Articolo metodologico

Ecografia duplex transcranica con codice colore dell'arteria cerebrale media al punto di cura

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DOI:

10.3791/67288

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9 agosto 2024

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1Department of Neurology, University of Southern California, Keck school of Medicine, 2Department of Neurology, University of Arizona, College of Medicine, 3Department of Anesthesiology, Duke University School of Medicine

In questo articolo

Sommario

L'ecografia transcranica è uno strumento essenziale per il monitoraggio dei pazienti con varie condizioni neurologiche. Sebbene sia comunemente usato in modo protocollato negli studi consultivi, il cervello è stato trascurato in molti protocolli che utilizzano l'ecografia point-of-care (PoCUS). Questo studio propone un protocollo di acquisizione di immagini PoCUS.

Abstract

Nella valutazione e nella gestione di molti problemi clinici, l'ecografia point-of-care (PoC) è uno strumento emergente al letto del paziente. L'ecografia transcranica duplex con codice colore (TCCD) può essere preziosa in molteplici situazioni, anche per i pazienti che sono incoscienti o hanno un esame neurologico equivoco, poiché aiuta a governare specifiche patologie intracraniche. Nonostante il noto valore diagnostico dell'ecografia transcranica, il suo utilizzo in terapia intensiva rimane variabile. Questa variabilità è in parte dovuta a una formazione incoerente tra gli ospedali, derivante dalla mancanza di istruzione e formazione standardizzate. Inoltre, il cervello è stato spesso trascurato in molti protocolli di terapia intensiva, come gli esami RUSH (Rapid Ultrasound for Shock and Hypotension) e FAST (Focused Assessment with Sonography in Trauma). Per colmare queste lacune, questo articolo propone un protocollo per l'acquisizione di immagini TCCD PoC negli adulti, descrivendo in dettaglio indicazioni, limitazioni, selezione del trasduttore, posizionamento, acquisizione di sequenze e ottimizzazione dell'immagine. Inoltre, l'uso della TCCD PoC è discusso come mezzo di screening per tre condizioni: vasospasmo, aumento della pressione intracranica e progressione dell'arresto circolatorio cerebrale.

Introduzione

Descritta per la prima volta da Aaslid et al. nel 1982, l'ecografia Doppler transcranica (TCD) ha offerto un metodo per valutare il flusso sanguigno intracranico e la velocità1. Successivamente, è stata sviluppata l'ecografia duplex transcranica con codice colore (TCCD) per consentire la visualizzazione con codice colore della vascolarizzazione intracerebrale. Ciò consente alla TCCD di superare in parte una limitazione della TCD: la dipendenza dall'angolo. In particolare, come risultato dello spostamento Doppler, le misurazioni della velocità del flusso sanguigno sono più accurate se l'angolo del fascio di ultrasuoni e l'asse del vaso sono compresi tra 0 e 30 gradi2. Mentre le misure della velocità del flusso in TCD assumono un angolo vicino allo zero, la TCCD consente la visualizzazione dell'angolo di insonazione e quindi le misure di velocità corrette per l'angolo3.

Il TCCD include diverse misure Doppler, tra cui, a titolo esemplificativo ma non esaustivo: indice di pulsatilità (PI), velocità medie di flusso (MFV) e/o velocità aggiustata nel tempo (TAV)4. Utilizzando queste misurazioni, la TCCD consente lo screening non invasivo di diverse condizioni importanti, tra cui il vasospasmo, l'aumento della pressione intracranica (ICP) e l'arresto circolatorio cerebrale, ognuno dei quali si manifesta con una firma emodinamica ed ecografica unica5.

In primo luogo, nel contesto del vasospasmo cerebrale a seguito di emorragia subaracnoidea (aneurismatica o traumatica), la TCCD fornisce una visualizzazione in tempo reale del flusso sanguigno intracranico, consentendo il rilevamento di restringimento o costrizione delle arterie cerebrali. Misurando la MFV (definita come velocità telediastolica + 1/3 (picco di velocità sistolica + velocità telediastolica)6, i medici possono quantificare la gravità del vasospasmo fino a 2,5 giorni prima dell'insorgenza dei sintomi7. Contemporaneamente, misurando PI (definito come velocità sistolica di picco - velocità telediastolica)/velocità media), si possono rilevare valori elevati (>1,2)7. Valori elevati a loro volta suggeriscono un aumento della resistenza cerebrovascolare, evidenziando la compromissione della perfusione distale associata al vasospasmo dei vasi distali7o all'aumento della pressione intracranica. L'uso combinato di TCCD, PI e MFV facilita la diagnosi precoce e il monitoraggio del vasospasmo, consentendo interventi tempestivi per prevenire il danno ischemico e migliorare gli esiti dei pazienti.

In secondo luogo, nei casi di aumento dell'ICP, la dinamica cerebrovascolare può essere valutata attraverso PI e MFV. PI e MFV riflettono cambiamenti nel flusso sanguigno cerebrale e nella resistenza vascolare, entrambi influenzati da aumenti di ICP. L'aumento dell'ICP può comportare valori elevati di PI a causa di una ridotta compliance cerebrovascolare, mentre una diminuzione dell'MFV indica una ridotta perfusione cerebrale secondaria a pressioni intracraniche elevate4. Il monitoraggio di questi parametri consente ai medici di valutare la gravità dell'aumento dell'ICP, guidare le decisioni terapeutiche e valutare la risposta agli interventi volti a ridurre l'ICP.

In terzo luogo, in caso di arresto circolatorio cerebrale, le valutazioni PI e MFV svolgono un ruolo fondamentale nel confermare la cessazione del flusso sanguigno cerebrale. L'identificazione rapida dell'arresto circolatorio cerebrale utilizzando la TCCD e i parametri emodinamici è essenziale per avviare interventi sensibili al tempo, come le misure avanzate di neuroterapia critica, per ripristinare la perfusione cerebrale se rilevata in modo tempestivo.

In sintesi, la TCCD offre uno strumento non invasivo al letto del paziente per lo screening del vasospasmo cerebrale, dell'aumento dell'ICP e dell'arresto circolatorio cerebrale. Fornendo la visualizzazione e la quantificazione in tempo reale dell'emodinamica cerebrale, la TCCD consente ai medici di diagnosticare, monitorare e gestire queste condizioni neurologiche critiche, con il potenziale per migliorare gli esiti dei pazienti e ridurre la morbilità e la mortalità. Ma nonostante il noto valore diagnostico dell'ecografia transcranica, l'utilizzo point-of-care della TCCD nella medicina di terapia intensiva rimane variabile, in parte perché la formazione in questa modalità tra gli ospedali è ancora incoerente a causa della mancanza di formazione e istruzione standardizzate.

Per colmare queste lacune, questo articolo propone un protocollo di acquisizione delle immagini TCCD negli adulti che può essere utilizzato presso il point-of-care (PoC). In generale, un'ecografia PoC è un'ecografia che viene eseguita e interpretata dal medico curante primario di un paziente8. Ciò è in contrasto con un'ecografia consultiva che è richiesta dal medico curante principale di un paziente, ma eseguita da un team di specialisti separato. Mentre la TCD consultiva o TCCD include tipicamente l'interrogazione Doppler di più arterie cerebrali, questo protocollo PoC è incentrato sull'interrogazione selettiva dell'arteria cerebrale media (MCA) per due motivi: (1) l'MCA è in genere il ramo del Circolo di Willis più facile da insonare con la TCCD e (2) l'MCA è responsabile di circa il 70% del flusso dall'arteria carotide interna, quindi l'analisi dell'MCA può portare una buona informazione sul flusso sanguigno cerebrale nel suo complesso9.

Questo protocollo TCCD PoC include la selezione e il posizionamento del trasduttore, l'acquisizione della sequenza e l'ottimizzazione delle immagini. Inoltre, l'uso della TCCD PoC sarà discusso come mezzo di screening per le seguenti tre condizioni: vasospasmo, aumento della pressione intracranica e progressione dell'arresto circolatorio cerebrale.

Protocollo

Questa procedura aderisce agli standard etici del comitato istituzionale per la sperimentazione umana e alla Dichiarazione di Helsinki. L'ecografia è considerata una procedura a rischio minimo; pertanto, generalmente non è richiesto il consenso scritto del paziente. Nello studio sono stati inclusi pazienti con preoccupazioni per i cambiamenti neurologici in un contesto clinico appropriato. Sono stati esclusi quelli con ferite aperte alla testa, incisioni chirurgiche o medicazioni chirurgiche nel sito di insonazione. I materiali di consumo e le attrezzature utilizzate in questo studio sono elencati nella Tabella dei materiali.

1. Selezione del trasduttore

  1. Selezionare la sonda phased-array (1-5 MHz) per la scansione TCCD. Questa sonda fornisce l'ingombro più piccolo per l'insonazione della finestra transtemporale.
    NOTA: Il termine "sonda phased-array" è spesso usato per riferirsi alla sonda ad arco a settore phased-array lineare 6,10. Questa terminologia può essere ambigua, poiché tutti i trasduttori a ultrasuoni contemporanei utilizzano la fasatura per dirigere il fascio di ultrasuoni. Per mantenere le cose concise, questa revisione utilizzerà "sonda phased-array" al posto di "sonda ad arco a settore phased-array lineare".

2. Impostazioni della macchina

  1. Impostare la macchina sulla preimpostazione transcranica . Questa preimpostazione è disponibile nella maggior parte delle macchine moderne. In questo modo l'indicatore viene impostato a destra dello schermo.
    NOTA: Se la preimpostazione transcranica non è disponibile, è possibile utilizzare la preimpostazione cardiaca . L'indicatore si troverà a sinistra dello schermo per questo preset.
    1. Impostare la modalità iniziale su Modalità B (scala di grigi bidimensionale11). Profondità del set 13-16 cm.
      NOTA: Questa profondità catturerà una linea convessa iperecogena, che rappresenta l'osso temporale omolaterale, di solito a una profondità di circa 1-2 cm. Mentre l'osso temporale controlaterale sarà visto come struttura iperecogena concava a profondità di 14-16 cm.
    2. Per la migliore ergonomia di scansione, posizionare la macchina in modo che lo schermo a ultrasuoni sia direttamente in linea con la sonda a ultrasuoni.

3. Posizione del paziente

  1. Posizionare il paziente in posizione supina con la testata del letto a 30 gradi.

4. Tecnica di scansione

  1. Applicare il gel sulla sonda.
  2. Posizionare la sonda sulla finestra transtemporale (Figura 1), parallela al suolo con il segno di indice rivolto verso il paziente anteriormente.
    NOTA: L'area transtemporale si trova appena sopra l'arco zigomatico e davanti al trago dell'orecchio6.

5. Viste transcraniche

  1. Utilizzare un movimento scorrevole per scansionare il tessuto cerebrale vicino fino a quando non vengono identificate le strutture intracraniche rilevanti. Questi fungono da punto di partenza per identificare i punti di riferimento necessari per PoCUS TCCD.
  2. Identificare l'osso temporale omolaterale, che in genere si vede a circa 1 cm11.
  3. Identificare l'osso temporale controlaterale, che in genere si aggira intorno ai 14-16 cm11.
    NOTA: La finestra temporale omolaterale appare come una struttura iperecogena concava o lineare. La finestra temporale controlaterale ha un aspetto più concavo11.
  4. Identificare il terzo ventricolo, che appare come due linee iperecogene con una sottile struttura ipoecogena in mezzo che rappresentano il liquido cerebrospinale.
    NOTA: Questo è tipicamente visto a una profondità di 6-8 cm11. Utilizzare un movimento scorrevole o ampio fino a identificare la struttura sovrastante12. Questo non è un passaggio essenziale per questo protocollo. Se non chiaramente identificato può procedere con il passaggio successivo.

6. Interrogazione Color Doppler dell'arteria cerebrale media (MCA)

  1. Iniziare con la vista ottenuta dal passaggio nella sezione precedente.
  2. Inizia riducendo la profondità in modo che il campo lontano sia di 10 cm.
  3. Sul lato sinistro della metà superiore dello schermo a ultrasuoni si trova la grande casella di campionamento del flusso di colore.
    NOTA: L'MCA dovrebbe ora apparire come una struttura lineare con il flusso sanguigno diretto verso il trasduttore a ultrasuoni. Il colore rosso indica il flusso che si muove verso il trasduttore.
  4. Avviare il Pulse Wave Doppler e centrare la scatola sul segnale di flusso di colore rosso dell'MCA.
  5. Ottieni una forma d'onda Doppler spettrale.
    NOTA: La normale velocità del flusso sanguigno MCA mostra una brusca corsa sistolica verso l'alto seguita da una graduale decelerazione durante la diastole13.
    1. Tracciare il contorno per misurare la velocità, il tempo, l'integrale per un ciclo cardiaco.
      NOTA: Nell'ecografia con modalità transcranica, una volta completato il tracciato, verranno generati automaticamente più valori.
    2. Assicurarsi che sia visualizzato MFV o Time Average Velocity (TAV) o Time Adjusted Peak Velocity (TAP) o Time Average Maximum Velocity (TAMAX). In caso contrario, calcola2 per (PSV + (EDV x 2))/3.
      NOTA: Una velocità media del flusso superiore a 120 potrebbe sollevare la preoccupazione per un possibile aumento dei rischi di vasospasmo. L'angolo di sonanza deve idealmente essere compreso tra 0 e 30 gradi, altrimenti le velocità misurate saranno sottostimate14. La velocità media del flusso (MFV), la velocità di picco regolata nel tempo (TAP), la velocità massima media nel tempo (TAMAX) e la velocità media nel tempo (TAV) verranno utilizzate in modo intercambiabile.
    3. Assicurarsi che sia visualizzato l'indice di pulsatilità. In caso contrario, calcolarlo utilizzando la formula PSV-EDV)/MFV15.
      NOTA: Il PI può essere convertito in una stima di ICP utilizzando la seguente formula: ICP = (10,93 x PI)-1,28. La progressione verso PI > 2 potrebbe sollevare preoccupazioni per un elevato ICP16. PI è resistente all'insonazione fuori asse in quanto è un rapporto relativo. Tutte le misurazioni di questo valore saranno influenzate allo stesso modo, quindi il valore PI rimarrà preservato17.

7. Fasi post-procedurali

  1. Esamina le immagini acquisite e gli spettri Doppler per assicurarti che soddisfino gli standard di qualità diagnostica.
  2. Assicurati che tutte le immagini e i dati Doppler siano salvati ed etichettati correttamente per riferimento e analisi futuri.
  3. Informare il paziente su eventuali passaggi di follow-up o ulteriori test, se necessario.

Risultati

Questa sezione descriverà l'analisi e l'interpretazione dei dati ottenuti dal protocollo di cui sopra e la sua utilità clinica. La Figura 1 mostra la posizione fisica sulla testa in cui viene eseguito il TCCD: nella finestra transtemporale. La Figura 2 mostra questa finestra transtemporale che mostra l'MCA omolaterale interrogato con il Doppler a onde pulsate (PWD). Con la scatola PWD posizionata a una profondità di 45-65 mm18, dovrebbe emergere un profilo di velocità che può essere utilizzato per calcolare MFW e PI. In questo caso particolare, i dati Doppler dimostrano un MFV normale (<80 cm/s) e un PI normale (<1,2)19. Al contrario, un MFV superiore a 120 cm/s è anormale. Tale valore sarebbe indicativo di vasospasmo in pazienti con patologia intracranica a rischio di causare vasospasmo (ad esempio, emorragia subaracnoidea).

Ad esempio, la Figura 3 mostra un TCCD PoC ottenuto su un paziente con alterazioni neurologiche acute il giorno 8 dopo l'avvolgimento dell'aneurisma dell'arteria cerebrale media destra per emorragia subaracnoidea. Il TCCD PoC ha rivelato un'elevata velocità media del flusso nell'MCA omolaterale rispetto agli studi precedenti. Successivamente è stata eseguita un'angiografia TC della testa, che ha confermato il vasospasmo nella circolazione anteriore destra.

Nei pazienti con patologia intracranica che potrebbe portare a ipertensione intracranica, PoC TCCD può misurare il PI per lo screening non invasivo di un'elevata pressione intracranica 16,20,21. Ad esempio, Bellener et al. hanno sviluppato una formula semplificata per stimare la relazione20: ICP = 10,93 × PI − 1,28.

La Figura 4 mostra un paziente inizialmente presentato con emorragia intracranica e il TCCD PoC iniziale aveva un PI normale. Successivamente, è stato notato che il paziente aveva uno stato mentale in peggioramento, la TCCD PoC è stata ripetuta e ha rivelato un PI elevato preoccupante per un possibile aumento della pressione intracranica. Per trattare questo, sono stati somministrati liquidi ipertonici e la successiva imaging TC ha rivelato che l'emorragia del paziente stava peggiorando.

La TCCD può anche essere utilizzata per lo screening della progressione verso l'arresto circolatorio cerebrale che precede la morte cerebrale. La progressione verso la morte cerebrale include tipicamente una regressione del flusso cerebro-arterioso con un aumento della resistività (Figura 5). Questi risultati della TCCD dovrebbero portare i medici a ottenere ulteriori test accessori, tra cui uno studio completo sulla TCCD allo scopo di determinare definitivamente l'arresto circolatorio in conformità con le linee guida specifiche dell'istituto. A titolo di esempio, la Figura 6 è un TCCD PoC di un paziente poche ore dopo un arresto cardiaco prolungato e il successivo ritorno della circolazione cardiaca. L'innesco immediato per l'esame TCCD PoC è stato il risultato dell'esame fisico di alunni fissi e non reattivi. Sebbene non fosse disponibile alcun servizio consultivo di TCCD presso la struttura e il paziente fosse troppo instabile per il test dell'apnea, i risultati della TCCD PoC sono stati supportati da una successiva TC della testa che ha rivelato un edema cerebrale diffuso.

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Figura 1: Finestra transtemporale. Finestra transtemporale con schema semplificato del cerchio di Willis. I numeri rappresentano la profondità alla quale l'MCA omolaterale verrà visualizzato sull'ecografia. La freccia rappresenta la direzionalità del flusso sanguigno. Il cerchio blu rappresenta la posizione in cui deve essere posizionata la sonda. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

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Figura 2: TCCD normale. TCCD dell'MCA omolaterale a profondità di 47 mm. L'immagine rivela una TAV normale e una PI normale. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

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Figura 3: TCCD con velocità media del flusso elevata. TCCD dell'MCA omolaterale a profondità di 50 mm. Questa immagine rivela un elevato TAP: velocità di picco regolata nel tempo (equivalente a MFV o TAV o TAMAX) e PI normale. In un contesto clinico appropriato, ciò suggerisce vasospasmo. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

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Figura 4: TCCD con indice di pulsatilità elevato. La TCCD mostra un peggioramento della PI con correlazione clinica relativa all'aumento della pressione intracranica in un contesto clinico appropriato. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

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Figura 5: Progressione Doppler transcranica nell'arresto circolatorio cerebrale. Rappresentazione schematica dei cambiamenti progressivi attesi nella morfologia della forma d'onda dell'arteria cerebrale media come osservato su TCD/TCCD in progressione verso l'arresto circolatorio cerebrale. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

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Figura 6: TCCD dell'arresto circolatorio cerebrale. Piccoli picchi sistolici con piccola inversione diastolica relativa alla progressione verso l'arresto circolatorio cerebrale. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Discussione

L'ecografia PoC sta svolgendo un ruolo sempre più vitale nella diagnosi e nella gestione dei pazienti con disfunzione d'organo acuta, come si è visto con gli esami RUSH e FAST. Tuttavia, nella valutazione della funzione cerebrale, ad oggi esistono poche linee guida pubblicate per i medici che cercano di eseguire la TCCD PoC.

Per sviluppare questo protocollo PoC, abbiamo scelto di adattare il TCCD piuttosto che l'imaging TCD. A differenza della TCD tradizionale, la TCCD combina la modalità B e il color Doppler, consentendo una correzione dell'angolo che si traduce in una misurazione più accurata della velocità del flusso22. Inoltre, questo protocollo proposto in questo manoscritto ha abbreviato i protocolli TCCD esistenti per concentrarsi su un'unica finestra ecografica: il trans-temporale. Questo perché la finestra transtemporale è più facilmente accessibile con gli ultrasuoni rispetto alle alternative come il12 transorbitale e transforaminale. Inoltre, la finestra transtemporale fornisce la posizione di insonazione ottimale per stimare la velocità del flusso sanguigno cerebrale (CBFV) dell'MCA, che è l'arteria più grande della circolazione cerebrale anteriore e riceve circa il 70% del flusso sanguigno dell'arteria carotide interna4.

Sebbene il concetto di TCCD PoC rimanga agli albori, ci sono alcune prove pubblicate a sostegno del suo utilizzo nella pratica clinica. Ad esempio, durante lo screening per l'aumento della pressione intracranica in ambito acuto, è stato dimostrato che il TCCD PoC fornisce uno strumento di screening razionale per aumentare l'ICP 5,23. Sulla base di queste evidenze esistenti, la Società Europea di Medicina di Terapia Intensiva elenca ora la TCCD come uno strumento che gli intensivisti devono considerare durante lo screening dei pazienti per ICP24 elevato. Per lo scenario dello screening della morte cerebrale, una meta-analisi nel 2016 di 22 studi pubblicati ha mostrato che la TCD ha rilevato l'arresto circolatorio cerebrale con sensibilità 0,9% e specificità 0,9825.

Sebbene il TCCD PoCUS abbia i suoi vantaggi, ci sono anche importanti limitazioni. In primo luogo, l'esame può essere tecnicamente difficile nel contesto di una scarsa finestra acustica dell'osso temporale, specialmente negli anziani, con insonanza incompleta che si verifica nel 10% dei pazienti con malattie cerebrovascolari22. In secondo luogo, le velocità assolute ottenute dalla TCCD nella valutazione del vasospasmo possono stimare erroneamente le velocità del flusso sanguigno arterioso reale poiché le velocità normali riportate sono più ampiamente convalidate per le sonde non di imaging utilizzate nella TCD26. Ciononostante, nuovi studi emergenti suggeriscono che i valori sono almeno comparativi tra le due modalità3. In terzo luogo, quando si utilizza la TCCD per valutare la progressione dell'arresto circolatorio cerebrale, gli studi hanno dimostrato che, nonostante la presenza di forme d'onda Doppler spettrali rassicuranti, il flusso cerebrale medio può essere inadeguato a sostenere la vita poiché i pazienti possono ancora qualificarsi come morte cerebrale sulla base di test clinici convalidati25,27. In quarto luogo, il PI utilizzato per stimare il livello di ICP ha un ampio intervallo di confidenza, e quindi è necessario prestare attenzione quando si utilizza il PI per correlarlo con uno specifico livello di ICP28. L'ampio intervallo di confidenza nella relazione tra PI e ICP si verifica perché più fattori possono influenzare PI senza impatto sull'ICP. Ad esempio, i cambiamenti nella PaCO2 o l'aumento della pressione arteriosa possono influenzare il flusso sanguigno cerebrale e il PI indipendentemente dall'ICP29. Una diminuzione della CPP, che presenta una tendenza all'aumento del PI, può derivare da un aumento della PIC o da una diminuzione della MAP. In quanto tale, il PI è inversamente proporzionale a una CPP media o direttamente proporzionale alla pressione arteriosa. Pertanto, si raccomanda di utilizzare l'utilizzo dell'aumento dell'indice PI per seguire l'aumento dell'ICP e l'andamento decrescente dell'IPC nel tempo, e non per i valori assoluti dell'ICP30. Anche con questo in mente, fattori confondenti come la mancanza di flusso pulsatile da V-A ECMO o LVAD rendono PI non interpretabile per ICP correlato12.

Anche con queste limitazioni, la TCCD PoC ha valore come strumento di screening al letto del paziente nella diagnosi e nella gestione della disfunzione neurologica acuta. Sviluppando questo protocollo point-of-care, la speranza è di demistificare la TCCD ai non neurosonologi incaricati di prendersi cura dei malati critici, specialmente in contesti con risorse limitate.

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
Sonda per ultrasuoni a bassa frequenza (C35xp)SonoSite (FujiFilm)P19617
SonoSite X-porte UltrasoundSonoSite (FujiFilm)P19220
Gel per ultrasuoniAquaSonicPLI 01-08

Riferimenti

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Ecografia duplex transcranica con codice colore dell'arteria cerebrale media al punto di cura
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