(i) Prinsip dasar USG Doppler untuk mendeteksi kecepatan aliran darah
Transcranial Doppler adalah metode non-invasif yang menggunakan efek Doppler ultrasound untuk mengukur hemodinamik dan parameter fisiologis aliran darah di arteri utama dasar tengkorak. Hal ini memungkinkan sinar ultrasound melewati bagian tipis tengkorak (jendela akustik tertentu) dan mendapatkan pergeseran Doppler langsung dari pembuluh darah di dasar otak pada jarak yang ditentukan dan dalam volume pengambilan sampel yang ditentukan.
Dalam beberapa tahun terakhir, Doppler transkranial telah digunakan untuk melakukan analisis transformasi Fourier yang cepat dari spektrum Doppler melalui komputer mikro, menampilkan dan menghitung serangkaian parameter fisiologis seperti kecepatan sistolik puncak, kecepatan akhir diastolik, kecepatan rata-rata, sistolik puncak hingga rasio kecepatan akhir diastolik (S / D), indeks pulsatilitas (PI), indeks resistensi (RI), dll., yang dapat membantu dalam analisis klinis berbagai penyakit serebrovaskular. Pada tahun 1842, cendekiawan Austria Kierkegaard lahir.
Pada tahun 1842, sarjana Austria Kjauschen Johann Doppler menggambarkan efek fisik. Ketika mengamati perubahan warna cahaya dari planet-planet, ia menemukan bahwa ketika planet-planet bergerak berlawanan arah dengan Bumi, warna cahaya bergeser ke arah ujung spektrum ungu, yang menunjukkan peningkatan frekuensi gelombang cahaya, sementara ketika planet-planet bergerak berlawanan arah dengan Bumi, warna cahaya bergeser ke arah ujung spektrum merah, yang menunjukkan penurunan frekuensi gelombang cahaya. Fenomena fisika ini dinamai efek Doppler.
Ultrasonografi Doppler adalah instrumen yang menggunakan efek Doppler untuk mendeteksi aliran darah. Probe bertindak sebagai pemancar dan penerima gelombang ultrasound dan perubahan frekuensi yang terdeteksi oleh struktur seperti itu disebabkan oleh perpindahan reflektor (sel darah). Saat mengukur kecepatan aliran darah, kecepatan rambat dan frekuensi emisi gelombang ultrasonik dalam jaringan adalah konstan. Jadi, ada hubungan yang sangat sederhana antara kecepatan darah yang terdeteksi V dan kecepatan darah yang sebenarnya: V = V|cosθ
di mana θ adalah sudut antara sinar ultrasound dan arah aliran darah. Sangat mudah untuk melihat dari persamaan bahwa semakin kecil sudut antara sinar ultrasound dan arah aliran darah, semakin dekat hasilnya dengan kecepatan aliran darah yang sebenarnya. Saat melakukan pengujian pembuluh darah otak, kami tidak dapat memperkirakan sudut antara sinar ultrasound dan arah pembuluh darah. Namun, karena posisi anatomi pembuluh darah yang relatif konstan di dasar otak dalam kaitannya dengan jendela ultrasound, ini memberikan dasar anatomi yang memfasilitasi pengukuran kecepatan aliran darah yang sebenarnya, yaitu batasan jendela ultrasound ke lokasi kejadian sinar ultrasound menentukan bahwa kecepatan aliran darah pembuluh intrakranial hanya dapat dideteksi pada sudut kecil.
Oleh karena itu, kesalahan yang dibentuk oleh sudut ini dapat dihilangkan, yaitu sudut antara sinar ultrasound dan arah kapal dianggap nol.
(ii) Metode deteksi
1.Deteksi vaskular ekstrakranial
Pemeriksaan vaskular segmen ekstrakranial mencakup arteri karotis umum, arteri karotis eksternal dan segmen ekstrakranial arteri karotis internal. Pemeriksaan komprehensif segmen ekstrakranial penting untuk identifikasi yang benar dari perubahan hemodinamik intrakranial. Stenosis atau oklusi kemungkinan besar terjadi pada percabangan arteri karotis umum dan arteri karotis interna. Jika lesi lambat berkembang, sirkulasi kolateral dapat terbentuk secara intrakranial, dan pemahaman penuh tentang hal ini akan menghindari kesalahan menilai efek sirkulasi kolateral sebagai stenosis intrakranial.
Pasien ditempatkan dalam posisi terlentang dengan kepala dimiringkan ke sisi yang berlawanan, probe 4 M Hz ditempatkan di lateral otot sternokleidomastoid dan probe digerakkan dari proksimal ke distal untuk memberikan pandangan lengkap dari arteri karotis komunis, berhati-hatilah untuk menjaga USG pada sudut 45 ° ke arah perjalanan kapal. Sudut yang terlalu besar atau terlalu kecil akan mempengaruhi kecepatan aliran darah yang dihitung.
Arteri karotis eksterna biasanya dibagi pada tingkat tulang rawan tiroid dan ditelusuri dan dicatat secara anterior dan superior. Arteri karotis interna ditelusuri dari percabangan arteri karotis komunis ke posterior dan lateral sampai tidak dapat dideteksi. Dalam keadaan normal, tidak ada kesulitan dalam mengidentifikasi arteri karotis umum dan eksternal. Pola spektral dari arteri karotis umum, karotis eksternal dan internal jelas berbeda, dengan dua yang pertama sangat pulsatile.
2. Deteksi pembuluh darah di segmen intrakranial
Menentukan jendela akustik adalah langkah pertama untuk pengujian multispektral transkranial yang sukses. Jendela akustik adalah saluran di mana ultrasound dapat menembus tengkorak tanpa atenuasi yang parah. Ada tiga ‘jendela’ utama yang telah diidentifikasi dan dapat digunakan dalam praktik klinis, yaitu jendela temporal, orbital dan oksipital. Akuisisi sinyal Doppler vaskular intrakranial yang baik tergantung pada keterampilan operator dalam mendapatkan probe pada posisi dan sudut terbaik untuk mendapatkan sinyal Doppler yang memadai setelah jendela diidentifikasi.
(1) Jendela temporal: Jendela temporal adalah area di atas lengkungan zygomatik, antara tepi luar orbit dan telinga. Zona ini dapat dibagi lagi menjadi jendela anterior, tengah dan posterior. Karena penetrasi ultrasound pada jendela temporal bergantung pada ketebalan tengkorak di area ini, ada berbagai tingkat variasi antara orang-orang dari berbagai usia dan jenis kelamin. Pada orang dewasa muda, biasanya terdapat area yang luas di mana sinyal ideal dapat diperoleh, sementara pada orang tua, jendela temporal sering berkurang atau bahkan tidak ada karena penebalan tulang, khususnya pada subjek wanita yang lebih tua.
Jendela temporal diperiksa dengan pasien dalam posisi terlentang, dengan kepala dalam posisi tegak. Jumlah kopling akustik yang cukup diterapkan pada area pengujian untuk mempertahankan kontak yang baik antara probe dan kulit dengan tekanan sedang tanpa menekan kopling dan menyebabkan ketidaknyamanan pada pasien. Probe emisi terfokus 2 M Hz digunakan dan kedalaman umumnya ditetapkan antara 55 dan 60 cm, di mana sinyal Doppler paling mudah diperoleh.
Apabila ditemukan sinyal Doppler, probe kemudian digerakkan atau dimiringkan sedikit untuk memilih posisi terbaik untuk pergeseran Doppler yang paling kuat dan paling jelas. Arteri serebral anterior, arteri komunikatif anterior, arteri serebral tengah, segmen terminal arteri karotis interna, arteri komunikatif posterior, arteri serebral posterior, dan percabangan arteri basilar dapat dideteksi melalui jendela temporal.
(2) Jendela orbital: Subjek ditempatkan terlentang dengan kepala dalam posisi tegak dan mata tertutup. Probe 2 M Hz ditempatkan pada kelopak mata tanpa tekanan yang kuat, selama probe tetap bersentuhan dengan kulit. Energi Doppler dikurangi hingga 5% dan waktu yang dihabiskan di mata dijaga sesingkat mungkin. Jendela transorbital berfokus pada segmen siphonous arteri karotis interna dan arteri oftalmik.
(3) Jendela oksipital: Subjek menurunkan dan melenturkan leher sehingga ruang antara tengkorak dan tulang belakang krikoid terbuka. Probe ditempatkan 1,5-2 cm di bawah ramus oksipitalis di garis tengah posterior leher, dengan sinar akustik diarahkan ke lengkungan alis, sehingga memasuki tengkorak melalui foramen magnum tulang oksipital. Segmen intrakranial arteri vertebralis, arteri serebelar inferior posterior dan arteri basilar dapat dideteksi di jendela ini.
(iii) Spektrum Doppler serebrovaskular normal dan parameter aliran
Pola spektrum Doppler transkranial normal yang khas terdiri dari serangkaian fluktuasi berdenyut yang terus menerus dan teratur yang bertepatan dengan siklus jantung. Ini terbentuk kira-kira sebagai segitiga siku-siku, dengan setiap frekuensi menempati satu siklus jantung. Kurva frekuensi luar terdiri dari cabang menaik dan menurun, sudut antara cabang menaik dan garis dasar nol disebut sudut alfa, dengan dua puncak dalam sistol, S1 dan S2, dan puncak ketiga di awal diastol, D. Waktu dari permulaan sistol sampai kecepatan aliran darah tertinggi disebut waktu puncak (Gambar 44).
Kisaran distribusi kecepatan antara baseline nol dan kecepatan darah maksimum pada saat tertentu dalam spektrum disebut bandwidth. Sinyal berenergi tinggi terkonsentrasi di perifer dan lebih gelap, sedangkan sinyal berenergi rendah didistribusikan di bagian bawah spektrum dan lebih terang. Hal ini menghasilkan sebuah jendela, yang disebut “jendela frekuensi”. Hal ini terutama disebabkan oleh “aliran laminar” darah dalam pembuluh darah. Penting untuk dicatat bahwa terkadang ada artefak hilangnya jendela frekuensi, seperti sudut yang tidak tepat antara berkas suara dan pembuluh darah, atau terlalu banyak energi yang dipantulkan dari ultrasound. Oleh karena itu, penting untuk mencoba menemukan sudut transmisi terbaik dan memilih daya emisi ultrasound yang sesuai saat melakukan pengujian.
Ada perbedaan yang signifikan antara pola spektral arteri karotis internal dan eksternal.arteri karotis internal memiliki karakteristik aliran yang sama dengan arteri intrakranial, dengan resistensi yang relatif rendah dan cabang-cabang yang menurun dengan lembut, sedangkan arteri karotis eksternal adalah tipe resistensi tinggi, dengan karakteristik pembuluh darah perifer, dengan puncak sistolik runcing tinggi, cabang-cabang menurun curam, dan garis singgung diastolik yang berbeda.
Parameter spektral Doppler transkranial meliputi kecepatan aliran darah, indeks detak, rasio kecepatan aliran darah sistolik puncak hingga diastolik akhir, dan indeks resistensi. Pengukuran kecepatan aliran darah adalah parameter utama spektroskopi Doppler transkranial, yang meliputi kecepatan aliran darah sistolik puncak (V S), kecepatan aliran darah rata-rata (V m ), dan kecepatan aliran darah diastolik akhir (Vd). Indeks pulsatilitas (PI) dan rasio kecepatan aliran sistolik puncak terhadap kecepatan aliran diastolik akhir (S/D), yang merupakan indikator kepatuhan vaskular dan elastisitas vaskular, dan indeks resistensi (RI), yang merupakan indikator keadaan diastolik pembuluh darah otak, yaitu keadaan resistensi. Rumusnya adalah sebagai berikut
PI = kecepatan aliran sistolik puncak – kecepatan aliran diastolik akhir / kecepatan aliran darah rata-rata
S/D = kecepatan aliran sistolik puncak/kecepatan aliran diastolik akhir
RI = kecepatan aliran sistolik puncak – kecepatan aliran diastolik akhir / kecepatan aliran sistolik puncak
II. Diagnosis TCD penyakit serebrovaskular
(i) Malformasi arteriovenosa serebral (A V M )
Malformasi arteriovenosa serebral A V M adalah kelainan bawaan perkembangan pembuluh darah otak. Patofisiologi utama malformasi ini adalah pencurian darah dari pembuluh darah yang cacat, dan sejumlah besar darah arteri serebral hilang melalui sirkuit pendek arteriovenosa, menyebabkan perubahan hemodinamik serebral. Dengan menggunakan teknologi Doppler transkranial, dimungkinkan untuk mendeteksi tidak hanya aliran darah abnormal di lokasi malformasi, tetapi juga semua arteri yang terlibat dalam suplai darah dan pencurian darah di belahan bumi kontralateral atau ipsilateral.
1. Manifestasi TCD dari AV M serebral
(1) Perubahan kecepatan aliran darah
Pada arteriol normal, terdapat jaringan kapiler yang menciptakan resistensi vaskular normal. Pada malformasi arteriovenosa, adanya fistula antara arteri dan vena mengurangi resistensi vaskular, sehingga terjadi peningkatan aliran darah dan peningkatan waktu sirkulasi darah yang signifikan. Karakteristik resistensi rendah dari arteri suplai tercermin dalam penurunan indeks pulsatilitas (PI), yang menurun secara signifikan dengan meningkatnya kecepatan aliran.
(2) Karakteristik spektral aliran darah
Semakin tinggi kecepatan aliran, semakin tinggi gangguan aliran, dilatasi dan tortuositas pembuluh darah, semakin banyak spektrum kehilangan karakteristik “jendela frekuensi” normalnya, menunjukkan batas seperti duri dan mengisi jendela frekuensi. Sinyal aliran darah yang terganggu pada frekuensi yang berbeda, berlapis buruk, arus eddy, sinyal frekuensi rendah yang ditingkatkan dan sinyal frekuensi tinggi yang berkurang, atau spektrum aliran darah dua arah.
(3) Karakteristik audio aliran darah
Audio aliran darah Doppler normal lembut dan jelas, tetapi pada malformasi arteriovenosa, kecepatan aliran darah dan laju aliran meningkat, dan arah aliran darah dalam kelompok vaskular yang cacat sangat bervariasi. Murmur vaskular yang keras, kasar, kacau, dan seperti mesin dapat dideteksi, begitu pula murmur musik yang tajam.
Kecepatan aliran tinggi dan karakteristik resistensi rendah dari spektrum arteri suplai darah AV M
(4) Pencurian darah intrakranial
Akibat berkurangnya resistensi dan peningkatan kecepatan aliran pada massa vaskular yang cacat, tekanan dalam arteri suplai darah menurun dan aliran darah ke jaringan otak normal dicuri dari AVM serebral, sehingga terjadi “sindrom pencurian darah”. Tes TC D dapat mendeteksi pembukaan arteri lalu lintas abnormal seperti arteri serebral anterior (A C A ), arteri serebral posterior (PC A ), dll., dan peningkatan kecepatan aliran darah.
2. Evaluasi TCD terhadap efikasi embolisasi endovaskular AV M serebral
Perubahan patologis utama pada AV M serebral adalah perubahan hemodinamik intrakranial. Terdapat kecepatan aliran yang tinggi, resistansi rendah dan pembukaan arteri suplai akibat pencurian darah yang menyimpang. Ketika massa vaskular yang cacat diembolisasi, peningkatan resistensi internalnya pasti menyebabkan peningkatan tekanan dan berbagai tingkat penurunan kecepatan aliran dalam arteri yang memasok, mendistribusikan kembali aliran darah yang memasok lesi cacat secara intrakranial. Oleh karena itu, perubahan kecepatan aliran darah dalam arteri suplai darah asli setelah embolisasi merupakan indikator penting dari kemanjuran pengobatan.
Dalam penelitian kami terhadap 170 kasus A V M serebral, kami menemukan bahwa tingkat penurunan kecepatan aliran akhir diastolik (Vd) lebih besar daripada tingkat penurunan kecepatan aliran sistolik puncak (Vd) pada arteri suplai yang diembolisasi sepenuhnya, menunjukkan bahwa perubahan Vd lebih sensitif terhadap perubahan resistensi distal arteri suplai; kemanjuran embolisasi suplai A V M cabang tunggal jauh lebih memuaskan daripada suplai A V M multi cabang, yang merupakan situasi yang lebih kompleks. Kecepatan aliran rata-rata dan nilai PI dari arteri yang diembolisasi kembali normal atau mendekati normal, sementara arteri yang tidak diembolisasi mengalami peningkatan atau penurunan variabel dalam kecepatan aliran, dengan peningkatan yang lebih signifikan, semakin ditandai penurunan nilai PI.
Hal ini menunjukkan bahwa arteri suplai yang diembol telah berhenti memasok darah ke malformasi, sementara arteri suplai yang tidak diembol telah meningkatkan suplai ke malformasi, yang diduga terkait dengan redistribusi aliran darah intrakranial setelah embolisasi.
3. Diagnosis dan diagnosis banding
Diagnosis TC D pada serebral A V M.
(i) Arteri suplai darah menunjukkan kecepatan aliran tinggi, resistansi rendah, PI berkurang atau berkurang secara signifikan, dan penurunan rasio sistolik/diastolik;
(2) Spektrum aliran darah ditandai dengan penurunan perbedaan antara pergeseran frekuensi sistolik dan diastolik, yaitu, pelebaran spektrum yang ditandai, difusi dalam diastol, puncak sistolik yang tidak jelas, atau spektrum yang tidak teratur dan tidak teratur dengan batas-batas yang kasar;
(3) Frekuensi suara aliran darah keras dan kasar, seperti mesin “gemuruh” murmur vaskular atau frekuensi suara murmur musik yang tajam; (4) Tanda-tanda pencurian darah intrakranial.
Perubahan hemodinamik pada A V M serebral, dikombinasikan dengan riwayat klinis, dapat membantu membedakan vasospasme serebral dari stenosis vaskular.
Vasospasme serebral berhubungan erat dengan perdarahan subarachnoid, dan kecepatan aliran Doppler meningkat secara seragam, dengan puncak sistolik yang tajam dan peningkatan simetris pada kecepatan aliran sistolik dan diastolik.
Stenosis arteri biasanya disebabkan oleh berbagai penyebab aterosklerosis, arteritis intrakranial non-spesifik dan trombosis arteri. Kecepatan aliran Doppler yang meningkat ditandai dengan peningkatan kecepatan aliran segmental, kecepatan aliran yang berkurang atau normal distal ke stenosis, spektrum turbulen, jendela frekuensi yang terisi, energi rendah dan spektrum sistolik “pita sempit”.
TC D dapat membuat diagnosis definitif berdasarkan perubahan karakteristik dalam aliran A V M serebral, tetapi lebih sulit untuk mendiagnosis malformasi arteri distal kecil (<2cm lurus) di mana tidak ada perubahan signifikan dalam kecepatan aliran atau pulsatilitas arteri suplai. Oleh karena itu, adanya A V M serebral tidak dapat dikesampingkan tanpa adanya perubahan abnormal yang signifikan pada TC D. Jika perlu, angiografi serebral diperlukan untuk memastikan diagnosis. 4. Evaluasi klinis Diagnosis A V M serebral umumnya bergantung pada angiografi serebral dan CT scan, tetapi tidak satu pun dari mereka dapat memperoleh informasi hemodinamik intrakranial. TC D dapat memberikan pengamatan real-time dan dinamis dari karakteristik aliran tinggi dan aliran rendah dari arteri suplai darah yang cacat, memahami situasi vena yang mengeringkan dan mencuri darah intrakranial, memberikan parameter hemodinamik, dan pada saat yang sama, menurut perubahan parameter hemodinamik, membuat penilaian objektif dari efek pengobatan emboliasi endovaskular. Dengan demikian, TC D dapat digunakan sebagai tes non-invasif untuk diagnosis, penilaian hasil dan tindak lanjut A V M serebral.