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Bioengineering

Ultrassom doppler transcranial funcional para monitoramento do fluxo sanguíneo cerebral

Published: March 15, 2021 doi: 10.3791/62048
Automatic Translation
1, 2, 3
1Department of Biological Systems Engineering, University of Nebraska-Lincoln, 2Department of Biological Systems Engineering, University of Nebraska-Lincoln, 3Department of Biological Systems Engineering, University of Nebraska-Lincoln

Summary

O ultrassom doppler transcranário funcional complementa outras modalidades de imagem funcional, com sua alta resolução temporal de alterações induzidas por estímulo no fluxo sanguíneo cerebral dentro das artérias cerebrais basais. Este artigo métodos fornece instruções passo a passo para o uso de ultrassom doppler transcranário funcional para realizar um experimento de imagem funcional.

Abstract

O ultrassom doppler transcranial funcional (fTCD) é o uso de ultrassom doppler transcraniano (TCD) para estudar a ativação neural ocorrida durante estímulos como movimento físico, ativação de sensores táteis na pele e visualização de imagens. A ativação neural é inferida a partir de um aumento na velocidade de fluxo sanguíneo cerebral (CBFV) que fornece a região do cérebro envolvida no processamento da entrada sensorial. Por exemplo, a visualização da luz brilhante causa aumento da atividade neural no lobo occipital do córtex cerebral, levando ao aumento do fluxo sanguíneo na artéria cerebral posterior, que fornece o lobo occipital. Na FTCD, as mudanças no CBFV são utilizadas para estimar alterações no fluxo sanguíneo cerebral (CBF).

Com sua alta resolução temporal de velocidades de fluxo sanguíneo nas principais artérias cerebrais, o FTCD complementa outras técnicas de imagem funcional estabelecidas. O objetivo deste artigo methods é dar instruções passo a passo para o uso de fTCD para realizar um experimento de imagem funcional. Primeiro, serão descritos os passos básicos para identificar a artéria cerebral média (MCA) e otimizar o sinal. Em seguida, será descrita a colocação de um dispositivo de fixação para manter a sonda TCD no lugar durante o experimento. Finalmente, o experimento de respiração, que é um exemplo específico de um experimento de imagem funcional usando fTCD, será demonstrado.

Introduction

Na pesquisa de neurociência, muitas vezes é desejável monitorar a atividade cerebral em tempo real não invasivamente em uma variedade de ambientes. No entanto, as modalidades convencionais de neuroimagem funcional têm limitações que impedem a capacidade de capturar alterações localizadas e/ou rápidas de atividade. A verdadeira resolução temporal (não nervosa, não retrospectiva) da ressonância magnética funcional (fMRI) é atualmente da ordem de alguns segundos1, que pode não capturar alterações hemodinâmicas transitórias ligadas à ativação neural transitória. Em outro exemplo, embora a espectroscopia funcional quase infravermelha (fNIRS) tenha alta resolução temporal (milissegundos) e resolução espacial razoável, ela só pode sondar alterações hemodinâmicas dentro do córtex cerebral e não pode fornecer informações sobre alterações que ocorrem nas artérias maiores que fornecem o cérebro.

Em contraste, fTCD — classificado como uma modalidade de neuroimagem — "imagem" refere-se às dimensões do tempo e do espaço, em vez de duas direções espaciais ortogonais mais familiares em uma "imagem". fTCD fornece informações complementares a outras modalidades de neuroimagem, medindo altas resolução temporal (tipicamente 10 ms) alterações hemodinâmicas em locais precisos dentro dos vasos da circulação cerebral basal. Assim como outras modalidades de neuroimagem, a FTCD pode ser usada para uma variedade de experimentos, como estudar a lateralização da ativação cerebral durante as tarefas relacionadas à linguagem2,3,4, estudar a ativação neural em resposta a vários estímulos somatossensorial5, e explorar a ativação neural em diversos estímulos cognitivos, como tarefas visuais6,tarefas mentais7e até produção de ferramentas8.

Embora o fTCD ofereça várias vantagens para uso em imagens funcionais, incluindo baixo custo de equipamentos, portabilidade e segurança aprimorada (em comparação com o testewada 3 ou tomografia de emissão de pósitrons [PET]), a operação de uma máquina de TCD requer habilidades obtidas pela prática. Algumas dessas habilidades, que devem ser aprendidas por um operador de TCD, incluem a capacidade de identificar várias artérias cerebrais e as habilidades motoras necessárias para manipular precisamente a sonda de ultrassom durante a busca pela artéria relevante. O objetivo deste artigo methods é apresentar uma técnica para o uso de fTCD para realizar um experimento de imagem funcional. Primeiro, serão listados os passos básicos para identificar e otimizar o sinal da AMC, que perfusa 80% do hemisfério cerebral9. Em seguida, será descrita a colocação de um dispositivo de fixação para manter a sonda TCD no lugar durante o experimento. Finalmente, o experimento de respiração, que é um exemplo de um experimento de imagem funcional usando fTCD, será descrito, e resultados representativos serão mostrados.

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Protocol

Toda a pesquisa de seres humanos foi realizada de acordo com o Conselho de Revisão Institucional da Universidade de Nebraska-Lincoln, e o consentimento informado foi obtido de todos os sujeitos.

1. Localização do sinal MCA por TCD à mão livre

NOTA: "Freehand" TCD refere-se à operação de TCD com um transdutor portátil para encontrar um sinal CBFV antes de iniciar um experimento fTCD.

  1. Configuração de parâmetros TCD
    1. Mantenha a potência a um valor razoavelmente alto (por exemplo, 400 mW) durante a busca inicial pelo MCA. Uma vez localizado o sinal MCA, reduza a potência o máximo possível enquanto ainda mantém um sinal "bom" (ver passo 2.2.7).
      NOTA: O uso de uma potência razoavelmente alta durante a pesquisa inicial não viola o princípio de exposição "Tão Baixo Quanto Razoavelmente Alcançável" (ALARA) à radiação acústica, pois maior poder permitirá que o sinal mca seja descoberto mais rapidamente10.
    2. Ajuste o volume da amostra para 8-12 mm durante a busca inicial pelo sinal MCA. Se o sinal for difícil de encontrar, aumente o tamanho do portão para aumentar a intensidade do sinal, mas note que isso pode incorporar o sinal de uma ou mais artérias próximas ao sinal do MCA.
    3. Definir o ganho em nível médio, com o objetivo de "manter o ruído de fundo no mínimo, mas presente"10.
    4. Defina o corte do filtro de passagem alta (normalmente chamado de "limiar") para 50-150 Hz.
    5. Se o sujeito for adulto, defina a profundidade para 50 mm, que é a profundidade média de ponto médio do segmento M1 do MCA10 (Figura 1).
      NOTA: Esta configuração será discutida com mais detalhes nas etapas subsequentes. As configurações de profundidade para crianças são dadas na Tabela 1.

Figure 1
Figura 1: Representação do círculo de Willis e das principais artérias do sistema circulatório cerebral. A bifurcação do ICA para o ACA e MCA é marcada com um círculo negro. O segmento M1 do MCA é mostrado. Este número foi modificado a partir de24. Abreviaturas: ACA = artéria cerebral anterior; A Bif. = bifurcação; ICA = artéria carótida interna; MCA = artéria cerebral média. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

  1. Localização da janela temporal
    NOTA: A janela temporal, também chamada de janela acústica transtemporal, é uma parte do crânio onde o osso é mais fino11, permitindo assim a transmissão de energia de ultrassom de baixa frequência através do crânio(Figura 2).
    1. Para bebês e crianças pequenas, localize a janela temporal apenas 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 jovens adultos, localize a janela temporal através de qualquer uma das sub-janelas.
      NOTA: A subloca 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 limitada12. Nesses indivíduos, a insanação bilateral da AMC às vezes é impossível.

Figure 2
Figura 2: A janela transtemporal (marcada pela elipse tracejada), arco zigomático (seta) e subsaria11. (A)Subloca frontal. (B) Subloca anterior. (C) Subloca média. (D) Subloca posterior. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

  1. 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 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, que estava localizada na seção 1.2.
  2. Procurando o MCA
    1. Após a colocação do transdutor no couro cabeludo, procure o sinal MCA, que geralmente será localizado ligeiramente anterior (para frente) e rostral (em direção à cabeça) a partir da localização do couro cabeludo transdutor inicial10.
    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. Ângulo lento da 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 a realização da etapa 1.4.2, verifique a tela do modo M colorida para obter fluxo no MCA em diferentes profundidades (indicadas por coloração vermelha). Incrementar ou decretar a profundidade do sinal em etapas de 5 mm e pesquisar conforme descrito na etapa 1.4.2. Se o fluxo estiver 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 (parte do traço da borda do transdutor) onde o sinal ideal foi encontrado.

Figure 3
Figura 3: Amostra de espectro doppler e imagens do modo M do ponto médio do segmento M1 do espectro MCA. (A) tomadas logo após a aplicação do transdutor na janela temporal, logo na frente da orelha. (B) Espectro de amostra doppler no mesmo local e profundidade que (A). A única mudança é que o transdutor foi inclinado para cima (superiormente) ligeiramente. Em ambos (A) e (B), profundidade = 50 mm, ganho = 50, volume de amostra = 12 mm, potência = 420 mW/cm2, e filtro = 100 Hz. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

  1. Procurando a bifurcação
    NOTA: Encontrar a bifurcação da artéria carótida interna (ICA) é importante para ajudar a confirmar que a MCA está sendo monitorada. Esta etapa deve ser realizada em ambos os lados se o monitoramento bilateral for realizado, uma vez que a bifurcação pode não estar na mesma profundidade de ambos os lados.
    1. Aumente a profundidade até que o sinal da bifurcação do ICA para o MCA e ACA seja observado(Figura 4), tipicamente a uma profundidade de 51-65 mm10.
    2. Procure o sinal espectral de bifurcação ideal utilizando o procedimento descrito na etapa 1.4.2. Sempre se esforce pelo sinal espectral de maior velocidade possível10.
    3. Quando um sinal de bifurcação ideal é obtido, observe a profundidade da bifurcação.
    4. Para monitoramento bilateral, repita as seções 1.1-1.4 e as etapas 1.5.1-1.5.3 do outro lado da cabeça.

Figure 4
Figura 4: Imagem espectral doPpler (superior) e modo M (inferior) de bifurcação do ICA na MCA e ACA. Profundidade = 65 mm, ganho = 50, volume de amostra = 12 mm, potência = 420 mW/cm2, e filtro = 100 Hz. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

2. Realocar o MCA após a colocação de um dispositivo de fixação

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

  1. Colocando o dispositivo de fixação
    1. Por inspeção visual, ajuste o dispositivo de fixação(Figura 5) ao 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 cabelos longos ou grossos, pode ser necessário amarrar o cabelo do sujeito para trás, dependendo do dispositivo de fixação que está sendo utilizado.
    3. Ajuste o ajuste do dispositivo de fixação e pergunte ao assunto se o dispositivo está muito apertado.
      NOTA: O dispositivo deve estar apertado o suficiente para que ele não se mova quando batido ligeiramente, mas solto o suficiente para que o sujeito não seja desconfortável.

Figure 5
Figura 5: Sujeito usando dispositivo de fixação personalizado. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

  1. Localização do sinal MCA
    1. Solte o mecanismo do dispositivo de fixação que mantém o transdutor no lugar (por exemplo, solte o mecanismo, mostrado na Figura 5, girando um botão no sentido anti-horário) para que o transdutor possa se mover livremente.
    2. Alerte o assunto antes de aplicar gel nos transdutores (que já devem estar em vigor a partir da seção 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 o rosto do transdutor.
    4. Ajuste o dispositivo de fixação para que o transdutor esteja 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 1.4.1-1.4.3. Sempre se esforce pelo sinal espectral de maior velocidade possível10.
      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 para o dispositivo à mão livre. Isso ocorre porque o dispositivo de fixação pode segurar o transdutor um pouco mais longe do couro cabeludo enquanto ainda mantém 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 (ver passo 1.1.1) o máximo possível enquanto ainda mantém um envelope espectral que rastreia a velocidade máxima com precisão.
    8. Para monitoramento bilateral,repita as etapas 2.2.1-2.2.7 do outro lado.

3. Realizando uma manobra de respiração

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 seção 2.

  1. Execute todas as etapas descritas na seção 1 e seção 2.
  2. Comece a gravar no software TCD.
  3. Respire normalmente por 3 minutos para obter uma boa gravação de linha de base, e permita que a CBFV se estabilize a partir de quaisquer experimentos ou estímulos anteriores.
  4. Contagem regressiva lentamente de três. Na contagem de um, peça ao sujeito para começar a segurar a respiração após uma inspiração normal13.
    NOTA: O sujeito não deve inalar profundamente, pois isso diminuiria o dióxido de carbono nos pulmões e diminuiria a probabilidade de observar o aumento da CBFV devido à reatividade cerebrovascular. O sujeito também deve evitar a realização de uma manobra de Valsalva, na qual a pressão intratorácica é substancialmente aumentada contra uma inspiraçãorealizada 14.
  5. Coloque um marcador na gravação de TCD para significar o início da respiração.
  6. Que o sujeito segure a respiração por 30 anos, ou até que eles não estejam mais confortáveis segurando a respiração.
  7. Quando o sujeito inala, coloque um marcador na gravação de TCD para significar o fim da respiração.
  8. Continue monitorando a CBFV usando TCD e registrando por pelo menos 30 s após o fim da respiração para garantir que a CBFV retorne aos valores da linha de base.

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Representative Results

A Figura 3 mostra a amostra de espectros doppler e modos M coloridos do ponto médio do segmento M1 do MCA. Figura 3A,B foram tomadas na mesma posição no couro cabeludo, mas em ângulos diferentes. Observe como uma pequena mudança no ângulo, sem alterar a posição de contato no couro cabeludo,pode melhorar muito a força do sinal doppler, como mostrado pela coloração amarela de maior intensidade do espectrograma na Figura 3B. Observe também que o modo M na Figura 3B mostra duas artérias (azul e vermelho, correspondentes ao ACA e MCA, respectivamente).

A Figura 4 mostra uma amostra do espectro Doppler e modo M a partir da bifurcação do ICA para o ACA e MCA. Observe as regiões sobrepostas de vermelho e azul-sombreados na imagem do modo M denotando o MCA e o ACA, respectivamente. Observe também a simetria da forma de onda espectral Doppler ao comparar o fluxo para o transdutor (positivo) com o fluxo para longe do transdutor (negativo).

A Figura 6 mostra espectros de amostra e imagens do modo M de diferentes pontos de tempo na manobra de respiração. A Figura 6A mostra o espectro TCD de base e o modo M no início da respiração. Observe a velocidade média de 56 cm/s. A Figura 6B mostra o espectro TCD e o modo M no final da respiração. Observe que a velocidade média aumentou agora para 70 cm/s. A Figura 6C mostra o espectro TCD e o modo M após o fim da respiração. Observe a subvasão em velocidade abaixo dos valores da linha de base, com a média caindo para 47 cm/s. Observe que o ACA é visível como fluxo para longe do transdutor no espectro Doppler.

A Figura 7 mostra toda a experiência de respiração. Observe que o envelope permanece elevado por aproximadamente 15 s após as extremidades de respiração, cai para valores mais baixos do que aqueles no início da respiração por ~20 s, e, finalmente, se recupera aos valores da linha de base. Observe que a ACA é visível como fluxo para longe do transdutor no espectro Doppler.

As figuras 6 e figura 7 apresentam boa intensidade de sinal na porção MCA do espectro TCD (o MCA é representado pelas velocidades positivas); observe como a linha branca que representa o envelope segue o espectro TCD com muita precisão quando o espectro é brilhante. Os espectros da Figura 6 e Figura 7 poderiam ser melhorados diminuindo a profundidade de monitoramento em 5-10 mm para que a porção ACA do espectro TCD não fosse visível (a ACA é representada por velocidades negativas) e alterando a escala do eixo vertical no espectro TCD para funcionar de aproximadamente -100 cm/s para 100 cm/s, o que permitiria a amostragem de velocidade máxima do espectro TCD na direção vertical.

A Figura 8 mostra exemplos de espectros bilaterais de TCD e modos M adequados para fTCD bilateral. Os espectros bilaterais figura 8A e Figura 8B demonstram espectros bilaterais aceitáveis, mas não ideais. Observe como o ganho é maior na Figura 8A (MCA esquerda) do que na Figura 8B (MCA direita) para compensar o sinal mais fraco, e como a qualidade do envelope na Figura 8A é ligeiramente mais pobre do que na Figura 8B. Observe também como a velocidade máxima no systole na Figura 8A é ligeiramente menor do que na Figura 8B. Em contraste, observe como os dois espectros na Figura 8C e Figura 8D são muito semelhantes em termos de configurações, incluindo profundidade, ganho, potência e volume de amostra, e como as formas de onda espectrais de ambos os lados têm velocidades e formas máximas semelhantes. Para lidar com isso, recomenda-se que o espectro da MCA esquerda seja consistentemente colocado na janela esquerda e no espectro da MCA direita na janela direita, especialmente para experimentos envolvendo a lateralização do fluxo sanguíneo.

Figure 6
Figura 6: Amostra de espectro doppler e imagens do modo M do MCA durante diferentes estágios da manobra de respiração. (A) Espectro e modo M no início da respiração. A linha amarela vertical no centro denota o início da respiração. (B) Espectro e modo M no final da respiração. A linha amarela vertical no centro denota o fim da respiração quando o sujeito inala. (C) Espectro e modo M após o fim da respiração, mostrando a diminuição da velocidade de fluxo que persiste por aproximadamente 30 s após a respiração. Em todos os espectros, profundidade = 56 mm, ganho = 50, volume de amostra = 8 mm, potência = 420 mW/cm2, e filtro = 100 Hz. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 7
Figura 7: Espectro e modo M do MCA durante a respiração. Profundidade = 56 mm, ganho = 50, volume de amostra = 8 mm, potência = 420 mW/cm2, e filtro = 100 Hz. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 8
Figura 8: Exemplos de espectros bilaterais e imagens do modo M do MCA. (A) Aceitável, mas não ótimo, espectro e modo M do MCA esquerdo, com profundidade = 62 mm, ganho = 69, volume de amostra = 12 mm, potência = 420 mW/cm2, e filtro = 100 Hz. (B) Bom espectro e modo M de MCA direito, com profundidade = 62 mm, ganho = 56, volume de amostra = 12 mm, potência = 420 mW/cm2, e filtro = 100 Hz. (C) Bom espectro e modo M do MCA esquerdo. (D) Bom espectro e modo M do MCA direito. Para ambos (C) e (D), profundidade = 62 mm, ganho = 56, volume de amostra = 12, potência = 420 mW/cm2, e filtro = 100 Hz.  Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Idade Profundidade da artéria cerebral média (mm) 
0-3 mesesa 25
3-12 mesespor 30
1-3 anospor 35–45
3-6 anosa 40–45
6-10 anospor 45–50
10-18 anosa 45–50
>18 anosb 50

Tabela 1: Profundidades mca em várias idades. Fontes: a = Bode25, b = Alexandrov et al.10

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Discussion

As etapas críticas do protocolo incluem 1) encontrar o MCA, 2) colocar a bandana e 3) realizar a manobra de respiração.

Modificações podem ser necessárias dependendo dos sujeitos do estudo. Por exemplo, indivíduos com Alzheimer podem ter dificuldade em seguir instruções, necessitando do uso de um capnógrafo para garantir o cumprimento das instruções de retenção da respiração15. Crianças pequenas podem ter dificuldade em seguir instruções e podem ser tímidas com o experimentador; portanto, os protocolos experimentais podem precisar ser simplificados para tal população (ver Lohmann et al.2). Certas configurações na máquina TCD também podem precisar ser alteradas dependendo da população de interesse. Por exemplo, quando insanam bebês, que têm ossos cranianos finos, reduzem a potência o máximo possível, especialmente se o monitoramento do TCD ocorrerá durante um período que dura várias horas16.

A solução de problemas muitas vezes gira em torno de dificuldades para encontrar um bom e estável sinal espectral de TCD. Por exemplo, para pessoas com mais de 50 anos, a janela acústica temporal torna-se cada vez menor à medida que a idade aumenta devido ao aumento da porosidade do osso do crânio e tende a se localizar para a região logo à frente da orelha (o "espaço intertragal")12. Em tal população, encontrar um bom sinal espectral mca em ambos os lados da cabeça pode às vezes ser impossível, e mudanças muito leves no ângulo ou posição do transdutor podem fazer com que o sinal seja perdido. Como um sinal de boa qualidade é essencial para experimentos que dependem da forma de onda do envelope para análise, todos os esforços devem ser feitos para aumentar a intensidade e a qualidade do sinal espectral da MCA. Por exemplo, o ganho pode ser ajustado para otimizar o sinal, e o volume da amostra pode ser aumentado para obter um sinal mais forte. Como último recurso, o poder pode ser aumentado. Por fim, é importante notar que em aproximadamente 10% dos pacientes, a janela acústica temporal pode estar ausente11,17. A janela acústica temporal pode ser facilmente encontrada em bebês e crianças pequenas e é mais difícil de encontrar em adultos com mais de 50 anos.

As limitações da fTCD incluem a aquisição de informações da CBFV em um local espacial17, em vez de um amplo campo de visão, embora com resolução temporal muito alta. Assim, fTCD é um complemento à ressonância magnética, que fornece informações hemodinâmicas cerebrais (e, portanto, atividade neural) com um amplo campo de visão em baixa resolução temporal18,19. De fato, o fTCD tem uma resolução temporal comparável à do fNIRS20, com a diferença importante de que o FTCD mede as alterações hemodinâmicas ao nível das principais artérias cerebrais, enquanto o FNIRS mede mudanças no córtex. Portanto, o fTCD pode preencher detalhes significativos sobre alterações hemodinâmicas cerebrais em resposta à ativação neural, que nenhuma outra modalidade de neuroimagem é atualmente capaz de medir.

As aplicações potenciais de TCD incluem monitoramento para formação de embolias cerebrais durante a cirurgia cardíaca16 e monitoramento para detectar o resultado do tratamento ativador de plasmininogênio tecidual para derrame21. As aplicações potenciais da fTCD incluem qualquer questão de pesquisa envolvendo a resposta neural a estímulos internos ou externos, como estudar o processamento lateralizado da linguagem no cérebro humano2,3,4, somatosensorial estimulação "toque"5, ou lateralização do processamento visual6. Além disso, fTCD pode ser usado para estudar respostas fisiológicas (com ou sem alterações de atividade neural) a estímulos como exercício22 e respiração13,15,23. Por fim, o baixo custo, a portabilidade e a simplicidade da FTCD tornam a imagem de um grande número de sujeitos prático, uma vantagem sobre a ressonância magnética e outras modalidades de neuroimagem, como o PET, por exemplo, ao se triagem da doença de Alzheimer pré-clínica15.

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Disclosures

Os autores não declaram conflitos de interesse.

Acknowledgments

Este projeto é baseado em pesquisas que foram parcialmente apoiadas pela Estação de Experimentos Agrícolas de Nebraska com financiamento da Lei hatch (Número de Adesão 0223605) através do Instituto Nacional de Alimentos e Agricultura do USDA.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Aquasonic Parker Laboratories, Inc., Fairfield, NJ, USA 01-50 Ultrasound Gel
Doppler Box X DWL Compumedics Gmbh, Singen, Germany Model "BoxX" Transcranial Doppler with 2-MHz monitoring probes
Kimwipes Kimberly-Clark Professional 34256 Delicate Task Wipers
Transeptic  Parker Laboratories, Inc., Fairfield, NJ, USA 09-25 Cleaning Spray

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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Ultrassom doppler transcranial funcional para monitoramento do fluxo sanguíneo cerebral
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Hage, B. D., Truemper, E. J.,… More

Hage, B. D., Truemper, E. J., Bashford, G. R. Functional Transcranial Doppler Ultrasound for Monitoring Cerebral Blood Flow. J. Vis. Exp. (169), e62048, doi:10.3791/62048 (2021).

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