Imagem funcional do fluxo sanguíneo cerebral usando ultrassom Doppler transcraniano

Resumo

Source: Hage, B. D. et. al., Ultrassom Doppler Transcraniano Funcional para Monitoramento do Fluxo Sanguíneo Cerebral. J. Vis. Exp. (2021)

Este vídeo demonstra o uso do ultrassom Doppler como uma ferramenta de imagem funcional para medir a velocidade do fluxo sanguíneo cerebral, ou CBFV, em tempo real. Ele destaca como as mudanças de frequência na artéria cerebral média durante tarefas como prender a respiração revelam mudanças no CBFV, oferecendo informações sobre a atividade cerebral e a dinâmica vascular.

Protocolo

Todos os procedimentos envolvendo participantes humanos foram realizados em conformidade com as diretrizes institucionais, nacionais e internacionais para o bem-estar humano e foram revisados pelo conselho de revisão institucional local.

1. Localizando o sinal da artéria cerebral média (MCA) por ultrassom Doppler transcraniano (TCD) à mão livre{TAG_16}}

NOTA: } TCD "à mão livre" refere-se a uma operação de TCD com um transdutor portátil para encontrar um sinal de velocidade do fluxo sanguíneo cerebral (CBFV) antes de iniciar um experimento de ultrassom Doppler transcraniano funcional (fTCD).

1. Configurando parâmetros TCD
   1. Mantenha a energia em um valor razoavelmente alto (por exemplo, 400 mW) durante a busca inicial pelo MCA. Assim que o sinal MCA for localizado, reduza a potência o máximo possível, mantendo um sinal "bom" (consulte a etapa 2.2.7).
      NOTA: O uso de uma potência razoavelmente alta durante a pesquisa inicial não viola o princípio "As Low As Reasonably Achievable" (ALARA) de exposição à radiação acústica porque uma potência mais alta permitirá que o sinal MCA seja descoberto mais rapidamente.
   2. Defina o sample volume para 8–12 mm durante a busca inicial pelo sinal MCA. Se o sinal for difícil de encontrar, aumente o tamanho da porta para aumentar a intensidade do sinal, mas observe que isso pode incorporar o sinal de uma ou mais artérias próximas ao sinal do MCA.
   3. Defina o ganho em um nível médio, com o objetivo de "manter o ruído de fundo no mínimo, mas presente".
   4. Defina o corte do filtro passa-alta (normalmente denominado "limiar") para 50–150 Hz.
   5. Se o sujeito for um adulto, defina a profundidade para 50 mm, que é a profundidade média do ponto médio do segmento M1 do MCA (Figura 1).
      NOTA:{TAG_87}} Essa configuração será discutida com mais detalhes nas etapas subsequentes. As configurações de profundidade para filhos são fornecidas em Tabela 1.

2. Localizando a janela temporal
{TAG_106}}NOTA: A janela temporal, também chamada de janela acústica transtemporal, é uma parte do crânio onde o osso é mais fino, permitindo assim a transmissão de energia ultrassônica de baixa frequência através do crânio (Figura 2{TAG_117}}).

1. Para bebês e crianças pequenas, localize a janela temporal logo na frente da orelha (o "espaço intertragal") e acima da borda rostral do arco zigomático, que pode ser facilmente sentida sob a pele.
2. Para adolescentes e adultos jovens, localize a janela temporal através de qualquer uma das subjanelas.
   {{ TAG_136}}NOTA: A subjanela posterior geralmente fornece o melhor sinal (Figura 2).
3. Para adultos com 30 anos ou mais, localize a janela temporal bem na frente da orelha.
   NOTA: A janela acústica diminui de tamanho à medida que as pessoas envelhecem devido ao aumento da porosidade do osso do crânio, fazendo com que algumas pessoas mais velhas tenham uma janela temporal muito limitada. Nesses indivíduos, a insonação bilateral da ACM às vezes é impossível.
   

3. Aplicando o transdutor

1. Aplique gel de ultrassom suficiente para cobrir a superfície do transdutor.
   NOTA: }Quando colocado na cabeça, o gel deve cobrir espaço suficiente para manter uma vedação entre o couro cabeludo e a superfície da sonda Doppler, evitando assim a interrupção do sinal do acoplamento de ar sob a superfície da sonda.
2. Alerte o sujeito de que o gel pode sentir frio (se estiver em temperatura ambiente).
3. Coloque o transdutor na janela temporal, localizada na seção 1.2.
   

4. Procurando o MCA

1. {TAG_211}}Depois de colocar o transdutor no couro cabeludo, procure o sinal MCA, que geralmente estará localizado ligeiramente anterior (para frente) e rostral (em direção à cabeça) do local da colocação inicial do transdutor no couro cabeludo.
2. Se o sinal espectral do TCD não for imediatamente óbvio, ajuste o ângulo do transdutor, mantendo-o no mesmo local em relação ao couro cabeludo. Incline lentamente a sonda de rostral para caudal (em direção aos pés) e posterior para anterior.
   NOTA: A Figura 3 mostra dois espectros retirados da mesma posição, mas em ângulos diferentes.
3. Se um sinal ainda estiver ausente após executar a etapa 1.4.2, verifique a exibição colorida do modo M para fluxo no MCA em diferentes profundidades (indicadas pela coloração vermelha). Aumente ou diminua a profundidade do sinal em passos de 5 mm e pesquise conforme descrito na etapa 1.4.2. Se o fluxo for visível no modo M, mas não no espectro Doppler, aumente ou diminua a profundidade até que o sinal de fluxo seja visível no espectro Doppler.
4. Se um sinal satisfatório ainda não for obtido, mova o transdutor para uma posição próxima no couro cabeludo, que é um pouco mais anterior, e repita as etapas 1.4.1–1.4.3.
5. Quando um sinal MCA ideal for obtido, observe a profundidade e a velocidade máxima.
6. Usando uma caneta de maquiagem lavável, coloque uma marca no couro cabeludo (trace parte da borda do transdutor) onde o sinal ideal foi encontrado.
   
   

5. Procurando a bifurcação
NOTA: Encontrar a bifurcação da artéria carótida interna (ACI) é importante para ajudar a confirmar que a ACM é a artéria que está sendo monitorada. Esta etapa deve ser realizada em ambos os lados se o monitoramento bilateral for realizado, pois a bifurcação pode não estar na mesma profundidade em ambos os lados.

1. Aumente a profundidade até que o sinal da bifurcação da ACI na ACM e artéria cerebral anterior (ACA) seja observado (Figura 4), normalmente a uma profundidade de 51–65 mm.
{TAG_300}}Pesquisar para o sinal espectral de bifurcação ideal usando o procedimento descrito na etapa 1.4.2. Sempre se esforce para obter o sinal espectral de maior velocidade possível.
2. Quando um sinal de bifurcação ideal for obtido, observe a profundidade da bifurcação.
3. Para monitoramento bilateral, repita as seções 1.1–1.4 e as etapas 1.5.1–1.5.3 do outro lado da cabeça.

2. Realocando o MCA após colocar um dispositivo de fixação

NOTA: Para experimentos de fTCD, é necessário monitorar o CBFV por 10 a 90 min ou mais. Portanto, um dispositivo de fixação (Figura 5) é crucial para fornecer estabilidade.

1. Colocando o dispositivo de fixação
   1. {TAG_351}}Por inspeção visual, ajuste o dispositivo de fixação (Figura 5) para o tamanho aproximado da cabeça do sujeito.
   2. Alerte o assunto antes de colocar o fone de ouvido em sua cabeça. Coloque o fone de ouvido na cabeça do sujeito.
      NOTA: Se o sujeito tiver cabelo comprido ou grosso, pode ser necessário prendê-lo para trás, dependendo do dispositivo de fixação que está sendo usado.
   3. Ajuste o ajuste do dispositivo de fixação e pergunte ao sujeito se o dispositivo está muito apertado.
      NOTA: O dispositivo deve estar apertado o suficiente para não se mover quando batido levemente, mas solto o suficiente para que o assunto não fique desconfortável.

2. Localizando o sinal MCA
   1. {TAG_405}}}Afrouxe o mecanismo do dispositivo de fixação que mantém o transdutor no lugar (por exemplo, afrouxe o mecanismo, mostrado em Figura 5, girando um botão no sentido anti-horário) para que o transdutor possa se mover livremente.
   2. Alertar o sujeito antes de aplicar gel nos transdutores (que já devem estar colocados na secção 2.1) e que o gel pode estar frio (se tiver sido armazenado à temperatura ambiente).
   3. Aplique gel de ultrassom suficiente no transdutor para cobrir a face do transdutor.
   4. Ajuste o dispositivo de fixação para que o transdutor fique localizado sobre a parte superior da marca feita na etapa 1.4.6.
   5. Procure o sinal espectral MCA ideal usando o procedimento descrito nas etapas 1.4.1 a 1.4.3. Sempre se esforce para obter o sinal espectral de velocidade mais alta possível.
      {TAG_441}}NOTA: Quando comparado ao TCD à mão livre, a profundidade ideal na qual o MCA está localizado usando o dispositivo de fixação pode diferir ligeiramente (no máximo 1–2 mm) da profundidade do dispositivo à mão livre. Isso ocorre porque o dispositivo de fixação pode manter o transdutor um pouco mais longe do couro cabeludo, mantendo uma vedação de gel de acoplamento.
   6. Quando o sinal espectral MCA ideal for encontrado, aperte o mecanismo do dispositivo de fixação para travar o transdutor no lugar. Observe a profundidade e todas as outras configurações.
   7. Diminua a potência (consulte a etapa 1.1.1) o máximo possível, mantendo um envelope espectral que rastreie a velocidade máxima com precisão.
   8. Para o monitoramento bilateral, repita as etapas 2.2.1–2.2.7 do outro lado.

3. Realizando uma manobra de apneia

NOTA: Esta seção é dada como um exemplo de um experimento funcional que pode ser realizado usando a configuração experimental descrita na seção 1 e na seção 2.

1. Execute todas as etapas descritas na seção 1 e na seção 2.
2. Comece a gravar no software TCD.
3. Respire normalmente por 3 minutos para obter um bom registro de linha de base e permita que o CBFV se estabilize a partir de quaisquer experimentos ou estímulos anteriores.
4. Faça uma contagem regressiva lenta a partir de três. Contando com um, peça ao sujeito para começar a prender a respiração após uma inspiração normal.
   NOTA: O sujeito não deve inspirar profundamente, pois isso diminuiria o dióxido de carbono nos pulmões e diminuiria a probabilidade de observar o aumento do CBFV devido à reatividade cerebrovascular. O sujeito também deve evitar realizar uma manobra de Valsalva, na qual a pressão intratorácica é substancialmente aumentada contra uma inspiração retida.
5. {TAG_529}}}Coloque um marcador no registro do DTC para significar o início da apneia.
6. Faça com que o sujeito prenda a respiração por 30 s ou até que não se sinta mais confortável em prender a respiração.
7. Quando o sujeito inspirar, coloque um marcador na gravação do TCD para significar o fim da apneia.
8. Continue monitorando o CBFV usando TCD e registrando por pelo menos 30 s após o término da apneia para garantir que o CBFV retorne aos valores basais.

Tabela 1: Profundidades da ACM em várias idades.

{{}}}{{}{TAG_575}}Idade	Profundidade da artéria cerebral média (mm)
0–3 meses	25
{{TAG_615 }}3–12 meses	30
1–3 anos	{TAG_642}}35–45{TAG_646{ }}
3–6 anos	{TAG_661}}40– 45
6–10 anos	{45–50
10–18 anos {{TAG_ 693}}	45–50
>18 anos{{TAG_708 }}	50

{{TAG_ 631}}

{TAG_724}}

Resultados

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