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译者简介
张斌
浙医二院急诊医学科
火凤凰翻译组成员
年11月加入FPTG
多模态监测是神经危重患者治疗的常见方法，主要包括临床评估、颅内压监测和使用多种成像方法。在这些成像方法中，经颅多普勒（TCD）是一种很有趣的工具，它提供了一种无创、便携式和无辐射的方式来评估脑循环，诊断和追踪观察颅内占位性病变，如血肿和中线移位。本文综述了TCD应用于神经重症患者的基础知识，为其使用提供理论依据，并为医疗从业者提供相关指导。
引言
在神经危重病患者中，多模式监测具有很大的重要性，因为仅临床检查对随后的疾病进展或检测临床恶化相当不敏感。
虽然侵入性颅内压(ICP)评估被认为是一种标准工具并被广泛使用，但这种操作不能免除风险，主要是出血和感染，以及错误读数和由此导致的不适当治疗的可能性。在这些情况下，其他方法，尤其是非侵入性方法，对于神经监测的补充特别有意义。
RuneAaslid于年引入经颅多普勒（TCD），是颅内动脉的非侵入性床旁研究的重要一步。为此，使用低频超声探头（例如，2MHz）透过特定的声波窗口，有可能获得Willis动脉环。后来的技术进步提高了该方法的易用性和可用性，并扩展了其应用：例如，将彩色M模式引入传统TCD、经颅彩色编码超声(TCCS)、三维TCCS和对比度增强TCD。本文就TCD在神经危重病人中的血流动力学应用作一综述，并讨论TCCS的主要应用。
技术
TCD主要通过两种方式进行：传统的非成像或“盲”TCD和TCCS。表1提供了这些技术之间的比较。图1显示了用于执行每个方法的设备。虽然没有关于选择哪种方法更佳的正式建议，但TCCS正在获得认可，因为它使用与普通重症监护US相同的超声机器和探头（即床旁超声或POCUS）。
表1.一般经颅多普勒和经颅彩色双重超声检查的比较
一般经颅多普勒
经颅彩色双重超声检查
机器
专用
与普通重症监护US相同的超声机器和探头
需要的探头
3
主要是1（例如，相控阵探头）
频谱多普勒（血流动力学诊断）
是
是
电子角度校正
否
是
彩色多普勒
否（具有彩色M模式功能的机器除外）
是
二维成像
否
是
使用头盔持续监控
是
否
检测微栓子
是
是
可用性
少
多
学习曲线
长
可能比传统的TCD短
图1a.具有彩色M模式能力的传统（非成像或盲）经颅多普勒设备及其探头;b.一般超声机，其中相控阵探头（箭头）用于经颅多普勒（双重成像）
TCD检查概要
为了获得进入大脑循环的途径，在透过超声窗口上（图2），例如经颞、经枕、经眶和经颈窗口，放置一个低频超声探头（平均2MHz）。颞窗能识别大脑前循环[颅内颈内动脉（ICA），颈动脉虹吸段，大脑中动脉（MCA）和大脑前动脉（ACA）]，而经枕窗用于探查后循环[双侧颅内椎动脉（VA）和基底动脉（BA）]。眶窗可以检查颈动脉虹吸段和眼动脉。最后，经颈窗可探测颅外颈内动脉。在这些窗口中，颞窗在操作中是最重要的。
图2经颅多普勒声学窗口。A.颞窗;B枕窗;C颈窗;D眶窗
要被探测的不同动脉具有朝向或远离探头的血流（参见图3中的血流方向）。这在脉冲波多普勒频谱图中分别显示为正通道和负通道。当使用彩色多普勒或彩色M模式时，朝向探头移动的血流被编码为红色，而背向探头的血流被编码为蓝色。
图3脑循环的示意图，具有正常的血流方向和经颅多普勒视窗。CCA颈总动脉，ECA颈外动脉，ICA（ec）远端颅外颈内动脉，ICA（ic）颅内ICA，VA椎动脉，BA基底动脉，MCAM1大脑中动脉第一段，ACAA1大脑前动脉第一段，ACAA2大脑前动脉第二段，CoA前交通动脉，OA眼动脉，pCoA后交通动脉，PCAP1大脑后动脉第一段，PCAP2大脑后动脉第二段
常用的多普勒参数包括收缩期峰流速（SV）、舒张末期流速（DV）、平均流速（MV）和多普勒指数[搏动指数（PI）和阻力指数（RI）]。PI自动计算为（SV-DV）/MV，RI为（SV-DV）/SV（图4）。声波的角度会影响流速，而多普勒指数则不受影响;因此，当流速不准确时（例如，大的声波角度），首选使用后者。与传统TCD相比，TCCS允许电子校正声波的角度，从而获得更准确的流速。在正常情况下，脑循环在频谱多普勒上具有低阻力速度分布。这明显不同于静止的横纹肌动脉或颈外动脉的高阻力速度（图5）。
图4大脑中动脉（深度38mm）的多普勒波形。记录收缩最大或峰流速（SV，cm/s）、舒张末期流速（DV，47cm/s）和平均时间平均流速（TAMV，或MV，76cm/s）。所显示的多普勒指数是自动计算为(SV_DV)/MV的搏动指数(PI)为1.04，自动计算为(SV_DV)/SV的弹力指数(RI)为0.63。对于眶外窗，应降低超声的功率输出。
图5为大脑中动脉对应的低阻力流速图，b为颈外动脉对应的高阻力流速图。
通过血管的脑血流量（CBF）等于MV和血管横截面积的乘积。如果面积是正常和恒定的，CBF将主要取决于MV的变化。因此，在这种情况下，MV可以被认为能替代CBF。影响MV（进而CBF）的因素包括年龄、脑灌注压、红细胞压积、核心体温、觉醒、疼痛、气管内抽吸和炎症（例如脑膜炎）等。然而，当血管横截面积减少时，如在动脉粥样硬化性狭窄或脑血管痉挛时，MV的增加是维持CBF所必需的，尽管在这种情况下，MV既不是能和CBF互换的，也不能替代CBF。事实上，尽管记录到MV升高，但流经狭窄处的脑灌注仍可能严重受损。表2显示了可以改变多普勒速度和指数的因素。由于上述原因，由于许多变量会影响多普勒表现，从而使其解释复杂化，所以平均动脉压至少为60mmHg、动脉血气(例如PaCO2)和核心体温正常且达到适当镇静水平时，进行TCD研究是很重要的。
表2.影响经颅多普勒血流速度和指标的常见因素
流速
多普勒指数
增加
减少
增加
减少
减少血管面积（例如，动脉粥样硬化性狭窄，血管痉挛）
贫血
充血
高热
血容量过多
动脉高血压
高碳酸血症
低氧血症
挥发性麻醉剂
年龄
粘滞性过高
脱水
低心排
动脉压过低
低体温
镇静催眠药
颅内高压
低碳酸血症
主动脉返流
慢性动脉性高血压
脑白质疏松症
高碳酸血症
远端狭窄的血管舒张
充血
血容量过多
常用经颅多普勒超声
在这种传统方式中，将探头置于所选择的超声窗口上，以盲方式在特定的探测深度获得多普勒信号(也听到多普勒偏移)。新式机器增加了彩色M模式功能，可以更轻松地检测血流。
最重要的窗口是颞窗，通过将探头置于颧弓上方、紧挨耳廓前方并稍高于耳廓(“翼点”)来发现。TCD检查开始于50mm的深度，其中预期会探测到指向探头的血流（标度中的正值），对应于MCA的主要区段或M1（图6a）。推进到65mm的深度，探测双向血流（标尺上的正/负），对应于ICA进入MCA和ACA的分叉。此时，将探头稍微指向头部和前部，通常发现ACA的第一段或A1，其血流方向远离探头（刻度为负值）（图6b）。回到ICA分叉处，在不改变深度和略微角度偏脚部的情况下，可以探测颈动脉虹吸段朝向探头移动的血流。以ICA分叉为起点，将探头稍微向后和脚侧定位在70mm的深度，探测了PCA的第一节段或P1朝向探头的血流。从这点开始，在80mm处，PCA的第二段或P2通常被探测到，其中血流信号远离探头(表3)。
图6A.前向通道的多普勒波形，对应于大脑中动脉的M1段。B.逆行通道的多普勒波形，对应于大脑前动脉的A1段
表3常规经颅多普勒超声中的窗口、深度、血流方向和频谱多普勒编码。
MCA大脑中动脉，ICA颈内动脉，ACA大脑前动脉，PCA大脑后动脉
在一定比例的患者中（约占20％），使用颞窗不能获得多普勒信号。老年妇女的探及率最差。在这种情况下，可以使用眶窗来评估前循环（至少部分地），其中可在80mm的深度发现颈动脉虹吸部，血流朝向或朝向/远离探头移动。在40mm的深度处是眼动脉（OA），血流通常朝向探头（表3）。与颅内动脉相比，OA具有高阻力血流分布。使用眶窗时应注意预防措施;建议将功率输出降低至20％，以避免眼睛受损的潜在风险。
在经枕窗口，患者被置于侧卧位，颈部弯曲，下颌接触胸部。探头沿着枕骨突出部下方的中线放置并指向鼻子。检查开始于55mm的深度，通过在探头侧面稍微成角度，找到一个远离探头的血流，对应于颅内椎动脉。通过将深度增加到mm，可以探测到基底动脉的血流，该血流也远离探头(表3)。血流检测率比颞窗差。
在经颈窗中，探头置于下颌角之下，胸锁乳突肌内侧，并以40-50mm的深度向上成角度，以获得与远端颅外ICA相对应的低阻力血流（表3）。ICA的低阻力血流分布不应与颈外动脉（ECA）的高阻力血流相混淆，ECA还具有急剧的收缩期上冲和早期舒张期切迹（见上文图5）。叩击颞部动作有时会对困难的情况有所帮助。如下所述，远端ICA的MV对于Lindegaard指数的计算很重要，这有助于区分充血和血管痉挛。血流速度和指数的正常值在表4中提供。
表4经颅多普勒速度和多普勒指数的参考值
CA大脑前动脉，MCA大脑中动脉，PCA大脑后动脉，BA基底动脉，VA椎动脉，OA眼动脉
经颅多普勒识别的血流动力学模式
关于TCD评估脑灌注的价值存在一些争议，可能是由于影响多普勒参数的变量很多（见表2）。TCD结果必须纳入患者的背景中，因此在解释个体患者的TCD结果时应谨慎行事。值得注意的是，趋势比孤立值更重要，因此有助于诊断过程。
可以使用TCD描述以下血流动力学模式。
正常
MV和PI在正常参考值范围内。
低灌注或低血流
被定义为低于正常参考值的流速，有或没有多普勒指数的升高。Ract等人把如MV30cm/s，DV20cm/s且PI1.4定义为低灌注，（图7）
图7.MCA低血流图形
充血和血管痉挛
被定义为高于正常参考值的流速。为了区别血管痉挛或循环充血，前循环Lindegaard指数（MVMCA/MV颅外ICA）＜3时定义充血，而LI＞3时定义血管痉挛（图8和9）。还描述了后循环的Lindegaard指数，其为MVBA和颅外椎动脉的比率，或颅内VA和颅外VA的比率，因为血管痉挛也可以在这些血管中发生。LI2表示充血，而2表示血管痉挛。
图8充血。在MCA中获得的多普勒波形;b对应于远端颅外颈内动脉（经颈窗）的多普勒波形。Lindegaard指数是MCA中MV/ICA的MV，等于2.1，表明充血。
图9血管痉挛。在MCA中获得的多普勒波形;b对应于远端IC（经颈窗）的多普勒波形.Lindegaard指数是MCA中MV/ICA的MV，等于4.6，表明血管痉挛。
高阻力
被定义为PI高于参考值伴流速正常。不仅在ICP增加的初始阶段，而且在非病理情况下也能观察到这种模式。
脑循环停止（CCA）
脑循环停止被定义为存在反向血流、收缩期尖峰或先前探测到的多普勒血流信号的消失。为了确定这种诊断，需要在前循环（MCA）和后循环（BA，颅内椎动脉）中记录到这些模式（图10）。为了确认CCA的不可逆性，必须相隔30分钟重复探测到所描述的模式。当没有检测到MCA和BA/VA血流时，经眶探测ICA和颅外探测ICA或椎动脉可显示相同的CCA模式，但应注意到与MCA或BA相比，这些信号出现较晚。蛛网膜下腔出血时ICP突然、短暂升高，心脏停循环均可出现假阳性。在颅骨密封性丧失的情况下，如骨折、开颅减压术和脑室切开术，可以出现假阴性。
图10脑循环停止模式。返流或振荡模式;b收缩棘波。请注意，返流模式是双相流，净流量为零（与双向高阻模式相反，净顺行血流0）
表5显示了主要的TCD血流动力学模式和鉴别診斷
PI搏动指数，MAP平均动脉压，ICP颅内压，CPP脑灌注压
根据TCD模式的决策过程
当使用TCD检测新的血流动力学改变时，将TCD与ICP读数和临床或其他影像数据联系起来，以避免误解是至关重要的。如前所述，趋势优于孤立值；因此，鼓励执行重复的TCD检查或最终使用连续监测系统(例如，头盔)。当血流动力学的改变不是短暂的，通常必须重复进行颅脑CT或其他成像技术检查（例如，血管造影）。然而，这些做法并非没有风险，因为它们需要将不稳定的患者转诊到放射科。由于神经危重病人通常需要立即干预，其中一些患者可根据TCD提供的数据开始干预，从而允许暂时推迟病人移动直到更安全的时间。表6显示了一些可以在床边执行的TCD指导的干预措施。
表6TCD指导干预治疗
传统TCD的局限性
TCD的主要限制是它的操作员依赖性和需要足够的超声窗口的存在。另一个限制是由于错误的声波角度（低于20°是可以接受的）而导致记录的血流不准确的可能性。对比增强超声(CEUS)在多个领域被证明可以提高超声的准确性，但也可以提高非结论性TCD中血流的检测，尽管其主要限制是可用性和成本。
经颅彩色多普勒超声检查TCCS
目前大家对TCCS知之甚少，因此在神经临床治疗中未得到充分利用。TCCS使用与危重病人的一般超声相同的设备进行，并且使用与经胸超声心动图相同的探头（即，相控阵探头）。TCCS使用与TCD相同的超声窗口。除了TCD常见的血流动力学诊断外，这种模式还提供颅内结构的二维成像，以及相关血管系统的彩色多普勒描绘，可以更快、更容易地发现动脉。另一个优点是可以校正声波角度，提供更准确的流速。
与TCD相似，颞窗是主窗口，因此首先进行。在颞窗中，使用TCCS识别三个主要平面：中脑、间脑和脑室平面。中脑平面的特征是中央低回声蝴蝶状脑脚，被高回声基底池包围（图11a）。将探头向头侧倾斜10度可探测间脑平面，现在由对应于第三脑室的中央两条高回声线、第三脑室两侧的低回声丘脑和高回声松果体识别（图11b）。随着进一步的向头侧倾斜，出现脑室平面，由侧脑室的前角划分（图11c）。中脑和间脑平面通常用于血管诊断，因为在这些平面中发现了Willis环（图11d）。
图11A.TCCS颞窗中脑平面上。；P大脑脚B.TCCS从间脑平面上看。双高回声线对应于第三脑室（箭头），T丘脑，P松果体。C.TCCS颞窗脑室平面。侧脑室（V）均可见。D.彩色多普勒显示Willis环的血管。ACA大脑前动脉，A1前交通支，MCA大脑中动脉，M1主干；PCA：大脑后动脉，P1：前交通支，P2：后交通段。后交通动脉（箭头）
在经枕窗口，可识别出中央低回声结构，对应于枕骨大孔；彩色多普勒显示一个倒置的“v”型正常蓝色编码，对应于椎动脉颅内段和基底动脉（图12）。
图12来自枕窗的TCCS。a.二维成像。F低回声枕骨大孔，B.彩色多普勒显示大脑后循环V形动脉形态。va椎动脉，ba基底动脉，F枕骨大孔
经眶窗显示无回声眼球和眼球后回声区。在彩色多普勒上，大约在40mm的深度，眼动脉（红色编码）穿过视神经（图13）。在80mm的深度，可以像TCD一样探查到颈动脉虹吸部。该窗口的实用性还在于测量视神经鞘直径（ONSD）的可能性，用于非侵入性评估颅内压。
图13来自跨眶视图的TCCS。A.线性探头。注意在彩色和频谱多普勒中正常的眼动脉血流朝向探头。B.相控阵探头。注意眼动脉逆行，彩色和频谱多普勒（右侧为负值），远离探头。此血流曲线显示同侧颈内动脉近端或闭塞，以及通过同侧颈外动脉侧支的代偿性血流。
在彩色多普勒上，经颈窗显示对应于ICA或ECA的蓝色血流编码；这些血流必须使用具有上述标准的PW多普勒进行区分（参见上文图5）。
尽管TCCS的主要用途是血流动力学评估，但二维能力（有时还有彩色多普勒）为最常见的神经危重治疗方案提供了检测相关病理发现的可能性。TCCS可有助于检测轴内颅内血肿（即实质内血肿）和轴外颅内血肿（硬膜外和硬膜下）、中线移位、脑积水、脑肿瘤、脑动脉瘤和动静脉畸形。对比增强TCCS和三维TCCS不能广泛使用，并且很少用于ICU。如前所述，CEUS可改善非结论性TCD患者脑血流的检测。为了在神经危重治疗中的重要性，我们现在回顾TCCS最有用的应用。
颅内血肿
急性（5天）的轴内和轴外血肿表现为高回声肿块。5天后，血肿变为低回声，伴有外周高回声晕轮（图14）。用TCCS检测颅内血肿主要取决于部位，而不是大小；因此，与脑叶血肿，如顶叶或额叶血肿相比，深层血肿（例如，高血压基底节出血）最容易识别。TCCS检测出血性脑卒中血肿的敏感性为94％，特异性为95％，轴外血肿的检出率为88％。
图14TCCS中急性血肿。A.左侧实质内血肿（测径器）;B.中脑血肿（测径器）;C.右脑实质内血肿（测径器）;D.右侧轴外血肿（箭头）
TCCS对血肿的主要鉴别诊断是动静脉畸形和脑肿瘤，它们也是高回声的，因此，当怀疑有新出血时，必须用CT证实TCCS表现。
TCCS的一个有趣应用是检测血肿的增大;这与CT有很好的相关性。这需要使用轴向和冠状面测量血肿的体积，并使用以下公式计算体积：（A×B×C）/2，其中A对应于高度，B对应于前后径，C对应于横向直径（图15）。
图15.TCC对血肿体积的测量。A，B颞窗轴面。测量前后径（AP，1：5.5cm）和横径（T，2：5.1cm）。C、D颞窗冠状面。测量高度（H，1∶5，2cm）。应用公式（ABC）/2[H×AP×T）/2]计算血肿体积（5.2cm×5.5cm×5.1cm）/2=73cm3。A前、P后、L左、R右、S上、I下
中线移位
中线移位（MLS）在间脑平面中进行评估。对超声波束从开始到第三脑室的中心距离进行第一次测量（“A”）。第二个（“B”）用同样的方法从对侧探测。MLS被计算为（A·B）/2（Fig.16）。在一些研究中已经证实了与CT的良好相关性。TCCS上MLS2.5mm被认为是有意义的，其检测有助于确定复查CT的最佳时间。
图16MLS测量技术。从超声波束的开始到双侧的第三脑室的中心获得A和B距离。aA距离为78.8mm（右侧经颞视图）。bB距离为79.3mm（左颞间视图）.MLS=（A-B）/2。MLS左偏0.25mm，可以忽略不计。与C中的头颅CT相关
在颅骨切除减压术、头颅血肿、颅骨骨折或明显颅骨不对称的情况下，这种测量MLS的方法是不准确的。特别对于减压开颅术，测量MLS的直接方法，与CT有很好的相关性，包括对颅骨缺损进行超声检查，测量透明隔与脑镰给出的中线相比的偏差。
脑积水
TCCS中第三脑室扩张与CT有良好的相关性。对于这种应用，使用了间脑平面-从内边界到内边界测量第三脑室。60岁以下患者的参考值为4.8±1.9mm，60岁以上患者的参考值为7.6±2.1mm。在TCCS上的脑室扩张似乎与CT的相关性并不是很好。这主要是因为超声探测这种结构需要大倾角的超声波束。然而，重复测量具有特殊价值，如Kiputh等对37例成人出血后脑积水患者所证实的，其中在TCCS重复测量侧脑室直径后有助于判断是否重新打开或移除腰大池或脑室外引流。
结论
在多模态监测策略中，经颅多普勒在神经危重病人常规监测中的作用越来越大。由于TCD无创，便携并且不发射电离辐射，因此该方法可以首先考虑用于血流动力学评估，从而可在床旁协作推断患者的脑灌注。对于TCCS，二维成像也有助于诊断和随访。重要的是要注意，TCD必须适当使用，并且它不排除使用其他成像技术，如CT。最后，根据作者的知识，对于重症监护医生来说，基本的TCD能力和学习曲线都没有定义，因此，基于能力的课程是必要的，而且在不久的将来也是有希望的。
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