Funktioneller transkranialer Doppler-Ultraschall zur Überwachung des zerebralen Blutflusses

Dieses Protokoll bildet die Grundlage für ein funktionales TCD-Experiment, da fast alle funktionalen TCD-Experimente die Platzierung einer Fixationsvorrichtung erfordern, um ein stabiles Signal über einen längeren Zeitraum aufzuzeichnen. Der Hauptvorteil der funktionellen TCD ist ihre hohe zeitliche Auflösung, die Veränderungen des zerebralen Blutflusses gemessen. Die mittlere Hirnarterie mit TCD zu finden, erfordert Übung.

Es ist wichtig, den Wandler stabil zu halten und sich sehr langsam zu bewegen. Die feinmotorische Steuerung, die für kleine Anpassungen in der Position und Richtung des Wandlers erforderlich ist, braucht Zeit, um sich zu entwickeln. Üben Sie mit so vielen Freiwilligen, wie Sie finden können.

Visuelle Demonstration ist aus zwei Gründen wichtig. Zunächst ist es hilfreich, genau zu sehen, wo der Wandler zu platzieren ist. Zweitens ist ein entscheidender Teil des Lernens von funktioneller TCD das Erlernen der Geräusche, die mit den verschiedenen Arterien verbunden sind.

Beginnen Sie mit der Einstellung der Parameter für einen transkraniellen Doppler-Ultraschall oder TCD. Halten Sie die Leistung während der ersten Suche nach der mittleren Hirnarterie oder MCA auf einem einigermaßen hohen Wert. Sobald das MCA-Signal lokalisiert ist, reduzieren Sie die Leistung so weit wie möglich, während Sie immer noch ein gutes Signal beibehalten.

Stellen Sie das Probenvolumen während der ersten Suche nach dem MCA-Signal auf acht bis 12 Millimeter ein. Wenn das Signal schwer zu finden ist, erhöhen Sie die Gate-Größe, um die Intensität des Signals zu erhöhen. Stellen Sie die Verstärkung auf ein mittleres Niveau ein, mit dem Ziel, Hintergrundgeräusche auf ein Minimum zu reduzieren.

Stellen Sie den Hochpassfilter-Cutoff zwischen 50 und 150 Hertz ein. Wenn das Subjekt ein Erwachsener ist, stellen Sie die Tiefe auf 50 Millimeter ein, was der durchschnittlichen Mittelpunkttiefe für das M1-Segment des MCA entspricht. Tragen Sie genügend Ultraschallgel auf, um die Oberfläche des Wandlers zu bedecken.

Warnen Sie das Subjekt, dass sich das Gel kalt anfühlen könnte, und legen Sie dann den Wandler auf das Temporalfenster. Nachdem Sie den Wandler auf die Kopfhaut gelegt haben, suchen Sie nach dem MCA-Signal, das sich im Allgemeinen leicht vor und rostral von der Position der anfänglichen Wandlerplatzierung befindet. Wenn das TCD-Spektralsignal nicht sofort offensichtlich ist, passen Sie den Winkel des Wandlers an, während Sie ihn an der gleichen Stelle relativ zur Kopfhaut halten.

Winkeln Sie die Sonde langsam von rostral zu kaudal und posterior zu anterior. Wenn immer noch ein Signal fehlt, überprüfen Sie die Farbanzeige des M-Modus auf Durchfluss im MCA, der durch rote Farbe gekennzeichnet ist. Erhöhen oder verringern Sie die Signaltiefe in fünf Millimeterschritten und setzen Sie die Suche fort.

Wenn die Strömung im M-Modus, aber nicht in den Dopplerspektren sichtbar war, erhöhen oder verringern Sie die Tiefe, bis das Strömungssignal auf den Dopplerspektren sichtbar ist. Wenn immer noch kein zufriedenstellendes Signal erhalten wird, bewegen Sie den Wandler in eine nahe gelegene, etwas vordere Position auf der Kopfhaut und wiederholen Sie die Suche. Wenn ein optimales MCA-Signal erhalten wird, notieren Sie sich die Tiefe und die maximale Geschwindigkeit.

Platzieren Sie mit einem waschbaren Make-up-Stift eine Markierung auf der Kopfhaut, wo das optimale Signal gefunden wurde. Suchen Sie als Nächstes nach der Verzweigung. Erhöhen Sie die Tiefe, bis das Signal von der Verzweigung der arteria carotis interna in die mittlere Hirnarterie und die arteria cerebralis anterior notiert wird, typischerweise in einer Tiefe von 51 bis 65 Millimetern.

Suchen Sie nach dem optimalen Spektralsignal für die Bifurkation und streben Sie nach dem höchstmöglichen Spektralsignal mit der höchsten Geschwindigkeit. Wenn ein optimales Verzweigungssignal erhalten wird, notieren Sie sich die Tiefe der Verzweigung. Passen Sie die Fixiervorrichtung an die ungefähre Kopfgröße des Probanden an.

Alarmieren Sie das Subjekt, bevor Sie das Headset auf seinen Kopf setzen. Nachdem Sie das Headset platziert haben, passen Sie die Passform des Fixierungsgeräts an. Und fragen Sie das Subjekt, ob das Gerät zu eng ist.

Lösen Sie den Mechanismus der Fixiervorrichtung, damit sich der Wandler frei bewegen kann. Tragen Sie genügend Ultraschallgel auf den Schallkopf auf, um die Fläche des Wandlers zu bedecken. Stellen Sie die Fixiervorrichtung so ein, dass sich der Wandler über der Oberseite der zuvor gemachten Markierung befindet.

Suchen Sie nach dem optimalen MCA-Spektralsignal und streben Sie nach dem höchstmöglichen Spektralsignal mit der höchsten Geschwindigkeit. Wenn das optimale MCA-Signal gefunden ist, ziehen Sie den Mechanismus der Fixiervorrichtung fest, um den Wandler an Ort und Stelle zu verriegeln. Beachten Sie die Tiefe und alle anderen Einstellungen.

Verringern Sie die Leistung so weit wie möglich, während Sie gleichzeitig eine spektrale Hülle beibehalten, die die maximale Geschwindigkeit genau verfolgt. Beginnen Sie mit der Aufnahme in der TCD-Software. Weisen Sie das Subjekt an, drei Minuten lang normal zu atmen, um eine gute Basisaufzeichnung zu erreichen und die zerebrale Blutflussgeschwindigkeit von früheren Experimenten oder Reizen zu stabilisieren.

Countdown langsam von drei. Bitten Sie das Subjekt, nach einer normalen Inspiration den Atem anzuhalten. Platzieren Sie einen Marker in der TCD-Aufzeichnung, um den Beginn des Atems zu signalisieren.

Lassen Sie das Subjekt den Atem für 30 Sekunden anhalten oder bis es sich nicht mehr wohl fühlt, den Atem anzuhalten. Wenn das Subjekt einatmet, platzieren Sie einen Marker in der TCD-Aufzeichnung, um das Ende des Atems zu signalisieren. Setzen Sie die Überwachung der zerebralen Blutflussgeschwindigkeit mit TCD für mindestens 30 Sekunden nach dem Ende des Atems fort, um sicherzustellen, dass die Geschwindigkeit zu den Ausgangswerten zurückkehrt.

Dopplerspektren und Farb-M-Modi aus der Mitte des M1-Segments der mittleren Hirnarterie oder MCA werden hier gezeigt. Die Spektren wurden an der gleichen Position auf der Kopfhaut aufgenommen, jedoch in unterschiedlichen Winkeln. Es ist wichtig zu beachten, dass eine sehr kleine Änderung des Winkels die Dopplersignalstärke erheblich verbessern kann.

Ein einfaches Dopplerspektrum und M-Modus von der Verzweigung des ICA in den ACA und MCA wird hier gezeigt. Die überlappenden rot- und blau schattierten Bereiche und das M-Modus-Bild bezeichnen den MCA bzw. ACA. Dopplerspektren und M-Modus-Bilder, die wir zu verschiedenen Zeitpunkten im Atemhaltemanöver aufgenommen haben.

Die mittlere Blutflussgeschwindigkeit zu Studienbeginn betrug 56 Zentimeter pro Sekunde, stieg bis zum Ende des Atems auf 70 Zentimeter pro Sekunde an und unterschreckte sich nach dem Ende des Atems auf 47 Zentimeter pro Sekunde. Das gesamte Atemhalteexperiment wird hier gezeigt. Die durch die weiße Linie dargestellte Hülle nimmt während des Atems allmählich zu, bleibt nach dem Ende des Atems etwa 15 Sekunden lang erhöht, liegt etwa 20 Sekunden unter und erholt sich dann auf die Ausgangswerte.

Hier werden einige Beispiele für bilaterale TCD-Spektren und den M-Modus gezeigt, die für bilaterale FTCD geeignet sind. Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass das Auffinden des MCA-Signals sehr kontrollierte, feinmotorische Bewegungen erfordert. Die einzige Möglichkeit, den MCA zu finden, besteht darin, an so vielen verschiedenen Menschen wie möglich zu üben.

Diese Technik ebnete Forschern den Weg, die Gehirnaktivität in Umgebungen zu messen, die zuvor nicht zugänglich waren. Zum Beispiel können sich Probanden, die TCD-Fixationsgeräte tragen, im Gegensatz zur MRT frei bewegen, so dass die Lateralisierung des Gehirns während aktiver Aufgaben untersucht werden kann.