Imágenes funcionales del flujo sanguíneo cerebral mediante ecografía Doppler transcraneal

Resumen

Fuente: Hage, B. D. et. al., Ecografía Doppler transcraneal funcional para monitorizar el flujo sanguíneo cerebral. J. Vis. Exp. (2021)

Este video demuestra el uso del ultrasonido Doppler como un herramienta de imagen para medir la velocidad del flujo sanguíneo cerebral, o CBFV en tiempo real. Destaca cómo los cambios de frecuencia en la arteria cerebral media durante tareas como la contención de la respiración revelan cambios en el CBFV, ofreciendo información sobre la actividad cerebral y la dinámica vascular.

Protocolo

Todos los procedimientos que involucran participantes humanos se han realizado de conformidad con las directrices institucionales, nacionales e internacionales para el bienestar humano y han sido revisados por la junta de revisión institucional local.

1. Localización de la señal de la arteria cerebral media (ACM) mediante ecografía Doppler transcraneal a mano alzada (TCD)

NOTA: La TCD "a mano alzada" se refiere a una operación de TCD con un transductor de mano para encontrar una señal de velocidad del flujo sanguíneo cerebral (CBFV) antes de comenzar un experimento de ultrasonido Doppler transcraneal funcional (fTCD).

1. Ajuste de los parámetros TCD
   1. Mantenga la potencia a un valor razonablemente alto (por ejemplo, 400 mW) durante la búsqueda inicial del MCA. Una vez localizada la señal MCA, reduzca la potencia tanto como sea posible mientras mantiene una señal "buena" (consulte el paso 2.2.7).
      NOTA: El uso de una potencia razonablemente alta durante la búsqueda inicial no viola el principio de exposición a la radiación acústica "tan bajo como sea razonablemente posible" (ALARA) porque una potencia más alta permitirá que la señal MCA se descubra más rápidamente.
   2. Ajuste el volumen de la muestra a 8–12 mm durante la búsqueda inicial de la señal MCA. Si la señal es difícil de encontrar, aumente el tamaño de la puerta para aumentar la intensidad de la señal, pero tenga en cuenta que esto puede incorporar la señal de una o más arterias cercanas a la señal del MCA.
   3. Ajuste la ganancia a un nivel medio, con el objetivo de "mantener el ruido de fondo al mínimo, pero presente".
   4. Ajuste el corte del filtro de paso alto (normalmente denominado "umbral") a 50–150 Hz.
   5. Si el sujeto es un adulto, establezca la profundidad en 50 mm, que es la profundidad promedio del punto medio del segmento M1 del MCA (Figura 1).
      NOTA: Esta configuración se discutirá con más detalle en los pasos siguientes. Los ajustes de profundidad para los niños se dan en Tabla 1.

2. Localización de la ventana temporal
NOTA: La ventana temporal, también llamada ventana acústica transtemporal, es una parte del cráneo donde el hueso es más delgado, lo que permite la transmisión de energía ultrasónica de baja frecuencia a través del cráneo (Figura 2).

1. En el caso de los bebés y los niños pequeños, ubique la ventana temporal justo delante de la oreja (el "espacio intertragal") y por encima del borde rostral del arco cigomático, que se puede sentir fácilmente debajo de la piel.
2. Para los adolescentes y adultos jóvenes, ubique la ventana temporal a través de cualquiera de las subventanas.
   {{ TAG_136}}NOTA: La subventana posterior suele proporcionar la mejor señal (Figura 2).
3. En el caso de los adultos de 30 años o más, ubique la ventana temporal justo delante de la oreja.
   NOTA: La ventana acústica disminuye de tamaño a medida que las personas envejecen debido al aumento de la porosidad del hueso del cráneo, lo que hace que algunas personas mayores tengan una ventana temporal muy limitada. En estos individuos, la insonación bilateral de la MCA es a veces imposible.
   

3. Aplicación del transductor

1. Aplique suficiente gel de ultrasonido para cubrir la superficie del transductor.
   NOTA: Cuando se coloca en la cabeza, el gel debe cubrir suficiente espacio para mantener un sello entre el cuero cabelludo y la superficie de la sonda Doppler, evitando así la interrupción de la señal del acoplamiento de aire debajo de la superficie de la sonda.
2. Alerte al sujeto de que el gel puede sentirse frío (si está a temperatura ambiente).
3. Coloque el transductor en la ventana temporal, que se encontraba en la sección 1.2.
   

4. Búsqueda del MCA

1. Después de colocar el transductor en el cuero cabelludo, busque la señal MCA, que generalmente se ubicará ligeramente anterior (hacia adelante) y rostral (hacia la cabeza) desde la ubicación de la ubicación de la colocación inicial del transductor en el cuero cabelludo.
2. Si la señal espectral TCD no es inmediatamente obvia, ajuste el ángulo del transductor mientras lo mantiene en la misma ubicación en relación con el cuero cabelludo. Incline lentamente la sonda de rostral a caudal (hacia los pies) y posterior a anterior.
   NOTA: La figura 3 muestra dos espectros tomados desde la misma posición, pero desde diferentes ángulos.
3. Si una señal sigue ausente después de realizar el paso 1.4.2, verifique la pantalla del modo M a color para ver el flujo en el MCA a diferentes profundidades (indicado por el color rojo). Incremente o disminuya la profundidad de la señal en pasos de 5 mm y busque como se describe en el paso 1.4.2. Si el flujo es visible en el modo M pero no en el espectro Doppler, aumente o disminuya la profundidad hasta que la señal de flujo sea visible en el espectro Doppler.
4. Si aún no se obtiene una señal satisfactoria, mueva el transductor a una posición cercana en el cuero cabelludo, que es ligeramente más anterior, y repita los pasos 1.4.1–1.4.3.
5. Cuando se obtenga una señal MCA óptima, observe la profundidad y la velocidad máxima.
6. Con un bolígrafo de maquillaje lavable, coloque una marca en el cuero cabelludo (trace parte del borde del transductor) donde se encontró la señal óptima.
   
   

5. Buscando la bifurcación
NOTA: Encontrar la bifurcación de la arteria carótida interna (ACI) es importante para ayudar a confirmar que la ACM es la arteria que se está monitoreando. Este paso debe realizarse en ambos lados si se va a realizar un monitoreo bilateral, ya que la bifurcación puede no estar a la misma profundidad en ambos lados.

1. Aumente la profundidad hasta que se note la señal de la bifurcación del ICA en el MCA y arteria cerebral anterior (ACA) (Figura 4), típicamente a una profundidad de 51-65 mm.
2. Buscar para obtener la señal espectral de bifurcación óptima utilizando el procedimiento descrito en el paso 1.4.2. Esfuércese siempre por obtener la señal espectral de mayor velocidad posible.
3. Cuando se obtiene una señal de bifurcación óptima, observe la profundidad de la bifurcación.
4. Para el monitoreo bilateral, repita las secciones 1.1 a 1.4 y los pasos 1.5.1 a 1.5.3 en el otro lado de la cabeza.

2. Reubicación del MCA después de colocar un dispositivo de fijación

NOTA: Para los experimentos de fTCD, es necesario monitorear el CBFV durante 10-90 minutos o más. Por lo tanto, un dispositivo de fijación (Figura 5) es crucial para proporcionar estabilidad.

1. Colocación del dispositivo de fijación
   1. Mediante inspección visual, ajuste el dispositivo de fijación (Figura 5) al tamaño aproximado de la cabeza del sujeto.
   2. Alerte al sujeto antes de colocarle el auricular en la cabeza. Coloque el auricular en la cabeza del sujeto.
      NOTA: Si el sujeto tiene el cabello largo o grueso, puede ser necesario atar el cabello del sujeto hacia atrás, dependiendo del dispositivo de fijación que se utilice.
   3. Ajuste el ajuste del dispositivo de fijación y pregúntele al sujeto si el dispositivo está demasiado apretado.
      NOTA: El dispositivo debe estar lo suficientemente apretado como para que no se mueva cuando se golpea ligeramente, pero lo suficientemente suelto como para que el sujeto no se sienta incómodo.

2. Localización de la señal MCA
   1. Afloje el mecanismo del dispositivo de fijación que mantiene el transductor en su lugar (por ejemplo, afloje el mecanismo, que se muestra en Figura 5, girando una perilla en sentido contrario a las agujas del reloj) para que el transductor pueda moverse libremente.
   2. Alerte al sujeto antes de aplicar gel a los transductores (que ya deberían estar colocados a partir de la sección 2.1), y que el gel puede estar frío (si se ha almacenado a temperatura ambiente).
   3. Aplique suficiente gel de ultrasonido al transductor para cubrir la cara del transductor.
   4. Ajuste el dispositivo de fijación de modo que el transductor quede sobre la parte superior de la marca hecha en el paso 1.4.6.
   5. Busque la señal espectral MCA óptima utilizando el procedimiento descrito en los pasos 1.4.1 a 1.4.3. Esfuércese siempre por obtener la señal espectral de mayor velocidad posible.
      NOTA: Cuando se compara con el TCD a mano alzada, la profundidad óptima a la que se encuentra el MCA utilizando el dispositivo de fijación puede diferir ligeramente (como máximo 1-2 mm) de la profundidad para el dispositivo a mano alzada. Esto se debe a que el dispositivo de fijación puede mantener el transductor un poco más lejos del cuero cabelludo mientras mantiene un sello de gel de acoplamiento.
   6. Cuando se encuentre la señal espectral MCA óptima, apriete el mecanismo del dispositivo de fijación para bloquear el transductor en su lugar. Fíjate en la profundidad y en todos los demás ajustes.
   7. Disminuya la potencia (consulte el paso 1.1.1) tanto como sea posible mientras mantiene una envolvente espectral que traza la velocidad máxima con precisión.
   8. Para el monitoreo bilateral{TAG_467}}, repita los pasos 2.2.1 a 2.2.7 en el otro lado.

3. Realizar una maniobra de apnea

NOTA: Esta sección se da como ejemplo de un experimento funcional que se puede realizar utilizando la configuración experimental descrita en la sección 1 y la sección 2.

1. Realice todos los pasos descritos en las secciones 1 y 2.
2. Comience a grabar en el software TCD.
3. Respire normalmente durante 3 minutos para lograr un buen registro de referencia y permita que el CBFV se estabilice de cualquier experimento o estímulo previo.
4. Cuenta regresiva lentamente desde tres. A la cuenta de uno, pídale al sujeto que comience a contener la respiración siguiendo una inspiración normal.
   NOTA: El sujeto no debe inhalar profundamente, ya que esto disminuiría el dióxido de carbono en los pulmones y disminuiría la probabilidad de observar el aumento del CBFV debido a la reactividad cerebrovascular. El sujeto también debe evitar realizar una maniobra de Valsalva, en la que la presión intratorácica se incrementa sustancialmente contra una inspiración retenida.
5. Coloque un marcador en la grabación del TCD para indicar el inicio de la retención de la respiración.
6. Haga que el sujeto contenga la respiración durante 30 segundos, o hasta que ya no se sienta cómodo conteniendo la respiración.
7. Cuando el sujeto inhale, coloque un marcador en la grabación TCD para indicar el final de la retención de la respiración.
8. Continúe monitoreando el CBFV usando TCD y registrando durante al menos 30 s después del final de la apnea para asegurarse de que el CBFV vuelva a los valores basales.

Tabla 1: Profundidades de MCA a varias edades.

{{TAG_ 631}}{TAG_648{}}{{}}

3–6 años

{{}}Edad	Profundidad de la arteria cerebral media (mm)
0–3 meses	25
{{TAG_615 12 meses3–12 meses{{}}	30
1–3 años	35–45{{TAG_646 1/TAG_650}}
40– 45
6–10 años	{{}}45–50
10–18 años {{TAG_ 693}}	45–50
>18 años{{TAG_708 1/TAG_709}}	50

Resultados

Materiales