彩色经颅多普勒TCD的基础知识培训教材

彩色经颅多普勒TCD的基础知识培训教材一、解剖学基础１、脑血管的解剖基础人脑的血液供应主要来自两个供血系统：颈内动脉供血系统，供应大脑半球前3/5部分的血液(大脑前部及部分间脑)；椎─基底动脉供血系统，供应大脑半球后2/5部分血液(大脑后部、部分间脑、脑干、小脑)。1）脑颈内动脉系颈内动脉为颈总动脉终支之一，颈总动脉是头颈部的主要动脉干。颈总动脉左右各一支，左侧直接从主动脉弓分出，右侧由头臂干动脉分出(98.5%)，大约在甲状软骨的上缘平面分成颈内动脉和颈外动脉(颈内动脉主干及其全部分支组成颈内动脉系)。颈内动脉在颅内终末段分成大脑中动脉、大脑前动脉及后交通动脉。2）椎─基底动脉系椎动脉左右各一支，左椎动脉由锁骨下动脉分出，右椎动脉由头臂干动脉分出，向上穿行于第6颈椎到第1颈椎横突孔，经枕骨大孔入颅，在脑桥下缘两侧椎动脉合在一起形成基底动脉，在脑桥上缘分出左右两条大脑后动脉。3、大脑动脉环颈总动脉从主动脉弓分出后沿气管旁和胸锁乳突肌之间向上走行，在平甲状软骨的位置分出颈内动脉（沿外面走行）和颈外动脉（沿内面走行）。颈外动脉供应头部表浅部位的供血。颈内动脉从下颌角部位穿过岩骨进入颅内，走行到视神经孔后方形成一个“C”形或“U”形的弯曲称为颈内动脉动脉虹吸段,分为海绵窦段、膝段和床突上段。并在膝段或床突上段分出眼动脉供应眼部的血液。颈内动脉继续向上走行，在视交叉的外侧,嗅三角和前穿支的外侧分出大脑中动脉，中动脉继续向颞侧走行，大脑中动脉可视为颈内动脉的直接延续。在视交叉的外侧，正对嗅三角的位置分大脑前动脉，大脑前动脉向前额部走行在视交叉的前方有前交通动脉将两侧的大脑前动脉连接在一起（平衡颈内动脉供血系统两侧的血液）。两根椎动脉从锁骨下动脉分出以后，绕过第七颈椎，从第六颈椎的横突孔向上穿行。穿过六个横突孔以后，进入枕骨大孔，在延髓下方走行。走行到脑桥下方汇合成基底动脉。基底动脉继续向前走在脑桥的上缘分出两侧大脑后动脉。在颈内动脉和大脑后动脉之间有后交通动脉连接，形成一个多角形的大脑动脉环，称Willis环。（后交通动脉起到平衡两大供血系统血液压力的作用）。他由九支动脉所组成，分别为双侧ACA（A1）、ICA、PCOA、PCA（P1）及ACOA。位于蝶鞍上方的脚间池内，环绕视交叉、灰结节和乳头体。大脑动脉环是脑部一个潜在侧枝循环结构，在脑的血液循环中有着重要意义，起着脑血流的调节作用。在正常情况下Willis环左右两侧血流压力近乎相等，一侧的动脉血流不会经过交通动脉进入另一侧，甚至同一侧的颈内动脉系的血流与椎─基底动脉系的血流也不会相混，动脉内血流各有循行方向，但是在某些生理病理情况下某一侧或某一支血管发生变化时，Willis环的侧枝循环开放，如头、颈部活动时常影响左右颈内动脉和左右椎─基底动脉一支或数支血流，使其增加或减少，此时血流增加侧的血液可通过Willis环流向减少侧，以保证脑部血流量的平衡。病理情况下，当脑某一动脉发生狭窄或阻塞后，Willis环侧枝循环立即建立，将健患侧血流沟通，使健侧血流进入患侧，以维持血液供应。脑动脉颅外段的右侧面图Willis环的模拟图脑底部血管的实体解剖图（见彩图第1页）1、大脑前动脉2、前交通动脉3、颈内动脉4、大脑中动脉1、大脑前动脉2、前交通动脉3、颈内动脉4、大脑中动脉5、脉络膜前动脉6、后交通动脉7、大脑后动脉8、小脑上动脉9、基底动脉10、迷路动脉11、小脑前下动脉12、椎动脉13、小脑后下动脉颅内动脉的整个供血途径模拟图脑血管实体组织解剖图（见彩图第2页）颅内动脉的整个供血途径模拟图中：浅色部分为颈内动脉供血系统；深色部分为椎─基底动脉供血系统。２、脑血流动力学的生理基础每分钟流经脑组织血流量约为750–1000ml，占每分钟心搏出的15%–20%。正常人的平均脑血流量每分钟为（50±5）ml/100g脑组织。生理状态下的脑血流量：年龄：脑血流量随年龄的增加而逐渐降低，比较缓慢。睡眠：快波睡眠状态下，大脑的血流量增加较明显；慢波睡眠状态下，大脑的血流量轻微增加。体温：体温增加，血流量增加；体温降低，血流量降低。体力活动：因脑组织具有保持其血流量稳定的自动调节机制和能灵敏调节脑血流量的代谢机制。而使脑血流量并无明显改变。影响脑血流量的因素影响脑血流的基本因素是脑灌注压（CPP）与脑血管阻力（MVBP）。脑血流量与脑灌注压成正比，与脑血管阻力成反比。脑灌注压指平均动脉压（CPP）与出颅的平均静脉压（MVBP）之差脑血管阻力指一分钟之内在100g脑组织内流过1ml血液所需要的压力。它包括局部脑血管阻力串联之和以及各血管阻力并联之和。影响脑血管阻力的主要因素有：①平均动脉压②脑血管张力③血液粘滞性④颅内压力二、检测血管的超声窗位及判别方法TCD可利用PW探头通过调节探测深度和探头的角度并利用血流方向、声音和一些辅助试验等对各检测窗的检测血管进行判别和检测。1、检测颅内血管的超声窗位颅内血管处于密闭的较厚骨质的颅骨所包围的腔内。用2MHz脉冲多普勒探头探测，2MHz的超声波穿透性虽然较强，但也仅能穿透薄的颅骨，所以我们将颅骨上某些区域能通过超声束并能探及血管的部位称为“超声窗”，各窗的大小有个体差异，一般分为“颞窗”、“枕窗”、“眼窗”、“下颌窗”，还包括儿童未闭合的囟门也可作为探测窗位。下面介绍临床常用的“颞窗”、“眼窗”、“枕窗”。1）颞窗：超声束经颞骨鳞部进入颅内的通道。在颧弓上方眼眶外缘与耳翼之间分前窗(AW)、中窗(MW)、后窗(PW)三个窗位。中窗是常用的窗口，而老年人常用后窗。可检测到:大脑前动脉、大脑中动脉、大脑后动脉、前交通动脉、后交通动脉、颈内动脉终末段及基底动脉分叉处。用2MHz脉冲多普勒探头，检测深度:50～70mm左右，体位:受检者仰卧位，头置正位。2）枕窗：超声束经枕骨下枕骨大孔进入颅内的通道。位于枕外隆突下3～3.5cm处。可检测到颅内段基底动脉，椎动脉，小脑后下动脉。用2MHz脉冲多普勒探头，探测深度:60～80mm左右，体位:一般情况下病人取坐位，头向前倾尽可能使下颌接触到胸部，重病人也可侧卧位，尽量前倾以拉开头部与寰椎之间空隙。（见右图）3）眼窗：超声束经视神经孔进入颅内的通道。可检测到：眼动脉、颈内动脉虹吸段，对侧大脑中动脉和大脑前动脉，同侧大脑后动脉。用2MHz脉冲多普勒探头。探测深度:眼动脉35～50mm;虹吸段50～60mm，体位:仰卧，头置正位，闭合双目，有足够耦合剂，无需探头加压，接触好即可。（见右图）注意:目前尚未确定一个绝对安全的超声能量水平(有报道大能量超声可导致晶状体发生白内障)，故推荐经眼窗检测使用20％的功率，这已足够获得清晰的多普勒信号。2、辅助试验：在进行TCD检测时，为了识别某些血管、提供诊断依据和评价脑循环功能，常需进行一些辅助试验，通常使用的有压迫颈总动脉试验及光刺激试验。①压迫颈总动脉试验，是指在进行颞窗经颅多普勒检测时，用手指压迫同侧的颈总动脉(在甲状软骨旁颈动脉搏动处)，阻断颈总动脉血流约3～5s，然后放开颈总动脉，连续观察在压迫颈总动脉前、中、后的多普勒频谱的变化。可分为静态压迫试验和动态压迫试验。静态压迫试验:用手指持续压迫及阻断颈总动脉3～5s然后放开动态压迫试验:对颈总动脉采取快速短时压迫立即放开，再进行压迫放开，连续压放数次。压迫时血流并不持续阻断。压迫颈总动脉试验，主要用于经颅多普勒检测时，鉴别所得多普勒血流信号是来自颈内动脉系统还是来自椎─基底动脉系统。如果血流信号来自颈内动脉系，当采用静态压迫试验时，压迫颈总动脉会使血流信号减弱以致消失，放开压迫则信号也随之恢复，甚至在短时间内有代偿性增高；当采用动态压迫试验时，压迫颈总动脉则血流信号不会完全消失，而仅在相应血流信号上出现叠合的振荡波（锯齿样波形）。如果血流信号是来自椎─基底动脉系，则压迫颈总动脉时，血流信号并不受其影响，故可鉴别ACAMCA及PCA的血流信号。②光刺激试验：大脑皮层中视觉区的血液供给来自大脑后动脉。当视觉区的活动加强时大脑后动脉的血供也增加，故用光刺激方法来观察大脑后动脉的血供变化从而确认该血管是否大脑后动脉。光刺激后血流速度增加10～20%，表示为大脑后动脉血流信号；如血流速度不变化或略低，证明此血管为颈内动脉信号。3、颅内血管的判别方法：血管名深度范围mm血流方向压颈实验声音大脑中动脉40～65正向血流速度减慢尖锐、响亮大脑前动脉55～70负向血流速度减慢尖锐、响亮大脑后动脉55～70正向、负向不变或增快圆钝、低沉椎动脉50～80负向─圆钝、低沉基底动脉85～20负向─圆钝、低沉颈内动脉60～70正向血流速度减慢尖锐、响亮眼动脉35～65正向血流速度减慢尖锐、响亮颈内动脉虹吸段60～75正向、负向血流速度减慢尖锐、响亮小脑后下动脉50～60正向─圆钝、低沉4、颈部(颅外)血管的判别方法:颈部血管的判别主要从探测的位置，频谱的形态，和血流的方向三方面来鉴别。如下表：血管名探测部位探头频率血流方向波形特点颈总动脉（CCA）胸锁乳突肌内侧4MHz正向高阻力波形颈内动脉颅外段（ICAex）下颌角4MHz负向低阻力波形颈外动脉（ECA）下颌角4MHz负向高阻力波形锁骨下动脉（SubA）锁骨上窝4MHz正向高阻力波形，波形之间近乎不连接椎动脉起始段（VApro）锁骨上窝4MHz正向低阻力波形枕动脉（OcA）耳后乳突前8MHz正向高阻力波形滑车上动脉（STrA）眼内眦的上面8MHz正向高阻力波形注：颈部血管的血流方向与探头的方向和角度有关，这里只描述习惯检测方法的血流方向 颈总动脉 颈内动脉颈外动脉锁骨下动脉三、TCD正常频谱图像分析首先，我们必须了解TCD频谱图形的物理意义：图形上横向表示时间轴t，纵向坐标为速度轴V。频谱上的某一点横向位置表示某一时刻，纵向某条竖线上的各个点（不同颜色显示）表示这一时刻血管内各种不同流速的分布，各点的位置高低，即为血流速度V。每点的颜色表示这个时刻这种速度的红细胞反射能量的强弱。层流:截面上各点速度方向相同的活体。正常情况下心血管中血流常为层流。层流图形是频谱窄、光点密集、频谱包络线较光滑的图形，多普勒输出可听到平滑悦耳的血流声。血流频谱和基线之间常呈“空窗”或“声窗”或“频窗”，即在频谱图像频宽范围内各频率分布有一定的规律，高能量有规律地集中在频谱的四周，低能量则集中在频谱图像的中下部，层次分明，“频窗”明显。一旦血管内血液的流动的层次遭到破坏或改变时，频窗也消失了。血液在血管内流动，靠近血管中央的红细胞由于阻力小，流动速度快。靠近血管壁的红细胞由于与血管壁的磨擦阻力，流动速度降低，越近管壁流动速度越低，整个血流流动呈现抛物线状，呈层流状态。频窗：低频信号分布区，在频谱图像的下方成颜色较淡的三角形区域。反映的是层流的情况。频宽：在某一瞬间，从零基线到最高血流速度之间的距离。盗血：当某支血管发生了严重的狭窄、不完全梗塞或完全梗塞以后，它的相邻血管或侧枝血管产生血液重新分配的现象。典型的正常经颅多普勒频谱图像是由一系列、连续有规律与心动周期一致的脉搏波动图所组成。每个频谱占据一个心动周期，包括心室收缩期和舒张期。1、正常频谱图像有以下三个特征：１）频谱图像近似于直角三角形，上升支陡直，下降支缓慢，共有三个峰，S1、S2、Ｄ峰。S1，S2分别为收缩1峰，收缩期收缩2峰；Ｄ峰为舒张峰。S1峰值大于S2峰值，在S2峰后有一明显切迹，在切迹后有一明显舒张D峰。如果S2≥S1，说明①年龄较大:血管弹性减弱；②年轻人：生理变异；③手法因素２）所有颅内血管的频谱图像，除眼动脉外，均为低阻波形图像，即有一个较高的舒张期血流及舒张末期流速值，PIRIS/D均较低。低阻波形：舒张期和舒张末期的血流速度较高。高阻波形：舒张期和舒张末期的血流速度较低甚至接近于零。３）频窗清晰，频宽相等。血管内血流为层流，故有一定的频宽范围，高能量有规律地集中在频谱的四周，低能量集中在频谱的中、下部，层次分明，形成“频窗”。2、各参数正常值(1)血流速度:血流速度正常与否，可根据年龄并结合临床资料加以考虑和判断。可有10～20%的波动范围。Vp(Peak;Vs)：收缩峰血流速度，代表收缩期最高血流速度，反应整个心动周期内最高血流速度。Vm(Mean)：平均血流速度，1个或几个心动周期的血流速度的平均值。是一个综合反映心动周期内血流速度的参数。Vd(Mini)：舒张末期血流速度，指心动周期末心室舒张末期的最高血流速度。(2)搏动指数(PI)：搏动指数(脉动指数)反映血管弹性和顺应性的一个指数。正常值:0.6～1.0(3)阻力指数（RI）:阻力指数反映血管的舒缩状况和阻力状况的一个指数。(4)收缩峰速度与舒张末期速度比值（S/D）：评价血管弹性和顺应性的一个指数。正常值:＜3儿童TCD正常值（Vm）血管名称4-6岁7-8岁8-10岁10-12岁大脑中A86.5±9.186.3±9.587.3±9.677.8±9.2大脑前A59.2±9.260.4±8.258.2±7.855.1±9.0大脑后A34.8±6.735.4±7.231.7±6.428.4±7.2颈内A83.2±8.684.0±7.675.6±8.971.3±8.3椎动脉48.3±6.849.1±7.443.1±7.742.7±8.6基底A58.4±8.459.3±7.654.6±10.149.6±7.4正常脑底动脉血流速度参考值血管名>60岁40～60岁<40岁VPVMVDVPVMVDVPVMVDMCA97-7256.1±6.345-30105-7565.2±12.154-35117-8571±12.857-38ACA85-5945.8±6.840-2888-6050.8±9.643-3097-6752.8±846-31PCA63-4435.5±5.529-1867-4739.8±6.434-2171-5442.3±6.637-23BA60-4231.3±7.024-1566-4739.8±7.934-2173-5143.2±7.838-27VA52-3429.0±5.524-1554-4037.7±5.728-1762-4434.9±6.230-19CS69-51─38-26──80-5638-2487-6145-23PICA─33.6±8──30.2±5.7──23.0±7.0─OA47-3113-7PI───────PI≌0.6-1.05RI≌0.5-0.8S/D<3四、TCD异常频谱图像分析:1、频谱图像异常状况1）频谱形态改变:S1峰和S2峰频谱融合为一个圆钝峰或S2>S1，这是脑动脉硬化、弹性减退(需排除生理性及检测技术性因素)的频谱图像。2）高阻波形：在颅内，除眼动脉外，出现高阻波形，表示动脉硬化。低舒张期血流及低舒张末期流速(甚至接近零)因此PI、RI、S/D均显著增高，这种高阻波型是脑动脉硬化特有的波形。（见右图）3）弥散波形：当血流速度增高到一定程度，正常层流被破坏，各质点混杂，流线不规则，血液在血管内流动呈湍流现象，因此“频窗”消失，包络线紊乱、不规则，频谱图像呈弥散状。此波形多见于轻、中度脑血管狭窄或动静脉畸形时。4）湍流：在病理情况下出现。频窗内出现的一小团高频信号称为湍流（如血管狭窄时的射血，心脏关闭不全时的返流）。湍流所显示是频谱增宽、光点疏散、频谱包络线毛糙的图形，“频窗”消失，多普勒输出可听到嘈杂刺耳的血流声。涡流：在病理情况下出现。涡流也是湍流，是双向湍流频谱，频谱图像的反方向相对与收缩期的位置出现的一小团强信号。当血液由较大口径血管流入较小口径血管时，血流速度明显加快，血液不仅向前流动，部分血液还呈一定角度作旋转运动，血液与血管壁之间形成涡流。此时红血球呈多方向性，一部分红细胞朝向换能器，一部分红细胞远离换能器，故产生双向的血流频谱。特点：收缩期血流明显增高，在收缩期内频谱的相反方向出现血流信号，即双向湍流频谱，这是由于血液在血管内的旋转运动产生反向高速运动所致。此频谱出现在脑血管重度狭窄病例。2、检查异常状况1）血流异常a）方向、途径异常大脑前动脉血流方向逆转:颞窗→ACA→频谱应为负向，逆转后变为正向频谱。常见于同侧颈内动脉严重狭窄或闭塞，并建立了从对侧颈内动脉血液经前交通动脉流至同侧ACA的侧枝循环供血。大脑中动脉血流逆转:正常情况下MCA血流方向是对着探头的，故频谱方向正向。如频谱方负向，则血流逆转，往往表明颈内动脉或大脑中动脉可能有梗塞而产生侧枝循环的关系:血流供应由对侧ACA通过前交通动脉到患侧ACA→MCA；同侧PCA通过后交通动脉→MCA,即侧枝循环的血液来自同侧基底动脉系。椎动脉血流方向的逆转:枕窗椎动脉血流方向背向探头,频谱应负向；如逆转正向频谱则存在着锁骨下盗血情况。即左锁骨下动脉在椎动脉分出以前发生阻塞或狭窄，其血流盗血途径为对侧椎动脉→基底动脉至患侧椎动脉进入患侧锁骨下动脉。血流与原方向相反，说明血液发生了重新分配，也就是盗血的出现。见前述“盗血”。（也说明某支血管出现了严重狭窄、不完全梗塞或完全梗塞三种情况之一）b）血流速度异常：血流速度增高:脑血管的痉挛或狭窄，口径小导致血流速度增高。痉挛是由于支配脑血管的肾上腺素能神经兴奋性增强→血管收缩痉挛；狭窄多数是脑动脉硬化的粥样斑块造成。蛛网膜下腔出血或脑出血:蛛网膜下腔出血或脑出血是由于脑血管破裂引起,脑血管破裂必然会导致脑血管的痉挛，从而导致出血血管的高流速多普勒频谱。脑血管的动静脉畸形:脑血管的动静脉畸形其供血血管常会出现高流速的多普勒。频谱此时常伴有PIRI的降低。①痉挛；②狭窄；③脑出血、蛛网膜下腔出血；④动-静脉畸形（AVM）血流速度降低：①供血不足；②血管扩张；③脑梗塞；④动脉瘤血流速度变化时意义的总结：②MCA血流速度增快的多数原因是动脉本身的痉挛、狭窄，MCA血流速度减慢的主要原因是同侧的ICA狭窄或闭塞性病变。②ACA增快的常见原因有：对侧的ACA发育不良、对侧的ICA狭窄或闭塞性病变、同侧的MCA狭窄或闭塞性病变，血管本身的痉挛、狭窄。③PCA血流速度增快常见的原因是同侧ICA，MCA狭窄或闭塞性病变，动脉本身的痉挛、狭窄。④CSA血流速度增快常见于血管本身的痉挛、狭窄，减慢的主要原因是同侧的ICA狭窄或闭塞性病变。⑤VA血流速度增快的原因是动脉本身的痉挛、狭窄，对侧的椎动脉病变或锁骨下动脉的病变，血流速度减慢的原因是VA发育不良或近段的狭窄或闭塞。伴有血流方向反向的提示锁骨下动脉盗血。⑥椎─基底动脉同时增快，最常见的原因是血管本身的痉挛或ICA严重狭窄或闭塞。2)参数异常PI、RI增高说明：动脉硬化PI、RI降低说明：扩张、动-静脉畸形(AVM)、动脉瘤S/D增高说明：动脉硬化痉挛与狭窄的鉴别痉挛狭窄年龄多在40岁以下年龄多在40岁以上多见于多支血管多见于单支血管全段性流速增高节段性血流速度增高可恢复不可恢复不伴病理基础伴动脉硬化的病理基础无