Verisuonten Doppler-ultraäänitutkimus

On hyvin tunnettua, että pään päävaltimoiden ahtautuneet ja tukkeutuvat leesiot ovat erittäin tärkeitä aivoverisuonisairauksien patogeneesissä. Samalla paitsi alkuvaiheen, myös vaikea kaulavaltimon ja nikamavaltimoiden ahtauma voi edetä vähäisin oirein. Angioneurologisen patologian kehittymisessä laskimoiden verenkierron ahtaumalla on myös tärkeä rooli, ja se voi joskus edetä myös subkliinisesti. Näiden sairauksien oikea-aikainen diagnosointi liittyy suurelta osin sellaisiin nykyaikaisiin ultraäänimenetelmiin kuin TCDG, duplex- ja triplex-tutkimukset kolmiulotteisella kuvan rekonstruktiolla jne. Yksinkertaisin ja yleisin menetelmä ihmisen verisuonten ultraäänipaikannukseen on kuitenkin edelleen ultraäänidoplerografia (USDG). Ultraäänidoplerografian päätehtävänä angioneurologiassa on tunnistaa verenkiertohäiriöt pään päävaltimoissa ja laskimoissa. Kaulavaltimon tai nikamavaltimoiden subkliinisen ahtauman varmistaminen ultraäänidoplerografialla dupleksikuvantamisen, magneettikuvauksen tai aivoangiografian avulla mahdollistaa aktiivisen konservatiivisen tai kirurgisen hoidon aivohalvauksen ehkäisemiseksi. Ultraäänidopplerografian tavoitteena on siis ensisijaisesti tunnistaa verenkierron epäsymmetria ja/tai suunta kaulavaltimon ja nikamavaltimoiden sekä silmävaltimoiden ja -laskimoiden esiaivojen segmenteissä. Useimmissa tapauksissa on mahdollista määrittää osoitettujen verenkiertohäiriöiden olemassaolo, sivu, sijainti, pituus ja vaikeusaste.

Ultraäänidoplerografian suuri etu on vasta-aiheiden puuttuminen. Ultraäänipaikannus voidaan suorittaa lähes kaikissa olosuhteissa - sairaalassa, tehohoitoyksikössä, leikkaussalissa, poliklinikalla, ambulanssissa ja jopa onnettomuus- tai luonnonkatastrofipaikalla, edellyttäen, että käytettävissä on autonominen virtalähde.

Ultraäänidoplerografiamenetelmä perustuu HA Dopplerin (1842) vaikutukseen, jossa hän sovelsi matemaattista analyysia liikkuvasta kohteesta heijastuneen signaalin taajuussiirtymästä. Doppler-taajuussiirtymän kaava on:

Fd ₌ (2F0 _xVxCosa )/c,

Jossa F0 _on lähetetyn ultraäänisignaalin taajuus, V on lineaarinen virtausnopeus, a on verisuonen akselin ja ultraäänisäteen välinen kulma ja c on ultraäänen nopeus kudoksissa (1540 m/s).

Anturin toinen puoli lähettää 4 MHz:n taajuudella olevia ultraäänivärähtelyjä "jatkuvan aallon" tilassa. Anturin toinen puoli, joka sijaitsee kulmassa lähettävään osaan nähden, tallentaa verenkierrosta heijastuneen ultraäänienergian. Anturin toinen pietsosähköinen kide on asennettu siten, että herkimmän alueen suurin alue on 4,543,5 mm2:n kokoinen sylinteri, joka sijaitsee 3 mm:n etäisyydellä anturin akustisesta linssistä.

Siten lähetetty taajuus eroaa heijastuneesta. Määritetty taajuusero eristetään ja toistetaan äänisignaalilla tai graafisella tallenteella "verhokäyrän" muodossa tai erityisen Fourier-taajuusanalysaattorin avulla spektrogrammin muodossa. Lisäksi on mahdollista määrittää veren virtaussuunta, koska ultraäänianturiin menevä verenkierto lisää vastaanotettua taajuutta, kun taas vastakkaiseen suuntaan suuntautuva virtaus pienentää sitä.

Pään päävaltimoiden verenkierrossa on erityispiirre: normaalisti verenvirtaus ei laske nollaan missään sydänsyklin vaiheessa, eli veri virtaa aivoihin jatkuvasti. Olkavarsi- ja solisvaltimoissa veren virtauksen lineaarinen nopeus kahden vierekkäisen sydämen supistumissyklin välillä saavuttaa nollan ilman suunnanmuutosta, ja reisiluun ja polvitaipeen valtimoissa systolen lopussa on jopa lyhyt käänteisen verenkierron jakso. Hydrodynamiikan lakien mukaan (verta voidaan pitää yhtenä ns. Newtonin nesteen muunnelmista) on olemassa kolme päätyyppiä virtauksia.

• Rinnakkainen, jossa kaikkien verikerrosten, sekä keskus- että päälaen, virtausnopeus on olennaisesti yhtä suuri. Tämä virtauskuvio on tyypillinen nousevalle aortalle.
• Parabolinen eli laminaarinen, jossa on gradientti keski- (suurin nopeus) ja päälaen (pienin nopeus) kerrosten välillä. Nopeuksien välinen ero on suurin systolessa ja pienin diastolessa, eivätkä nämä kerrokset sekoitu toisiinsa. Samanlainen verenvirtauksen variantti havaitaan pään terveissä päävaltimoissa.
• Turbulentti eli pyörrevirtaus johtuu verisuonen seinämän epätasaisuudesta, pääasiassa ahtaumassa. Tällöin laminaarivirtaus muuttaa ominaisuuksiaan riippuen siitä, miten veri kulkee suoraan ahtauman kohdasta ja miten se sieltä poistuu. Järjestyneet verikerrokset sekoittuvat punasolujen kaoottisten liikkeiden vuoksi.