2.1. Характеристика датчиков для допплерографии.

 

Широкий спектр ультразвуковых исследований сосудов современным допплеровским прибором обеспечивается за счет применения датчиков различного назначения, отличающихся между собой характеристиками излучаемого ультразвука, а также конструктивными параметрами  (датчики для скрининговых обследований, датчики со специальными держателями для мониторинга, плоские датчики для хирургических применений).

Для исследования экстракраниальных сосудов используются датчики с частотой 2, 4, 8 МГц, интракраниальных сосудов – 2, 1 МГц. Ультразвуковой датчик содержит пьезоэлектрический кристалл, вибрирующий под воздействием переменного тока. Эта вибрация генерирует УЗ луч, который движется от кристалла. Допплеровские датчики имеют два режима работы: постоянноволновой (continuous wave CW) и импульсный (pulsed wave PW). У постоянноволнового датчика имеется 2 пьезокристалла, один постоянно излучает, второй – принимает излучение. В датчиках PW один и тот же кристалл является принимающим и излучающим. Режим импульсного датчика позволяет  осуществлять локацию на различных, произвольно выбираемых глубинах, в связи с чем, именно он используется для инсонации интракраниальных артерий. Для датчика 2 МГц существует 3-х сантиметровая “мертвая зона”, при глубине проникновения 15 см зондирования;  для датчика 4 МГц ­– 1,5 см “мертвая зона”, зона зондирования 7,5 см; 8 МГц – 0,25 см “мертвая зона’, 3,5 см глубина зондирования.

 

III. Ультразвуковая допплерография маг.

3.1. Анализ показателей допплерограммы.

 

Кровоток в магистральных артериях имеет ряд гидродинамических особенностей, в связи с чем, выделяют два основных варианта потока:

• -         ламинарный (параболический) – имеется градиент скорости потоков центральных (максимальные скорости) и пристеночных (минимальные скорости) слоев. Разница между скоростями максимальна в систолу и минимальна в диастолу. Слои не смешиваются между собой;

• -         турбулентный – вследствие неровностей сосудистой стенки, высокой скорости кровотока слои смешиваются, эритроциты начинают  совершать хаотическое движение в разных направлениях.

Допплерограмма – графическое отражение допплеровского сдвига частот во времени – имеет две основных составляющих:

• -         огибающая кривая – линейная скорость в центральных слоях потока;

• -         допплеровский спектр – графическая характеристика пропорционального соотношения пулов эритроцитов, движущихся с различными скоростями.

При проведении спектрального допплеровского анализа оцениваются качественные и количественные параметры. К качественным параметрам относятся:

• 1.         форма допплеровской кривой (огибающей допплеровского спектра);

• 2.         наличие “спектрального” окна.

К количественным параметрам относятся:

• 1.     Скоростные характеристики потока.

• 2.     Уровень периферического сопротивления.

• 3.     Показатели кинематики.

• 4.     Состояние допплеровского спектра.

• 5.     Реактивность сосудов.

 

1. Скоростные характеристики потока определяются по огибающей кривой. Выделяют:

• –       систолическую скорость кровотока  Vs (максимальная скорость);

• –       конечную диастолическую скорость кровотока Vd ;

• –       среднюю скорость кровотока (Vm) – отражается среднее значение скорости кровотока за сердечный цикл. Средняя скорость кровотока рассчитывается по формуле:

 

                                        Vs + 2 Vd

                             Vm =   -------------                     (см/сек);

                                              3

• –       средневзвешенную скорость кровотока, определяется по характеристикам  допплеровского спектра (отражает среднюю скорость движения эритроцитов по всему поперечнику сосуда – истинно средняя скорость кровотока);

• –       определенную диагностическую ценность имеет показатель межполушарной асимметрии линейной скорости кровотока (КА) в одноименных сосудах:

                                         (V1-V2)

                          KA = ––––––––––´ 100%,

                                              V1

где V1, V2 – средняя линейная скорость кровотока в парных артериях.  

2. Уровень периферического сопротивления – результирующее вязкости крови, внутричерепного давления, тонуса резистивных сосудов пиально-капиллярной сосудистой сети – определяется по значению индексов:

• –       пульсационный индекс (ПИ) Gosling:

 

                                       Vs - Vd

                            ПИ = –––––––––;

                                           Vm

 

• –       систоло – диастолический коэффициент (СДК) Stuart:

 

                                           Vs 

                             СДК = –––––;

                                           Vd

 

• –       индекс периферического сопротивления, или индекс резистивности  (ИС) Pourselot (RI):

 

                                           Vs – Vd

                               ИС = –––––––––.

                                                Vs  

Наиболее чувствителен в отношении изменения уровня периферического сопротивления индекс Gosling.

 Межполушарная асимметрия уровней периферического сопротивления характеризуется трансмиссионным пульсационным индексом (ТПИ) Lindegaard:                                            

                                            ПИ пс      

                               ТПИ = –––––––,

                                             ПИ зс

где ПИ пс, ПИ зс – пульсационный индекс в средней мозговой артерии на пораженной и здоровой стороне соответственно.

3. Индексы кинематики потока косвенно характеризуют потерю потоком крови кинетической энергии и тем самым свидетельствуют об уровне “проксимального”  сопротивления потоку:

 

- Индекс подъема пульсовой волны (ИППВ) определяется по формуле:

                                                (Т с – То)        

                               ИППВ = ––––––––––´ 100%,

                                                      Т ц

 Где    Т о – время начала систолы,

           Т с – время достижения пиковой ЛСК,

           Т ц – время, занимаемое сердечным циклом;

 

• –       индекс ускорения (ИУ):

 

                                          Vs – Vd

                                ИУ = –––––––– (см/сек2)

                                           (Тс – То)

 

4. Допплеровский спектр характеризуется двумя основными параметрами: частотой (величина сдвига  линейной скорости кровотока) и мощностью (выражается в децибеллах и отражает относительное количество эритроцитов, движущихся с данной скоростью). В норме подавляющая часть мощности спектра приближена к огибающей скорости. При патологических состояниях, приводящих к турбулентному потоку, спектр “расширяется“ – возрастает количество эритроцитов, совершающих хаотическое движение или перемещающихся в пристеночные  слои потока.

 Индекс спектрального расширения. Вычисляется как отношение разности пиковой систолической скорости кровотока и усредненной по времени средней скорости кровотока к пиковой систолической скорости. SBI = (Vps - NFV)/Vhs = 1 - TAV/ Vps.

 Состояние допплеровского спектра может быть определено с помощью индекса расширения спектра (ИРС) (стеноза) Arbelli:

 

                                                   Fo

                                 ИРС = (1 – –––) х 0.9,

                                                   Fm

где  Fo – спектральное расширение в неизменном сосуде;

       Fm – спектральное расширение в патологически измененном сосуде.

 Систоло-диастолическое отношение. Это отношение величины пиковой систолической скорости кровотока к конечно-диастолической скорости кровотока, является косвенной характеристикой состояния сосудистой стенки, в частности ее эластических свойств. Одной из наиболее частых патологий, приводящих к изменению данной величины, является артериальная гипертензия.

5. Реактивность сосудов. Для оценки реактивности сосудистой системы головного мозга используется коэффициент реактивности ­– отношение показателей, характеризующих деятельность системы кровообращения в состоянии покоя, к их значению на фоне воздействия нагрузочного стимула. В зависимости от природы способа воздействия на рассматриваемую систему регуляторные механизмы будут стремиться вернуть интенсивность мозгового кровотока к исходному уровню, либо изменить ее, чтобы приспособиться к новым условиям функционирования. Первое характерно при использовании стимулов физической природы, второе – химической. Учитывая целостность и анатомическую и функциональную взаимосвязанность составляющих системы кровообращения, то при оценке изменений параметров кровотока по интракраниальным артериям (по средней мозговой артерии) на определенный нагрузочный тест необходимо рассматривать реакцию не каждой изолированной артерии, а двух одноименных одновременно, и именно на этом оценивать тип реакции.

В настоящее время существует следующая классификация типов реакций на функциональные нагрузочные тесты:

• 1)     однонаправленная положительная – характеризуется при отсутствии существенной (значимой для каждого конкретного теста) сторонней асимметрии при ответе на функциональный нагрузочный тест с достаточным стандартизованным изменением параметров кровотока;

• 2)     однонаправленная отрицательная – при двустороннем сниженном или отсутствующем ответе на функциональный нагрузочный тест;

• 3)     разнонаправленная – с положительной реакцией на одной стороне и отрицательной (парадоксальной) – на контрлатеральной, которая может быть двух типов: а) с преобладанием ответа на стороне поражения; б) с преобладанием ответа на противоположной стороне.

Однонаправленная положительная реакция соответствует удовлетворительной величине церебрального резерва, разнонаправленная и однонаправленная отрицательная – сниженной (или отсутствующей).

Среди функциональных нагрузок химической природы наиболее полно отвечает требованиям функционального теста ингаляционная проба с вдыханием в течение 1-2 мин газовой смеси, содержащей 5-7% СО2 в воздухе. Способность мозговых сосудов к расширению в ответ на вдыхание углекислого газа может резко ограничиться или вовсе утрачиваться, вплоть до появления инверсированных реакций, при стойком снижении уровня перфузионного давления, возникающем, в частности, при атеросклеротическом поражении МАГ  и, особенно, несостоятельности путей коллатерального кровоснабжения.

В противоположность гиперкапнии гипокапния вызывает сужение как крупных, так и мелких артерий, однако не приводит к резким изменениям давления в микроциркуляторном русле, что способствует поддержанию адекватной перфузии мозга.

Сходным по механизму действия с гиперкапническим нагрузочным тестом является проба с задержкой дыхания (Breath Holding). Сосудистая реакция, выражающаяся в расширении артериолярного русла и проявляющаяся увеличением скорости кровотока в крупных мозговых сосудах, возникает в результате повышения уровня эндогенного СО2  за счет временного прекращения поступления кислорода. Задержка дыхания приблизительно на 30-40 сек приводит к возрастанию систолической скорости кровотока на 20-25% по сравнению с исходной величиной.

В качестве тестов миогенной направленности используют: тест кратковременной компрессии общей сонной артерии, сублингвальный прием 0,25 – 0,5 мг нитроглицерина, орто- и антиортостатические пробы.

Методика исследования цереброваскулярной реактивности включает в себя:

а) оценку исходных значений ЛСК в средней мозговой артерии (передней, задней) с двух сторон;

б) проведение одной из вышеперечисленных функциональных нагрузочных проб;

в)  повторную оценку через стандартный интервал времени ЛСК в исследуемых артериях;

г) вычисление индекса реактивности, отображающего положительный прирост параметра усредненной по времени максимальной (средней) скорости кровотока в ответ на предъявляемую функциональную нагрузку.

Для оценки характера реакции на функциональные нагрузочные тесты используется следующая классификация типов реакций:

• 1)      положительная – характеризуется положительным изменением параметров оценки с величиной индекса реактивности более 1,1;

• 2)      отрицательная – характеризуется отрицательным изменением параметров оценки с величиной индекса реактивности в диапазоне от 0,9 до 1,1;

• 3)      парадоксальная – характеризуется парадоксальным изменением параметров оценки индекса реактивности менее 0,9.

3.2. Анатомия каротидных артерий и методика их исследования.

Анатомия общей сонной артерии (ОСА). От дуги аорты с правой стороны отходит плечеголовной ствол, который делится на уровне грудино-ключичного сочленения на общую сонную артерию (ОСА) и правую подключичную артерию. Слева от дуги аорты отходят и общая сонная артерия, и подключичная артерия; ОСА направляется вверх и латерально до уровня грудино-ключичного сочленения, далее обе ОСА идут кверху параллельно друг другу. В большинстве случаев ОСА делится на уровне верхнего края щитовидного хряща или подъязычной кости на внутреннюю сонную артерию (ВСА) и наружную сонную артерию (НСА).         Кнаружи от ОСА лежит внутренняя яремная вена. У людей, имеющих короткую шею, разделение ОСА происходит более высоко. Длина ОСА справа в среднем – 9,5 (7-12) см, слева 12,5 (10-15) см. Варианты ОСА: короткая ОСА длиной 1-2 см; отсутствие ее – ВСА и НСА начинаются самостоятельно от дуги аорты. Исследование магистральных артерий головы проводится в положении пациента лежа на спине, перед началом исследования пальпируются каротидные сосуды, определяется их пульсация. Для диагностики каротидных и позвоночных артерий используется датчик 4 МГц. Для инсонации ОСА датчик ставится по внутреннему краю кивательной мышцы под углом 30-45 градусов в краниальном направлении, последовательно лоцируя артерию на всем протяжении до бифуркации ОСА. Кровоток ОСА направлен от датчика. В норме допплерограмма ОСА имеет высокий крутой систолический пик с быстрым подъемом и быстрым ступенчатым  спуском, острой вершиной, а также длительной низкоамплитудной диастолой до последующего сердечного цикла. Допплеровский спектр этих артерий состоит из 4 пиков: 1 - систолический пик (максимальная скорость кровотока в период изгнания), 2 - катакротический пик (соответсвует началу периода расслабления), 3 - дикротическая вырезка (соответствует периоду закрытия аортального клапана), 4 - диастолический пик и наклонная диастолическая составляющая (соответствует фазе диастолы).

Рис.1. Допплерограмма ОСА в норме.

Для допплерограммы ОСА характерно высокое систоло-диастолическое отношение (в норме до 25-35%), максимум спектральной мощности у огибающей кривой, имеется четкое спектральное “окно”. Отрывистый насыщенный среднечастотный звук, сменяющийся длительным низкочастотным звуком. Допплерограмма ОСА имеет сходство с допплерограммами НСА и НБА. ОСА на уровне верхнего края щитовидного хряща делится на внутреннюю и наружную сонные артерии. ВСА является наиболее крупной ветвью ОСА и лежит чаще всего сзади и латерально от НСА. Нередко отмечается извитость ВСА, она может быть одно и двусторонней. ВСА, поднимаясь вертикально, достигает наружного отверстия сонного канала и проходит через него в череп. Варианты ВСА: одно- или двусторонняя аплазия или гипоплазия; самостоятельное отхождение от дуги аорты или от плечеголовного ствола; необычно низкое начало от ОСА.  Исследование проводится в положении больного лежа на спине у угла нижней челюсти датчиком 4 или 2 МГц под углом 45–60 градусов в краниальном направлении.  Направление кровотока по ВСА от датчика. Нормальная допплерограмма ВСА: быстрый крутой подъем, заостренная вершина, медленный пилообразный плавный спуск. Систоло-диастолическое отношение около 2,5. Максимум спектральной мощности ­– у огибающей, имеется спектральное “окно”; характерен дующий музыкальный звук. 

Рис.2. Допплерограмма ВСА в норме.

Анатомия позвоночной артерии (ПА) и методика исследования.   ПА является ветвью подключичной артерии. Справа она начинается на расстоянии 2,5 см, слева – 3,5 см от начала подключичной артерии. Позвоночные артерии подразделяются на 4 сегмента.  Начальный сегмент ПА (V1), располагаясь позади передней лестничной мышцы, направляется вверх, входит в отверстие поперечного отростка 6-го (реже 4-5 или 7-го) шейного позвонка. Сегмент V2 - шейная часть артерии проходит в канале, образованном поперечными отростками шейных позвонков и поднимается вверх. Выйдя через отверстие в поперечном отростке 2-го шейного позвонка (сегмент V3) ПА идет кзади и латерально (1-й изгиб), направляясь в отверстие поперечного отростка атланта (2-й изгиб), затем поворачивает на дорзальную сторону боковой части атланта (3-й изгиб); повернув медиально и достигнув большего затылочного отверстия (4-й изгиб), она проходит через атланто-затылочную мембрану и твердую мозговую оболочку в полость черепа. Далее внутричерепная часть ПА (сегмент V4) идет на основание мозга латерально от продолговатого мозга, а затем кпереди от него. Обе ПА на границе продолговатого мозга и моста сливаются в одну основную артерию. Примерно в половине случаев одна или обе ПА до момента слияния имеют S­ - образный изгиб. Исследование ПА выполняется в положении больного лежа на спине датчиком 4 МГц или 2МГц в сегменте V3. Датчик располагают по заднему краю кивательной мышцы на 2-3 см ниже сосцевидного отростка, направляя ультразвуковой луч к противоположной орбите. Направление кровотока в сегменте  V3 из-за наличия изгибов и индивидуальных особенностей хода артерии может быть прямым, обратным и двунапраленным. Для идентификации сигнала ПА выполняют пробу с пережатием гомолатеральной ОСА, если кровоток не уменьшается значит сигнал ПА. Кровоток в позвоночной артерии характеризуется непрерывной пульсацией и достаточным уровнем диастолической составляющей скорости, что также является следствием низкого периферического сопротивления  в позвоночной артерии. Допплерограмма нормальной позвоночной артерии имеет пилообразный вид: быстрый крутой подъем, заостренная вершина, затем небольшое “плато” и медленный плавный спуск. Линейные  скорости кровотока ПА (систолическая, средняя, диастолическая) приблизительно вдвое ниже, чем ВСА. Систоло-диастолическое отношение около 2,0. Максимум спектральной мощности сосредоточен в верхней части допплерограммы, вблизи огибающей, имеется неотчетливое спектральное “окно”. Гудящий низкочастотный звук.  Рис.3. Допплерограмма ПА.

Анатомия надблоковой артерии и методика исследования. Надблоковая артерия (НБА) является одной из конечных ветвей глазничной артерии. Глазничная артерия отходит от медиальной стороны передней выпуклости сифона ВСА. Она входит в глазницу через канал зрительного нерва и на медиальной стороне делится на свои конечные ветви. НБА выходит из полости орбиты через лобную вырезку и анастомозирует с надглазничной артерией и с поверхностной височной артерией, ветвями НСА. Исследование НБА проводится при закрытых глазах датчиком 8 МГц, который располагается у внутреннего угла глаза в направление к верхней стенке глазницы и медиально. В норме направление кровотока по НБА к датчику (антеградный кровоток). Кровоток в надблоковой артерии имеет непрерывную пульсацию, высокий уровень диастолической составляющей скорости и непрерывный звуковой сигнал, что является следствием низкого периферического сопротивления в бассейне внутренней сонной артерии. Доплерограмма НБА типична для экстракраниального сосуда (имеет сходство с допплерограммами НСА и ОСА). Высокий крутой систолический пик с быстрым подъемом, острой вершиной и быстрым ступенчатым спуском, сменяющийся плавным спуском в диастолу, высокое систоло-диастолическое отношение. Максимум спектральной мощности сосредоточен в верхней части допплерограммы, вблизи огибающей; спектральное “окно” выражено. Рис.4. Допплерограмма НБА в норме.

Форма кривой скорости кровотока в периферических артериях (подключичная, плечевая, локтевая, лучевая) существенно отличаются от формы кривой артерий, снабжающих мозг. В силу высокого периферического сопротивления этих сегментов сосудистого русла практически отсутствует диастолическая составляющая скорости  и кривая скорости кровотока располагается на изолинии. В норме кривая скорости кровотока периферических артерий имеет три компонента: систолическую пульсацию, обусловленную  прямым  кровотоком, обратный кровоток в период ранней диастолы, связанный с артериальным рефлюксом, и небольшой положительный пик в период поздней диастолы после отражения крови от створок аортального клапана. Подобный тип кровотока называется магистральным. Рис. 5. Допплерограмма периферических артерий, магистральный тип кровотока.