Транскраніальна доплерографія

У більшості випадків діагностичного використання ультразвукової доплерографії її слід проводити разом з транскраніальною доплерографією. Винятки з цього правила становлять особи з недостатньо вираженими або повністю відсутніми «часовими» вікнами, а також пацієнти, для яких транскраніальна доплерографія неможлива з інших причин (7-12% від загальної кількості обстежених пацієнтів). У всіх ситуаціях, що потребують верифікації, а також визначення характеру патології, що призвела до формування доплерографічних змін, показано дуплексне сканування або інші діагностичні процедури, що є референтними стосовно ультразвукової доплерографії.

Показання до транскраніальної доплерівської сонографії

Транскраніальна доплерівська сонографія наразі використовується як для діагностики уражень внутрішньочерепних судин та визначення змін кровотоку в їх просвітах, так і з метою моніторингу параметрів кровотоку при різних патологічних та фізіологічних процесах. Прямими показаннями до динамічної оцінки церебральної гемодинаміки є підозра на мікроемболію у осіб з атеросклеротичними, тромботичними ураженнями екстракраніальних відділів брахіоцефальних артерій, захворюваннями серця, транзиторними ішемічними атаками емболічного генезу; патологічним церебральним вазоспазмом. Моніторинг за допомогою транскраніальної доплерівської сонографії часто використовується в гострому періоді ішемічного інсульту. Крім того, метод широко застосовується для оцінки показників цереброваскулярної реактивності при стенотичній/оклюзивній патології екстра- та внутрішньочерепних відділів брахіоцефальних артерій, артеріальній гіпертензії та гіпотензії, різних формах ангіопатій та васкулітів, що супроводжуються пошкодженням різних відділів мозкового кровоносного русла. За допомогою транскраніальної доплерографії проводиться інтраопераційний моніторинг показників церебральної гемодинаміки під час хірургічних втручань на серці та коронарних артеріях, речовині та судинній системі мозку, а також оцінюється ефективність медикаментозної терапії. Транскраніальна доплерівська сонографія може бути використана як діагностичний метод для виявлення доплерівських ознак стенозу понад 50% у діаметрі та/або оклюзії внутрішньочерепних артерій, для визначення рівня артеріального притоку через них у нормі та при різних відхиленнях (наприклад, вазоспазм, вазодилатація, артеріовенозне шунтування) у спокої та під навантаженням. Діагностичне значення транскраніальної доплерівської сонографії дещо відрізняється від транскраніального дуплексного сканування, за винятком неможливості корекції доплерівського кута. Діагностичні критерії, що використовуються в цьому випадку, аналогічні критеріям ультразвукової доплерівської сонографії.

Методика проведення транскраніальної доплерівської сонографії

Транскраніальна доплерівська ехолокація забезпечує доступ до середніх (сегменти M1, рідше M2), передніх (сегменти A1 та A2), задніх (сегменти P1 та P2) мозкових артерій, внутрішньочерепної частини внутрішньої сонної артерії, базилярної артерії, внутрішньочерепних частин хребетної артерії (сегменти V4), а також прямого синуса, вен Розенталя та вени Галена. Також можливо записати спектри потоків з інших, менших артерій та вен, але методів підтвердження правильності їх розташування немає. Безпосереднє визначення місцезнаходження сполучних артерій кола Віллізія також принципово неможливе.

У більшості ділянок черепні кістки товсті та непроникні для ультразвукових хвиль навіть з низькими частотними характеристиками (1-2,5 МГц). У зв'язку з цим для локалізації кровотоку у внутрішньочерепних судинах використовуються певні зони, які називаються ультразвуковими «вікнами». У цих ділянках черепні кістки тонші або мають природні отвори, через які ультразвуковий промінь може вільно потрапляти в порожнину черепа. Більшість внутрішньочерепних судин, принципова можливість локалізації яких не викликає сумнівів, досліджуються за допомогою датчика, розташованого над лускою скроневої кістки. У цьому випадку розташовуються внутрішня сонна артерія, передня, середня та задня мозкові артерії (так зване скроневе ультразвукове «вікно» або скроневий акустичний підхід). Інші вікна розташовані в області краніовертебрального переходу (субокципітальне ультразвукове «вікно», цей метод використовується для локалізації сегментів V4 хребетної та базилярної артерій), над потиличним горбком (трансокципітальне «вікно», прямий синус) та в орбітальній області (трансорбітальне «вікно», офтальмологічна артерія, внутрішня сонна артерія у внутрішньочерепній області).

Для підтвердження правильності ехолокації використовується набір ознак: глибина судини, напрямок кровотоку в просвіті судини відносно площини сканування датчика, а також реакція кровотоку в просвіті на компресійні проби. Останні передбачають короткочасне (протягом 3-5 с) стиснення просвіту загальної сонної артерії над отвором (або дистально) з боку локалізації. Падіння тиску в просвіті загальної сонної артерії дистально до місця компресії та уповільнення або повне припинення кровотоку в ній призводять до одночасного зменшення (припинення) кровотоку в локалізованій ділянці середньої мозкової артерії (сегмент M1 або M2). Кровотік у передній мозковій артерії (A1) та задній мозковій артерії (P1) під час компресії загальної сонної артерії залежить від структури кола Віллізія та функціональної здатності передньої та задньої сполучних артерій відповідно. За відсутності патології кровотік у сполучних артеріях (якщо такий є) у стані спокою може бути відсутнім, двонаправленим або орієнтованим у бік однієї зі сполучних артерій, що залежить від рівня тиску в їх просвітах. Крім того, довжина сполучних артерій та надзвичайна мінливість їх розташування не дозволяють використовувати наведені вище непрямі ознаки для підтвердження правильності ехолокації. Тому для визначення функціональної здатності (а не анатомічної наявності чи відсутності) сполучних артерій кола Віллісія також використовуються компресійні проби. Основні діагностичні обмеження транскраніальної доплерографії пов'язані з принциповою неможливістю візуалізації судинної стінки та пов'язаною з цим гіпотетичністю якісних інтерпретацій отриманих даних, труднощами корекції доплерівського кута під час «сліпої» локації потоків у внутрішньочерепних судинах, а також існуванням множинних варіантів будови, походження, розташування внутрішньочерепних артерій та вен (частота в популяції сягає 30-50%), при яких знижується значення ознак, що дозволяють перевірити правильність ехолокації.

Інтерпретація результатів транскраніального доплерівського ультразвукового дослідження

Об'єктивна інформація про стан мозкового кровотоку за даними транскраніальної доплерівської сонографії базується на результатах визначення лінійних індексів швидкості та індексів периферичного опору. У практично здорових людей при обстеженні у стані спокою доплерівські характеристики потоків у внутрішньочерепних артеріях можуть досить суттєво змінюватися, що зумовлено багатьма факторами (функціональна активність мозку, вік, рівень системного артеріального тиску тощо). Симетрія кровотоку та його показники в парних артеріях основи мозку значно більш постійні з часом (зазвичай асиметрія значень абсолютних показників лінійних швидкісних характеристик потоків у передній, середній та задній мозкових артеріях не перевищує 30%). Ступінь асиметрії лінійних швидкостей та периферичного опору у внутрішньочерепних відділах хребетної артерії виражений більшою мірою, ніж у сонному басейні, що зумовлено мінливістю структури хребетної артерії (допустима асиметрія становить 30-40%). Визначення показників кровотоку у внутрішньочерепних судинах у стані спокою дає важливу інформацію про стан кровообігу в тканині мозку, але його значення значно знижується через наявність системи ауторегуляції мозкового кровотоку, завдяки її функціонуванню рівень перфузії залишається постійним і достатнім у широкому діапазоні системного (локального внутрішньопросвітного) артеріального тиску та парціального тиску газів крові ( _pO2 та _pCO2 ). Така сталість можлива завдяки функціонуванню локальних механізмів регуляції судинного тонусу, які складають основу ауторегуляції мозкового кровообігу. Серед вищезазначених механізмів виділяють міогенний, ендотеліальний та метаболічний. Для визначення ступеня їх функціонального напруження транскраніальна доплерографія перевіряє показники цереброваскулярної реактивності, які опосередковано характеризують потенційну здатність церебральних артерій та артеріол додатково змінювати свій діаметр у відповідь на дію подразників, що вибірково (або відносно вибірково) активують різні механізми регуляції судинного тонусу. Як функціональне навантаження використовуються подразники, близькі за дією до фізіологічних. Наразі існують методи визначення функціонального стану міогенних та метаболічних механізмів ауторегуляції мозкового кровотоку для судинного басейну головного мозку. Для активації міогенного механізму (ступінь його дисфункції приблизно відповідає дисфункції ендотеліального механізму) використовуються ортостатичні (швидке підняття верхньої половини тіла на 75° від початкового горизонтального положення лежачи), антиортостатичні (швидке опускання верхньої половини тіла на 45° від початкового горизонтального положення лежачи) та компресійні (короткочасне, 10-15 с, стиснення просвіту загальної сонної артерії над ротом) проби з введенням (зазвичай сублінгвально) нітрогліцерину. Остання призводить до одночасної активації ендотеліального та міогенного механізмів регуляції судинного тонусу, оскільки дія цього препарату реалізується безпосередньо через гладком'язові елементи артеріальної стінки та опосередковано - через синтез вазоактивних факторів, що секретуються ендотелієм. Для вивчення стану метаболічного механізму ауторегуляції мозкового кровотоку використовують гіперкапнічну пробу (вдихання протягом 1-2 хвилин 5-7% суміші CO2 _з повітрям), пробу із затримкою дихання (короткочасна затримка дихання на 30-60 сек), пробу з гіпервентиляцією (форсоване дихання на 45-60 сек) та внутрішньовенне введення інгібітора карбоангідрази ацетазоламіду. За відсутності ознак функціонального напруження регуляторних механізмів у стані спокою реакція на проби позитивна. У цьому випадку відзначається зміна показників швидкості кровотоку та периферичного опору, що відповідає прикладеному навантаженню, що оцінюється за значеннями індексів реактивності, що відображають ступінь зміни доплерівських параметрів кровотоку у відповідь на стимуляцію навантаженням у порівнянні з вихідними. При напрузі механізмів ауторегуляції внаслідок підвищення або зниження внутрішньопросвітного тиску в мозкових артеріях або _pCO2У тканині мозку відносно їх оптимальних значень реєструються негативні, парадоксальні або посилені позитивні реакції (залежно від початкового напрямку змін тонусу, діаметра судин мозку та виду використовуваної навантажувальної стимуляції). У разі збою ауторегуляції мозкового кровообігу, що зазвичай характеризується нерівномірним розподілом у тканині мозку, змінюються реакції як на міогенні, так і на метаболічні проби. При вираженій напрузі ауторегуляції можливий патологічний напрямок міогенних реакцій з позитивним характером відповідей на метаболічні проби. У осіб зі стенотичною/оклюзивною патологією виникає напруження ауторегуляторних механізмів через збій або недостатній розвиток колатеральної компенсації. При артеріальній гіпертензії та гіпотензії відхилення системного артеріального тиску від його оптимального значення призводять до включення системи ауторегуляції. При васкулітах та ангіопатіях обмеження тонічних реакцій пов'язане зі структурною трансформацією судинної стінки (фібросклеротичні, некротичні зміни та інші генералізовані процеси, що призводять до структурних та функціональних порушень).

Основою ультразвукового виявлення церебральної мікроемболії є можливість визначення атипових сигналів у доплерівському спектрі дистального кровотоку (в артеріях основи мозку), що мають характерні ознаки, що дозволяють диференціювати їх від артефактів. При моніторингу кровотоку у внутрішньочерепних судинах за допомогою транскраніальної доплерографії можна не тільки реєструвати мікроемболічні сигнали, але й визначати їх кількість за одиницю часу, а в деяких ситуаціях – характер мікроемболічного сигналу (відрізнити повітряну емболію від матеріальної), що може суттєво вплинути на подальшу тактику ведення пацієнта.

Діагностика та моніторинг церебрального вазоспазму є одним з найважливіших методологічних завдань транскраніальної доплерографії, враховуючи значення ангіоспазму в генезі ішемічного пошкодження тканини мозку, спричиненого порушенням метаболічного механізму ауторегуляції з подальшим формуванням гемодинамічного феномену, подібного до артеріоло-венулярного шунтування. Патологічний церебральний вазоспазм розвивається при геморагічних порушеннях мозкового кровообігу, тяжких черепно-мозкових травмах, запальних ураженнях тканини мозку та її оболонок (менінгіт, менінгоенцефаліт). Рідшими причинами цього стану є застосування медикаментів (наприклад, деяких цитостатиків), а також опромінення голови з метою абляції у онкологічних хворих. Діагностичними ознаками церебрального вазоспазму при транскраніальній доплерографії є значне збільшення лінійних показників швидкості кровотоку, зниження периферичного опору, доплерівські ознаки генералізованої турбулентності в потоках спазмованих артерій, парадоксальні або негативні реакції під час стрес-тестування метаболічного механізму ауторегуляції церебрального кровотоку. У міру прогресування вазоспазму відзначається спастична реакція великих екстра- та інтракраніальних артерій різного ступеня тяжкості, з переважанням її в останніх. Чим сильніший спазм, тим вищі лінійні швидкості потоку та нижчі показники периферичного опору. Оскільки екстра- та інтракраніальна спастична реакція виражається по-різному, але з дуже специфічним співвідношенням, що зростає зі збільшенням тяжкості спазму (через дедалі більшу вираженість у внутрішньочерепних відділах), для її перевірки та градації використовуються спеціальні розрахункові індекси. Зокрема, для характеристики ступеня вазоспазму в сонній системі використовується індекс Ліндегарда, що відображає співвідношення пікової систолічної швидкості потоку в середній мозковій артерії до такої в екстракраніальному відділі відповідної внутрішньої сонної артерії. Збільшення цього індексу свідчить про посилення вазоспазму.

Дослідження венозної системи головного мозку за допомогою транскраніального доплера визначаються, з одного боку, варіабельністю структури мозкових вен, а з іншого боку, обмеженнями акустичних підходів та методів перевірки правильності ехолокації (що особливо важливо для глибоких вен та синусів). Найбільше практичне значення має визначення доплерівських характеристик кровотоку в прямій синусі у стані спокою та під час функціональних навантажувальних проб, спрямованих на зміну (підвищення) внутрішньочерепного тиску. Важливість таких процедур визначається можливістю неінвазивної верифікації та оцінки ступеня тяжкості внутрішньочерепної гіпертензії, а також низки інших патологічних станів (наприклад, тромбозу синусів твердої мозкової оболонки). У таких ситуаціях діагностично значущими доплерографічними критеріями є збільшення лінійних показників кровотоку в глибоких венах та прямій синусі, а також атипові реакції під час антиортостатичних навантажень зі зміщенням «точки перегину» через обмеження резерву об'ємної та еластичної компенсації.

У випадках значного підвищення внутрішньочерепного тиску (до рівня, порівнянного з артеріальним тиском або перевищує його) розвивається гемодинамічна ситуація, що характеризується значним зниженням або повним припиненням артеріального кровотоку до мозку («зупинка мозкового кровообігу»), що призводить до смерті мозку. У цьому випадку доплерівський спектр кровотоку з внутрішньочерепних артерій отримати не вдається (або знаходиться двонаправлений потік з різко зниженою швидкістю), в екстракраніальних відділах брахіоцефальних артерій усереднена за часом лінійна швидкість кровотоку знижена або дорівнює нулю. Доцільність дослідження за допомогою ультразвукової доплерографії кровотоку в екстракраніальних (внутрішніх яремних) венах поки що не визначена.