Neurosonologian perusteet -hands-on koulutus

TCD indikaatiot ja käytännön suoritus

Neurologipäivät 2018

2.11.2018

Transkraniaalidoppler (TCD) ja TCCD• tekniikka kuvattiin v. 1982 (Aaslid et al. 1982)

• perustuu pulssi-doppler tekniikkaan, jolla voidaan mitata veren virtausnopeutta eri syvyyksissä

• analysoidaan verivirtauksen aaltomuotoja ja nopeuksia (spektraalianalyysi)

• verisuonet tunnistetaan epäsuorasti anturin suunnan, mittaussyvyyden ja virtauksen suunnan perusteella

• power-mode –doppler (Moehring & Spencer 2002)

• uudempi tekniikka TCCD (transcranial color-coded duplexsonography)• Hyödyt: B-moodi pulssi-dopplerin lisäksi, mikä auttaa suonien

löytämisessä ja tunnistamisessa, antaa informaatiota anatomiasta (esim. suuri ICH, keskiviivasiirtymä, kohonnut ICP)

• Haitat: teho usein huonompi kuin TCD-laitteissa joten vaaditaan hyvä luuikkuna, laitteet kalliita, ei vielä monitorointi- ja VMR-ohjelmia

2.11.2018 2

MCA-virtaus TCD vs TCCD

A TCD

B TCCD

2.11.2018 3

TCD EDUT TCD HAITAT

reaaliaikainen, bedside tekijäriippuvainen, vaatii harjoittelua

non-invasiivinen, turvallinen, ei kontraindikaatioita, edullinen

puuttuva luuikkuna 5-10%, ei onnistu hyvin levottomalla tutkittavalla, sähköiset artefaktat

hemodynamiikan, kollateraalien ja embolisaation arviointi

virtausnopeuksiin vaikuttavat monet fysiologiset tekijät

2.11.2018 4

TCD indikaatiot

TCD:n indikaatiot

5

Indikaatio Näytön aste

Aivoinfarktiriskin arviointi sirppisoluanemiassa I A

Intrakraniellin stenoosin seulonta ja seuranta II B

Vasomotorisen reaktiviteetin (VMR) arviointi II B - IIIB

Oikea-vasen oikovirtauksen (RLS) seulonta II A-B

Spontaanin embolisaation toteaminen II A-B

SAV:n jälkeisen vasospasmin diagnosointi ja seuranta I A - II B

Aivoverenkierron päättymisen osoittaminen aivokuolemassa II B

Intra- ja perioperatiivinen monitorointi (tromboosi, embolisaatio, hypoperfuusio, hyperperfuusio)

II B

American Society of Neuroimaging, Alexandrov et al. 2012; The American Institute of Ultrasound in Medicine(AIUM) 2012; EFN taskforce, Masdeu et al. 2006

Sirppisoluanemia

• joka kymmenes sirppisoluanemiaa sairastava saa aivoinfarktin ennen 20 v. ikää

• TCD tunnistaa suuren riskin potilaat ennen ensimmäistä aivoinfarktia

• STOP tutkimus (Adams et al. NEJM 1998)• 130 sirppisoluanemiaa sairastavaa lasta (2-16-vuotiaita)

• interventio: punasolusiirrot (HbS alle 30%) vs. seuranta

• hoito aloitettiin punasolusiirtoryhmässä, jos TCD-tutkimuksessa MCA/ICA TAMMV (time-averaged maximum mean flow velocity) ≥ 200 cm/s 2 eri mittauskerralla

• tutkimus keskeytettiin varhain, kun hoidon teho ilmeinen

• aivoinfarktin riski laski 91% (15% vs 1,6% 3v aikana)

• kansainvälisissä hoitosuosituksissa TCD-seulonta 16-v. ikään asti

2.11.2018 6

Intrakraniellin stenoosin seulonta & seuranta

• aivoinfarktin akuuttihoidossa esim. trombolyysivasteen seurannassa, diagnostiikassa ja myöhemmin seurannassa

• DSA:an verrattuna: • etukierto: sensitiivisyys 70-90%, spesifisyys 90-95%

• takakierto: sensitiivisyys 50-80%, spesifisyys 80-96%, TCCD parantaa tarkkuutta

• TCD pystyy luotettavasti poissulkemaan stenoosin (NPV 86%, 95%CI 81-89%) mutta poikkeava löydös vahvistettava angiografialla (PPV 36%, 95%CI 27-46%)

2.11.2018 7

TCD-kriteerit intrakraniaalisessa stenoosissa

2.11.2018 8

Suoni ≥ 50 % stenoosi ≥ 70 % stenoosi

MFV (cm/s) SPR* MFV (cm/s) SPR*

MCA ≥ 100 ≥ 2 ≥ 120 ≥ 3

ACA ≥ 80 ≥ 2 - ≥ 3

PCA ≥ 80 ≥ 2 - ≥ 3

BA ≥ 90 ≥ 2 ≥ 110 ≥ 3

VA ≥ 90 ≥ 2 ≥ 110 ≥ 3*SPR = stenotic/prestenotic MFV ratio Lisäksi huomioitava asteittainen virtausnopeuksien nousu, poststenoottinen hidastunut virtaus, aliasing

Vasomotorisen reaktiviteetin (VMR) tutkiminen

• breath-holding index (BHI) tai CO2 hengitystesti• BHI –testin suoritus

• potilasta pyydetään pidättämään hengitystä 30s ajan• hyperkapnia aiheuttaa vasodilataation• mitataan MFV prosentuaalinen nousu • BHI = (MFVend – MFVbaseline)/MFVbaseline x (100/s of breath holding)• useimmissa TCD laitteissa automaattinen laskenta

• BHI turvallinen, halpa• BHI ≥ 0.69 normaali• BHI 0.21-0.68 häiriytynyt• BHI ≤ 0.20 vahvasti häiriytynyt

• huono vasomotorinen reaktiviteetti (BHI <0.69) ennustaa aivoinfarktiriskiä oireettomassa kaulavaltimoahtaumassa

2.11.2018 9

Oikea-vasen oikovirtauksen (RLS) seulonta

• avoin soikea väliseinäaukko (PFO), muut väliseinädefektit, suurten suonten anomaliat, keuhkojen AVM etc.

• Suoritus: laskimoon injisoidaan agitoitua keittosuolaliuosta, jonka ilmakuplien pääsyä aivovaltimoverenkiertoon seurataan TCD:llä. Mikroemboliat nähdään luonteenomaisina lyhyinä korkeajaksoisina ääni- ja spektrisignaaleina.

• standardoitu kansainvälinen konsensusprotokolla (Jauss & Zanette 2000)

• semikvantitatiivinen

• epäspesifinen eli tulosten perusteella ei voi luotettavasti erotella oikovirtauksen sijaintia

• turvallinen kun käytetään standardoitua protokollaa (Tsivgoulis et al. 2011)

• noninvasiivinen vrt. sydämen UÄ-tutkimukseen ruokatorven kautta (TEE)

• Valsalvan onnistumista voidaan arvioida TCD signaalista

• herkkä sydänperäisen oikovirtauksen toteamisessa: PFO sensitiivisyys 97% ja spesifisyys 93% vrt TEE (Mojadidi et al. 2014)

2.11.2018 10

Spontaanin embolisaation detektio

• etsitään spontaaneja mikroembolisia signaaleja (MES tai HITS)• tulos riippumaton lähteestä (sydän, aortan kaari, kaulavaltimot, proksimaalinen

intrakranielli suoni)• voidaan käyttää etiologian selvittelyyn, hoitolinjan valintaan (esim. oireettoman

kaulavaltimoahtauman endarterektomia) ja hoidon tehon arviointiin • tutkimuksen suoritus

• monitoroidaan kohdesuonta 30-60 min ajan • useimmissa TCD-laitteissa automaattinen emboliadetektio-ohjelma, nämä eivät

ole kuitenkaan kovin luotettavia, joten tulokset tarkistettava visuaalisesti sekä äänitteestä

• oireettomassa kaulavaltimoahtaumassa ipsilateraalisen aivoinfarktin riski 2 v seuranta-aikana 3.62% jos MES+ ja 0.70% jos MES- (RR 5.57%)

• voidaan hyödyntää myös intraoperatiivisessa seurannassa (CABG, CEA)

2.11.2018 11

SAV:n jälkeisen vasospasmin diagnosointi• TCD muutokset voidaan havaita ennen kliinisiä oireita• herkin noin 8 vrk SAV:n alusta• runsaasti virtausnopeuksiin vaikuttavia tekijöitä (hyperemia, autoregulaation häiriö,

hypertensio, hypervolemia), minkä vuoksi nopeuksien sijaan indeksien käyttö ja päivittäinen seuranta

• etukierto: Lindegaardin suhde/indeksi (MFVMCA/MFVICA –suhde, MFVICA

submandibulaarisesta ikkunasta)3-6 lievä-kohtalainen vasospasmi> 6 vaikea vasospasmi

• takakierto• VA: MFV ≥ 80 cm/s• BA: MFV ≥ 95 cm/s • jos BA MFV ≥ 115 cm/s, aivorunkoiskemian todennäköisyys 50%

2.11.2018 12

Aivoverenkierron päättymisen osoittaminen aivokuolemassa• etsitään diastolista verenvirtausta MCA-suonista ja

kallonpohjanvaltimosta

• tyypillinen löydös oskilloiva virtaus ja/tai systoliset piikit

• herkkyys 88% ja spesifisyys 98%

• väärät negatiiviset: 7% ei luotettavaa signaalia ja 5% edelleen signaali

2.11.2018 13

2.11.2018 14

TCD käytännön suoritus

Tutkimusolosuhteet

• virtausnopeuksiin vaikuttaa ikä, CO2 taso, lämpötila, vireystila, mekaaninen ventilaatio, anemia, systeemisen verenkierron tila

• tutkimuksen aikana potilaan pitäisi olla hereillä, hiljaa ja rauhallinen • voidaan tehdä myös muulloin esim. intraoperatiivisesti mutta tällöin

virtausnopeuksien viitearvoja ei voi luotettavasti hyödyntää vaan käytettävä indeksejä

2.11.2018 15

Transtemporaalinen luuikkuna

• 2 MHz pulssi-Doppler ultraäänianturi

• Luuikkuna zygomaticuskaaren yläpuolella:• (1) keskimmäinen, (2) posteriorinen, (3)

anteriorinen

• Insonaatiosyvyyden haarukointi 2-5 mm portain

• Identifioitavat valtimot: MCA, terminaalinen ICA, ACA-A1, PCA, ACoA, PCoA

• Transtemporaalista luuikkunaa ei löydy 7-13%:lla aikuisista

Muut luuikkunat• Transforaminaalinen luuikkuna

• a. vertebralikset, a. basilaris, (PCA, PCoA)• makuulla tai istuen, pää etukenossa• anturi suunnattuna foramen magnumin lävitse

nenää kohti

• Transorbitaalinen luuikkuna• a. oftalmica, terminaalinen ICA, ACA-A1• anturi suljetun silmäluomen päälle• Huom! Käytettävä matalaa ulostulotehoa (<25%,

50-80 mW/cm2)

• Submandibulaarinen luuikkuna• t-ICA, MCA/t-ICA

• Vauvoilla aukileet

Valtimoiden identifioinnin perusta TCD:ssä

1. Anturin sijainti ja suunta

2. Insonaatiosyvyys

3. Valtimon jäljittäminen

4. Virtauksen suunta

5. Virtauspektrin muoto ja soundi

6. Aktivaatiotestit

Spektraalianalyysin parametrit

• Peak systolic velocity = PSV

• Mean flow velocity = MFV

• End-diastolic velocity = EDV

• Pulsativity index (PI)• kuvastaa aivoverenkierron

resistenssiä, normaalisti ≤ 1.2

• Resistive index (RI)• vaihtoehtoinen resistenssin

mittari, normaalisti <0.75

2.11.2018 19

= PSV

Ortogradinen vs. retrogradinen virtaus

MCA

ACA PCA-P2

MCA-ACA PCA-P1

MCA – transtemporaalinen luuikkuna

• Suuntaa anturi hieman anteriorisesti ja ylöspäin

• Aloitussyvyys 50-60 mm

• MCA-M1: 40-55 mm

• MCA-M2: 25-40 mm

• Virtaus ortogradinen

• Aktivaatiotesti: kontralateraalisen käden liikuttelu virtausnopeus kiihtyy

• Syvemmällä signaali voi mennä päällekkäin t-ICA:n, PCA:n ja ACA:nkanssa

• Cave! Anatomiset variaatiot

MCA-ACA-bifurkaatio – transtemporaalinen luuikkuna

• Suuntaa anturi hieman anteriorisesti ja ylöspäin

• Syvyys 55-60 mm

• Virtaus ortogradinen (MCA) ja retrogradinen (ACA)

• Syvyydessä 60-65 mm: t-ICA ja PCA-P1

ACA – transtemporaalinen luuikkuna

• Suuntaa anturi hieman anteriorisesti ja ylöspäin

• Syvyys 60-90 mm

• Virtaus retrogradinen

• Aktivaatiotesti: kontra-lateraalisen jalan liikuttelu virtausnopeus kiihtyy

• 20-30 %:lla identifiointi ei teknisistä syistä onnistu

PCA-P1 – transtemporaalinen luuikkuna

• Suuntaa anturi hieman posteriorisesti ja alaspäin

• Syvyys (55-) 60-75 mm

• Virtaus ortogradinen

• Aktivaatiotesti: silmien sulkeminen ja avaaminen

• Virtausnopeus alhaisempi kuin muissa kallonpohjan valtimoissa

PCA-P2 – transtemporaalinen luuikkuna

• Suuntaa anturi hieman posteriorisesti ja alaspäin

• Syvyys 60-75 mm

• Virtaus retrogradinen

• Aktivaatiotesti: silmien sulkeminen ja avaaminen

• Vena Rosenthalin virtaus

VA – transforaminaalinen luuikkuna

• Aseta anturi processusmastoideuksen kohdalle tai subokkipitaalisesti keskiviivaan

• Syvyys 45-85 mm

• Virtaus retrogradinen, usein asymmetrinen

• Virtaus orto- ja retrogradinenVA-PICA bifurkaatiossa (50-70 mm) ja vertebrobasilaari-junktiossa

BA – transforaminaalinen luuikkuna

• Aseta anturi processusmastoideuksen kohdalle tai subokkipitaalisesti keskiviivaan

• Suuntaa anturi nenää kohti

• Syvyys >85 mm

• Virtaus retrogradinen, nopeampi kuin a. vertebraliksissa

• 10-20 %:lla identifiointi ei teknisistä syistä onnistu

Kirjallisuutta• Aaslid R, Markwalder TM, Nornes H. Noninvasive transcranial Doppler ultrasound recording of flow velocity in basal cerebral

arteries. J Neurosurg. 1982; 57(6):769-74. • Adams RJ, McKie VC, Hsu L, et al. Prevention of a first stroke by transfusions in children with sickle cell anemia and abnormal results

on transcranial Doppler ultrasonography. N Engl J Med. 1998;339(1):5-11.• AIUM practice guideline for the performance of a transcranial Doppler ultrasound examination for adults and children. J Ultrasound

Med. 2012;31(9):1489-500. • Alexandrov AV1, Sloan MA, Wong LK, et al. Practice standards for transcranial Doppler ultrasound: part I--test performance. J

Neuroimaging. 2007;17(1):11-8.• Alexandrov AV, Sloan MA, Tegeler CH, et al; American Society of Neuroimaging Practice Guidelines Committee. Practice standards for

transcranial Doppler (TCD) ultrasound. Part II. Clinical indications and expected outcomes. J Neuroimaging. 2012 Jul;22(3):215-24.• Csiba L, Baracchini C. Manual of Neurosonology. Cambridge University Press 2016. • Jauss M, Zanette E. Detection of right-to-left shunt with ultrasound contrast agent and transcranial Doppler sonography. Cerebrovasc

Dis. 2000;10(6):490-6. • Masdeu JC, Irimia P, Asenbaum S, et al. EFNS guideline on neuroimaging in acute stroke. Report of an EFNS task force. Eur J Neurol.

2006;13(12):1271-83. • Mojadidi MK, Roberts SC, Winoker JS, et al. Accuracy of transcranial Doppler for the diagnosis of intracardiac right-to-left shunt: a

bivariate meta-analysis of prospective studies. JACC Cardiovasc Imaging. 2014;7(3):236-50. • Tsivgoulis G, Stamboulis E, Sharma VK, et al. Safety of transcranial Doppler 'bubble study' for identification of right to left shunts: an

international multicentre study. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 2011;82(11):1206-8.• Zhao L, Barlinn K, Sharma VK, et al. Velocity criteria for intracranial stenosis revisited: an international multicenter study of

transcranial Doppler and digital subtraction angiography. Stroke. 2011;42(12):3429-34.