Doppler transcraneal ( TCD ) y de color Doppler transcraneal ( TCCD ) son tipos de ecografía Doppler que miden la velocidad del flujo de sangre a través del cerebro 's vasos sanguíneos mediante la medición de los ecos de ultrasonido ondas que se mueven transcraneal (a través del cráneo ). Estos modos de obtención de imágenes médicas realizan un análisis espectral de las señales acústicas que reciben y, por tanto, pueden clasificarse como métodos de acoustocerebrografía activa . Se utilizan como pruebas para ayudar a diagnosticar émbolos ,estenosis , vasoespasmo de una hemorragia subaracnoidea (sangrado de un aneurisma roto ) y otros problemas. Estas pruebas relativamente rápidas y económicas están ganando popularidad. [ cita requerida ] Las pruebas son efectivas para detectar la anemia de células falciformes , la enfermedad cerebrovascular isquémica , la hemorragia subaracnoidea , las malformaciones arteriovenosas y el paro circulatorio cerebral . Las pruebas son posiblemente útiles para la monitorización perioperatoria y la infección meníngea . [1] El equipo utilizado para estas pruebas se está volviendo cada vez más portátil, lo que hace posible que un médico viaje a un hospital, al consultorio de un médico o a un hogar de ancianos para realizar estudios tanto para pacientes hospitalizados como ambulatorios. Las pruebas se utilizan a menudo junto con otras pruebas como MRI , MRA , ecografía dúplex carotídea y tomografías computarizadas . Las pruebas también se utilizan para la investigación en neurociencia cognitiva (consulte Doppler transcraneal funcional, a continuación).
Doppler transcraneal | |
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Sinónimos | Doppler color transcraneal |
ICD-9-CM | 88,71 |
Malla | D017585 |
LOINC | 24733-8 , 39044-3 , 30880-9 |
Métodos
Se pueden utilizar dos métodos de grabación para este procedimiento. El primero utiliza imágenes de "modo B" , que muestra una imagen bidimensional del cráneo, el cerebro y los vasos sanguíneos como se ve por la sonda de ultrasonido . Una vez que se encuentra el vaso sanguíneo deseado , se pueden medir las velocidades del flujo sanguíneo con una sonda de efecto Doppler pulsado , que grafica las velocidades a lo largo del tiempo. Juntos, hacen una prueba dúplex . El segundo método de registro utiliza solo la función de la segunda sonda, confiando en cambio en el entrenamiento y la experiencia del médico para encontrar los vasos correctos. Las máquinas TCD actuales siempre permiten ambos métodos. [ cita requerida ]
Cómo funciona
La sonda de ultrasonido emite una onda de sonido de alta frecuencia (generalmente un múltiplo de 2 MHz ) que rebota en varias sustancias del cuerpo. Estos ecos son detectados por un sensor en la sonda. En el caso de sangre en una arteria , los ecos tienen diferentes frecuencias dependiendo de la dirección y velocidad de la sangre debido al efecto Doppler . [2] Si la sangre se aleja de la sonda, entonces la frecuencia del eco es menor que la frecuencia emitida; si la sangre se mueve hacia la sonda, entonces la frecuencia del eco es mayor que la frecuencia emitida. Los ecos se analizan y se convierten en velocidades que se muestran en el monitor de la computadora de la unidad. De hecho, debido a que la sonda se pulsa a una velocidad de hasta 10 kHz, la información de frecuencia se descarta de cada pulso y se reconstruye a partir de los cambios de fase de un pulso al siguiente.
Debido a que los huesos del cráneo bloquean la mayor parte de la transmisión de ultrasonido, las regiones con paredes más delgadas (llamadas ventanas de insonación), que ofrecen la menor distorsión a las ondas sonoras, deben usarse para el análisis. Por esta razón, el registro se realiza en la región temporal por encima del pómulo / arco cigomático , a través de los ojos, debajo de la mandíbula y desde la parte posterior de la cabeza. La edad, el sexo, la raza y otros factores del paciente afectan el grosor y la porosidad de los huesos, lo que hace que algunos exámenes sean más difíciles o incluso imposibles. La mayoría aún se pueden realizar para obtener respuestas aceptables, lo que a veces requiere el uso de sitios alternativos desde los cuales ver los vasos.
Doppler transcraneal implantable
A veces, la historia y los signos clínicos de un paciente sugieren un riesgo muy alto de accidente cerebrovascular. El accidente cerebrovascular oclusivo causa daño tisular permanente durante las siguientes tres horas (tal vez incluso 4.5 horas [3] ), pero no instantáneamente. Varios fármacos (p. Ej., Aspirina, estreptoquinasa y activador del plasminógeno tisular (TPA) en orden ascendente de efectividad y costo) [4] [5] [6] pueden revertir el proceso de accidente cerebrovascular. El problema es cómo saber inmediatamente que está ocurriendo un derrame cerebral. Una forma posible es el uso de un dispositivo Doppler transcraneal implantable "conectado operativamente a un sistema de administración de fármacos". [7] Alimentado por batería, usaría un enlace de RF a una computadora portátil que ejecuta una rutina de análisis espectral junto con la entrada de un oxímetro (monitoreando el grado de oxigenación de la sangre, que un derrame cerebral podría afectar) para tomar la decisión automática de administrar el droga.
Doppler transcraneal funcional (fTCD)
La ecografía Doppler transcraneal funcional (fTCD) es una herramienta de neuroimagen para medir los cambios en la velocidad del flujo sanguíneo cerebral debido a la activación neuronal durante las tareas cognitivas. [8] El TCD funcional utiliza tecnología Doppler de onda de pulso para registrar las velocidades del flujo sanguíneo en las arterias cerebrales anterior, media y posterior. De manera similar a otras técnicas de neuroimagen, como la resonancia magnética funcional (fMRI) y la tomografía por emisión de positrones (PET), la fTCD se basa en un estrecho acoplamiento entre los cambios regionales del flujo sanguíneo cerebral y la activación neural. Debido a la monitorización continua de la velocidad del flujo sanguíneo, el TCD ofrece una mejor resolución temporal que la fMRI y la PET. La técnica es no invasiva y fácil de aplicar. Las mediciones de la velocidad del flujo sanguíneo son sólidas frente a los artefactos de movimiento. Desde su introducción, la técnica ha contribuido sustancialmente a dilucidar la organización hemisférica de las funciones cognitivas, motoras y sensoriales en adultos y niños. [9] [10] El fTCD se ha utilizado para estudiar la lateralización cerebral de las principales funciones cerebrales como el lenguaje, [11] [12] [13] procesamiento facial, [14] procesamiento del color, [15] e inteligencia. [16] Además, la mayoría de los sustratos neuroanatómicos establecidos para la función cerebral están perfundidos por las principales arterias cerebrales que podrían insonorizarse directamente. Por último, el fTCD se ha utilizado como una modalidad de interfaz cerebro-computadora . [17]
Espectroscopia Doppler transcraneal funcional (fTCDS)
La FTCD convencional tiene limitaciones para el estudio de la lateralización cerebral. Por ejemplo, puede que no distinga los efectos de lateralización debidos a las características del estímulo de los debidos a la sensibilidad a la luz, y no distingue entre las señales de flujo que emanan de las ramas corticales y subcorticales de las arterias cerebrales del círculo de Willis. Cada arteria cerebral basal del círculo de Willis da origen a dos sistemas diferentes de vasos secundarios. El más corto de estos dos se llama sistema ganglionar, y los vasos que pertenecen a él irrigan el tálamo y los cuerpos estriados; cuanto más largo es el sistema cortical, y sus vasos se ramifican en la piamadre e irrigan la corteza y la sustancia cerebral subyacente. Además, las ramas corticales se pueden dividir en dos clases: largas y cortas. Las arterias largas o medulares atraviesan la sustancia gris y penetran en la sustancia blanca subyacente hasta una profundidad de 3 a 4 cm. Los vasos cortos están confinados a la corteza. Tanto el sistema cortical como el ganglionar no se comunican en ningún punto de su distribución periférica, pero son completamente independientes entre sí, teniendo entre las partes abastecidas por los dos sistemas, un límite de actividad nutritiva disminuida. [18] Mientras que los vasos del sistema ganglionar son vasos terminales, los vasos del sistema arterial cortical no son tan estrictamente "terminales". El flujo sanguíneo en estos dos sistemas en el territorio de la arteria cerebral media (MCA) suministra el 80% de ambos hemisferios, [19] incluyendo la mayoría de los sustratos neurales implicados en el procesamiento facial, el procesamiento del lenguaje y el procesamiento de la inteligencia en las estructuras corticales y subcorticales. Las mediciones de la velocidad media del flujo sanguíneo (MFV) en el vástago principal de la MCA podrían potencialmente proporcionar información sobre los cambios posteriores en los sitios corticales y subcorticales dentro del territorio de la MCA. Cada brazo distal del sistema vascular MCA podría separarse en sitios de reflexión distales "cercanos" y "lejanos" para los sistemas cortical y ganglionar (subcortical), respectivamente. Para lograr este objetivo, un método consiste en aplicar el análisis de Fourier a las series temporales periódicas de MFV adquiridas durante las estimulaciones cognitivas. El análisis de Fourier produciría picos que representan la energía pulsátil de los sitios de reflexión en varios armónicos, que son múltiplos de la frecuencia fundamental. [20] [21] McDonald en 1974 mostró que los primeros cinco armónicos generalmente contienen el 90% de toda la energía pulsátil dentro del sistema de oscilaciones de presión / flujo en la circulación periférica. Se podría suponer que cada brazo del sistema vascular representa un solo tubo viscoelástico terminado por impedancia, creando un único sitio de reflexión. [22] La actividad vasomotora inducida por estimulación psicofisiológica en cada sitio terminal establece una oscilación de onda sinusoidal permanente, que comprende una suma de ondas debido a los efectos de ondas incidentes, reflejadas y re-reflejadas desde el punto de medición distal al proximal. Los estudios de fTCDS se realizan con el participante colocado en una postura supina con la cabeza levantada a unos 30 grados. El arnés del soporte de la sonda (p. Ej., LAM-RAK, DWL, Sipplingen, Alemania) se utiliza con un soporte de base en dos tapones para los oídos y en la cresta nasal. Se fijan dos sondas de 2 MHz en el soporte de la sonda y se realiza la insonación para determinar la posición óptima para el monitoreo continuo de ambos vástagos principales de MCA a 50 mm de profundidad desde la superficie de la sonda. Se adquiere una grabación en serie de MFV para cada estímulo y se utiliza para el análisis de Fourier. El algoritmo de transformada de Fourier utiliza software estándar (por ejemplo, módulo de predicción y series de tiempo, STATISTICA , StatSoft, Inc. ). El algoritmo estándar de Fourier más eficiente requiere que la longitud de la serie de entrada sea igual a una potencia de 2. Si este no es el caso, se deben realizar cálculos adicionales. Para derivar la serie de tiempo requerida, los datos se promediaron en segmentos de 10 segundos para una duración de 1 minuto o cada estímulo, lo que arrojó 6 puntos de datos para cada participante y un total de 48 puntos de datos para los ocho hombres y mujeres, respectivamente. El suavizado de los valores del periodograma se logró mediante una transformación de media móvil ponderada. La ventana de Hamming se aplicó como suavizante. [23] [24] Se trazaron las estimaciones de densidad espectral, derivadas de un análisis de Fourier de una sola serie, y las regiones de frecuencia con las estimaciones más altas se marcaron como picos. Los orígenes de los picos son de interés para determinar la fiabilidad de la presente técnica. Los picos fundamental (F), cortical (C) o de memoria (M) y subcortical (S) ocurrieron a intervalos de frecuencia regulares de 0.125, 0.25 y 0.375, respectivamente. Estas frecuencias se podrían convertir a Hz, asumiendo que la frecuencia fundamental de la oscilación cardíaca fuera la frecuencia cardíaca media. La frecuencia fundamental (F) del primer armónico podría determinarse a partir de la frecuencia cardíaca media por segundo. Por ejemplo, una frecuencia cardíaca de 74 lpm sugiere 74 ciclos / 60 o 1,23 Hz. En otras palabras, los picos F, C y S ocurrieron en múltiplos del primer armónico, en el segundo y tercer armónico, respectivamente. Se podría suponer que la distancia del sitio de reflexión para el pico F emana de un sitio en D 1 = longitud de onda / 4 = cf / 4 = 6.15 (m / s) / (4 × 1.23 Hz) = 125 cm, donde c es la velocidad de propagación de onda supuesta del árbol arterial periférico según McDonald, 1974. Dada la tortuosidad vascular, la distancia estimada se aproxima a la del sitio de medición en el tallo principal de la MCA, a un sitio imaginario de reflexiones sumadas de las extremidades superiores, cerca de las puntas de los dedos cuando se estira hacia los lados. [25] El C-pico se produjo en el segundo armónico, de tal manera que la longitud arterial estimada (usando carótida común c = 5,5 m / s) [26] fue dada por D 2 = longitud de onda / 8 = cf 2 /8 = 28 cm y una frecuencia f de 2,46 Hz. La distancia se aproxima a la longitud arterial visible desde el tallo principal de la MCA, a través de la tortuosidad vascular y alrededor de la convexidad cerebral, hasta los vasos terminales en los sitios corticales distales, como la unión occipito-temporal en las angiografías carotídeas de adultos. [25] El S-pico se produjo en el tercer armónico, y puede haber surgido de un sitio estimado en D 3 = longitud de onda / 16 = cf 3 /16 = 9,3 cm y una frecuencia f 3 de 3,69 Hz. Este último se aproxima a la longitud arterial visible de los vasos lenticuloestriados desde el tallo principal de la MCA en las angiografías carotídeas. [27] Aunque no se muestra, se esperaría que el cuarto armónico surgiera de la bifurcación del MCA en la proximidad más cercana al sitio de medición en el vástago principal del MCA. La longitud pre-bifurcación desde el punto de medición estaría dada por D 4 = longitud de onda / 32 = cf 4 /32 = 3,5 cm y una frecuencia f 4 de 4,92 Hz. La distancia calculada se aproxima a la del segmento del vástago principal de la MCA justo después de la bifurcación carotídea, donde probablemente se colocó el volumen de la muestra de ultrasonido, a la bifurcación de la MCA. Por lo tanto, estas estimaciones se aproximan a las longitudes reales. Sin embargo, se ha sugerido que las distancias estimadas pueden no correlacionarse exactamente con las dimensiones morfométricas conocidas del árbol arterial según Campbell et al., 1989. El método fue descrito por primera vez por Philip Njemanze en 2007, y fue denominado Doppler transcraneal funcional. espectroscopía (fTCDS). [25] El fTCDS examina las estimaciones de densidad espectral de los procesos periódicos inducidos durante las tareas mentales y, por lo tanto, ofrece una imagen mucho más completa de los cambios relacionados con los efectos de un estímulo mental dado. Las estimaciones de densidad espectral se verían menos afectadas por los artefactos que carecen de periodicidad y el filtrado reduciría el efecto del ruido. [28] Los cambios en el pico C pueden mostrar potencial cortical a largo plazo (CLTP) o depresión cortical a largo plazo (CLTD), que se ha propuesto que sugieren equivalentes de la actividad cortical durante el aprendizaje [25] y los procesos cognitivos. Los trazados de la velocidad del flujo se controlan durante el paradigma 1 que comprende un cuadrado de tablero de ajedrez, ya que la percepción del objeto se compara con la cara completa (paradigma 2) y la tarea de clasificación de elementos faciales (paradigma 3). Los cálculos de la transformada rápida de Fourier se utilizan para obtener los diagramas de densidad espectral y amplitud cruzada en las arterias cerebrales medias izquierda y derecha. El pico C, también llamado pico cortical de memoria (pico M), podría verse surgiendo durante el paradigma 3, una tarea de clasificación de elementos faciales que requiere el recuerdo iterativo de la memoria, ya que un sujeto encaja constantemente espacialmente en el rompecabezas haciendo coincidir cada elemento facial en el paradigma 3 con el almacenado. en la memoria (Paradigma 2) antes de proceder a formar la imagen de la cara completa.
Precisión
Aunque la TCD no es tan precisa debido a la velocidad relativa del flujo sanguíneo, sigue siendo útil para el diagnóstico de oclusiones arteriales en pacientes con accidente cerebrovascular isquémico agudo, especialmente para la arteria cerebral media. Se ha realizado una investigación para comparar el Power Motion Doppler de TCD (PMD-TCD) con la angiografía por TC (CTA), ambos son válidos, pero la precisión de PMD-TCD no es superior al 85 por ciento. Las ventajas de PMD-TCD es portátil, por lo que se puede usar al lado de la cama o en la sala de emergencias, sin radiación como CTA, por lo que puede repetirse, si es necesario para monitoreo y menos costoso que CTA o angiografía por resonancia magnética. [29]
Ver también
- Máquina Doppler carotídeo
- Índice de resistividad arterial
- Ecografía pulsátil transcraneal
Referencias
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enlaces externos
- Modelo informático Doppler transcraneal para entrenamiento y educación .