第三章　TCD的原理及各参数的意义

第一节　TCD频谱相关参数

一、目前神经科常用超声类型、探头与头架

（一）常用超声类型

TCD：经颅多普勒超声（transcranial doppler）（图3-1-1），利用多普勒原理检测颅内外动脉血流频谱，因此只有频谱，而探测不到颅内血管的解剖结构。

TCCD：经颅彩色多普勒超声（transcranial color-coded duplex sonography）（图3-1-2A~D），也称为TCCS、CI，与日常颈动脉超声所用设备相同，只是探头不同，除了可显示频谱，还可探及颅内的结构，包括血管、脑实质。

CDFI：也称为彩色多普勒超声（图3-1-2E~G）、双功能彩色多普勒超声，用于颈部血管检查，可显示动脉的内中膜增厚、斑块形成、狭窄或闭塞。

（二）TCD的探头和头架

探头包括多种，如监护探头、常规2MHz探头或1.6MHz探头、4MHz探头，以及8MHz与16MHz探头。头架主要用于术中监测、微栓子监测、血管调节功能检测等。

二、TCD的参数和认读

（一）超声探测的原理

1843年，奥地利科学家Doppler发现：当声源与接收器存在相对运动时，声波的频率会发生改变，称之为多普勒效应（图3-1-4）。多普勒效应本质上来说是波源和观察者有相对运动时，观察者接受到波的频率与波源发出的频率并不相同的现象。当物体朝向观察者的方向运动时，波长会被压缩，频率会升高；反之波长被拉长，频率降低。检测到的频率变化，称为多普勒频移。

1982年，挪威科学家Aaslid根据多普勒效应原理与EME公司一起研发了第一台经颅多普勒仪。因为涉及校正角的问题，所以有时需要注意改变探头的角度，以找到最快的血流信号。

（二）脉冲波和连续波（图3-1-5）

频谱多普勒主要有两种形式：连续波（continuous wave，CW）和脉冲波（pusle wave，PW）。

连续波：探头连续不断地发射并接收回声。由于接收和发射是同步的，所以没有深度的区别。测定声束全途径中所有血流信息。相伴行的动脉和静脉血流信号会同时显示在一个多普勒频谱上，CW无法提供多普勒信号的深度信息，因此空间分辨率差。TCD仪器配备的4MHz探头为连续波探头。

脉冲波：探头和接收器交替开启和关闭的频率，称为脉冲重复频率，这样信号的往返在一个特定时间内都能够接收到。通过距离方程，回声返回时间与特定深度有关。因此，PW测定某一小区域的血流，是距离探头一定深度的区域内的血流信号。因为 Vmax Dmax<C2/8f0tgθ限制，所以最大量程受深度和取样容积限制。如果TCD探测病变的部位血流速度高，超出量程，此时处理方法是减小深度，减小取样容积，就可以在一定范围内增加量程。TCD仪器常用的探测颅内血管的2MHz或1.6MHz探头为脉冲波探头。

（三）TCD仪器检测图像（图3-1-6）

主要包括三部分，分别为频谱、M模以及血流监护曲线。下面将从这几个方面介绍相关参数，让我们能读懂这张TCD图像。

频谱部分的相关参数

（1）功率：

是指TCD输出的功率，一般情况下不要为了获得完美的血流频谱而增大功率，根据颞窗情况调节输出功率，若从眼窗探查血管应该使用更低的功率，功率减至最小（17mW）或10%，同时要缩短检查时间。

（2）取样容积：

指的是超声波在某一深度所检测的范围，过大的取样容积会导致探头接收到的血管周围的杂音信号增加，过小的取样容积会导致声波不能完整地接收到整个截面积的血流，另外，小的取样容积不易寻找到血流信号。常规检测一般设置取样容积为12~15mm，栓子监测时会采用更小的取样容积6~10mm。

（3）深度：

深度是指所检测血管与探头之间的距离。血管解剖位置决定所需探测的深度，如图3-1-7所示，将探头置于颞窗，30~60mm深度探查到的朝向探头血流信号为同侧MCA。沿MCA水平加深深度到60~70mm，朝向探头方向血流信号为TICA，在同一深度不同角度可探及背离探头血流信号，此为同侧ACA（A1段），若继续加深深度至80~90mm，探及朝向探头血流信号则为对侧ACA（A1段），继续加深深度至90~100mm，为对侧MCA。值得一提的是，判断一条血流信号除深度是一个重要的要素之外，探头角度及压颈试验同样不可或缺。

（4）血流速度：

血流速度是指红细胞在血管腔内流动的速度，包括收缩期峰值流速（Vs）、舒张期流速（Vd）及平均流速（Vm）。血流速度受声速与血流入射角度影响较大，通常情况下，最佳入射角度范围在0°~30°，此时检测到的流速最接近实际流速。除此之外操作者技术水平、患者年龄、性别、血液中二氧化碳浓度、血细胞比容等都对流速有一定的影响。因此对血流进行多角度探查可提高对血管狭窄诊断的准确性。

（5）搏动指数和阻力指数：

搏动指数（PI）和阻力指数（RI）是描述血流频谱形态的重要参数（图3-1-8），搏动指数计算公式：PI=（Vs-Vd）/Vm，受收缩期和舒张期差值影响。血管阻力指数计算公式：RI=（Vs-Vd）/Vs，单纯受Vs及舒张末流速的影响。二者均可反映血管的顺应性或血管弹性。PI或RI值升高时可反映脑血管阻力增加、脑灌注下降、脑血流量减低；PI或RI值下降则反应血管阻力减低、动静脉短路、脑血流高容量改变或过度灌注等。

（6）血流方向：

血流方向是被检血管内红细胞对于探头的运动方向，通常情况下将朝向探头的血流信号定义为正向血流，背离探头的血流信号定义为负向血流，正向血流位于基线上方（图3-1-9A），负向血流位于基线下方，但这也非绝对，还取决于仪器的设置。如果设置改变，同一血流信号也可以负向血流在基线上方，正向血流位于基线下方（图3-1-9B）。

判断血流方向的意义在于发现血流动力学的改变，从而判断血管狭窄发生的位置。例如，正常情况下，ACA为背离探头血流信号（图3-1-10A），当一侧ICA闭塞性病变，ACA血流方向逆转，变为朝向探头血流信号，提示ACoA侧支开放（图3-1-10B），血液由健侧颈动脉通过ACoA供应患侧MCA；若此时OA血流方向逆转，不同于正常情况下OA（图3-1-10A），同时伴频谱形态由高阻力变为低阻力（图3-1-10B），提示颈外-颈内侧支开放。正常情况下，VA为背离探头血流信号（图3-1-11A），若一侧VA血流信号完全逆转（图3-1-11B），则提示同侧SubA存在狭窄或闭塞，血液由健侧VA流入患侧VA，再流向SubA，供应SubA远端及上肢血管。

（7）TCD的频谱形态：

正常的TCD血流频谱，主要包括的信息（如图3-1-12所示）：收缩期峰值流速、舒张期流速、平均流速、输出功率、取样容积、探测深度、搏动指数等。另外很重要的信息就是频谱的形态。

（8）频谱的能量条（彩色色阶）：

正常情况下，血管内壁光滑，无内膜增厚、斑块形成或狭窄，血流则表现为层流（图3-1-13A）。频谱上的每一个点代表血细胞的对应流速。频谱的最右边有能量条（彩色色阶）（绿色箭头）。通常，红色代表血细胞流速快，蓝色代表血细胞流速慢。

正常血流频谱：大量的血细胞位于频谱上部的高流速（管腔中心的轴流），而少量血细胞靠近基线的低流速（管腔周围的边流），因此频谱上的颜色分布与彩色色阶一致，说明为正常的层流；若血管壁斑块形成，致使流经此处的血流受到阻碍，正常层流被破坏，发生涡流甚至湍流（图3-1-13B），频谱上颜色的表现与彩色色阶不一致，少量血细胞（蓝色）位于频谱高流速区域，大量血细胞（红色或黄色）位于频谱低流速甚至靠近基线处，我们可以从流速及频谱形态上就可判断此处是否层流被破坏，是否存在血管狭窄。