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编号:10270369
经颅彩色多普勒测定大脑中动脉血流量的应用

     作者:康维强 郝恩魁 刘济英 吕晓兰 于义英 孙吉辉 孙青 吕洪财

    单位:康维强 郝恩魁 刘济英 吕晓兰 于义英 孙吉辉 孙青 吕洪财(青岛市海慈医疗集团 青岛市心血管病研究所 266033);刘济英(青岛市人民医院超声科)

    关键词:超声检查;多普勒;经颅;脑动脉

    中华超声影像学杂志001006

    【摘要】 目的 探讨多普勒超声无创性定量检测脑血流 量(CBFV)的应用价值。方法 采用多普勒超声联合磁共振血管成像(MRA)技术对78例正常人(A组 )和49例脑血管病患者(B组)的大脑中动脉(MCA)进行 CBFV测量,并与133Xe吸入法测 定结果比较。采用经颅多普勒超声(TCD)和彩色多普勒能量图(CDE)技术测量平均血流速度(V m),以CDE和MRA测量血管面积,CBFV(ml/min)=(D/2)2*π*Vm*60。结果 TCD和CDE测量的Vm均数间差异有显著性意义(P<0.01), 前者明显低估CDE测值;CDE测量的血流束内径与 MRA的血管面积测值在A、B两组高度相关 (r=0.93,0.90);CDE测量的CBFV在A组中右侧(508.7±71.7)ml/min, 左侧(526.6±73.2)ml/min; B组为(447.1±96.7)ml/min;TCD+MRA、TCD+C DE、CDE+MRA和CDE 4种技术测量CBFV的指标中,后二者与133Xe吸入法的相关最佳( r=0.89,0.88,P<0.01)。 B组中CBFV在不同流速中的测值与133 Xe吸入法测定结果高度相关(r=0.86~0.89,P<0.01)。结论 采用CDE和TCD联合MRA技术是一种可靠的非侵入性测定CBFV的方法, 可以反映脑梗死患者的脑血流动力学变化及血管病变的程度。

    Application for noninvasive measuration of cerebral blood flow volume with transcranial color Doppler energy

    KANG Weiqiang*, HAO Enkui, LIU Jiying,et al

    (Department of Cardi ology Ultrasonography, Qingdao Institute of Cardiovascular Disease & Qingdao Hise r Medical Center, Qingdao 266033,China)

    【Abstract】 Objective To develop a new reliable method fo r noninvasive quantitative measuring the cerebral blood flow volume(CBFV) in no rmal subjects and patients with cerebral arteries diseases.Methods The middle cerebral artery(MCA) of 78 normal subjects(gr oup A) and 49 patients with cerebral infarct(group B) were studied by transcrani al Doppler(TCD)、transcranial color Doppler energy(CDE), magnetic resonance angi ography(MRA) and 133Xe inhalation method. CBFV equal to: CBFV (ml/min) = (D/2)2*π*Vm*60.Results ①Vm of MCA with TCD and CDE were significantly differ ence, TCD significantly underestimated (P<0.01). ②The vessels area bot h group A and B were a high correlation between TCDE and MRA(r=0.93 and 0.90,P<0.01); ③Normal CBFV of the right side studies at (50 8.7±71.7)ml/min, while left side (526.6±73.2)ml/min, there was a high correlation between CDE and 133Xe(r=0.86~0.90), b oth CDE+MRA and CDE correlated well with 133Xe(r=0.89 and 0.88, respectively);④CBFV of group B was (447.1±96.7)ml/min a nd agreed highly with 133Xe(r=0.86~0.89).Conclusions CDE and TCD with MRA is a accurate and reliable meth od to measure CBFV noninvasively and can be used to evaluate cerebral hemodynami cs chages and different degrees of cerebral arteriopathy in patients with cerebr al infarction also.

    【Key words】 Ultrasonography,Doppler,transcranial;Cerebral ar teries

    临床上,脑血流量(CBFV)的测量是评价脑循环血流动力学和神经生理与病理学的重要指标 [1,2]。我们采用经颅多普勒(TCD)和彩色多普勒能量图(CDE)技术联合磁共振血 管造影(MRA)定量检测和分析了正常人和脑血管病患者大脑中动脉(MCA)的CBFV,并与13 3Xe吸入法测定结果对比,旨在探讨和评价利用CDE无创性测定CBFV的可靠性及其临床应用 价值。

    资 料 与 方 法

    一、研究对象

    1.A组:正常人78例,其中男41例,女37例,平均年龄 49.8岁,均经临床、MRA和CT等 系统检查排除心、脑血管和周围血管性疾病。

    2.B组:在门诊和住院患者中,符合1986年全国第二次脑血管疾病会议标准[3], TCD检测双侧MCA流速异常者49例,并经头颅CT、MRA和数字减影脑血管造影(DSA)证实为脑梗 死患者,其中男31例,女18例,平均年龄 53.6 岁。

    二、研究方法

    1.多普勒超声检查:使用EME TC-2000、Acuson 128XP10C和HP Sonos 5500超声诊断仪 ,探 头频率 2.0~2.5 MHz,取样容积 2~4 mm。受检者取平卧位,TCD检查系经双颞窗 常规测量颅内各分支动脉的血流参数,以频谱图形和音频信号调整探头方位,测定MCA起始 段的各项血流参数,在检测到典型虹吸部血流频谱时,后撤探测深度 2~4 mm,以获得最满 意的血流频谱图形;选用“经颅超声”检查软件,以彩色多普勒血流显像(CDFI)技术经 颞窗探测MCA血流信号,然后转为CDE状态,调节各项血流显像条件 (范围、增益、 滤波和脉冲重复频率等),依次轻微改变探头方向,追踪显示相应区域MCA全段血流,当获得 满意的MCA彩色血流图像后,调整多普勒取样角度,引导测量各项血流参数和 MCA起始段血 流束内径。

    2.MRA检查:利用美国GE公司Vectra1.5T磁共振超导扫描机,常规进行SE序列的T1WI 、PDI及T2WI扫描。利用递度回波序列快速扫描,进行三维时间偏移法(3D-time of flight) 及二维相位对比法(2D-phase contrast)的横断、冠状、矢状位血管成像。

    3.133Xe检查:采用CEM-2000脑地形图仪,受检者取平卧位,戴面罩后吸入浓度为 2.5 mC i/L共 1 min的133Xe混合气体,由计算机每 6 s自动采集1次,连续 1 2 min,计算出大脑半球脑组织133Xe清除曲线、 局部脑血流量(rCBF)值[ml/(100g .min)]及分布。

    表1 正常人与脑血管病患者MCA血流参数的测值(±s) 组别

    血管数

    项目

    血管数

    Vs(cm/s)

    Vd(cm/s)

    Vm(cm/s)

    TVI(cm)

    PI

    RI

    A组

    156

    TCD

    156

    78.2±10.1

    41.3±9.9

    53.7±9.6

    49.4±1.05

    0.63±0.13

    0.47±0.06

    CDE

    149

    92.8±11.6**

    44.7±9.9*

    64.6±7.2 ***

    50.8±0.79**

    0.70±0.11**

    0.52±0.05*

    B组

    98

    TCD

    94

    112.7±15.6

    45.2±16.3

    71.7±11.8

    51.2 ±1.95

    0.95±0.61

    0.60±0.06

    CDE

    90

    128.7±12.7**

    48.2±12.5*

    77.3±10.6 **

    52.2±1.79**

    1.04±0.57**

    0.63±0.06*

    注:TCD与CDE比较,*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001;A、B两组各测值 组间比较,P均<0.001表3 脑血管病患者MCA血流速度与血流量的关系(±s) 项目

    例数/血管数

    Vm(cm/s)

    A(cm2)

    rCBF[ml/(100g*min)]

    CBFV(ml/min)

    流速正常

    22(16)

    61.2±9.6**△△

    0.126±0.001**△△

    50.19±7.6**△△

    460.67±37.6 **△△

    流速增加

    36(40)

    92.8±15.6

    0.076±0.001

    46.6±9.8

    420.26 ±29.8

    流速降低

    32(38)

    40.7±6.1

    0.102±0.001

    39.57±10.8

    248.57 ±56.8

    注:与流速增加组比,**P<0.01;与流速下降组比,△△P<0.01

    三、资料分析

    采用BIE-2020超声图像分析系统对多普勒血流频谱曲线和血管径线参数进行数据处理, 测量如下指标:①收缩期血流速度(Vs)、舒张末期血流速度(Vd)、平均血流速度(Vm) 、血流速度积分(TVI)、搏动指数(PI)和阻力指数(RI);②利用计算机光笔系统分别测 量CDE、MRA在同一探测深度上的MCA的血流束和血管内径(D),计算面积(A),A(cm2)=(D/ 2)2.π;③依据血流动力学原理,将前述测量指标代入公式:CBFV (ml/min) = A.Vm .60。

    以上测值取连续5个心动周期的均值。采用SPSS8.0统计软件包进行统计学分析,结果 以均数加减标准差表示(±s),组间比较采用方差分析,参数比较采用配对t 检验,检查方法的对比采用相关分析,P<0.05 为差异有显著性意义。

    结 果

    全部受检者经CT和MRA证实,左侧颞叶梗死8例,右侧5例,额叶梗死6例,顶叶梗死6例,基 底节区梗死12例,多发性梗死12例。伴高血压病29例,糖尿病18例。

    多普勒血流频谱的检出率:A组双侧MCA共计156条血管,TCD检出率 100%,CDE检出率 95 .5% (149/156);B组共计98条血管,TCD检出率 95.9% (94/98), CDE检出率 91.8 % (90/98)。CDE 在A、B两组的取样角度≤ 20°~35°[(24±10)°]。

    1.血流速度测量:TCD与CDE两种超声技术所测MCA起始段〔平均深度(56±2)mm〕各项血流 参数值见表1。 A组同一受检者左、右两侧颞部同名血管流速参数间差异无显著性意义(P >0.05)。TCD与CDE测量的参数间差异有显著性意义(P<0.05~0.001), 前者明显低估经角度校正的CDE测值。A、B两组组间比较显示差异有显著性意义(P<0 .001)。B组患者中MCA流速降低38条(40.4%),增高40条(42.6%),正常16条(17.0 %)。

    2.血管面积的测量:同侧CDE与MRA两种技术在A、B两组测量的MCA血管径线均数间差异无 显著性意义(P>0.05),显示高度相关(A组r=0.93, B组r=0.90, P<0.01)。

    3.血流量的测量:将TCD、CDE和MRA测量的参数分别代入上述公式测得CBFV值,CBFV测 值左、右侧差异有显著性意义(P<0.05), 与133Xe的相关分析见表2。多普 勒超声高估133Xe的测值(P<0.01),CDE+MRA和CDE与133Xe的相关最 佳(r分别为 0.89 和 0.88,P<0.01),A、B两组血流量的测值见表2, 3 。

    4.多普勒超声在B组不同流速状态下CBFV 的均值为(447.1±96.7)ml/min,与 133Xe相关良好(r=0.86~0.89, P<0.01)。但CBFV与Vm测值差异 有显著性意义(P<0.01)(表3),梗死大小与rCBF和CBFV明显正相关。

    表2 正常人多普勒超声测值与133Xe的相关关系 检测方法

    血管数

    Vm(cm/s)

    A(cm2)

    CBFV(ml/min)

    r值

    P值

    TCD+MRA

    156

    53.7±8.6

    0.126±0.001

    406.9±63.9

    0.8 6

    <0.001

    TCD+CDE

    149

    53.7±8.6

    0.134±0.002

    431.6±61.3

    0.87

    <0.01

    CDE+MRA

    149

    64.2±7.5

    0.126±0.001

    485.4±58.6

    0.88

    < 0.001

    CDE

    149

    64.2±7.5

    0.134±0.002

    516.2±68.7

    0.89

    <0.001

    讨 论 MCA为颈内动脉的直接延续,是供应大脑半球血液最粗大、也是最易发生障碍的一对动脉 。以往测量CBFV的方法主要有氧清除法、放射自显影技术、133Xe吸入法、SPECT和 PET核素摄取等[1,4]。但其操作复杂,价格昂贵,且同位素有再循环和颅外污染 等影响,因此限制了这些方法的临床应用。近年来多普勒技术的进展和应用,使无创性动 态测定CBFV及系列血流动力学参数成为可能[4-7]。CDFI以平均多普勒频移为成像 基础,其彩色血流的色彩和亮度与血流的方向和速度有关。CDE以多普勒频谱的能量为显像 基础,其显示血流的色彩和亮度代表多普勒信号能量的大小,与血液中散射体的数目有关 [8],不受血流角度的影响,更能使血流信号连续、丰富,故在低速血流及脑血管的 成像上较CDFI更为敏感[9]。反映脑血流动力学的指标主要有CBFV、 V和 A,将 这一技术与其他影像技术相结合,便可定量CBFV[10]。本研究结果显示,CDE与MRA 的管 径测值高度相关(r=0.93,P<0.01), 正常人CBFV的测值左侧较右侧为高 (P<0.05)。虽然多普勒超声与133Xe吸入法的测值高度相关,但高估后者。 测定CBFV所采用方法不同,其测定结果也有差异[11]133Xe测定的血流值 是脑实质的rCBF,它包括颈内动脉和椎动脉供应脑实质的两部分血流,通过计算感兴趣区内 血管 床容积,进而反映组织内血流量。 B组CBFV的测值与133Xe的测定结果亦显示高度相 关(r=0.86~0.89,P<0.01)。A、B两组差异有显著性意义(P< 0.001)。

    在多普勒超声技术中,血流速度是一个基本的测量参数。TCD对脑血管狭窄和缺血性脑损 伤的诊断有比CAG、 DSA、MRI更明显的优势[7]。但因TCD技术采用的是单一脉冲多 普勒超声,探测具有盲目性,经角度校正前后的流速差值可达10%~20%[12]。本研 究结果显示Vm的差值达12%~18%。CDE能直观地显示颅内血流状况,测 量时避免了角度对速度的影响,因此其结果可准确代表实际血流速度。由于多普勒超声技 术所探测的仅是血管腔中的局部流速,因此这一流速能否代表整个管腔的平均流速将取决于 探测部位的流速分布。当因管腔狭窄所导致的明显湍流状态时,流速和流量间的变化将因流 动阻力的明显增加而需有更大的驱动压力。B组病例表现为流速升高,与CBFV测值呈非线性 变化,这与脑梗死患者动脉硬化的程度不同导致脑组织血供不均匀及血脑屏障破坏或缺血 的程度不同有关,另外,脑梗死患者存在一个共同的特点即红细胞和血小板的粘附性与聚集 性增加,反映脑血流速度和脑灌注的差异,由此可导致灌注量的不足和流速、流量的非一致 性变化。因此,病理情况下脑动脉供血的这种不对称性变化提示单纯依靠脑血流速度定量 血管狭窄有较大的误差。CDE将MRA诊断为闭塞的血管确定为狭窄的基础是其对微弱的血流信 号更敏感,因此,CDE在某些情况下,尤其是在闭塞血管的诊断方面,能更准确地反映血管 的真实状态[6]。CDE尽管灵敏度较高,但仍然有部分微弱的血流信号不能观测到 ,同时颅骨对超声的衰减也不同程度地降低CDE的敏感性,“无颞窗”现象可以认为是由 于颅板过厚或(和)脑动脉闭塞两种因素所为。多普勒超声检出率可随年龄的增长而下降, 本组资料与文献报道一致[6,7]

    CDE血流的彩色像素面积(CPA)代表血流面积,CPA的大小反映彩色血流的充盈程度[8 ,9]。MRA扫描图像不能准确显示血管随血流运动的瞬间变化,并可因信号丢失往往夸大 狭窄程度,导致测量误差[2]。因此CDE和MRA 可高估实际血管的内径,所获得的血 流量也可高估。此外,若血管完全闭塞处恰好不能显示,而其远端由于其他侧支血管代偿的 微弱血流信号被CDE探测到时,CDE就可将此血管诊断为严重狭窄,而非闭塞[6]。 临床上脑缺血组织及时、有效的血液再灌注尤为重要,采用CDE技术定量测定CBFV与其他方 法相比,重复性好,方法简单,结果准确,能动态反映脑血液动力学的变化,具有重要 的临床应用价值,值得今后深入研究。

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    (收稿日期:2000-03-29)
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