腦動脈微栓子監測

　　中國超聲醫學雜志

　　1999年第15卷第7期VOL.15No.7　1999

柳揚綜述　黃一寧審校

　　 關鍵詞：微栓子 監測 腦動脈

　　栓塞是引起缺血性腦卒中的主要原因之一。栓子可來自心髒、頸部和顱內某些狹窄的動 脈區段。但目前這方面的診斷仍大部份依賴于一些間接證據，而經顱多普勒(TCD)技術的發 展為栓子的直接監測提供了可能。

　　多普勒微栓子(MES)定義^〔1〕

　　為統一不同研究者或中心使用不同的監測設備和參數設置時對栓子的正確診斷，第九屆國際 腦血流動力學會議調查委員會對單一微栓子的特征作了如下規定：(1)MES時程短暫，通常在 300毫秒內，這取決于栓子通過多普勒取樣容積的時間；(2)MES的強度一般大于背景血流信 號3分貝或以上，這取決于微栓子的特性；(3)在雙向多普勒聲像儀的適當動態範圍內，MES 單向出現于多普勒速度頻譜中；(4)根據所用的機器和栓子本身的速度，MES聽覺上表現為“ 劈啪音”、“鳥鳴聲”或“呻吟聲”。

　　腦動脈栓子監測的臨床意義

　　腦動脈中發現微栓子往往是腦栓塞的前兆；原有腦卒中的患者，再次復發的可能性更大。所 以，栓子監測對于篩選高危患者和了解栓子的來源均有幫助，為臨床上有的放矢的治療提供 必要信息。

　　Spencer等在頸內動脈內膜剝脫術(ECT)中監測大腦中動脈的栓子信號，首開了栓子監測臨床 應用的先河^〔2〕。此後使用TCD監測500例ECT術，發現24例低灌流、高灌流和栓子 信號，出現腦血管並發症，包括9例TIA發作和15例永久性損害，其中栓子引起的並發症競有 13例。按照TCD提供的信息改變手術方式使腦永久性損傷的比例從7%降至以後的2%^{〔3 〕}。Ghali則發現採用分流時出現栓子較不分流時多，而大腦中動脈此時的血流速度並未 見顯著變化^〔4〕。Muller監測77位共81例ECT術栓子的發生，一並利用Scandinavia n卒中量表和CT隨診手術前後患者腦卒中的情況，發現8例在同側大腦發生術中臨床梗塞，CT 提示其中5例在相應區域出現新生梗塞灶。發生卒中的病例栓子檢出率和栓子數量顯著高于 非卒中者。有症狀頸內動脈狹窄患者比無症狀者，栓子信號檢出率明顯升高^〔5〕。 這種現象的發現和研究證明利用TCD監測顱內腦動脈栓子的信號無論對選擇適合手術的患者 、幫助手術者修正手術方案和綜合評價頸內動脈內膜剝脫術的安全性和真正價值都提供了可 靠依據。

　　一些需體外循環的心血管手術和選擇性經皮冠脈腔內成型術過程中無論體內還是體外檢測也 可見大量栓子信號^〔6～8〕。

　　腦動脈微栓子監測的另一重要熱點是心髒疾病、頸動脈病變和大腦中動脈狹窄的患者。因為 它們亦是缺血性中風和短暫腦缺血發作的重要原因。Babikian曾分析腦血管病患者腦動脈微 栓子信號的發生情況，發現有缺血症狀的動脈區域微栓子發生率較無症狀血管區域高。且管 腔50%以上狹窄較50%或以下狹窄的動脈遠端栓子發生率要高^〔9〕。對于影像學證明 並有相應臨床症狀的狹窄頸內動脈，30%左右發現顱內動脈栓子信號，但監測距症狀發生的 中位數時間為4天，12天後轉為陰性。44%TIA的動脈出現栓子，腦梗塞的僅16%動脈檢出栓子 ^〔10〕。在視網膜動脈缺血的患者中，排除心源性栓子後，40.0%的大腦中動脈發 現栓子，而在對照組中只有9.2%。栓子信號尤其容易發生在出現症狀的一週內，且栓子的 出現與同側頸動脈嚴重狹窄或閉塞有關^〔11〕。故作者認為栓子出現的陽性率，TI A較腦梗塞為高，頸動脈狹窄嚴重者較輕微者高，監測時間盡可能地接近出現症狀時。最近 ，Koennecke等對145例頸內動脈區域急性缺血患者做前瞻性調查，25%的患者出現栓子。如 將栓子頻率按頸動脈病變、潛在心源性栓塞和非腔隙性腦梗塞分類作多因素分析，發現唯有 症狀性頸動脈疾病與顱內栓子信號有顯著關系^〔12〕。反過來，腦動脈和視網膜動 脈缺血患者中，Babikian和Valton等均發現出現較多栓子信號區域內，缺血症狀再發的概率 明顯增加(研究組：14.8%和50%；對照組：0.4%和3.8%)^{〔13、14〕}。故栓子監測 可能對腦血管疾病的診斷和治療均有意義。

　　關于心源性栓子的監測，Sliwka等報道了100例經氣管或食管超聲心動圖證實可能產生栓子 的患者，左大腦中動脈TCD連續監測30分鐘，發現36%MES陽性。性別、年齡、抗凝和抗血小 板治療以及神經症狀和既往血栓史均對MES的檢出率和數量無明顯影響。如將心髒病按房顫 、冠狀動脈疾病、擴張性心肌病、感染性心內膜炎、主動脈狹窄、二尖瓣狹窄和卵圓孔未閉 等細分，僅感染性心內膜炎患者有產生微栓子的趨勢^〔15〕。最近，Georgiadis等 又分析了較大規模病例的顱內微栓子情況，潛在心源性栓子的患者總體MES發生率為23%，其 中感染性心內膜炎43%、左心室壁瘤34%、心內血栓26%、擴張型心肌病26%、非瓣膜性房顫21 %和心瓣膜病15%；人工瓣膜患者的發生率為55%，其中機械瓣58%，豬生物瓣43%和同種異體 瓣20%；頸動脈疾病患者發生率為28%，其中有症狀者52%，而無症狀者則為7%；在正常對照 中MES發生率僅5%^〔16〕。後者的研究更證實了這種技術在微栓子監測中的高特異 度。但對于存在心源性栓子的診斷，MES的監測仍需進一步積累資料。

　　大腦中動脈狹窄在西方國家相對較為少見，故此類報道稍少。許多大腦中動脈狹窄的患者伴 有頸動脈和心髒的疾患。Nabavi等曾應用雙選通的探頭同時監測大腦中動脈狹窄前後的栓子 信號，計算只出現在狹窄後動脈內的栓子個數作為研究對象，發現有大約21%的陽性率。但 觀察病例數僅10例^〔17〕。

　　微栓子監測的注意事項^{〔18、19〕}

　　栓子監測過程中使用不同的參數設置和不同的計算方法所得的監測結果是不同的，故在監測 過 程中各種參數是不應輕易改變的，不同設備和不同設置下所得出的結論間是不能機械比較的 。具體的注意事項如下：

　　1、相對強度　栓子反射的超聲強度和週圍血流的反射強度之間的比值與發射超聲頻率、栓 子體積和栓子的成分以及取樣容積中血液的體積均有明顯的關系。強度一般用一定時間窗或 頻率範圍內的峰或平均強度來表示。背景血流的反射強度可取栓子部位的心動週期或全屏的 頻譜計算。故栓子監測中檢查者必須明確所用的計算方法。有些強度計算與標尺(脈衝重復 頻率)有關，故監測中標尺的設定並保持不變很重要。

　　2、檢測闊值　不同的研究者往往使用各自設定的參數和診斷標準。檢測的閾值從大于背景 信號3分貝到9分貝以區分微栓子和背影雜音及生理性多普勒血流信號的強度波動。許多學者 使用≧12分貝作為閾值。實際工作中，往往使用正常人自發波動的信號強度或每例患者無栓 子時的信號強度作為設定閾值的基準。但需強調的是監測大腦中動脈栓子所用的閾值不能移 用至其它腦動脈的栓子監測。

　　3、取樣容積　超聲束的寬度決定了取樣容積的橫斷面面積，並隨著檢測深度的不同寬度會 有不同。但由于顱骨的屏障作用，超聲束會有嚴重的變形，以致以上的關系難以預測。縱向 的長度是可人為設定的，它對相對強度增加影響較大。雖尚無證據證明怎樣的縱向長度是理 想的，但絕大多數的研究者設定取樣容積長度為≧3mm且≦10mm。

　　4、頻率分辨和時間分辨　快速富利葉變換的頻率分辨能力是時間分辨的倒數，故同時得到 高頻率和高時間分辨能力是不可能的。栓子信號的持續時程一般在10到100毫秒之間，分析 的資料節段不該超過5～10毫秒，這時的頻率分辨為100～200Hz。快速富利葉變換中取樣點 越多，時間分辨能力越差。故栓子監測時選用較少的取樣點為好，如64點。

　　5、快速富利葉變換取樣的時間重疊　相鄰的快速富利葉變換時間窗間應有一定的時間重疊 ，這才能避免栓子信號的丟失。實際工作中，有時會遇到這樣的現象：只聞栓子信號的聲音 ，卻不見屏幕上快速富利葉變換的顯示結果。相鄰時間窗間的重疊至少需50%以上。生產廠 家應提供這方面的信息。時間重疊也會隨一些設置的改變而改變，尤其是掃描速度(掃描速 度越快，重疊時間越多)。

　　6、動態範圍　氣栓子和大體積的固體栓子產生的過強超聲回波將造成機器的超載現象，這 將導致栓子相對強度增加和速度檢測的錯誤；這也使微栓子信號和偽差間產生視覺鑑別的困 難。目前，市售的TCD機器的動態範圍為30分貝。在栓子檢測過程中，由于以上的限制，研 究者多主張使用低發射能量和低增益，以便強的栓子信號能被完整顯示。

　　7、發射超聲頻率　栓子信號和背景信號的特點會因發射超聲頻率的不同而有異。常用的探 頭發射頻率為2MHz。但近來，研究證明1MHz的發射頻率對栓子檢測有更高的敏感性^{〔6 〕}。

　　8、濾波設置　高通濾波可抑制動脈搏動引起的低頻信號。監測過程中濾波的水平應保持一 致。

　　9、監測時間　最合適的監測時間取決于研究人群栓子出現的頻率。既往的報道中，頸動脈 狹窄或房顫患者的監測至少要1小時，但急性腦卒中患者的時間需縮短；機械瓣患者的監測 時間可用30分鐘。但真正的監測時間需多久以及隔多久再作監測仍需進一步研究。

　　10、偽差抑制　栓子信號往往是單向的，但氣栓子和不適合的監測設置均有可能得到雙向的 栓子信號。現在，有些廠家利用雙選通技術，通過觀察兩個選通中栓子信號的時間差來判斷 栓子。偽差在兩個選通中出現無時間差。雙選通技術在聯機和脫機分析時都是非常有效的， Georgiadis等報道聯機分析時的敏感性和特異性分別是64%和78.5%^〔7〕。

　　11、安全性　長時間的監測必將帶來超聲安全性問題。故生產廠家最好遵循美國醫學超聲研 究院和國家電器生產者協會的輸出顯示標準，其中有顱骨熱效應指數。TCD的使用者也應注 意監測過程中顱骨表面的熱效應。

　　12、資料記錄　目前最為常用的資料記錄方法為將快速富利葉變換前的原始音頻資料錄制在 數碼音帶上。這對以後的質控和診斷再確認是非常重要的。

　　13、質量控制　栓子監測必須在各醫療中心內部和中心間有可重復性。不同研究者對栓子信 號的再確認不單是考慮栓子信號的個數一致，更應對每個信號本身判斷的一致。多中心，採 用相同的機器和設置統一的標準是非常值得推薦的。

　　14、全自動栓子監測　微栓子監測是一項費時費力的工作。神經網絡和多選通技術的發展為 自動監測提供技術支持。但快速富利葉變換的計算方法，栓子的識別基于信號的時程、強度 增加和頻譜中頻率的分布。但這種方法有時並不能有效的區分微栓子和運動偽差；相反，有 些微小的栓子在快速富利葉變換計算方法中並不能達到診斷標準。因此，Arkerstaff等人利 用栓子的諧波特性應用非線性預測(Non-linear forecasting)計算方法在較短的時間內報 告栓子的出現^〔20〕。另外，需提及的是：目前聯機自動栓子監測是不可能非常可 靠地區分微栓子和偽差信號，因此，脫機再分析是必不可少的。近年，Ries等報道利用多普 勒能量頻譜的高分辨分析法脫機分析人工血流模塊中栓子信號後的頻譜特點，認為可以有效 區分固體微栓子和氣栓及偽差信號^〔21〕。

　　總結

　　微栓子監測已漸成為臨床上的診斷技術。雖然對這種技術更認真和全面的評價仍需積累資料 ，這種技術本身的應用經驗還有待進一步總結，但它對病因診斷、病情監測和治療的評價等 均有巨大的潛在價值。國外，尤其歐洲和美國這方面的報道甚多。但國內類似的研究尚少， 隨著TCD機器和檢測軟件的升級，這方面的工作已迫在眉睫了。

　　作者單位：100730　中國醫學科學院　中國協和醫科大學　北京協和醫院神經科

參考文獻

　　1　Consensus Committee of the Ninth International Cerebral Hemodynamic S ymposium.Basic identification criteria of Doppler microembolic signals.Stroke,19 95,26(6)：1123

　　2　Spencer MP,Thomas GI,Nichholls SC,et al.Detection of middle cerebral artery e mboli during carotid endarterectomy using transcranial Doppler ultrasonography.S troke,1990,21(3):415～423

　　3　Spencer MP.Transcranial Doppler monitoring and causes of stroke from carotid endarterectomy.Stroke,1997,28(4):685～691

　　4　Ghali R,Palazzo EG,Rodriguez DI,et al.Transcranial Doppler intraoperative mon itoring during carotid endarterectomy:Experience with regional or general anesth esia,with and without shunting.Ann Vasc Surg,1997,11(1):9～13

　　5　Muller M,Behnke S,Walter P,et al.Microembolic signals and intraoperative stro ke in carotid endarterectomy.Acta Neurol Scand,1998,97(2):110～117

　　6　Georgiadis D,Wenzel A,Zerkowski HR,et al.Influence of transducer frequency on Doppler microemboli signals in an in vivo model.Neurol Rel,1998,20(3):198～200

　　7　Georgiadis D,Wenzel A,Zerkowski HR,et al.Automated intraoperative detection o f Doppler microembolic signals using the bigate approach.Stroke,1998,29(1):137～ 139

　　8　Bladin CF,Bingham L,Grigg L,et al.Transcranial Doppler detection of microembo li during percutaneous transluminal coronary angioplasty.Stroke,1998,29(11):2367 ～2370

　　9　Babikian VL,Hyde C,Pochay V,et al.Clinical correlates of high-intensity tran sient signals detected on transcranial Doppler sonography in patients with cereb rovascular disease.Stroke,1994,25(8):1570～1573

　　10　Forteza AM,Babikian VL,Hyde C,et al.Effect of time and cerebrovascular sympt oms of the prevalence of microembolic signals in patients with cervical carotid stenosis.Stroke,1996,27(4):687～690

　　11　Wijman CA,Babikian VL,Matjucha IC,et al.Cerebral microembolism in patients w ith retinal ischemia.Stroke,1998,29(6):1139～1143

　　12　Koennecke HC,Mast H,Trocio SH,et al.Frequency and determinants of microembol ic signals on transcranial Doppler in unselected patients with acute carotid ter ritory ischemia.A prospective study.Cerebrovasc Dis,1998,8(2):107～112

　　13　Babikian VL,Wijman CA,Hyde C,et al.Cerebral microembolism and early recurren t cerebral or retinal ischemic events.Stroke.1997,28(7):1314～1318

　　14　Valton L,Larrue V,Pavy Le Traon A,et al.Cerebral microembolism in patients w ith stroke or transient ischemiac attack as a risk factor for early recurrence.J Neurol Neurosurg Psychiatry,1997,63(6):784～787

　　15　Sliwka U,Job FP,Wissuwa D,et al.Occurrence of transcranial Doppler high-int ensity transient signals in patients with potential cardiac source of embolism.A prospective study.Stroke,1995,26(11):2067～2070

　　16　Georgiadis D,Lindner A,Manz M,et al.Intracranial microembolic signals in 500 patients with potential cardiac or carotid embolic source and in normal controls .Stroke,1997,28(6):1203～1207

　　17　Nabavi DG,Georgiadis D,Mumme T,et al.Detection of microembolic signals in pa tients with middle cerebral artery stenosis by means of a bigate probe.A pilot study.Stroke,1996,27(8):1374～1379

　　18　Ringelstein EB,Droste DW,Babikian VL,et al.Consensus on microembolus detecti on by TCD.International Consensus Group on microembolus detection.Stroke,1998,29 (3):725～729

　　19　Droste DW,Ringelstein EB.Detection of high intensity transient signals(HITS) :How and why?Eur J Ultrasound,1998,7(1):23～29

　　20　Keunen RW,Stam CJ,Tavy DL,et al.Preliminary report of detecting microembolic signals in transcranial Doppler time series with nonlinear forecasting.Stroke,1 998,29(8):1638～1643

　　21　Ries F,Tiemann K,Pohl C,et al.High-resolution embolic detection and differe ntiation by characteristic postembolic spectral patterns.Stroke,1998,29(3):668～ 672

(1999-01-13收稿)