TCD微栓子监测方法学

高山北京协和医院神经内科TCD 微栓子监测-方法高山Spencer MP et al. Stroke.1990颈动脉内膜剥脱术中用TCD 监测大脑中动脉栓子1990年，Stroke高山有时压CCA手术开始手术结束回病房术中常规监测偶尔偶尔TCD 监测（同侧MCA ）恢复室CEA 术中TCD 监测高山第一幅图是移动探头时的伪差100cm/s1s信号最强是在基底部，且与基线相连高山第二幅图是两个典型的气栓能明显区分的栓子频率，像“鸟鸣”一样的声音，出现栓子时增益自动降低了（背景信号很弱）100cm/s1s高山100cm/s100cm/s第三幅图松开CCA 钳夹时的两个气栓在收缩晚期出现流速相对高栓子持续时间短在舒张期出现流速低栓子持续时间长因为栓子强度超过背景血流信号40dB ，栓子信号出现了混叠现象混叠效应（aliasing ）混叠效应（aliasing ）1s1s高山第四幅图松开CCA 钳夹后持续15秒的气栓松开CCA 钳夹第15秒最后一个气栓高山第五幅图让作者推测以下信号有可能是固体所组成Formed-element embolusSolid embolus后来高山作者根据什么猜测这可能是固体信号呢？第一个猜测可能是固栓信号是手术结束12分钟后在恢复室记录到的叫醒的最初神经功能正常，后逐渐出现右侧肢体无力及失语术后床旁颈动脉超声显示血管通畅，但TCD 在同侧MCA 持续监测到固体栓子信号病人被送回手术室，进行二次手术二次术中持续TCD 监测仍然有固体信号，直到再次夹闭CCA 后固体信号消失二次打开CCA 后，在第一次夹闭的CCA 部位发现了撕裂的内膜并有轻微夹层，在该部位粘附着一个大的血小板血栓，病变延伸到颈动脉内膜剥脱的近端例105，无症状LICA 狭窄90%行CEA夹闭CCA 后，LMCA 血流速度从78/25下降至50/23cm/s ，残端压50mmHgCCA 夹闭时间26分钟，未行分流松开CCA 钳夹时仅在 1.5秒内记录到气栓信号高山二次术后，CCA 钳夹松开后，以及此后两天内未再监测到固体栓子术后即刻头颅CT 未发现梗死灶手术48小时后复查头颅CT ，左侧MCA 分布区的颞枕分水岭区梗死，但未累及底节给予了抗凝及康复治疗，5周后出院时仅遗留找词困难，肢体功能恢复正常很明显，这个病人的卒中是因为CCA 形成的血栓反复脱落，成为固体栓子，流过MCA ，并最终进入到它的分布区尽管这个病人术中未行分流，但卒中不可能由低灌注所致，因为夹闭CCA 期间的残端压和同侧MCA 血流速度都提示灌注充分气栓也不大可能是导致卒中的原因，因为松开CCA 钳夹后出现气栓累计持续时间仅2.3秒作者结论性地说：TCD 能够监测到固体栓子信号，并解释了卒中发生的原因高山第六幅图让作者更加确定这些信号应该是固体所组成的压了一下CCA放大100cm/sCEA 手术还没开始！高山CEA 手术过程中松开颈外和颈总动脉TCD 在同侧MCA 监测到栓子信号7例病人观察到此现象作者还发现了一个有趣的现象开放ICA 后，MCA 记录到更多栓子Spencer MP et al. Stroke.1990说明气栓可以通过眼动脉反向进入大脑中动脉高山病例190一侧单眼黑蒙症状侧MCA 监测到固体栓子信号，在术前一天，在术前即刻同侧ICA 闭塞，眼动脉血流反向切开颈动脉分叉，发现斑块深部有两处溃疡，一处在CCA 末端，另一处在狭窄的ECA 起始。

那么，是不是仅仅气栓可以通过眼动脉进入大脑中动脉？在CCA 分叉处形成的固体栓子不仅能够通过ECA 进入眼动脉导致一过性单眼黑蒙，还能进入到大脑中动脉。

高山有时压CCA手术开始手术结束回病房术中常规监测偶尔偶尔分析了91例磁带TCD 监测（同侧MCA ）气栓（松开CCA 钳夹）35例（38%）固栓24例（26%）恢复室总体结果TCD 监测了196例TCD 能够监测到固体栓子信号，且与卒中发生相关高山这是一项什么类型的临床研究？位于研究等级的最下端常常是进入一个医学新领域时首先进行的研究高山这是发现TCD 能够监测到固体栓子信号的第一个临床研究1990年但这并不是发现TCD 能够监测到栓子信号的第一个研究1986年，就有作者报道19例CEA 术中TCD 监测，放置分流管时17例发现监测到一些高强度信号，作者认为应该是分流带进了微气泡不会引起大家的重视，意义也不大Padayachee TS . Br J Surg.1986动物实验证实微小气泡可以通过脑血管床进入静脉Spencer MP et al. Stroke.1990高山2002年1990年，Stroke但Spencer 在这篇文章中并未对其推测进行验证，即颗粒成分组成的栓子是否确实能被TCD 探测到？推测：TCD 可以监测到固体颗粒成分组成的栓子这在人体做不到2001年我在美国的第25届神经影像学年会上遇见Spencer 。

他听了我的发言，戏称我是“栓子制造者”。

高山超声多普勒检测注入兔子动脉内的栓子1991年，StrokeRussell D . et al. Stroke.1991 新西兰大白兔，体重2.5-3.0kg ，氟烷麻醉经肾动脉置入一导管至肾动脉与主动脉弓汇合处慢速泵入制作好的栓子进入主动脉弓（直径2.0-2.5cm ，与人体MCA 直径相似）EME-TC2000仪器的2-MHz 探头监测主动脉弓，取样容积15mm ，深度15mm 栓子成分数量原料、重量和大小血栓栓子382h 新鲜血栓，重0.08-6.0mg ，宽0.4-1.8mm 2236h 陈旧血栓，重0.07-3.08mg ，宽0.4-1.5mm 富含血小板栓子14<6h 血小板>99%血栓，重0.22-1.24mg ，宽0.6-1.1mm 粥样物质栓子8<6hCEA 斑块，重0.17-1.34mg ，宽0.5-1.1mm 脂肪栓子30<4h 兔子皮下脂肪，重0.11-3.51，宽0.5-1.5mm空气栓子13体积：0.1-6.0 ul ，直径：0.3-1.1 mm被注入的125个栓子的详细资料高山Russell D . et al. Stroke.1991注入的125个栓子全部都被监测到富含血小板粥样物质新鲜血栓脂肪气体15dB结论：所有这些成分的栓子都能被TCD 监测到高山那么，不同成分组成的栓子在TCD 上有什么不同吗？不同成分组成的栓子在TCD 上都能被监测到换句话说，TCD 是否能鉴别不同成分的栓子？这项研究有以下印象：•栓子强度与体积成正比，越大，强度越强•脂肪和气体栓子的强度大于颗粒成分的栓子高山1993年，StrokeMarkus HS et al. Stroke.1993体外循环注入各种不同成分栓子体外模型用TCD 检查不同成分栓子的特性注入的栓子有：•新鲜血栓20个（人凝血酶加入人的新鲜血液）•富含血小板的聚集物15个（人凝血酶加入人富含血小板血浆）•粥样物质20个（取自人体尸检的主动脉弓，24 h 内）•脂肪20个（取自人体尸检的肠系膜脂肪，24h 内）TCD-2MHz 探头高山Markus HS et al. Stroke.1993栓子直径TCD检测到栓子的强度dB mm结果：各种成分栓子的强度均与尺寸成正比，越大，信号越强结论：监测病人时，因栓子的大小是未知的，也就不能判断其成分高山1993年，Stroke Hugh Markus ，英国人2005年，Stroke症状性颈动脉狭窄TCD 监测到无症状性栓子能预测卒中2005年，Circulation 症状性颈动脉狭窄微栓子阳性双抗与单抗的比较（CARESS ）体外模型用TCD 检查不同成分栓子的特性无症状性颈动脉狭窄微栓子阳性患者能预测卒中（ACES ）2010年，Lancet Neurol症状性和无症状性颈动脉狭窄患者的无症状性脑微栓子信号1995年，Brain 观察性研究症状性ICA 狭窄MES 研究队列研究RCT队列研究RCT？年，？杂志无症状性ICA 狭窄MES 研究高山•描述微栓子信号的参数：–强度–持续时间–方向–声音TCD 微栓子信号几个重要参数的介绍高山微栓子信号的两种表示方式Post-FFT spectrum （快速付里叶转换后频谱）Pre-FFT time domain signal （快速付里叶前时间框）或者称声窗高山声窗内纺锤型信号生成的原理高山•组织的超声衰减?•因此: 直接测量栓子的强度是不可能的•栓子強度(dB)用相对强度增高来表示–栓子強度/背景血流信號強度栓子的强度: 相对強度增高高山栓子强度与什么有关?22dB5dB机械性心瓣膜病ICA 狭窄•同样大小时: (动物试验)–固体栓子较气体和脂肪栓子強度低•材料相同: (体外试验)–栓子大小与強度成正比传统的采用FFT 方法的TCD 仪器无法识别栓子组成成分与大小和组成成分都有关高山是一个真正的栓子还是伪差﹖栓子﹕单方向出現在频谱中栓子伪差伪差﹕双向出現在基线两侧高山微栓子持续时间5 ms11.5 ms栓子持续时间与流经时被监测血管的血流速度有关高山微栓子的“声音”清脆的“鸟鸣”但有时“只闻其声不见其影”两个栓子信号时间窗重叠50%（信号不会丢失）沒有重叠(信号丢失)只闻其声不见其影图像和声音都出现现在的机器不会有这样的问题了高山判断微栓子(MES)的标准1995年，Stroke多普勒微栓子信号的基本识别标准---第9届国际脑血流动力会议共识委员会全文就这么多Stroke.1995 Jun;26(6):1123.高山1.短时程，持续时间<300 ms2.信号強度比背景>=3dB3.单方向，仅出现在频谱内4.具有尖銳“鸟鸣”或“哨音”微栓子(MES)的基本识别标准说明：研究者在发表的文章中要指明设备的超声频率、动力范围、增益的设定以及判定标准。

由Spencer 确定的共识组成员Stroke.1995 Jun;26(6):1123.我毕业论文的评阅人高山这个共识的引用情况2012年circulation自1996年至2012年被引用无数次高山Ringelstein EB et al.Stroke.19981998年，StrokeTCD 微栓子监测共识---国际微栓子监测共识组主要谈到栓子监测的技术背景和物理特性高山1.相对强度的测量2.栓子检测的阈值3.取样容积的大小4.FFT 时间窗的重叠5.快速付里叶转换(FFT)频率分辨和时间分辨6.机器的动态范围7.发射超声的频率8.滤过的设定9.监测时间10.被检测病人的选择影响微栓子监测的10个重要因素：Ringelstein EB et al.Stroke.1998高山峰強度在一定时间窗和频率窗范围内的平均值微栓子信号强度的测量血流背景信号强度的测量1、前一个心动周期相似部位2、栓子之前取一段3、除栓子之外的全频高山多普勒斑点信号的强度人工心瓣膜置换术后的栓子栓子检测的阈值因为需要鉴别多普勒斑点和伪差信号强度为了区别斑点阈值>12dBDroste DW et al. Stroke.19971997年时在Lubeck Droste 是德国人即1998年共识的第一和通讯作者E.B.Ringelstein 的医院2000年冬天我作为交换生在Munster 呆了2个月1998年--在Munster 高山但并非所有研究都认为阈值应该设在12d B 有研究者用3dB 有研究者用4dB 有研究者用9dBSiebler M. et al. Brain. 1993Siebler M .et al. Stroke. 1992Droste DW et al. Stroke.1997高的阈值会导致低敏感性，但获得高特异性3-12dB 的阈值都有研究在用高山栓子检测的阈值因为需要鉴别多普勒斑点和伪差张嘴咳嗽磨牙吞咽动颚敲探头阅读信号强度双深度距离Droste DW et al. Stroke.1997伪差的强度可以很强，但双深度之间通常没有时间差高山深度=52mm深度=47mm栓子有时间差（这是一个栓子，流过一条动脉的不同部位）Droste DW et al. Stroke.1997高山近端通道远端通道双深度探头10mmPre-FFT time domain signal大脑中动脉高山在两深度同时出现两深度间有时间差近端远端用双深度探头区别栓子信号和伪差栓子伪差高山起源于心脏的栓子起源于颈内动脉狭窄处的栓子双深度检测到微栓子信号例子﹕高山体外试验信号类型mean SD气体栓子 (n=181)17.329.94血栓栓子 (n=193)17.7810.66伪差信号(n=368)-0.0010.39<0.001病人不同来源栓子或伪差meanSD机械性心瓣膜栓子 (n=125)29.628.2颈内动脉狭窄栓子 (n=141)14.915.42伪差信号(n=222)0.46<0.001双深度时间差Molloy , J and H.S. Maukus, Stroke, 1996但是，大脑中动脉狭窄处即微栓子起源部位会怎样？无论体外实验还是病人研究，栓子有时间差，而伪差没有时间差高山没有血流的深度内不会有栓子信号心源性栓子高山敲击探头产生的伪差八深度4674完全没有时间差高山两深度间距离与取样容积的关系取样容积>两深度间距离上述两幅图：两深度间距离相等取样容积不同取样容积<两深度间距离高山两深度之间的时间差不明显取样容积: 10mm 距离60mm-54mm=6mm取样容积>两深度间距离高山取样容积8mm距离: 54-44=10mm两深度间有明显时间差取样容积<两深度间距离高山取样容积: 10mm 距离：60-54=6mm取样容积8mm距离: 54-44=10mm两深度间有明显时间差两深度间无明显时间差取样容积<两深度间距离取样容积>两深度间距离高山取样容积(取样容积的X 轴长度)栓子相对强度增强﹕信号強度/背景血流強度取样容积长度﹕3-10 mm （常用6-8mm ）栓子取样容积小取样容积大会降低相对強度的增強取样容积对栓子强度的影响高山FFT 频率重叠的重要性（避免产生只闻其声不见其影）FFT 时间窗的重叠高山CEA 中气栓的超载现象机器的动态范围机器的可检测范围是固定的, 一般为30dB 气体和大的实质栓子可以引起回声超载通过减少发射功率和降低增益, 从而降低整个信号强度, 可以使栓子超载现象减少高山1.相对强度的测量2.栓子检测的阈值3.取样容积的大小4.FFT 时间窗的重叠5.快速付里叶转换(FFT)频率分辨和时间分辨6.机器的动态范围7.发射超声的频率8.滤过的设定9.监测时间10.被检测病人的选择影响微栓子监测的10个重要因素：高山•所用的机器•探头类型和大小•被检动脉•监测深度•信号强度的算法•标尺设定•栓子域值•取样容积•FFT 大小（点数）•FFT 长度（时间分辨）•FFT 覆盖率•超声发射频率•高滤过设定•记录时间Ringelstein EB et al.Stroke.1998共识要求研究者要报告以下参数高山自2000年至2012年被引用无数次这个共识的引用情况2012年Ann.Thorac.Surg高山做研究时，参照以下两个微栓子的基本诊断标准和微栓子监测标准下面简单介绍有关应用TCD 设备进行气体和固体栓子识别的研究高山Smith JL et al. Stroke.1995CEA 中栓子现象的解释•与FFT 不同，不产生时间和频率分辨力的负相关•该处理系统中的取样容积长度（SVL ）是栓子的持续时间乘速度，反应了被检测到的栓子信号在动脉内的长度•栓子持续时间指超声强度比背景超过10dB 信号的持续时间•假设，气体栓子应该比固体栓子能反射回来更多的超声信号，因此，它的SVL 应该比固体更长Wigner 处理系统高山•气体栓子•体外实验制作•固体栓子•颈动脉狭窄病人分离过程中出现的栓子信号（打开颈动脉之前）优点：可避免纯体外制作固体栓子在注射的过程中很难避免混入部分气体栓子•67个CEA 病人•17个病人在最初的颈动脉剥离过程中(24%) TCD 监测到MES ，共185个MES•另外还有560 MES•分流术后(n=143) •术中(n=33) •ECA 复流(n=78) •ICA 复流(n=251) •恢复期(n=55)Smith JL et al. Stroke.1995高山SVL=0.27SVL=1.97SVL<1.28作为固体栓子的诊断标准时，97.6%的气体栓子都能被识别固体栓子气体栓子Smith JL et al. Stroke.1995高山检验CEA 不同时期固体栓子的百分比（%）32%58%36%9%100%SVL<1.28作为固体栓子的诊断标准•用Wigner 系统可以识别气体和固体栓子•气体栓子的取样容积长度超过固体栓子•颈动脉狭窄的栓子都是固体栓子•CEA 过程中有固体栓子和气体栓子高山Smith JL et al. Stroke.1998比较四种不同方法对气栓和固栓的识别Stroke ，1998年速度强度持续时间取样容积长度高山ROC 曲线看哪个参数识别气体和固体栓子更好（假阳性率）敏感性最佳最佳的敏感性和最低的假阳性率Smith JL et al. Stroke.1998临床研究中很少用高山双频TCD 探头系统f 1=2.0MHzf 2=2.5MHzEmboDoptf f 高山-10-505101520253035402.5µm90µm dB f100kHz1MHz2 2.510MHz气体和固体EBR 与发射频率的关系气体栓子2MHz 比2.5MHz 强度更强高山固体: 2.5MHz>2.0MHz, 13-12.4=0.6dB高山气体: 2MHz>2.5MHz, 9.3-4.5=4.8dB。