Detekce mikroembol transkraniálním dopplerem

Detekce mikroembolie v arteria cerebri media je zvláštní případ použití v ultrazvukové Dopplerova efektu . V tomto je to podobné jako u ultrazvuku . Umožňuje nepřímo detekovat různé typy patologií, jako jsou striktury , v různých fázích jejich vývoje. Navzdory skutečnosti, že transkraniální dopplerovské vyšetření má několik výhod, například jeho jednoduchost a bezpečnost, není tato metoda lékařskou profesí stále široce využívána.

Princip činnosti

Transcranial Doppler je pulzní Dopplerova technika, která zaznamenává tok nebo rychlost červených krvinek v cévách. Sonda vydává vysokofrekvenční zvukový signál, který se šíří tělem. Sonda poté přijímá odraženou vlnu a frekvenční rozdíl generovaný Dopplerovým efektem nám říká o rychlosti částic v médiu.

Detekce mikroembol transkraniálním Dopplerem je založena na pozoruhodně silné intenzitě signálu zpětně odraženého mikroembolemi, vzhledem k jejich větší velikosti nebo rozdílu v akustické impedanci z plazmy, ve srovnání s normálními krevními elementy. Charakteristickým signálem mikroembolu je vrchol intenzity, který se vyskytuje současně na různých frekvencích. Složité jevy zpětného rozptylu vysvětlují tento typ signálu.

Mikroemboli však nejsou jediní, kdo generuje tento typ signálu, obecně nazývaného HITS (z anglického High Intensity Transient Signal). Určení, zda je HITS parazitickým artefaktem nebo známkou průchodu mikroembolismu, je důležitým tématem výzkumu v této oblasti.

9. ročník mezinárodní konference mozkových hemodynamiky dal některé charakteristiky microembolique HITS:

doba trvání signálu je menší než 300 ms;

amplituda signálu je o 3 dB větší než referenční signál průtoku krve (nominální signál);

rychlost je na Dopplerově sonogramu jednosměrná;

zvukový signál je charakteristický.

Klinický zájem

Transkraniální doppler obecně

Princip Dopplerova jevu aplikovaný na vyšetření mozku ( funkční transkraniální Doppler ) byl zaveden v roce 1982 Rune Aaslid.

Jedná se o rychlé, neinvazivní vyšetření s dobrou reprodukovatelností. Umožňuje vizualizaci intrakraniálního průtoku krve. Z těchto krevních toků lze průtok krve získat poznáním průměru tepny.

Transcraniální doppler se provádí pomocí ultrazvukové sondy. Lebeční klenba indukující silné zeslabení ultrazvuku, spíše se používají nízkofrekvenční sondy (2 MHz ).

Měřený průtok krve je funkcí Dopplerovy frekvence, frekvence emise, rychlosti ultrazvuku v uvažovaném médiu a úhlu insonace. Jedná se o úhel vytvořený mezi směrem pohybu krve a ultrazvukovým paprskem. Pokud jsou tyto dva směry paralelní, pak je měřený signál maximální. Pokud jsou kolmé, pak je měření nemožné.

K vizualizaci sledovaných krevních cév lze použít tři kostní okna (viz tabulka). Nejčastěji se využívá střední mozková tepna (MCA), protože je nejvíce přístupná s minimálním úhlem insonace. U 5% pacientů však časové okno chybí, a proto nelze získat přístup k ACM.

Tepna	Způsob	Hloubka (mm)	Průměrná rychlost (cm / s)
Střední mozková tepna	Dočasný	45 až 60	62 ± 12
Přední mozková tepna	Dočasný	60 až 75	51 ± 12
Zadní mozková tepna	Dočasný	70 až 90	44 ± 11
Karotický sifon	Transorbital	50 až 75	42 ± 10
Bazilární kufr	Suboccipital	70 až 110	40 ± 8

Graf rychlosti proti času se nazývá sonogram. Z toho, střední ( V m ), systolický ( Vs ) a diastolický ( Vd ) rychlosti mohou být měřeny. Index pulzatility (PI), jehož zájmem je, že nezávisí na úhlu insonace, odpovídá:

${\ displaystyle IP = {\ frac {V_ {s} -V_ {d}} {V_ {m}}}}$

Jeho normální hodnota u dospělých je 0,71 ± 0,10. Umožňuje detekovat zejména nitrolební tlaky, které jsou příliš vysoké nebo příliš nízké, anémii, hyperkapnii nebo hypokapnii.

Index pulzatility (PI) a diastolické rychlosti (Vd) jsou prediktory poklesu DSC (průtok krve mozkem). PI> 1,25 a Vd <25 cm / s jsou patologické hodnoty vyžadující zvýšení středního arteriálního tlaku.

Transcraniální doppler umožňuje díky úrovni středního arteriálního tlaku (MAP) třídit pacienty s vysokým rizikem mozkové ischemie: pro MAP <80 mmHg je nutné zasáhnout, aby se zabránilo potenciální mozkové ischemii. Na druhé straně u pacientů s hodnotou MAP> 80 mmHg není situace kritická, ale může existovat riziko. Pro získání dalších informací pro diagnózu může být provedeno Dopplerovo vyšetření.

Mozkovou hemodynamiku lze vyhodnotit analýzou rychlostí červených krvinek ve střední mozkové tepně (MCA).

Zejména sledování mikroembol

V současné době je nejlevnějším způsobem, jak lékaři detekovat mikroemboli v krvi, je ultrazvukový Doppler. Množství a velikost mikroembol lze odhadnout pomocí Dopplera. Tyto informace jsou užitečné k určení rizik spojených s těmito mikroemboli.

Problém mikroembolií

Emboli (z řeckých embolos, což znamená `` do kterého se potápí``, nebo z latinského embolu, který odpovídá pístu pumpy) jsou cizí tělesa v průtoku krve, která mohou způsobit ucpání cévy. ( Embolie ). Jsou pevné nebo plynné povahy , což může být koagulovaná krev, shluk bakterií, fragmenty ateromatózních plaků , vzduchové bubliny nebo jiná cizí tělesa. Embolie může způsobit obstrukci mozkových tepen, a tedy ischemii nebo dokonce mozkový infarkt .

Velikost a materiál embolií ovlivňují nebezpečí embolie a schopnost těla jej eliminovat. Emboli o průměru větším než 1 mm mohou blokovat hlavní tepny. Pokud jde o mikroembolie (embolie o průměru menším než 1 mm), riziko obstrukce je méně zřejmé. Cirkulují ve větších tepnách, ale mohou blokovat menší periferní cévy.

Riziko mozkové mrtvice se zvyšuje u lidí s patentovaným foramen ovale . U lidí s touto anomálií je detekce mikroembolismu o to důležitější. Ve skutečnosti se embolie uvolněná v žilním okruhu mohou přímo dostat do arteriálního okruhu prostřednictvím propustného foramen ovale, zatímco normálně by byly zničeny na úrovni plic.

Výsledky studie

Metaanalýza prokázala korelaci mezi detekcí microembolic signálů (MES) a stupeň stenózy karotidy. Níže je tabulka výsledků:

Pozorovaný stupeň stenózy	Detekce mikroembolických signálů
0% -30%	0%
30% - 70%	19%
70% - 99%	48%
100%	51%

Tato analýza také zdůrazňuje dva body:

- Korelace je mnohem silnější v případě symptomatické stenózy .

- Pacienti s umělou srdeční chlopní často spouštějí signály, které se silně podobají MES. Někdy se tento fenomén připisuje kavitaci, původ těchto signálů nezpůsobuje komplikace u pacientů, kteří tak činí, ale může zavést diagnózu.

Díky přísné metodologii může tato transkraniální Dopplerova technika poskytnout důležité informace o neurovaskulárním riziku v přítomnosti karotické stenózy, ať už symptomatické nebo ne, a tak pomoci vybrat nejlepší možnost léčby.

Souběžné metody

Je třeba si uvědomit, že transkraniální Doppler potenciálně umožňuje předvídat mrtvici detekcí embolií, které nakonec blokují cévu. Jiné techniky poskytují přístup ke klinickým informacím týkajícím se problémů s mozkovou vaskularizací.

MRI dokáže detekovat více spolehlivě embolie (kromě v některých případech, jako v plicích), a oblastí mozku lézí postižených mrtvicí. Prostředky, které mají být implementovány k provedení MRI analýzy, jsou však mnohem těžší než u Dopplerovy analýzy. A ten může detekovat mikroemboli dříve, než generují embolie, a tak identifikovat rizikové pacienty proti proudu.

Získávání informací a zlepšování výsledků

Eliminace artefaktů: Pulzní Doppler s více branami umožňuje sběr Dopplerova signálu současně v několika hloubkách dráhy ultrazvukového paprsku. Detekce stejného signálu vysoké intenzity postupně na dvou místech podél stejné cévy, se zpožděním kompatibilním s rychlostí průtoku krve, je tedy ve prospěch mikroembolismu, zatímco elektrické artefakty se zaznamenávají současně na různých místech.

Ukazuje se, že většina stávajících technik ještě není dostatečně účinná, aby detekovala nejmenší mikroemboli. Konvenční metody jsou založeny na přístupu zpracování signálu, jehož principem je definovat prahovou hodnotu, pro kterou je jakákoli hodnota měření překračující prahovou hodnotu ekvivalentní přítomnosti embolu. Bohužel tyto metody zůstávají pro detekci mikroembolií nespolehlivé. Získaný signál obsahuje kromě mikroembolií také mnoho přechodných signálů s vysokou intenzitou (HITS) produkovaných artefakty. Pak stále existují situace, kdy lékař slyšitelně detekuje průchod mikroembolií, zatímco automatický detektor nezjistil nic. Naopak se někdy stává, že ve spektrogramu TCD je přítomen embolus, ale ten není slyšet. Byly zvýrazněny některé techniky ke zlepšení spolehlivosti detekce a my je představíme níže.

Techniky odšumění

Jedním z klíčových parametrů je poměr embolického signálu k šumu (SNR) . Ke zvýšení tohoto poměru a usnadnění detekce embolií se proto používají techniky odšumování. Wavelet transformace diskrétního (nespojitých vlnka trasform: DWT) je konvenční potlačování šumu technika, ale omezeno nedostatkem posun invariance majetku ( posun-invariance (v) ). Alternativně má duální stromová komplexní waveletová transformace (en) : DTCWT tuto vlastnost, ale zůstává složitě implementovatelná a relativně drahá.

Dozorovaný klasifikační přístup

Detekce mikroembolií naráží na hlavní problém, kterým je přítomnost mnoha artefaktů, zejména kvůli zvukům hlasů, kroků nebo elektrického původu.

Cílem je použít databázi obsahující HITS (artefakty a mikroemboli) několika pacientů jako tréninková data a vytvořit oddělovač spolehlivě identifikující mikroemboli nového pacienta pomocí algoritmu učení.

Související články

Poznámky a odkazy

Detekce mikroembolických signálů: přehled literatury
Detekce mikroembol podle přístupu klasifikace pod dohledem
Lokeš Bathala , Man Mohan Mehndiratta a Vijay K. Sharma , „ transkraniální dopplerovské: Technika a společné nálezy (část 1) “, Annals of Indian Academy of Neurology , sv. 16,1 st 01. 2013, str. 174-179 ( ISSN 0972-2327 , PMID 23956559 , PMCID 3724069 , DOI 10,4103 / 0972-2327.112460 , číst on-line , přístupný 14.března 2016 )
S. le Moigno, „ Zájem transkraniálního Dopplera “, MAPAR ,2002( číst online )
Konsenzus o detekci mikroembolu pomocí TCD
(en) JAKUB ZMIGRODZKI, „ NEW MICROEMBOLUS VELIKOST Estimator pro periferní krevní cévy “ , ultrazvuk v medicíně a biologii , n o 38,března 2012( číst online )
Vitorio Delage , „ Lékařský slovník Akademie medicíny “ , na dictionary.academie-medecine.fr (přístup k 13. března 2016 )
detekce mikroembol pomocí transkraniálního dopplerovského ultrazvuku
Automatická detekce mozkových mikroembol díky novému detektoru podmíněné odchylky
(en) Gorkem Serbes - Nizamettin Aydin, „ Denoising performance of dual-tree complex wavelet transform for processing quadrature embolic Doppler signály “ , International Federation for Medical and Biological Engineering ,2013