彩色經(jīng)顱多普勒TCD簡(jiǎn)述

彩色經(jīng)顱多普勒TCD簡(jiǎn)述一、概述經(jīng)顱多普勒（TrancranialDoppler,簡(jiǎn)稱TCD）超聲技術(shù)是超聲醫(yī)學(xué)發(fā)展史上的重大進(jìn)展。它是利用低頻脈沖超聲波結(jié)合超聲多普勒效應(yīng),檢測(cè)顱內(nèi)腦底動(dòng)脈環(huán)上的各支主要?jiǎng)用}血流動(dòng)力,及各血流生理參數(shù)的一項(xiàng)無(wú)創(chuàng)傷的腦血管疾病的檢查方法。經(jīng)顱多普勒技術(shù)的問世，標(biāo)志著人們對(duì)于顱內(nèi)血流動(dòng)力學(xué)的探索和認(rèn)識(shí)進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)代，為無(wú)創(chuàng)傷性腦血流循環(huán)的研究及腦血管疾病的診斷，開創(chuàng)了一個(gè)新的領(lǐng)域。由于其各方面的優(yōu)點(diǎn)，20多年來在國(guó)內(nèi)外得到了迅速發(fā)展，成為目前腦血管疾病診斷的重要手段之一。二、TCD的發(fā)展史1842年，奧地利的一位物理學(xué)家科約斯琴·約翰·多普勒發(fā)現(xiàn)一種現(xiàn)象，當(dāng)受光體與發(fā)光體作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀測(cè)者所接受到的光源頻率與發(fā)光體光頻率不同，這種現(xiàn)象是多普勒首次發(fā)現(xiàn)的一種物理效應(yīng)。后來，多普勒又作了大量的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)波源與接受體作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，波源發(fā)射出的頻率與接受體接受到的頻率有差別。多普勒效應(yīng)在生活中的一個(gè)典型例子：當(dāng)火車從站立的人身邊駛過的時(shí)候，人所聽到的火車的鳴笛音的音調(diào)（即頻率）會(huì)改變，當(dāng)火車行駛過來時(shí)，人所聽到的鳴笛音的音調(diào)逐漸增高；當(dāng)火車遠(yuǎn)離人駛?cè)r(shí)，鳴笛音的音調(diào)漸低。隨著時(shí)間的推移，人們應(yīng)用多普勒提出的理論，在很多領(lǐng)域取得了重要成就。為了紀(jì)念這位偉大的科學(xué)家，人們將多普勒發(fā)現(xiàn)的這種現(xiàn)象稱為多普勒效應(yīng)。提出的理論稱多普勒原理。我們將發(fā)射頻率與接受頻率之間的差值稱為多普勒頻移。1982年12月挪威學(xué)者Aaslid創(chuàng)造性地將低頻脈沖和2MHz超聲波相結(jié)合研制了世界上第一臺(tái)經(jīng)顱多普勒檢測(cè)儀。1988年，中國(guó)開始引進(jìn)TCD技術(shù)，從而開始了TCD的應(yīng)用時(shí)期。目前，全國(guó)絕大部分縣級(jí)以上醫(yī)院開展了這一技術(shù)。至今，國(guó)內(nèi)已有數(shù)家生產(chǎn)TCD的廠家，其中，南京科進(jìn)實(shí)業(yè)有限公司是國(guó)內(nèi)研發(fā)生產(chǎn)TCD最早的企業(yè)之一，利用東南大學(xué)技術(shù)，研發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的KJ-2型一個(gè)系列的TCD產(chǎn)品，目前產(chǎn)品品種有單通道，多深度，多通道，USB-TCD等一個(gè)系列，滿足了不同層次醫(yī)療機(jī)構(gòu)的需求，目前僅國(guó)內(nèi)用戶就有一千多家。三、TCD原理壓電效應(yīng)：壓電陶瓷具有這樣的特性，作用在其上的壓力與電荷可以相互轉(zhuǎn)換，即機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽娔苻D(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。我們利用壓電陶瓷的這一特性將它制成換能器，即探頭。我們先在換能器上加上電信號(hào)，使之產(chǎn)生機(jī)械（超聲）波，發(fā)射至目標(biāo)，目標(biāo)在機(jī)械波的作用下，將產(chǎn)生振動(dòng)和回波，這個(gè)回波（機(jī)械波）又作用到換能器上，在換能器上產(chǎn)生電信號(hào)，我們?cè)侔堰@個(gè)電信號(hào)加以放大、利用，提取有用信息。多普勒效應(yīng)：波源和觀察者作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者所接收的頻率和波源所發(fā)出的頻率不同的現(xiàn)象稱為多普勒效應(yīng)。兩者相互接近時(shí)，接收到的頻率升高；相互離開時(shí)，接收到的頻率降低，這種頻率差就叫頻移，如人和火車作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的情形。多普勒效應(yīng)被應(yīng)用于工業(yè)中，可測(cè)定移動(dòng)物體的速度。當(dāng)一束超聲波作用在流動(dòng)的血液（紅細(xì)胞）上時(shí)，應(yīng)用多普勒效應(yīng)，同樣可測(cè)定出血液流動(dòng)的方向和速度。先由多普勒超聲儀主機(jī)輸入一定的電能到多普勒探頭上，探頭的內(nèi)部結(jié)構(gòu)為壓電陶瓷，它具有壓電效應(yīng)，可以將輸入的電能轉(zhuǎn)化成超聲波；再由超聲波穿透較薄的顱骨，作用到顱內(nèi)血管里流動(dòng)的血液（主要是紅細(xì)胞）上產(chǎn)生振動(dòng)，然后散射回來的超聲波沖擊多普勒探頭，探頭將接收到的超聲波再轉(zhuǎn)化成電能，輸入到多普勒超聲儀主機(jī)內(nèi)部，結(jié)合多普勒效應(yīng)和快速傅立葉轉(zhuǎn)換，經(jīng)過處理后，以頻譜圖像和各項(xiàng)生理參數(shù)顯示出來。TCD醫(yī)生則根據(jù)顯示出來的圖像和參數(shù)結(jié)合病人的臨床表現(xiàn)得出診斷結(jié)果。多普勒探頭一般分為2MHz、4MHz和8Mz探頭。２MHz探頭為TCD常用的探頭，主要用于檢測(cè)顱內(nèi)組成大腦動(dòng)脈環(huán)（Willis環(huán)）的血管。它發(fā)射出一組２MHz超聲波（大約10個(gè)波左右）后，大部分時(shí)間處于接收狀態(tài)，重復(fù)脈沖頻率為3.6KHz～5.2KHz左右，這種方式稱為脈沖發(fā)射方式，所以稱之為脈沖探頭，簡(jiǎn)稱PW探頭。它的優(yōu)點(diǎn)是具有距離選通功能，但由于受到脈沖重復(fù)頻率的限制只能測(cè)相對(duì)較低的血流速度。4MHz和8MHz的探頭主要用于對(duì)頸部血管或腕，手、足等更表淺的微小血管進(jìn)行檢測(cè)，尤其是8MHz探頭，可用于微小血管接通再造手術(shù)的術(shù)后檢測(cè)，男性陽(yáng)痿輔助診斷等，它們的發(fā)射方式為連續(xù)波發(fā)射方式，也就是發(fā)射超聲束的同時(shí)也處于接受狀態(tài)，簡(jiǎn)稱CW探頭。CW探頭內(nèi)包含兩個(gè)換能芯片，一個(gè)為發(fā)射芯片，另一個(gè)為接收芯片。由于它不受脈沖重復(fù)頻率的限制可以測(cè)很高的血流速度，但是它不具備深度辨析功能。四、TCD臨床與科研的適用范圍１、腦血管疾病及可引起腦血管改變的疾病的檢查。如：高血壓病及腦動(dòng)脈硬化癥、腦血管狹窄和閉塞、腦血管痙攣、頭痛及偏頭痛、急性腦血管疾病(腦梗塞、短暫性腦缺血發(fā)作、腦出血及蛛網(wǎng)膜下腔出血)及顱內(nèi)動(dòng)靜脈畸形和鎖骨下盜血綜合征等疾病的診斷、疾病發(fā)展情況的觀察、指導(dǎo)藥物治療，估計(jì)預(yù)后等。２、腦血管機(jī)能的評(píng)價(jià)：Willis環(huán)側(cè)枝循環(huán)和腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)功能；腦血管外科術(shù)前術(shù)后的評(píng)價(jià)；選擇腦外科手術(shù)時(shí)機(jī)；腦血管復(fù)合損傷的血流動(dòng)力學(xué)評(píng)價(jià)；為腦血管造影術(shù)篩選病人和選擇造影時(shí)機(jī)。３、危重病人的監(jiān)護(hù)：（神經(jīng)外科手術(shù)病人，中風(fēng)后病人，顱內(nèi)壓增高病人）心、腦血管病人手術(shù)前、中、后腦血流的監(jiān)護(hù)；危重病人腦血管監(jiān)護(hù)；腦血管危重病人的長(zhǎng)期監(jiān)護(hù)；間接顱內(nèi)壓的監(jiān)測(cè)。４、基礎(chǔ)研究:腦血管疾病的演變過程、發(fā)病機(jī)理和病因控制；藥物對(duì)腦血管的作用及對(duì)腦血流的影響；不同生理狀況下腦血流狀況；動(dòng)脈血中二氧化碳分壓、氧分壓、血壓、交感、副交感神經(jīng)作用對(duì)腦血流的影響等。5、預(yù)防保?。耗X血管病的流行病學(xué)調(diào)查,對(duì)腦血管病高危人群建立檔案和進(jìn)行中風(fēng)預(yù)測(cè)。6、微血栓的檢測(cè)。TCD技術(shù)是一種無(wú)創(chuàng)傷檢查，操作簡(jiǎn)便，重復(fù)性好，可以對(duì)病人進(jìn)行連續(xù)長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)觀察，TCD在神經(jīng)內(nèi)外科、心血管內(nèi)外科、超聲診斷科、重癥監(jiān)護(hù)病房、手術(shù)室、某些外科手術(shù)中的監(jiān)護(hù)等得到了廣泛的應(yīng)用。五、TCD的優(yōu)點(diǎn)及與CT、MRI、DSA的區(qū)別：1、優(yōu)點(diǎn)１）TCD為無(wú)創(chuàng)傷性的檢查。２）檢查較全面，可綜合反映顱內(nèi)、外大部分血管分支、各節(jié)段的血流情況。３）檢查成本低。４）提供實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的血流動(dòng)力學(xué)資料。５）危重病員的長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)監(jiān)護(hù)。６）檢測(cè)能重復(fù)，可靠性強(qiáng)。2、與CT、MRI、DSA的區(qū)別：1）TCD提供的是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的腦血管的血流動(dòng)力學(xué)資料。2）CT、MRI提供的是大腦實(shí)質(zhì)細(xì)胞的損壞與形態(tài)學(xué)上的改變。3）DSA提供的是腦血管瞬間形態(tài)學(xué)上的變化，且有創(chuàng)傷。CT平掃及增強(qiáng)掃描腦組織圖像顯示核磁共振掃描腦組織圖像 DSA腦血管圖像顯示六、TCD的局限性1、對(duì)操作醫(yī)生的要求較高,需要有一定臨床基礎(chǔ)的醫(yī)生才能做出正確的診斷；2、由于顱骨鈣化使超聲波嚴(yán)重衰減,某些血管不能獲得信號(hào)；3、對(duì)小血管及其分支的識(shí)別方法有待提高；4、各項(xiàng)分析指標(biāo)尚未得到統(tǒng)一。七、TCD的發(fā)展動(dòng)向1、雙通道、多深度（2、4、8深度）實(shí)時(shí)檢測(cè)，通道、深度間可方便地轉(zhuǎn)換，可同時(shí)檢測(cè)顱內(nèi)多條血管甚至全部主干大血管。2、不但可檢測(cè)常規(guī)參數(shù)Vp、Vd、Vm、PI、RI、Hr等，還可以進(jìn)行栓子監(jiān)測(cè)、分析，進(jìn)行雙側(cè)不對(duì)稱性分析，P-V分析等，定量測(cè)定腦底動(dòng)脈血管橫截面積。3、更高的探頭靈敏度，自動(dòng)尋找血管，建立真正的三維空間以顯示腦底動(dòng)脈。八、新技術(shù)在TCD儀上的應(yīng)用隨著計(jì)算機(jī)和臨床應(yīng)用的發(fā)展，TCD儀也在不斷發(fā)展，不斷更新?lián)Q代。新技術(shù)的應(yīng)用，有力地促進(jìn)了TCD儀在臨床上的應(yīng)用，目前TCD儀已經(jīng)成為各級(jí)醫(yī)療機(jī)構(gòu)進(jìn)行腦血管病例診斷的必備儀器。早期的TCD只能檢測(cè)血管的血流頻譜和進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算，功能簡(jiǎn)單，應(yīng)用范圍較窄。經(jīng)過十幾年的發(fā)展，TCD儀的功能已大大增加，除上述基本功能外，通常還具有電影回放（帶音頻），包絡(luò)線自動(dòng)計(jì)算，預(yù)置血管（正常值）參數(shù)，自助式工作站（在TCD儀上直接設(shè)置、預(yù)覽、打印報(bào)告）等功能。此外在一些較新或較高檔的TCD儀上，還具有以下幾項(xiàng)功能：1、腦血管栓子檢測(cè)栓子檢測(cè)對(duì)研究缺血性腦血管病和腦動(dòng)脈粥樣硬化等疾病具有重大意義。當(dāng)栓子經(jīng)過超聲束時(shí)，由于其與血流之間存在密度的差別，會(huì)在TCD頻譜上出現(xiàn)栓子的頻譜（同時(shí)伴有異常血流聲）。栓子通過血管具有一定的規(guī)律：1）短時(shí)程，一般<300ms；2）相對(duì)強(qiáng)度增強(qiáng)；3）單方向；4）尖銳的哨聲。目前TCD儀普遍采用的快速傅利葉轉(zhuǎn)換法（FFT）和HTIS識(shí)別軟件。一是在頻譜上會(huì)出現(xiàn)一側(cè)（正向或負(fù)向）的短暫強(qiáng)信號(hào)；二是在HTIS時(shí)間窗內(nèi)出現(xiàn)信號(hào)跳變。MES監(jiān)測(cè)過程中有很多人為因素，如探頭移動(dòng)，病人咀嚼等都有可能產(chǎn)生類似MES的偽信號(hào)，應(yīng)加以辨別。多深度的HTIS檢測(cè)和M波有利于微栓子信號(hào)的辨別。有些TCD儀上有圖像放大功能，也有利于判別栓子信號(hào)的真?zhèn)巍?、多深度雙通道檢測(cè)計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度加快，為TCD儀在同一時(shí)刻實(shí)時(shí)探測(cè)多個(gè)深度或不同血管的頻譜創(chuàng)造了條件。多深度是指PW探頭通過一次發(fā)射，完成同一條血管上多個(gè)不同深度處血管內(nèi)血流信號(hào)的采集、處理和顯示。通常有2深度和4深度。多深度檢測(cè)是一項(xiàng)十分有價(jià)值的功能，尤其在栓子監(jiān)測(cè)中鑒別栓子偽差，和診斷腦血管狹窄具有重大意義。雙通道檢測(cè)有時(shí)又叫多通道檢測(cè)，是利用兩個(gè)PW探頭同時(shí)對(duì)大腦雙側(cè)血管進(jìn)行檢測(cè)或監(jiān)護(hù)，同時(shí)顯示雙側(cè)血管的頻譜圖像?？赏瑫r(shí)保存兩側(cè)血管的血流頻譜圖像，進(jìn)行比較分析。雙通道檢測(cè)主要用于判別血管的血流對(duì)稱性和對(duì)危重病人進(jìn)行監(jiān)護(hù)及腦死亡的判斷。3、M-模檢測(cè)通過PW探頭的一次發(fā)射，同時(shí)接收顯示被測(cè)血管幾厘米長(zhǎng)度范圍內(nèi)的一組多普勒信號(hào)，并以M模方式顯示，間隔為2mm-5mm不等，當(dāng)檢測(cè)到血流方向朝向探頭的信號(hào)時(shí)，顯示一條紅色信號(hào)，當(dāng)檢測(cè)到血流方向背離探頭信號(hào)時(shí)，顯示一條藍(lán)色信號(hào)。操作者可將檢測(cè)到的紅色或藍(lán)色信號(hào)對(duì)應(yīng)的深度的頻譜圖像調(diào)出進(jìn)行回放。微栓子在M-模上呈現(xiàn)出一定斜度的高能量軌跡，對(duì)辨別偽栓子有著重要作用。M-模能幫助操作者方便地定位血管深度和判別血流方向。M-模對(duì)快速定位血管具有很大幫助，即使當(dāng)前深度屏幕上不顯示血流頻譜（未找到血管），但根據(jù)M-模的軌跡，很方便地知道血管（血流）所在位置的深度。4、自動(dòng)搜索血管信號(hào)（AutoSearch功能）血管定位技術(shù)是TCD操作人員（尤其是初學(xué)者）必須掌握的重要技術(shù)。要獲得清晰的血流頻譜信號(hào)除需要TCD探頭有較好的靈敏度外，必須把探頭置于頭部合適的窗口，調(diào)節(jié)探頭的正確方向并調(diào)整到合適的探測(cè)深度。初學(xué)者由于技術(shù)不夠嫻熟，往往難以協(xié)調(diào)（在操作過程中要調(diào)整深度，增益，功率，包絡(luò)線，探頭角度，凍結(jié)等一系列動(dòng)作），故影響血管信號(hào)的查找。由南京科進(jìn)公司首創(chuàng)的AutoSearch功能，當(dāng)操作者選定一條血管（如大腦中動(dòng)脈）后，只要將探頭置于頭部合適的窗口，保持一定的方向，TCD儀將會(huì)在一定深度范圍內(nèi)自動(dòng)搜索對(duì)應(yīng)的血管信號(hào)，一旦信號(hào)特征相符，TCD儀將會(huì)自動(dòng)凍結(jié)頻譜圖像，如果無(wú)相符信號(hào)，則繼續(xù)搜索。此過程與電視機(jī)自動(dòng)搜臺(tái)十分相似。5、USB-TCD技術(shù)USB-TCD技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一種新型TCD技術(shù)，它把TCD儀與計(jì)算機(jī)硬件分離開來，數(shù)據(jù)通過USB線進(jìn)行連接交換。TCD儀的技術(shù)進(jìn)步一直依賴計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，TCD硬件與計(jì)算機(jī)的接口有ISA接口、并口、IDE接口、PCI接口、USB接口及網(wǎng)絡(luò)接口等，目前PCI接口是應(yīng)用最多且最成熟的接口技術(shù)，USB是TCD硬件接口的一種，它的好處是從計(jì)算機(jī)中獨(dú)立出來，使TCD儀成為移動(dòng)設(shè)備。USB