彩色经颅多普勒(TCD.)教学教育培训教材.doc
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1、彩色经颅多普勒(彩色经颅多普勒(TCDTCD)培训教材)培训教材经颅多普勒(Transcranial Doppler,以下简称 TCD)超声是近些年迅速发展起来的一门新兴学科。本教材 根据 TCD 技术问世后二十余年国内外应用、实践及参考文 献,概述了有关 TCD 的基础知识、常见疾病诊断及临床应 用等。本教材共分五大部分,简明扼要地介绍了 TCD 的原 理、发展、临床与科研的适用范围、检测和判别血管的方 法、正常频谱图像分析、异常频谱图像分析、TCD 报告的编 写方法、常见疾病的 TCD 临床诊断、KJ-2 型 TCD 仪的使用, 最后还选登了两篇 TCD 应用的文章供交流。本教材内容丰富、
2、图文并茂、基础理论讲解全面、 临床实践与 TCD 应用密切结合,易为广大初学者接受,便 于读者打好 TCD 诊断基础,更好地为患者服务。本教材可 作为 TCD 临床医生的初期培训教材和参考书。目目 录录第一部分第一部分 TCDTCD 简述简述一、概述二、TCD 的发展史4三、TCD 原理6四、TCD 临床与科研的适用范围9五、TCD 的优点及与 CT、MRI、DSA 的区别10六、TCD 的局限性13七、 TCD 发展动向13八、新技术在 TCD 仪上的应用13 第二部分第二部分 TCDTCD 的基础知识的基础知识18一、解剖学基础18二、检测血管的超声窗位及判别方法25三、TCD 正常频谱图
3、像分析33四、TCD 异常频谱图像分析39五、TCD 报告的编写方法45 第三部分第三部分 TCDTCD 的临床应用及常见疾病的诊断的临床应用及常见疾病的诊断48一、脑组织的血液供应简述48二、临床诊断52三、重症及手术病人的监护68四、脑血管机能的评价68 第四部分第四部分 TCDTCD 仪的使用与维护仪的使用与维护70一、TCD 原理框图73二、主要性能指标75三、功能特点76四、安装及注意事项78五、软件功能及使用方法介绍78六、TCD 仪的维护和保养94 第五部分第五部分 TCDTCD 检测技术与临床应用的讨论与交流检测技术与临床应用的讨论与交流98一、浅谈彩色经颅多普勒的检测技术与临
4、床意义98二、TCD 与经颅彩色多普勒对大脑中动脉狭窄的检测103附页:彩图附页:彩图 第一部分第一部分 TCDTCD 简述简述一、概述一、概述经颅多普勒(Trancranial Doppler,简称 TCD)超声技术是超声医学发展史上的重大进展。它是利用低频脉冲超声波结合超声多普勒效应,检测颅内脑底动脉环上的各支主要动脉血流动力,及各血流生理参数的一项无创伤的脑血管疾病的检查方法。经颅多普勒技术的问世,标志着人们对于颅内血流动力学的探索和认识进入了一个新的发展时代,为无创伤性脑血流循环的研究及脑血管疾病的诊断,开创了一个新的领域。由于其各方面的优点,20 多年来在国内外得到了迅速发展,成为目
5、前脑血管疾病诊断的重要手段之一。二、二、TCDTCD 的发展史的发展史1842 年,奥地利的一位物理学家科约斯琴约翰多普勒发现一种现象,当受光体与发光体作相对运动时,观测者所接受到的光源频率与发光体光频率不同,这种现象是多普勒首次发现的一种物理效应。后来,多普勒又作了大量的研究发现,当波源与接受体作相对运动的时候,波源发射出的频率与接受体接受到的频率有差别。多普勒效应在生活中的一个典型例子:当火车从站立的人身边驶过的时候,人所听到的火车的鸣笛音的音调(即频率)会改变,当火车行驶过来时,人所听到的鸣笛音的音调逐渐增高;当火车远离人驶去时,鸣笛音的音调渐低。随着时间的推移,人们应用多普勒提出的理论
6、,在很多领域取得了重要成就。为了纪念这位伟大的科学家,人们将多普勒发现的这种现象称为多普勒效应。提出的理论称多普勒原理。我们将发射频率与接受频率之间的差值称为多普勒频移。1982 年 12 月挪威学者 Aaslid 创造性地将低频脉冲和 2MHz 超声波相结合研制了世界上第一台经颅多普勒检测仪。1988 年,中国开始引进 TCD 技术,从而开始了 TCD 的应用时期。目前,全国绝大部分县级以上医院开展了这一技术。至今,国内已有数家生产 TCD 的厂家,其中,南京科进实业有限公司是国内研发生产 TCD 最早的企业之一,利用东南大学技术,研发出具有自主知识产权的 KJ-2 型一个系列的 TCD 产
7、品,目前产品品种有单通道,多深度,多通道,USB-TCD 等一个系列,满足了不同层次医疗机构的需求,目前仅国内用户就有一千多家。三、三、TCDTCD 原理原理压电效应:压电陶瓷具有这样的特性,作用在其上的压力与电荷可以相互转换,即机械能转变为电能,电能转变为机械能,这种现象称为压电效应。我们利用压电陶瓷的这一特性将它制成换能器,即探头。我们先在换能器上加上电信号,使之产生机械(超声)波,发射至目标,目标在机械波的作用下,将产生振动和回波,这个回波(机械波)又作用到换能器上,在换能器上产生电信号,我们再把这个电信号加以放大、利用,提取有用信息。多普勒效应:波源和观察者作相对运动时,观察者所接收的
8、频率和波源所发出的频率不同的现象称为多普勒效应。两者相互接近时,接收到的频率升高; 相互离开时,接收到的频率降低,这种频率差就叫频移,如人和火车作相对运动时的情形。多普勒效应被应用于工业中,可测定移动物体的速度。当一束超声波作用在流动的血液(红细胞)上时,应用多普勒效应,同样可测定出血液流动的方向和速度。先由多普勒超声仪主机输入一定的电能到多普勒探头上,探头的内部结构为压电陶瓷,它具有压电效应,可以将输入的电能转化成超声波;再由超声波穿透较薄的颅骨,作用到颅内血管里流动的血液(主要是红细胞)上产生振动,然后散射回来的超声波冲击多普勒探头,探头将接收到的超声波再转化成电能,输入到多普勒超声仪主机
9、内部,结合多普勒效应和快速傅立叶转换,经过处理后,以频谱图像和各项生理参数显示出来。TCD 医生则根据显示出来的图像和参数结合病人的临床表现得出诊断结果。多普勒探头一般分为 2MHz、4MHz 和 8Mz 探头。MHz 探头为 TCD 常用的探头,主要用于检测颅内组成大脑动脉环(Willis 环)的血管。它发射出一组MHz 超声波(大约 10 个波左右)后,大部分时间处于接收状态,重复脉冲频率为 3.6KHz5.2KHz 左右,这种方式称为脉冲发射方式,所以称之为脉冲探头,简称 PW 探头。它的优点是具有距离选通功能,但由于受到脉冲重复频率的限制只能测相对较低的血流速度。4MHz 和 8MHz
10、 的探头主要用于对颈部血管或腕,手、足等更表浅的微小血管进行检测,尤其是 8MHz 探头,可用于微小血管接通再造手术的术后检测,男性阳痿辅助诊断等,它们的发射方式为连续波发射方式,也就是发射超声束的同时也处于接受状态,简称 CW 探头。CW 探头内包含两个换能芯片,一个为发射芯片,另一个为接收芯片。由于它不受脉冲重复频率的限制可以测很高的血流速度,但是它不具备深度辨析功能。四、四、TCDTCD 临床与科研的适用范围临床与科研的适用范围、脑血管疾病及可引起脑血管改变的疾病的检查。如:高血压病及脑动脉硬化症、脑血管狭窄和闭塞、脑血管痉挛、头痛及偏头痛、急性脑血管疾病(脑梗塞、短暂性脑缺血发作、脑出
11、血及蛛网膜下腔出血)及颅内动静脉畸形和锁骨下盗血综合征等疾病的诊断、疾病发展情况的观察、指导药物治疗,估计预后等。、脑血管机能的评价: Willis 环侧枝循环和脑血流自动调节功能;脑血管外科术前术后的评价;选择脑外科手术时机;脑血管复合损伤的血流动力学评价;为脑血管造影术筛选病人和选择造影时机。、危重病人的监护:(神经外科手术病人,中风后病人,颅内压增高病人)心、脑血管病人手术前、中、后脑血流的监护;危重病人脑血管监护;脑血管危重病人的长期监护;间接颅内压的监测。、基础研究: 脑血管疾病的演变过程、发病机理和病因控制; 药物对脑血管的作用及对脑血流的影响;不同生理状况下脑血流状况;动脉血中二
12、氧化碳分压、氧分压、血压、交感、副交感神经作用对脑血流的影响等。5、预防保健:脑血管病的流行病学调查,对脑血管病高危人群建立档案和进行中风预测。 6、 微血栓的检测。TCD 技术是一种无创伤检查,操作简便,重复性好,可以对病人进行连续长期动态观察,TCD 在神经内外科、心血管内外科、超声诊断科、重症监护病房、手术室、某些外科手术中的监护等得到了广泛的应用。五、五、TCDTCD 的优点及与的优点及与 CTCT、MRIMRI、DSADSA 的区别:的区别:1 1、优点、优点)TCD 为无创伤性的检查。)检查较全面,可综合反映颅内、外大部分血管分支、各节段的血流情况。)检查成本低。)提供实时动态的血
13、流动力学资料。)危重病员的长期动态监护。)检测能重复,可靠性强。2 2、与、与 CTCT、MRIMRI、DSADSA 的区别:的区别:1)TCD 提供的是实时动态的脑血管的血流动力学资料。2)CT、MRI 提供的是大脑实质细胞的损坏与形态学上的改变。3)DSA 提供的是脑血管瞬间形态学上的变化,且有创伤。CTCT 平扫及增强扫描脑组织图像显示核磁共振扫描脑组织图像 DSA 脑血管图像显示六、六、TCDTCD 的局限性的局限性1、对操作医生的要求较高,需要有一定临床基础的医生才能做出正确的诊断;2、由于颅骨钙化使超声波严重衰减,某些血管不能获得信号;3、对小血管及其分支的识别方法有待提高;4、各
14、项分析指标尚未得到统一。七、七、TCDTCD 的发展动向的发展动向1、双通道、多深度(2、4、8 深度)实时检测,通道、深度间可方便地转换,可同时检测颅内多条血管甚至全部主干大血管。2、不但可检测常规参数 Vp、Vd、Vm、PI、RI、Hr 等,还可以进行栓子监测、分析,进行双侧不对称性分析,P-V 分析等,定量测定脑底动脉血管横截面积。3、更高的探头灵敏度,自动寻找血管,建立真正的三维空间以显示脑底动脉。八、新技术在八、新技术在 TCDTCD 仪上的应用仪上的应用随着计算机和临床应用的发展,TCD 仪也在不断发展,不断更新换代。新技术的应用,有力地促进了 TCD 仪在临床上的应用,目前 TC
15、D 仪已经成为各级医疗机构进行脑血管病例诊断的必备仪器。早期的 TCD 只能检测血管的血流频谱和进行简单的计算,功能简单,应用范围较窄。经过十几年的发展,TCD 仪的功能已大大增加,除上述基本功能外,通常还具有电影回放(带音频) ,包络线自动计算,预置血管(正常值)参数,自助式工作站(在 TCD 仪上直接设置、预览、打印报告)等功能。此外在一些较新或较高档的 TCD 仪上,还具有以下几项功能:1、脑血管栓子检测栓子检测对研究缺血性脑血管病和脑动脉粥样硬化等疾病具有重大意义。当栓子经过超声束时,由于其与血流之间存在密度的差别,会在 TCD 频谱上出现栓子的频谱(同时伴有异常血流声) 。栓子通过血
16、管具有一定的规律:1)短时程,一般60 岁4060 岁S1 ,这是脑动脉硬化、弹性减退(需排除生理性及检测技术性因素)的频谱图像。2 2)高阻波形:)高阻波形:在颅内,除眼动脉外,出现高阻波形,表示动脉硬化。低舒张期血流及低舒张末期流速(甚至接近零) 因此 PI、RI、S/D 均显著增高,这种高阻波型是脑动脉硬化特有的波形。(见右图)3 3)弥散波形:)弥散波形:当血流速度增高到一定程度,正常层流被破坏,各质点混杂,流线不规则,血液在血管内流动呈湍流现象,因此“频窗”消失,包络线紊乱、不规则,频谱图像呈弥散状。此波形多见于轻、中度脑血管狭窄或动静脉畸形时。4 4)湍流:)湍流:在病理情况下出现
17、。频窗内出现的一小团高频信号称为湍流(如血管狭窄时的射血,心脏关闭不全时的返流) 。湍流所显示是频谱增宽、光点疏散、频谱包络线毛糙的图形, “频窗”消失,多普勒输出可听到嘈杂刺耳的血流声。涡流:涡流:在病理情况下出现。 涡流也是湍流,是双向湍流频谱,频谱图像的反方向相对与收缩期的位置出现的一小团强信号。当血液由较大口径血管流入较小口径血管时,血流速度明显加快,血液不仅向前流动,部分血液还呈一定角度作旋转运动,血液与血管壁之间形成涡流。此时红血球呈多方向性,一部分红细胞朝向换能器,一部分红细胞远离换能器,故产生双向的血流频谱。特点:收缩期血流明显增高,在收缩期内频谱的相反方向出现血流信号,即双向
18、湍流频谱,这是由于血液在血管内的旋转运动产生反向高速运动所致。此频谱出现在脑血管重度狭窄病例。2 2、检查异常状况、检查异常状况1 1)血流异常)血流异常a)方向、途径异常 大脑前动脉血流方向逆转: 颞窗ACA 频谱应为负向,逆转后变为正向频谱。常见于同侧颈内动脉严重狭窄或闭塞,并建立了从对侧颈内动脉血液经前交通动脉流至同侧ACA 的侧枝循环供血。大脑中动脉血流逆转: 正常情况下 MCA 血流方向是对着探头的,故频谱方向正向。如频谱方负向,则血流逆转,往往表明颈内动脉或大脑中动脉可能有梗塞而产生侧枝循环的关系: 血流供应由对侧 ACA 通过前交通动脉到患侧 ACAMCA;同侧 PCA 通过后交
19、通动脉MCA,即侧枝循环的血液来自同侧基底动脉系。椎动脉血流方向的逆转: 枕窗椎动脉血流方向背向探头,频谱应负向;如逆转正向频谱则存在着锁骨下盗血情况。即左锁骨下动脉在椎动脉分出以前发生阻塞或狭窄,其血流盗血途径为对侧椎动脉基底动脉至患侧椎动脉进入患侧锁骨下动脉。血流与原方向相反,说明血液发生了重新分配,也就是盗血的出现。见前述“盗血” 。(也说明某支血管出现了严重狭窄、不完全梗塞或完全梗塞三种情况之一)b)血流速度异常:血流速度增高血流速度增高: : 脑血管的痉挛或狭窄,口径小导致血流速度增高。痉挛是由于支配脑血管的肾上腺素能神经兴奋性增强血管收缩痉挛; 狭窄多数是脑动脉硬化的粥样斑块造成。
20、 蛛网膜下腔出血或脑出血:蛛网膜下腔出血或脑出血是由于脑血管破裂引起,脑血管破裂必然会导致脑血管的痉挛,从而导致出血血管的高流速多普勒频谱。脑血管的动静脉畸形: 脑血管的动静脉畸形其供血血管常会出现高流速的多普勒。频谱此时常伴有 PI RI 的降低。痉挛;狭窄;脑出血、蛛网膜下腔出血;动-静脉畸形(AVM)血流速度降低:血流速度降低:供血不足;血管扩张;脑梗塞;动脉瘤血流速度变化时意义的总结:MCA 血流速度增快的多数原因是动脉本身的痉挛、狭窄,MCA 血流速度减慢的主要原因是同侧的 ICA 狭窄或闭塞性病变。ACA 增快的常见原因有:对侧的 ACA 发育不良、对侧的 ICA 狭窄或闭塞性病变
21、、同侧的 MCA 狭窄或闭塞性病变,血管本身的痉挛、狭窄。PCA 血流速度增快常见的原因是同侧 ICA,MCA 狭窄或闭塞性病变,动脉本身的痉挛、狭窄。CSA 血流速度增快常见于血管本身的痉挛、狭窄,减慢的主要原因是同侧的 ICA 狭窄或闭塞性病变。VA 血流速度增快的原因是动脉本身的痉挛、狭窄,对侧的椎动脉病变或锁骨下动脉的病变,血流速度减慢的原因是 VA 发育不良或近段的狭窄或闭塞。伴有血流方向反向的提示锁骨下动脉盗血。椎基底动脉同时增快,最常见的原因是血管本身的痉挛或 ICA 严重狭窄或闭塞。2)2) 参数异常参数异常PI、RI 增高说明:动脉硬化PI、RI 降低说明:扩张、动-静脉畸形
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