경두개 도플러 초음파를 이용한 대뇌 혈류의 기능적 영상

초록

출처: Hage, BD et. al., 대뇌 혈류 모니터링을 위한 기능적 경두개 도플러 초음파. J. Vis. 특급. (2021)

이 동영상은 도플러 초음파를 뇌 혈류 속도(CBFV)를 실시간으로 측정하기 위한 기능적 이미징 도구로 사용하는 방법을 보여줍니다. 이 연구는 숨을 참는 것과 같은 작업 중 중대뇌 동맥의 빈도 이동이 CBFV의 변화를 어떻게 드러내는지 강조하여 뇌 활동과 혈관 역학에 대한 통찰력을 제공합니다.

프로토콜

인간 참가자와 관련된 모든 절차는 인간 복지를 위한 기관, 국가 및 국제 지침에 따라 수행되었으며 지역 기관 검토 위원회에서 검토되었습니다.

1. 프리핸드 트랜스 두개 도플러 초음파(TCD)

참고: "프리핸드" TCD는 기능적 경두개 도플러 초음파(fTCD) 실험을 시작하기 전에 뇌 혈류 속도(CBFV) 신호를 찾기 위해 휴대용 변환기로 TCD를 작동하는 것을 말합니다.

1. TCD 매개변수 설정
   1. MCA를 처음 검색하는 동안 전력을 상당히 높은 값(예: 400mW)으로 유지합니다. MCA 신호를 찾으면 "양호한" 신호를 유지하면서 전력을 최대한 줄이십시오(2.2.7단계 참조).
      참고: 초기 검색 중에 합리적으로 높은 전력을 사용하는 것은 더 높은 전력으로 MCA 신호를 더 빨리 발견할 수 있기 때문에 음향 방사선에 노출되는 ALARA(As Low As Reasonably Achievable) 원칙을 위반하지 않습니다.
   2. MCA 신호를 처음 검색하는 동안 샘플 부피를 8–12mm로 설정합니다. 신호를 찾기 어려운 경우 게이트 크기를 늘려 신호의 강도를 높이되, 이렇게 하면 하나 이상의 인근 동맥의 신호가 MCA의 신호에 통합될 수 있습니다.
   3. "배경 소음을 최소한으로 유지하되 존재하게 유지"하는 것을 목표로 게인을 중간 수준으로 설정합니다.
   4. 고역 통과 필터 컷오프(일반적으로 "임계값"이라고 함)를 50–150Hz로 설정합니다.
   5. 피험자가 성인인 경우, 깊이를 MCA의 M1 세그먼트의 평균 중간점 깊이인 50mm로 설정합니다(그림 1).
      참고: 이 설정은 후속 단계에서 자세히 설명합니다. 자식에 대한 깊이 설정은 표 1에 나와 있습니다.

2. 측두창 찾기
참고: 초측두엽 음향창이라고도 하는 측두창은 뼈가 가장 얇은 두개골의 일부이므로 두개골을 통해 저주파 초음파 에너지를 전달할 수 있습니다(그림 2).

1. 유아 및 어린이의 경우, 피부 아래에서 쉽게 느낄 수 있는 귀 바로 앞("기관간 공간")과 접합궁의 가장자리 위쪽에 측두창을 배치합니다.
2. 청소년 및 청소년의 경우 하위 창 중 하나를 통해 측두창을 찾습니다.
   {{ TAG_136}}참고: 일반적으로 후방 하위 창이 최상의 신호를 제공합니다(그림 2).
3. 30세 이상의 성인의 경우 귀 바로 앞에 측두창을 배치하십시오.
   참고: 두개골 뼈의 다공성 증가로 인해 나이가 들면서 음향 창의 크기가 줄어들어 일부 노인은 매우 제한된 측두창을 갖게 됩니다. 그러한 개인에서 MCA의 양측 조화는 때때로 불가능합니다.
   

3. 트랜스듀서 적용

1. 트랜스듀서 표면을 덮을 만큼 충분한 초음파 젤을 도포합니다.
   참고: 머리에 씌울 때 젤은 두피와 도플러 프로브 표면 사이의 밀봉을 유지하기에 충분한 공간을 덮어야 합니다. 따라서 프로브 표면 아래의 공기 결합으로 인한 신호 중단을 방지합니다.
2. 젤이 차갑게 느껴질 수 있음을 피험자에게 경고합니다(실온인 경우).
3. 섹션 1.2에 있는 측두 창에 변환기를 놓습니다.
   

4. MCA 검색

1. 두피에 변환기를 배치한 후 MCA 신호를 검색하며, 이는 일반적으로 초기 변환기 두피 배치 위치에서 약간 앞쪽(앞쪽) 및 위쪽(머리 쪽)에 위치합니다.
2. TCD 스펙트럼 신호가 즉시 명확하지 않은 경우 두피를 기준으로 동일한 위치를 유지하면서 트랜스듀서의 각도를 조정하십시오. 프로브를 rostral에서 꼬리로(발 쪽으로) 그리고 뒤쪽에서 앞쪽으로 천천히 각도를 맞춥니다.
   참고: 그림 3은 같은 위치에서 가져온 두 개의 스펙트럼을 보여줍니다. 그러나 다른 각도에서.
3. 1.4.2단계를 수행한 후에도 신호가 여전히 없는 경우 색상 M 모드 디스플레이에서 다른 깊이(빨간색으로 표시)에서 MCA의 흐름을 확인합니다. 신호 깊이를 5mm 단위로 늘리거나 줄이고 1.4.2단계에 설명된 대로 검색합니다. 흐름이 M 모드에서는 보이지만 도플러 스펙트럼에서는 보이지 않는 경우 흐름 신호가 도플러 스펙트럼에서 보일 때까지 깊이를 늘리거나 줄입니다.
4. 여전히 만족스러운 신호를 얻지 못하면 변환기를 두피에서 약간 더 앞쪽에 있는 가까운 위치로 이동하고 1.4.1–1.4.3 단계를 반복합니다.
5. 최적의 MCA 신호가 얻어지면 깊이와 최대 속도를 기록하십시오.
6. 빨 수 있는 메이크업 펜을 사용하여 최적의 신호가 발견된 두피(변환기 가장자리의 트레이스 부분)에 표시를 합니다.
   
   

5. 분기점 검색
참고: 내부 경동맥(ICA)의 분기점을 찾는 것은 MCA가 모니터링 중인 동맥인지 확인하는 데 중요합니다. 분기가 양쪽에서 동일한 깊이에 있지 않을 수 있으므로 양측 모니터링을 수행하는 경우 이 단계를 양쪽에서 수행해야 합니다.

1. ICA의 분기점에서 MCA로 향하는 신호와 전대뇌동맥(ACA)이 기록될 때까지(그림 4), 일반적으로 51-65mm의 깊이에서 깊이를 증가시킵니다.
2. 검색 1.4.2단계에 설명된 절차를 사용하여 최적의 분기 스펙트럼 신호를 얻습니다. 항상 가능한 가장 빠른 속도의 스펙트럼 신호를 위해 노력하십시오.
3. 최적의 분기 신호가 얻어지면 분기의 깊이를 기록하십시오.
4. 양측 모니터링의 경우 머리 반대쪽에서 섹션 1.1–1.4와 단계 1.5.1–1.5.3을 반복합니다.

2. 고정장치 배치 후 MCA 재배치

참고: fTCD 실험의 경우 CBFV를 10-90분 이상 모니터링해야 합니다. 따라서 고정 장치(그림 5)는 안정성을 제공하는 데 중요합니다.

1. 고정 장치 배치
   1. 육안 검사를 통해 고정 장치(TAG_355 TAG_354 TAG_353그림 5)를 피험자의 대략적인 머리 크기에 맞게 조정합니다.
   2. 헤드셋을 머리에 착용하기 전에 피험자에게 경고하십시오. 헤드셋을 피험자의 머리에 씌웁니다.
      참고: 피험자의 머리카락이 길거나 굵은 경우, 사용하는 고정 장치에 따라 피험자의 머리카락을 뒤로 묶어야 할 수도 있습니다.
   3. 고정 장치의 착용감을 조정하고 장치가 너무 빡빡한지 피험자에게 물어보십시오.
      참고: 장치는 약간 부딪혔을 때 움직이지 않을 만큼 충분히 조여야 하지만 피사체가 불편하지 않을 만큼 느슨해야 합니다.

2. MCA 신호 찾기
   1. 변환기를 제자리에 고정하는 고정 장치의 메커니즘을 풉니다(예: 그림 5{{TAG_407 TAG_410}}{{TAG_409 TAG_408 TAG_411}}와 같이 메커니즘을 풉니다. 노브를 시계 반대 방향으로 돌려) 변환기가 자유롭게 움직일 수 있도록 합니다.
   2. 트랜스듀서에 겔을 바르기 전에(섹션 2.1에서 이미 제자리에 있어야 함) 겔이 차가울 수 있음을 피험자에게 경고합니다(실온에서 보관된 경우).
   3. 트랜스듀서의 면을 덮을 만큼 트랜스듀서에 초음파 젤을 충분히 바릅니다.
   4. 트랜스듀서가 1.4.6단계에서 만든 표시의 맨 위에 위치하도록 고정 장치를 조정합니다.
   5. 1.4.1–1.4.3단계에 설명된 절차를 사용하여 최적의 MCA 스펙트럼 신호를 검색합니다. 항상 가능한 최고 속도의 스펙트럼 신호를 위해 노력하십시오.
      참고: 프리핸드 TCD와 비교할 때, 고정 장치를 사용하여 MCA가 위치하는 최적의 깊이는 프리핸드 장치의 깊이와 약간(최대 1-2mm) 다를 수 있습니다. 이는 고정 장치가 커플 링 젤 씰을 유지하면서 트랜스듀서를 두피에서 약간 더 멀리 유지할 수 있기 때문입니다.
   6. 최적의 MCA 스펙트럼 신호가 발견되면 고정 장치의 메커니즘을 조여 변환기를 제자리에 고정합니다. 깊이 및 기타 모든 설정을 기록해 둡니다.
   7. 최대 속도를 정확하게 추적하는 스펙트럼 엔벨로프를 유지하면서 가능한 한 전력을 줄입니다(1.1.1단계 참조).
   8. 양자 모니터링의 경우 반대쪽에서 2.2.1–2.2.7 단계를 반복합니다.

3. 숨 참기 기동 수행

참고: 이 섹션은 섹션 1 및 섹션 2에 설명된 실험 설정을 사용하여 수행할 수 있는 기능 실험의 예로 제공됩니다.

1. 섹션 1 및 섹션 2에 설명된 모든 단계를 수행합니다.
2. TCD 소프트웨어에서 녹음을 시작합니다.
3. 양호한 기준선 기록을 달성하기 위해 3분 동안 정상적으로 호흡하고 CBFV가 이전 실험이나 자극에서 안정화되도록 합니다. 위치
4. 3부터 천천히 카운트다운합니다. 하나를 세면, 피험자에게 정상적인 흡기에 따라 숨을 참기 시작하도록 요청한다.
   참고: 피험자는 폐의 이산화탄소를 감소시키고 뇌혈관 반응성으로 인한 CBFV의 증가를 관찰할 가능성을 감소시킬 수 있으므로 깊게 숨을 들이쉬지 않아야 한다. 피험자는 또한 발살바 기동(Valsalva maneuver)을 수행하는 것을 피해야 하는데, 이 동작에서는 유지된 흡기에 대해 흉곽내 압력이 상당히 증가한다.
5. TCD 기록에 숨 참기의 시작을 알리는 표시를 놓는다.
6. 피험자가 30초 동안 또는 더 이상 숨을 참는 것이 불편할 때까지 숨을 참게 합니다.
7. 피험자가 숨을 들이쉴 때, TCD 기록에 숨 참기가 끝났음을 알리는 표시를 합니다.
8. TCD를 사용하여 CBFV를 계속 모니터링하고 숨참기가 끝난 후 최소 30초 동안 기록하여 CBFV가 기준선 값으로 돌아가는지 확인합니다.

표 1: 다양한 연령의 MCA 깊이.

나이{{TAG_577{{TAG_580{{TAG_612{{TAG_ 631년{{TAG_703

중대뇌동맥 깊이 (mm){{TAG_587
0–3개월	25
3-12개월	30{{TAG_627{{TAG_628
1-3년	35–45
3–6년	40– 45
6-10년	45–50
10-18년 {{TAG_ 693}}	45–50
{{>18년{{TAG_710	50

{{TAG_572{{TAG_573{{TAG_574

결과

재료