颈外动脉：一般在甲状软骨水平分出颈外动脉，向前上方对其进行追踪检测和记录；颈内动脉：从颈总动脉分叉处向后上方外侧追踪观察颈内动脉直至不能检测为止；注意：检测时应注意使超声与血管走行方向保持在45角的位置，角度过大或过小都会影响计算出来的血流速度；正常情况下， 对颈总动脉，颈外动脉的检测不存在识别上的困难；颈总动脉，颈外动脉和颈内动脉的频谱形态有明显区别，前两者都具有很强的搏动性。颅内动脉三个窗口:颞窗、眼窗、枕窗颞窗：探头置于颧弓上方、眼眶外缘和耳之间的范围内-检测大脑中动脉（MCA）、颈内动脉终末端（ICA1）、大脑前动脉（ACA）、大脑后动脉（PCA）及前交通动脉（AcoA）；眼窗：探头置于闭合的眼睑上方，超声发射功率5%10%-检测眼动脉（OA）和颈内动脉虹吸部以及对侧ACA1；枕窗：探头置于枕骨粗隆下方，发际上方1cm左右，枕骨大孔中央或旁枕骨大孔-检测双侧椎动脉颅内段（VA）、小脑后下动脉（PINC）和基底动脉（BA）； C、 颅外段血管检测方法1） 颞窗：颧弓上方、眼眶外缘和耳之间的范围内，此区内又可分为前、中、后窗。方法：受检者取仰卧位，头置正位， 在检测局部涂以足够的导声耦合剂，以适度的压力保持探头和皮肤良好接触，又不至把耦合剂挤压出去并引起病人的不适感。采用频率为2 M Hz 的聚焦发射探头，深度一般先定在55 60cm 之间，在此深度最易获得多普勒信号。当发现多普勒信号后， 再轻微移动或倾斜探头， 选择最佳探头位置，以得到最强、最清晰的多普勒频移信号。经左颞窗TCD 检测到了某一血流频谱信号，根据深度不同，可能是同侧大脑中动脉（深度3565mm，绿色圆点）；同侧大脑前动脉（深度5570mm，红色圆点）；对侧大脑前动脉（深度7585mm，黄色圆点）；对侧大脑中动脉（深度90mm，白色圆点）如下图： MCA：深度在3060mm，主干位于4060mm深度，正向频谱。压迫同侧颈总动脉（CCA），血流速度明显减低，压迫对侧CCA，血流速度无明显变化。 ICA1：沿MCA主干随检测深度增加到6070mm，可以检测ICA末端分叉处，再适当增加深度，可获得单纯的正向ICA1血流频谱，压迫同侧的CCA时，血流信号消失并出现短暂尖小的负向血流信号。ACA1：探测到ICA1后，适当增加检测深度至6075mm，可获得负向的ACA1流速，进一步增加取样容积深度，在7085mm，可以检测到对侧ACA1正向血流频谱。当AcoA发育正常时，同侧CCA压迫试验，ACA1血流频谱从负向逆转为正向，对侧ACA1血流速度明显升高。当颞窗透声不良时，可经眼窗检测，眼窗探测到的ACA1为正向血流频谱。 PCA：检测深度在5570mm，出现的较低流速的正向血流频谱，即为PCA的交通前段（P1段）。探头方向进一步向后外侧调整，可检测到负向的血流频谱，为PCA的交通后段（P2段）。当PCA血流来自BA，PcoA发育正常时，压迫同侧CCA可使P1段血流速度增加。若PCA血供来自ICA，无P1段血流信号，仅获得负向的P2段血流频谱，压迫同侧CCA时，P2段血流速度下降。2） 眶窗：受检者仰卧，头置正位，双目闭合， 使用2 M Hz 探头，放在眼睑上，不需用力压，只要保持探头与皮肤接触即可，多普勒能量降到5 并尽可能缩短在眼部的检测时间 OA：检测深度为4050mm，血流频谱为正向，血管搏动指数（PI值）1.10。压迫同侧CCA时，OA血流速度减低或消失。ACA1：颈内动脉虹吸部，首先应获得OA的血流信号，增加取样容积的深度在5575mm，分别获得正向的海绵窦段（C4段）、负向的床突上段（C2段）、双向的膝段（C3）血流频谱。同侧CCA压迫时，CS血流信号消失，对侧CS流速代偿性升高。3） 枕窗：受检者低头屈颈，使头颅和环椎之间的空隙开大。探头放在颈后正中线枕骨粗隆下15 2cm 处，声束指向眉弓， 使其经枕骨大孔入颅。此窗口可以检测到椎动脉颅内段、小脑后下动脉和基底动脉。VA、PINC or BA：通常以坐位检测，选择深度范围5580mm，获得左右侧呈负向血流频谱的VA血流信号及正向的PINC血流频谱。以不间断的VA血流信号为基准，逐渐增加检测深度，在70120mm范围可以获得负向的BA血流频谱。注意：由于超声穿透颞窗取决该部位颅骨的厚度，因而在不同年龄、性别的人之间有着不同程度的差异。在青壮年通常有较大的范围可以获得理想信号，在老年由于骨质增厚，颞窗往往缩小甚至缺如，这在老年女性受检者中表现尤甚。4.TCD适用症：1.脑动脉狭窄和闭塞。2.颈内动脉狭窄和闭塞。3.脑血管痉挛。4.脑血管畸形。5.锁骨下动脉盗血综合征。6.颅内高压、脑死亡。5.检查的项目（1）测量：收缩期峰值血流流速（Vp）、平均血流速度（Vm）、舒张末流速（Vd）。（2）测量血流方向：血流朝向探头为正向，频谱位于基线上方。血流背离探头为负向，频谱位于基线下方。在血管的分支处或血管走向弯曲时，可检测到双向血流频谱。（3）血管搏动指数（PI）和血管阻力指数（RI）：PI（VpVd）/Vm，RI（VpVd）/Vp。正常颅内动脉的PI值为0.651.10。（4）检测血流多普勒频谱形态：正常脑动脉的血流频谱呈三峰形态，收缩期脑血流的最高峰为S1峰，随后出现稍低的收缩期波峰为S2峰，心脏舒张末期脑血流维持的最低水平流速为D峰。（5）检测颈动脉压迫试验：在锁骨上窝水平CCA的近段，不在甲状软骨水平，避免压迫颈动脉球部。6.TCD各类频谱分析TCD正常频谱图像分析1、典型的正常经颅多普勒频谱图形：是由一系列连续而有规律、与心动周期一致的脉搏波动图组成。形成近似于一个直角三角形，频率外层曲线由上升支和下降支组成，上升支与零基线的夹角称角，收缩期出现两峰， 即S1 峰、S2 峰，舒张早期形成第三峰，即D峰。从收缩期开始到最高血流速度的时间称峰时。2、 正常血流速度：同一血管主干上，由于分支分流，流速逐渐减低，不应有节段性显著流速增减。生理学研究发现，在WILLIS环分支中，MCA血流量最高，携带约占全脑80%的血流流到大脑半球。脑底各动脉血流速度的高低按正常顺序排列：TCD测定脑底动脑的血流速度以MCA为最高，顺序为MCAICAACACSICS2BAPCA1PCA2VAPICAOA。3、 左右两侧相应动脉的血流速基本对称：正常成人两侧非对称指数（AI）的上限值：大脑中动脉为21%，大脑前动脉为27%，大脑后动脉为28%。4、 血流音频信号正常：正常的脑动脉血流音频信号的音调平滑柔和，呈微风样。不应闻及乐音性杂音或噪音性杂音。5、 血流方向正常：正常脑底动脉内的血流沿一定的径路流动，当血流方向朝向探头时呈正向频移，血流方向背离探头时呈负向频移。血流方向的改变明确提示侧支循环已经建立或出现盗血现象。6、 颅外血管、眼动脉（OA） 高阻波形即有一个舒张期流速及舒张末期流速值均较低。PI,RI,S/D均较高（外周血管）。 7、 颅内血管均低阻波形。即有一个较高舒张期流速及舒张末期流速值。PI,RI,S/D均较低。8、频宽基本相同，频窗明显。一、血流速度 收缩峰血流速度（Vp） 平均血流速度（Vm）注意：舒张期末血流速度是舒张期残存的血流速度，反映远端血管床阻抗；舒张期末血流速度越接近收缩期血流速度时，说明远端血管床阻抗越小，搏动指数也就越小，称之为“低阻力频谱”；舒张期末与收缩期峰血流速度相差越大，说明远端血管床的阻抗越大，搏动指数也越大，称之为“高阻力频谱”，异常TCD频谱图像。1、高阻波形（外周血管频谱图像）：低舒张末期流速0。PI、RI、S/D意义：脑动脉硬化、颅内压增高、大动脉严重狭窄或闭塞的近端血管。2、 低阻力波形（颅内血管频谱图像）：高舒张末期血流，PI、RI、S/D均降低-意义：动静脉畸形、供血动脉和大动脉严重狭窄或闭塞后远端血管2、弥散型波形：频窗消失，包络线紊乱不规则，整个频谱弥散状。表现为在接近基线两侧对称分布的簇关或线条关的高声强或较高声强信号。意义：血管狭窄或血管痉挛造成的血流异常增高，血流撞击血管壁导致高调杂音。3、涡流：正常频谱的反向出现高强度的信号，一般均在收缩期出现。表现为典型的狭窄血流频谱，周边蓝色，基底部“频窗”消失而被双向的红色涡流或湍流替代意义：明显的血管狭窄。二、搏动指数（pulastility Index， PI）1、计算方法：PI=（收缩峰速度-舒张末速度）/平均速度=（Vp-Vd）/Vm2、正常值： PI=0.61.053、意义：反映血管顺应性和血管弹性指标。PI 舒张末期血流速度降低所至，见于脑动脉硬化、颅内高压、大动脉严重狭窄或闭塞的近端血管。PI 收缩期血流速度增加所至，见于脑血管畸形（A-V）、动脉瘤。三、阻力指数 (resistance Index RI) 1、计算方法：RI=（收缩峰速度-舒张末速度）/收缩峰速度 =（Vp-Vp）/Vp2、正常值：RI=0.500.803、意义：反映血管的舒缩状况、阻力状况的指数。四、收缩峰速度与舒张末速度的比值（S/D）1、计算方法：S/D=收缩峰速度/舒张末速度2、正常值：S/D33、意义：评价血管顺应性和弹性的一个指标。 S/D 见于脑动脉硬化TCD异常结果的临床意义一、血流方向异常1、MCA：表明颈内动脉或大脑中动脉梗塞的可能。2、ACV：大脑前动脉梗塞或颈内动脉的严重狭窄或梗塞。3、VA： 可能有锁骨下动脉盗血。二、血流速度异常1、收缩期血流速度（Vp）值增高。意义：血管的痉挛或狭窄。蛛网膜下腔出血，血管痉挛，血流速度增加。脑血管A-V畸形供血血管血流速度增加，伴PI、RI值下降。痉挛与狭窄的鉴别血管痉挛 血管狭窄多根血管单根、少数血管整根血管节段性动态检查可解除不易转为正常不会涡流会涡流不会出现动脉硬化频谱特征出现动脉硬化频谱特征血流速度降低意义：一、 收缩期血流速度降低（Vp）1、脑供血不足： 心源性：由于心输量出不足所致。 脑动脉硬化的患者可出现轻度或中度甚至对称性血流速度明显降低。2、脑血管扩张：见于血管性头痛。3、远端血管梗阻：表现单侧血流速度降低，两侧血流速度不对称。4、脑血管动脉瘤：表现血管扩张，血流速度降低，伴PI、RI值降低。二、舒张期血流速度降低（Vd） 常见于中-重度脑动脉硬化。导致PI、RI值增高。三、常见疾病TCD表现颅内压增高TCD表现：1.收缩期血流为正向，频谱图可见高的收缩峰，收缩峰高尖，流带低；2.舒张期血流信号消失，而舒张峰降到极低，甚至逆转随着颅内压的不断升高，TCD血流频谱发生一系列改变，血流速度越来越低，搏动指数越来越高，舒张期血流速度下降至零，舒张期反向，最后血流信号消失。a、低血流高搏动指数频谱正常TCD频谱舒张末期血流速度大约为收缩期峰血流速度的50%，当颅内压增高时（此时血流阻力增加），舒张期血流速度下降，收缩峰变尖，导致低流速高搏动指数频谱。当颅内压接近舒张血压时，TCD频谱中舒张末期的血流开始消失。当颅内压力等于舒张期血压时，舒张期血流完全消失等于零，仅有收缩期的高尖波出现。b、双向血流的“振荡波”当颅内压力继续增高超过舒张期血压，舒张期血流复现，但方向相反为“振荡波”。振荡波的出现提示颅内压已经增高到使脑血管代偿机制接近耗竭，血管外的压力大到足以将舒张期时的管腔压塌，导致血管树在收缩期时储存的少量血流在舒张期反流。c、收缩早期针尖样血流“钉子波”。当颅内压继续增高达到和超过收缩压时，已经很难有血流进入到脑循环中，是脑循环停止的高度特征性的血流波型。这种收缩早期针尖样血流通常只占据整个心动周期的15%-25%，舒张期完全没有血流或有更低于收缩期的小血流。d、无血流信号（以前曾记录到过的脑血流信号消失）颅内压继续增高，针尖样血流越来越小，最终在颅底大血管检测不到血流。无血流是颅内压增高的终末期，提示颅内压增大到使整个管腔完全塌陷，整个心动周期中无血流。 图1脑死亡TCD表现：如上图1收缩期血流速极低，波形呈尖，棘状，舒张期血流信号消失；振荡波、钉子波和无血流信号。脑动脉狭窄TCD表现 狭窄处血流：端流、涡流1 血流速度改变。2 频谱紊乱，出现涡流，湍流信号，弥散波形。3 有脑动脉硬化TCD表现。狭窄远端血流收缩期上升速度减慢，峰时延迟，峰尖消失而成圆钝低搏动指数波浪状频谱狭窄近端颅内动静脉瘤的TCD表现1、 收缩期低流速，舒张期高流速。PI降低。2、 脑动脉硬化性颅内动脉瘤会出现脑动脉硬化的Dopple表现。3、 A-V瘤破裂，出血动脉可见收缩期高流速的脑血管痉挛Dopple表现。颅内动静脉瘤的TCD诊断1、 收缩期低流速，低搏动指数（PI）。特征：必须沿动脉逐段检测才能发现，否则极易漏诊。2、 在蛛网膜下腔出血时测到收缩期高流速的脑血管痉挛的Dopple表现，必须对患侧血管以1mm深度增减，逐段检测，如在某一深度范围出现血流速度减慢，PI下降，应考虑此范围存在动脉瘤。蛛血原因可能为动脉瘤破裂。脑动静脉畸形TCD表现1、 收缩期与舒张期血流速度均增高。S/D、PI、RI指数降低。2、 “盗血”现象。对侧大脑ACA或PCA出现反向血流，其他同侧血管血流速度低。3、 舒张期血流速度上升。远端流速低。4、 Dopple附加试验脑出血的TCD表现 脑血管破裂必然会导致脑血管痉挛，而引起出血血管的高流速的多普勒频移。此时必须结合临床症状进行诊断。1、 出血血管出现收缩期高流速信号，平均流速增高。出血24-72h内最为明显。测到单支血管收缩期高流速的Dopple频谱应考虑出血。2、 伴有健侧血管出现动脉硬化、脑供血不足的Dopple频谱图像。3、 脑出血恢复期，4周以后，收缩期血流速度下降可至正常（有时）。蛛网膜下腔出血的TCD表现1、 收缩期高流速(脑血管痉挛)。S/D，PI，RI正常。2、 动脉瘤，A-V畸形Dopple表现。临床意义1、 动态观察了解脑血管痉挛情况。了解脑血管痉挛发生发展的全过程。2、 定位诊断。3、 了解蛛网膜下腔出血的出血量。1） 、Seiler：平均流速200cm/s,CT出血量较大。缺血性中风TCD表现1 急性期：被阻塞血管TCD频谱图像缺如。2 发作期及恢复期：监测到有侧枝循环的频谱图像。反向Dopple 表现。收缩期血流速度下降。3 不对称指数（asymmetry index AI）AI=（V1-V2）/（V1+V2）/2*100% V 为平均血流速度Zancette 提示 AI 参考值 大脑中动脉 21% 大脑前动脉 27% 大脑后动脉 28%TIA的TCD表现1、 患者血管出现收缩期高流速表现血管痉挛，其余血管动脉硬化表现。2、 患侧单枝或多支动脉Dopple狭窄表现。3、 患侧血管出现较低或极低收缩期流速频谱，而健侧收缩期流速较高，两侧血流出现不对称。显示患者血管分支或末端有梗塞。4、 TIA均有动脉硬化Dopple频谱。椎基底动脉供血不足TCD表现椎基动脉出现收缩期血流速度下降。一侧、双侧VA或BA。动脉硬化引起则出现动脉硬化特点。收缩峰圆钝，S1S2、S/D、PI、RI指数增高。动脉狭窄引起则狭窄血管出现收缩期高流速，严重时可有明显涡流或湍流。脑血管痉挛则出现收缩期血流高流速。椎基底动脉供血不足TCD诊断标准1、两侧椎动脉及基底动脉中一支或多支出现收缩期低流速。2、伴脑动脉硬化的频谱表现。有某支血管出现收缩期高流速或出现湍流或涡流信号，应考虑椎基动脉硬化伴狭窄的诊断。某侧椎动脉血流信号缺如，对侧椎动脉信号良好，可有逆转信号，应考虑诊断椎动脉梗塞可能。高血压病人的TCD表现1、 脑血管痉挛：早期，青年病人多见，颅内多支血管多见，双侧痉挛多见。MCA，