(i) Princípios básicos de ultra-som Doppler para a detecção da velocidade do fluxo sanguíneo
O Doppler transcraniano é um método não invasivo que utiliza o efeito Doppler ultra-sónico para medir a hemodinâmica e parâmetros fisiológicos do fluxo sanguíneo nas principais artérias da base do crânio. Permite que o raio ultra-som passe através de uma parte fina do crânio (uma janela acústica específica) e obtenha um desvio directo Doppler da vasculatura na base do cérebro a uma distância definida e dentro de um volume de amostragem definido.
Nos últimos anos, o Doppler transcraniano tem sido utilizado para realizar uma análise rápida da transformação de Fourier do espectro Doppler através de um microcomputador, exibindo e calculando uma série de parâmetros fisiológicos tais como velocidade sistólica de pico, velocidade diastólica final, velocidade média, relação de velocidade sistólica de pico para velocidade diastólica final (S/D), índice de pulsatilidade (PI), índice de resistência (RI), etc., que podem ajudar na análise clínica de várias doenças cerebrovasculares. Em 1842, nasceu o erudito austríaco Kierkegaard.
Em 1842, o erudito austríaco Kjauschen Johann Doppler descreveu um efeito físico. Ao observar mudanças na cor da luz de um planeta, descobriu que quando o planeta se movia em frente à Terra, a cor da luz mudava para o extremo violeta do espectro, indicando um aumento na frequência das ondas de luz, enquanto que quando o planeta se movia para trás da Terra, a cor da luz mudava para o extremo vermelho do espectro, indicando uma diminuição na frequência das ondas de luz. Este fenómeno físico é denominado efeito Doppler.
A ultra-sonografia com Doppler é um instrumento que utiliza o efeito Doppler para a detecção do fluxo sanguíneo. A sonda actua como transmissor e receptor de ondas de ultra-sons e a alteração da frequência detectada por tal estrutura é causada pelo deslocamento do reflector (células sanguíneas). Ao medir a velocidade do fluxo sanguíneo, a velocidade de propagação e a frequência de emissão das ondas de ultra-sons no tecido são constantes. Assim, existe uma relação muito simples entre a velocidade do sangue V detectada e a verdadeira velocidade do sangue|V|: V =|V|cosθ
onde θ é o ângulo entre o feixe de ultra-sons e a direcção do fluxo sanguíneo. É fácil ver pela equação que quanto menor for o ângulo entre o feixe de ultra-sons e a direcção do fluxo sanguíneo, mais próximo está o resultado da verdadeira velocidade do fluxo sanguíneo. Ao realizar testes vasculares cerebrais, não podemos estimar o ângulo entre o feixe de ultra-sons e a direcção do vaso. Contudo, devido à posição anatómica relativamente constante dos vasos na base do cérebro em relação à janela de ultra-sons, isto fornece uma base anatómica que facilita a medição da verdadeira velocidade do fluxo sanguíneo, ou seja, a limitação da janela de ultra-sons ao local de incidência do feixe de ultra-sons dita que a velocidade do fluxo sanguíneo dos vasos intracranianos só pode ser detectada num ângulo pequeno.
Portanto, o erro formado por este ângulo pode ser omitido, ou seja, o ângulo entre o feixe de ultra-sons e o curso do recipiente é considerado como zero.
(ii) Métodos de detecção
1.Extracranial detecção vascular
O exame vascular do segmento extracraniano inclui a artéria carótida comum, a artéria carótida externa e o segmento extracraniano da artéria carótida interna. Um exame completo do segmento extracraniano é importante para a correcta identificação das alterações hemodinâmicas intracranianas. A estenose ou oclusão é mais susceptível de ocorrer na bifurcação da artéria carótida comum e da artéria carótida interna. Se a lesão for lenta a progredir, uma circulação colateral pode ser estabelecida intracranialmente, e uma compreensão completa disto evitará o erro de julgar o efeito da circulação colateral como estenose intracraniana.
O paciente é colocado numa posição supina com a cabeça inclinada para o lado oposto, a sonda de 4 M Hz é colocada lateralmente ao músculo esternocleidomastóideo e a sonda é movida de proximal para distal para proporcionar uma visão completa da artéria carótida comum, tendo o cuidado de manter o ultra-som num ângulo de 45° em relação à direcção do trajecto vascular. Um ângulo demasiado grande ou demasiado pequeno irá afectar a velocidade do fluxo sanguíneo calculado.
A artéria carótida externa é normalmente dividida ao nível da cartilagem da tiróide e é rastreada e registada anterior e superiormente. A artéria carótida interna é traçada posterior e lateralmente a partir da bifurcação carotídea comum até não poder ser detectada. Em circunstâncias normais, não há dificuldade em identificar as artérias carótidas comuns e externas. Os padrões espectrais das carótidas comuns, artérias carótidas externas e internas são claramente diferentes, sendo as duas primeiras altamente pulsáteis.
2. detecção de vasos no segmento intracraniano
Determinar a janela acústica é o primeiro passo para um teste transcraniano multiespectral bem sucedido. A janela acústica é o canal através do qual o ultra-som pode penetrar o crânio sem atenuação severa. Existem três “janelas” principais que foram identificadas e podem ser utilizadas na prática clínica, nomeadamente as janelas temporal, orbital e occipital. A aquisição de um bom sinal de Doppler vascular intracraniano depende da habilidade do operador em colocar a sonda na melhor posição e ângulo para obter um sinal de Doppler adequado após a janela ter sido identificada.
(1) Janela temporal: A janela temporal é a área acima do arco zigomático, entre a borda exterior da órbita e a orelha. Esta zona pode ser subdividida em janelas anteriores, médias e posteriores. Como a penetração ultra-sónica da janela temporal depende da espessura do crânio nesta área, há graus variáveis de variação entre pessoas de diferentes idades e sexos. Nos jovens adultos existe geralmente uma grande área onde se pode obter o sinal ideal, enquanto nas pessoas mais velhas a janela temporal é frequentemente reduzida ou mesmo ausente devido ao espessamento ósseo, particularmente em indivíduos mais velhos do sexo feminino.
A janela temporal é examinada com o paciente em posição supina, com a cabeça em posição vertical. O acoplamento acústico adequado é aplicado na área para manter um bom contacto entre a sonda e a pele com pressão moderada sem espremer o acoplamento e causando desconforto ao paciente. É utilizada uma sonda de emissão focalizada de 2 M Hz e a profundidade é geralmente definida entre 55 e 60 cm, onde o sinal Doppler é mais facilmente obtido.
Quando é encontrado um sinal Doppler, a sonda é então movida ou ligeiramente inclinada para seleccionar a melhor posição para o deslocamento Doppler mais forte e mais claro. A artéria cerebral anterior, artéria comunicante anterior, artéria cerebral média, segmento terminal da artéria carótida interna, artéria comunicante posterior, artéria cerebral posterior e bifurcação da artéria basilar podem ser detectadas através da janela temporal.
(2) Janela orbital: O sujeito é colocado supino com a cabeça em posição vertical e os olhos fechados. Uma sonda de 2 M Hz é colocada sobre a pálpebra sem pressão firme, desde que a sonda seja mantida em contacto com a pele. A energia Doppler é reduzida para 5% e o tempo gasto no olho é mantido o mais curto possível. A janela transorbital concentra-se no segmento sifão da artéria carótida interna e na artéria oftálmica.
(3) Janela occipital: O sujeito baixa e flecte o pescoço para que o espaço entre o crânio e a espinha cricóide fique aberto. A sonda é colocada 1,5-2 cm abaixo do ramo occipital na linha média posterior do colo, com o feixe acústico dirigido para o arco da sobrancelha, de modo a entrar no crânio através do forame magnum do osso occipital. O segmento intracraniano da artéria vertebral, a artéria cerebelar inferior posterior e a artéria basilar podem ser detectados nesta janela.
(iii) Espectro Doppler cerebrovascular normal e parâmetros de fluxo
Um padrão espectral típico de Doppler transcraniano normal consiste numa série de flutuações contínuas e regulares pulsadas que coincidem com o ciclo cardíaco. É formado aproximadamente como um triângulo direito, com cada frequência ocupando um ciclo cardíaco. A curva de frequência externa consiste num ramo ascendente e descendente, o ângulo entre o ramo ascendente e a linha de base zero é conhecido como o ângulo alfa, com dois picos em sístole, S1 e S2, e um terceiro pico no início da diástole, D. O tempo desde o início da sístole até à velocidade mais alta do fluxo sanguíneo é chamado o momento de pico (Figura 44).
A gama de distribuição de velocidade entre a linha de base zero e a velocidade máxima do sangue num dado instante do espectro é chamada largura de banda. Os sinais de alta energia estão concentrados na periferia e são mais escuros, enquanto os sinais de baixa energia estão distribuídos na parte inferior do espectro e são mais claros. Isto resulta numa janela, chamada “janela de frequência”. Isto deve-se principalmente ao “fluxo laminar” de sangue nos vasos sanguíneos. É importante notar que por vezes existe um artefacto da perda da janela de frequência, tal como um ângulo inadequado entre o feixe de som e o recipiente, ou demasiada energia reflectida do ultra-som. Por conseguinte, é importante tentar encontrar o melhor ângulo de transmissão e seleccionar a potência de emissão de ultra-sons apropriada ao realizar o ensaio.
Existem diferenças significativas entre os padrões espectrais das artérias carótidas internas e externas. A artéria carótida interna tem as mesmas características de fluxo que a artéria intracraniana, com resistência relativamente baixa e ramos suavemente descendentes, enquanto que a artéria carótida externa é do tipo de alta resistência, com as características de uma vasculatura periférica, com um pico sistólico pontiagudo elevado, ramos descendentes íngremes e um corte diastólico distinto.
Os parâmetros espectrais do Doppler transcraniano incluem velocidade de fluxo, índice de batimento, rácio de velocidade de pico do fluxo sistólico até ao fim do fluxo diastólico, e índice de resistência. A medição da velocidade do fluxo sanguíneo é o parâmetro principal da espectroscopia de Doppler transcraniano, que inclui a velocidade de pico do fluxo sanguíneo sistólico (V S), a velocidade média do fluxo sanguíneo (V m ), e a velocidade do fluxo sanguíneo diastólico final (Vd). O índice de pulsatilidade (PI) e a razão entre a velocidade de pico do fluxo sistólico e a velocidade de fluxo diastólico final (S/D), que são indicadores da conformidade vascular e da elasticidade vascular, e o índice de resistência (RI), que é um indicador do estado diastólico da vasculatura cerebral, ou seja, o estado de resistência. A fórmula é a seguinte
PI = velocidade de pico do fluxo sistólico – velocidade final do fluxo diastólico / velocidade média do fluxo sanguíneo
S/D = velocidade de pico de fluxo sistólico/velocidade de fluxo diastólico final
RI = velocidade de pico de fluxo sistólico – velocidade de fim de fluxo diastólico / velocidade de pico de fluxo sistólico
II. Diagnóstico da TCD da doença cerebrovascular
(i) Malformação arteriovenosa cerebral (A V M )
A malformação arteriovenosa cerebral A V M é uma anomalia congénita do desenvolvimento vascular cerebral. A principal patofisiologia desta malformação é o roubo de sangue pelos vasos mal formados, e uma grande quantidade de sangue arterial cerebral é perdida através do curto-circuito arteriovenoso, causando alterações hemodinâmicas cerebrais. Utilizando a tecnologia Doppler transcraniano, é possível detectar não só o fluxo sanguíneo anormal no local da malformação, mas também todas as artérias envolvidas no fornecimento de sangue e a presença de roubo de sangue no hemisfério contralateral ou ipsilateral.
1. manifestações de TCD do AV M cerebral
(1) Velocidade do fluxo sanguíneo alterada
Em arteríolas normais, existe uma rede de capilares que cria uma resistência vascular normal. Nas malformações arteriovenosas, a presença de uma fístula entre a artéria e a veia reduz a resistência vascular, resultando num aumento do fluxo sanguíneo e num aumento significativo do tempo de circulação sanguínea. As características de baixa resistência da artéria de abastecimento reflectem-se numa redução do índice de pulsatilidade (PI), que diminui significativamente com o aumento da velocidade de fluxo.
(2) Características espectrais do fluxo sanguíneo
Quanto maior a velocidade do fluxo, maior a perturbação do fluxo, os vasos dilatados e tortuosos, mais o espectro perde as suas características normais de “janela de frequência”, mostrando uma borda em forma de rebarba e uma janela de frequência cheia. Sinais de fluxo sanguíneo perturbados a diferentes frequências, mal estratificados, correntes parasitas, sinais de baixa frequência melhorados e sinais de alta frequência diminuídos, ou um espectro de fluxo sanguíneo bidireccional.
(3) Características áudio do fluxo sanguíneo
O áudio normal do fluxo sanguíneo Doppler é suave e claro, mas nas malformações arteriovenosas, a velocidade e a taxa de fluxo sanguíneo aumentam, e a direcção do fluxo sanguíneo na massa vascular malformada varia, resultando numa grande diferença no sinal áudio. Um murmúrio vascular alto, grosseiro, truncado, semelhante a uma máquina pode ser detectado, tal como um murmúrio agudo e musical.
Alta velocidade de fluxo e características de baixa resistência do espectro da artéria de fornecimento de sangue AV M
(4) Roubo de sangue intra-craniano
Como resultado da resistência reduzida e do aumento da velocidade de fluxo na massa vascular mal formada, a pressão na artéria de abastecimento diminui e o fluxo de sangue para o tecido cerebral normal é roubado da MVA cerebral, resultando na “síndrome do roubo de sangue”. O teste TC D pode detectar a abertura de artérias de tráfego anormais, tais como a artéria cerebral anterior (A C A ), a artéria cerebral posterior (PC A ), etc., e um aumento da velocidade do fluxo sanguíneo.
2. avaliação da TCD da eficácia da embolização endovascular do AV cerebral M
A principal alteração patológica no AV M cerebral é a alteração da hemodinâmica intracraniana. Altas velocidades de fluxo, baixa resistência e abertura das artérias de abastecimento ocorrem devido ao roubo de sangue aberrante. Quando uma massa vascular malformada é embolizada, o aumento da sua resistência interna provoca inevitavelmente um aumento da pressão e vários graus de redução da velocidade do fluxo dentro da artéria de abastecimento, redistribuindo o fluxo sanguíneo que fornece a lesão malformada intracranialmente. Portanto, a alteração da velocidade do fluxo sanguíneo na artéria de fornecimento de sangue original após a embolização é um indicador importante da eficácia do tratamento.
No nosso estudo de 170 casos de A V M cerebral, descobrimos que a taxa de redução da velocidade do fluxo sistólico final (Vd) foi maior do que a taxa de redução da velocidade do pico de fluxo sistólico (Vd) nas artérias de abastecimento totalmente embolizadas, indicando que as alterações em Vd são mais sensíveis a alterações na resistência distal da artéria de abastecimento; a eficácia da embolização do abastecimento mono-filial A V M foi muito mais satisfatória do que a do abastecimento multifilial A V M, que é mais complexa. A velocidade média de fluxo e os valores PI da artéria embolizada voltam ao normal ou estão próximos do normal, enquanto a artéria não embolizada tem um aumento ou diminuição variável da velocidade de fluxo, sendo quanto mais significativo o aumento, mais acentuada a diminuição do valor PI.
Quanto mais significativo for o aumento, mais pronunciada será a diminuição dos valores de PI. Isto sugere que a artéria de abastecimento embolizada deixou de fornecer sangue à malformação, enquanto que a artéria de abastecimento não embolizada aumentou o fornecimento à malformação, que se pensa estar relacionada com a redistribuição do fluxo sanguíneo intracraniano após a embolização.
3. diagnóstico e diagnóstico diferencial
Diagnóstico do TC D no cérebro A V M.
(i) A artéria de abastecimento apresenta alta velocidade de fluxo, baixa resistência, PI reduzida ou significativamente reduzida e relação sistólica/diastólica reduzida;
(ii) O espectro do fluxo sanguíneo é caracterizado por uma diminuição da diferença entre as mudanças de frequência sistólica e diastólica, ou seja, um alargamento acentuado do espectro, difusão em diástole, picos sistólicos indistintos, ou um espectro desorganizado e irregular com limites grosseiros;
(3) A frequência sonora do fluxo sanguíneo é alta e áspera, como um murmúrio vascular de máquina “roncando” ou uma frequência sonora de murmúrio musical agudo; (4) Sinais de roubo de sangue intracraniano.
As alterações hemodinâmicas no cérebro A V M, combinadas com a história clínica, podem ajudar a diferenciar o vasoespasmo cerebral da estenose vascular.
O vasoespasmo cerebral está estreitamente associado à hemorragia subaracnoídea, e as velocidades de fluxo Doppler são uniformemente elevadas, com picos sistólicos acentuados e aumentos simétricos das velocidades de fluxo sistólico e diastólico.
A estenose arterial é geralmente devida a várias causas de aterosclerose, arterite intracraniana não específica e trombose arterial. As velocidades elevadas de fluxo Doppler caracterizam-se por velocidades de fluxo segmentares aumentadas, velocidades de fluxo reduzidas ou normais distais à estenose, um espectro turbulento, uma janela de frequência cheia, baixa energia e um espectro sistólico de “banda estreita”.
O TC D pode fazer um diagnóstico definitivo com base nas alterações características do fluxo cerebral A V M, mas é mais difícil diagnosticar pequenas malformações da artéria distal (<2cm rectos) onde não há alterações significativas na velocidade do fluxo ou na pulsatilidade da artéria de abastecimento. Portanto, a presença de A V M cerebral não pode ser excluída na ausência de alterações anormais significativas no TC D. Se necessário, a angiografia cerebral é necessária para confirmar o diagnóstico.
4. avaliação clínica
O diagnóstico de A V M cerebral baseia-se geralmente na angiografia cerebral e no TAC, mas nenhum deles pode obter informação hemodinâmica intracraniana. TC D pode fornecer observação dinâmica e em tempo real das características de alto e baixo fluxo da artéria malformada, compreender a situação das veias de drenagem e do roubo de sangue intracraniano, fornecer parâmetros hemodinâmicos e, ao mesmo tempo, de acordo com as alterações dos parâmetros hemodinâmicos, fazer uma avaliação objectiva do efeito do tratamento da embolização endovascular. Assim, o TC D pode ser utilizado como um teste não invasivo para o diagnóstico, avaliação do resultado e acompanhamento do cérebro A V M.