Siêu âm doppler xuyên sọ trong chẩn đoán bệnh lý mạch máu não(Transcranial Doppler)

Siêu âm doppler xuyên sọ trong chẩn đoán bệnh lý mạch máu não

Siêu âm doppler xuyên sọ trong chẩn đoán bệnh lý mạch máu não (Transcranial Doppler) dựa trên nguyên lý các sóng siêu âm sẽ phản chiếu lại khi xuyên qua một vật thể chuyển động trong dòng máu (hồng cầu)

Lịch sử

Năm 1965, Myazaki và Kato là những người đầu tiên báo cáo việc sử dụng siêu âm Doppler để đánh giá tình trạng các mạch máu não đoạn ngoài sọ. Kỹ thuật này không cho phép đánh giá tình trạng mạch máu não đoạn trong sọ.

Năm 1982, Aaslid và CS đã sử dụng máy siêu âm Doppler với đầu dò có tần số thấp (1 – 2MH_­z) cho phép sóng siêu âm xuyên qua được cấu trúc của xương sọ và đo được tốc độ dòng máu ở các động mạch nền não của đa giác Willis. Kể từ đó đến nay việc ứng dụng siêu âm Doppler xuyên sọ (siêu âm Doppler xuyên sọ) để đánh giá chẩn đoán, điều trị và theo dõi các bệnh nhân tai biến mạch máu não, các bệnh nhân phẫu thuật tim và động mạch càng ngày càng nhiều trên thế giới. Nhưng ở Việt Nam, việc ứng dụng kỹ thuật siêu âm Doppler xuyên sọ vào lĩnh vực lâm sàng và nghiên cứu mới chỉ là bước đầu. Mục đích của bài biết này, tác giả muốn giới thiệu sự hiểu biết ban đầu việc sử dụng siêu âm Doppler xuyên sọ để đánh giá tuần hoàn não, kể cả vấn đề nghiên cứu và ứng dụng lâm sàng qua kinh nghiệm của bản thân tiến hành kỹ thuật siêu âm Doppler xuyên sọ cho các bệnh nhân hàng ngày tại Trung tâm nghiên cứu tai biến mạch máu não của Bệnh viện ICHILOV hợp tác liên kết với Trường Đại học Y khoa Sackler thuộc Trường Đại học Tổng hợp Tel Aviv, Israel.

Ưu điểm của phương pháp siêu âm Doppler xuyên sọ

Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, nhiều kỹ thuật mới được ứng dụng vào y học để chẩn đoán và điều trị như kỹ thuật chụp cắt lớp vi tính (CT scanner), chụp cộng hưởng từ (MRI), chụp mạch cộng hưởng từ (MRA), chụp mạch mã hoá xoá nền (DSA),… Nhưng tại sao những kỹ thuật này vẫn không thay thế hoàn toàn được siêu âm Doppler xuyên sọ, mà hơn nữa thế giới ngày nay lại sử dụng siêu âm Doppler xuyên sọ ngày càng nhiều trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bởi vì có những lý do sau đây:

CT Scanner, MRI, MRA có ưu điểm là không gây nguy hại, cho kết quả chính xác về hình thái học của não và các mạch máu trong não. Nhưng giá tiền mỗi lần chụp khá đắt, rất ít khi thực hiện được nhiều lần, khó đánh giá tình trạng chức năng của các mạch máu não như đo tốc độ tuần hoàn, phản ứng vận mạch não (cerebral vasomotor reactivity), sự tự điều hoà lưu lượng máu não.

Chụp động mạch não và DSA cho biết chính xác về hình thái học các mạch máu não, cho hình ảnh rất đẹp và khá chi tiết hơn cả MRA; nhưng đây là phương pháp nguy hại, gây chảy máu, tỷ lệ tai biến của kỹ thuật này (theo nhiều tác giả trên thế giới) từ 0,1 – 12% (tuỳ thuộc vào kỹ năng tay nghề của người thực hiện và tình trạng bệnh nhân).

Việc sử dụng siêu âm Doppler xuyên sọ có ưu điểm là đánh giá được tình trạng chức năng của các mạch máu não; hơn nữa đây là phương pháp không nguy hại, rẻ tiền, có thể tiến hành kỹ thuật để theo dõi bệnh nhân nhiều lần, có thể làm ngay tại giường cho bệnh nhân (đặc biệt là bệnh nhân cấp cứu và bệnh nhân phẫu thuật). Cũng có người cho rằng máy siêu âm Doppler xuyên sọ là một ống nghe để phát hiện các bệnh trong não (siêu âm Doppler xuyên sọ is a stethoscope for the brain). Do đó việc ứng dụng phối hợp các phương tiện chẩn đoán không nguy hại (siêu âm Doppler xuyên sọ, Duplex scanner, CT scanner, MRI, MRA) và có nguy hại (chụp mạch, DSA) sẽ cho biết toàn bộ tình hình các mạch máu trong sọ và ngoài sọ cả về chức năng và hình thái.

Nguyên lý và phương pháp

Về nguyên lý siêu âm Doppler xuyên sọ cũng giống như siêu âm Doppler ngoài sọ là dựa trên nguyên lý các sóng siêu âm sẽ phản chiếu lại khi xuyên qua một vật thể chuyển động trong dòng máu (hồng cầu) và sẽ tạo nên sự thay đổi về tần số, thay đổi về tốc độ của hồng cầu chuyển động trong dòng máu. Các tín hiệu ghi được qua thăm dò vùng thái dương (temporal window), đầu dò đặt ở vị trí phía trên cung gò má cho biết tốc độ dòng máu của động mạch não giữa, động mạch cảnh trong đoạn trong sọ (khúc tận chỗ chuẩn bị chia nhánh thành động mạch não trước và động mạch não giữa), các động mạch não trước và động mạch não sau. Đầu dò đặt ở vị trí ổ mắt (orbital window) cho biết tốc độ dòng máu của động mạch cảnh trong đoạn siphon và động mạch mắt. Đầu dò đặt ở vị trí dưới chẩm (suboccipital window) ghi được tốc độ dòng máu của các động mạch sống và động mạch nền.

siêu âm Doppler xuyên sọ cho biết được các thông số sau đây:

Tốc độ dòng máu thì tâm thu (SFV).

Tốc độ dòng máu cuối thì tâm trương (DFV).

Tốc độ trung bình: MFV = (SFV 2DFV)/3.

Chỉ số mạch: PI = (SFV – DFV)/MFV.

Chỉ số cản: RI= (SFV- DFV)/SFV.

Cần chú ý đến hướng dòng chảy, các đặc điểm của dạng sóng (dạng sóng thì tâm thu).

Hiện nay, trên thế giới đã có loại siêu âm Doppler xuyên sọ mới với hình ảnh dòng máu màu và theo 3 chiều không gian cho phép biết được bản đồ của các mạch máu trong não theo 3 bình diện khác nhau.

Sự chính xác của phương pháp siêu âm Doppler xuyên sọ phụ thuộc chủ yếu vào kiến thức và kinh nghiệm của người thao tác. Tốc độ dòng máu đo được sẽ rất khác nhau tuỳ thuộc theo tuổi, hematocrit, huyết áp, áp lực trong sọ và hoạt động chức năng của não (Aaslid và C.S, 1989); do đó đánh giá kết quả nên so sánh tốc độ của cả 2 bên bán cầu não và so sánh trên cùng một bệnh nhân tại các thời điểm ghi khác nhau và dưới những điều kiện bệnh lý khác nhau. Khoảng 5 – 15% không phát hiện được các mạch máu khi thăm dò vùng thái dương do xương quá dày (sóng siêu âm không thể xuyên qua được), thường gặp khi thăm dò cho các bệnh nhân cao tuổi. Khoảng 10 – 20% không phát hiện được động mạch não trước và động mạch não sau do sự khác nhau về giải phẫu của đa giác willis hoặc do vấn đề kỹ thuật.

Kỹ thuật siêu âm doppler xuyên sọ để xác định các động mạch não

Nguyên lý

Dùng siêu âm mạch với đầu dò có tần số thấp (1 – 2MHz) sóng siêu âm có thể xuyên vào sọ ở những nơi có xương sọ tương đối mỏng (cửa sổ xương), vùng thái dương là vùng dễ thăm dò nhất.

Có 3 cửa sổ chính cần đặt đầu dò để thăm khám:

Vùng thái dương (transtemporal window)

Đầu dò đặt ở vùng này sẽ xác định được các động mạch não như: động mạch não giữa, động mạch não trước (đoạn A1), động mạch thông trước, động mạch não sau (đoạn P1 & P2).

Vùng ổ mắt (Transorbital window)

Đặt đầu dò ở vùng này để xác định động mạch mắt, động mạch cảnh trong đoạn siphon, động mạch thông sau.

Vùng dưới chẩm (Suboccipital window)

Đặt đầu dò ở vùng này để xác định động mạch sống và động mạch nền.

Kỹ thuật

Thăm dò vùng thái dương

Vị trí đặt đầu dò ở phía trên cung gò má, phía trước tai. Độ dày của xương thái dương khác nhau tuỳ thuộc vào tuổi, giới và sắc tộc. Thông thường hạn chế thăm dò vùng này đối với người già, phụ nữ và người da đen; nguyên nhân là do độ dày của xương thái dương (Hyperostosis). Thường thất bại khi không tìm thấy được động mạch ở vùng này là từ 2 – 10% (theo thống kê của nhiều tác giả).

Sau khi xác định được vị trí thăm dò tốt nhất, thì cần phải đặt độ sâu từ 55 đến 65mm. Tín hiệu siêu âm là dạng sóng cả 2 phía với hình ảnh động mạch não giữa ở phía trên đường đẳng điện (chỉ ra dòng chảy cùng hướng với đầu dò) và tín hiệu động mạch não trước ở phía dưới đường đẳng điện (dòng chảy ngược chiều với đầu dò).

Động mạch não giữa là động mạch lớn nhất ở trong não. Động mạch này tương đối dễ tìm thấy và tốc độ dòng chảy cũng lớn nhất.

Động mạch não trước, với độ sâu từ 75 – 80mm trong những điều kiện bình thường hướng dòng chảy ngược chiều với đầu dò và tốc độ dòng chảy của động mạch não trước sẽ yếu hơn so với động mạch não giữa.

Tín hiệu của động mạch não sau được xác định tại độ sâu từ 65 – 75mm.

Hình ảnh siêu âm Doppler các động mạch não bình thường

Thăm dò vùng dưới chẩm

Có 2 động mạch sống đi vào sọ qua lỗ chẩm và đi lên đến hành não và cầu não (rãnh hành – cầu) thì tập hợp lại để thành động mạch nền. Đây là hình thái giải phẫu duy nhất, trong đó 2 động mạch nhỏ hợp lại để tạo thành một động mạch lớn hơn. Dùng đầu dò đặt ở vùng dưới chẩm, với độ sâu là 55 – 65mm. Hướng dòng chảy của động mạch sống là ngược chiều với hướng đầu dò. Tại vị trí của hành não trên, dạng sóng siêu âm có thể thay đổi biểu hiện là 2 động mạch sống chập lại để thành động mạch nền.; tại vị trí này tốc độ dòng máu tăng nhẹ.

Độ sâu để xác định động mạch nền từ 80 – 85mm, có khi phải đặt ở mức 120mm. Hướng của dòng chảy cũng như động mạch sống là ngược chiều với hướng đầu dò.

Hình ảnh siêu âm Doppler động mạch thân nền và động mạch đốt sống bình thường

Thăm dò qua ổ mắt

Thăm dò vùng này để xác định động mạch mắt và động mạch cảnh trong đoạn siphon. Người khám cần hướng dẫn người bệnh nhìn vào phía đối diện trong khi khám để hạn chế sự vận động của nhãn cầu. Đầu dò được đặt ở phía trên mi mắt với một áp lực nhẹ đủ để cho chất gel tiếp xúc với mặt da. Động mạch mắt được xác định ở độ sâu từ 35 – 50mm và động mạch cảnh trong đoạn siphon ở mức 55 – 80mm. Hướng dòng chảy của động mạch cảnhc trong là cùng hướng với đầu dò. Động mạch mắt có sức cản cao và dòng chảy thấp ở thì tâm trương, động mạch cảnh trong có sức cản thấp, và dòng chảy ở thì tâm trương là liên tục. Hướng dòng chảy của động mạch cảnh trong thì khác nhau trên từng vị trí, chỗ gối của động mạch cảnh trong tín hiệu xuất hiện cả hai hướng.

Hình ảnh siêu âm Doppler động mạch cảnh trong và động mạch mắt bình thường

Bảng tiêu chuẩn xác định các động mạch não và tốc độ dòng máu bình thường (tốc độ trung bình)

Ứng dụng siêu âm Doppler xuyên sọ trong nghiên cứu và lâm sàng

Nghiên cứu huyết động học trong não

siêu âm Doppler xuyên sọ thường được áp dụng để nghiên cứu đánh giá phản ứng huyết động học trong não ở các bệnh nhân bị hẹp hoặc tắc động mạch cảnh trong ở vùng cổ (Lindergaard và CS, 1985, Schneider và CS, 1988, Norris và CS, 1990). Tốc độ trung bình của động mạch não giữa do hẹp động mạch cảnh trong thường là giảm khi độ hẹp > 90%. Có thể đánh giá tuần hoàn bàng hệ qua động mạch thông trước và động mạch thông sau bằng thủ thuật ép động mạch cảnh gốc ở vùng cổ, sự thay đổi tốc độ dòng máu của động mạch não giữa thường là giảm do tăng CO₂ hoặc khi tiêm tĩnh mạch thuốc lợi tiểu acetazolamide. siêu âm Doppler xuyên sọ cho biết tình trạng đảo ngược tốc độ dòng máu của các động mạch não khi có tuần hoàn bàng hệ tăng lên (Bishop và CS,1986, Ringelstein và CS, 1988).

siêu âm Doppler xuyên sọ cũng được áp dụng để đánh giá hướng đi và tốc độ của động mạch sống và động mạch nền khi có hội chứng đoạt máu của động mạch dưới đòn (subclavian steal syndrome) (Hennericin CS, 1988; Bonstein và CS, 1988).

siêu âm Doppler xuyên sọ có thể phát hiện hẹp thân động mạch não giữa khoảng 60 – 90% tuy nhiên nếu có tuần hoàn bàng hệ thì rất khó để phân biệt tăng tốc độ dòng máu là do hẹp hay do tuần hoàn bàng hệ (Lindegard và CS, 1986, Bishop và CS ,1986, Hennerici và CS ,1986; Mattle và CS, 1988; de Bray và CS, 1988).

Phát hiện và theo dõi tình trạng co thắt mạch sau chảy máu dưới nhện

Co thắt mạch não là biến chứng nguy hiểm của chảy máu dưới nhện, tỉ lệ là 30-50%, nếu không phát hiện sớm và xử trí kịp thời bệnh nhân có thể tử vong. Chụp động mạch não là phương pháp chuẩn để đánh giá co thắt mạch não. Tuy nhiên đây là phương pháp nguy hại (gây chảy máu) và không thể tiến hành nhiều lần để theo dõi và điều trị co thắt mạch sau chảy máu dưới nhện.

Để giải quyết nhược điểm trên, siêu âm Doppler xuyên sọ có thể theo dõi sự tiến triển của co thắt mạch não sau chảy máu dưới nhện. Ngày nay, siêu âm Doppler xuyên sọ đã trở thành một phương pháp phổ biến và hữu ích để theo dõi hậu quả của co thắt mạch não do chảy máu dưới nhện (Aaslid và CS, 1984, Hardens, 1986, Aslid và CS, 1986). Với chảy máu dưới nhện, tốc độ dòng máu sẽ tăng lên ở các động mạch nền não từ ngày thứ 3 đến ngày thứ 10 sau chảy máu và đỉnh cao là từ ngày 11 đến ngày 21. Tốc độ ghi được ở động mạch não giữa > 200cm/s có giá trị dự báo co thắt mạch ở mức độ nặng. Điều này có giá trị quan trọng cho thầy thuốc lâm sàng để quyết định can thiệp bằng phẫu thuật hoặc sử dụng thuốc ức chế kênh calci như nimodipine (Seiler và CS, 1988; Sloan, 1989).

Thông động tĩnh mạch não (AVMs)

AVMs là sự phát triển bất thường của mạch máu. siêu âm Doppler xuyên sọ cho phép xác định các AVMs kích thước trung bình và lớn (Harlens, 1986, Hennerici và CS, 1986). Các mạch nuôi trong AVMs mang đặc điểm là tăng thể tích, tăng tốc độ dòng máu và giảm sức cản. Tốc độ dòng chảy tăng và chỉ số mạch giảm xuống ghi được ở các mạch nuôi của AVMs. Sử dụng các test gây tăng thông khí sẽ nâng cao hiệu quả chẩn đoán. siêu âm Doppler xuyên sọ thường được ứng dụng để đánh giá hiệu quả của việc gây tắc mạch chọn lọc để điều trị AVMs, siêu âm Doppler xuyên sọ cũng là phương pháp thông dụng để theo dõi AVMs.

Tăng áp lực trong sọ (ICP)

Áp lực tưới máu não được xác định bởi sự khác nhau giữa huyết áp và áp lực trong sọ. Tốc độ dòng máu não và hình dạng sóng siêu âm Doppler xuyên sọ rất nhạy cảm đối với sự thay đổi cấp tính của ICP. siêu âm Doppler xuyên sọ sử dụng như là phương pháp không nguy hại để theo dõi tốc độ của các mạch não ở các bệnh nhân bị ICP (Krajewski và CS, 1988, Hassler và CS, 1988). Khi ICP tăng, hình dạng sóng siêu âm Doppler xuyên sọ trở nên cao và nhọn phản ánh sự giảm áp lực tưới máu não.

Chết não

Do có sự tiến bộ của khoa học y học, người ta có thể duy trì sự toàn vẹn của hệ thống tim – phổi ở các bệnh nhân mất hết các chức năng của não. Kể từ đó đến nay, chẩn đoán chết não trở thành vấn đề y học, luật pháp và xã hội cũng như liên quan đến ghép thận và ghép các cơ quan khác.

Xác định chết não dựa vào 3 thông số.

Tiêu chuẩn lâm sàng.

Tiêu chuẩn điện não đồ.

Tiêu chuẩn chụp động mạch.

Ngày nay, siêu âm Doppler xuyên sọ đã thay thế cho chụp động mạch trong nghiên cứu chết não. Hình ảnh siêu âm Doppler xuyên sọ trong chết não ghi được biểu hiện ở 2 dạng:

Đảo ngược dòng chảy ở thì tâm trương gây ra dạng sóng đi đi lại lại

Tốc độ dòng chảy giảm hoặc ngừng toàn bộ dòng chảy. Tốc độ 10cm/s thường biểu hiện tình trạng chết não.

Theo dõi trong phẫu thuật

siêu âm Doppler xuyên sọ là kỹ thuật không gây nguy hại và dễ thực hiện để theo dõi tuần hoàn não trong các phẫu thuật ở tim và động mạch cảnh.

Migraine

Trong bệnh đau đầu do nguyên nhân mạch máu như bệnh Migraine, siêu âm Doppler xuyên sọ thường thấy tăng tốc độ dòng chảy và giảm ứng vận mạch. Những nghiên cứu trên các bệnh nhân có bệnh Migraine thường phát hiện thấy tăng tốc độ dòng chảy, thậm chí ngay cả khi bệnh nhân không có biểu hiện nhức đầu (Thie và CS, 1988). siêu âm Doppler xuyên sọ còn cho phép đánh giá đáp ứng của mạch máu đối với các thuốc điều trị bệnh Migraine. Ứng dụng siêu âm Doppler xuyên sọ trong chẩn đoán và điều trị Migraine thì vẫn còn phải tiếp tục nghiên cứu.

Phát hiện tắc mạch não (Cerebral emboli)

Dựa vào kỹ thuật siêu âm Doppler xuyên sọ có thể phát hiện được các trường hợp tắc mạch não trong khi mổ tim – phổi, khi đang mổ khai thông động mạch cảnh (Carotid endarterectomy) do hẹp động mạch cảnh trong. Điều này rất quan trọng để quyết định cho bệnh nhân có dùng thuốc chống đông hay không.

Kết luận

Máy siêu âm Doppler xuyên sọ là loại máy không đắt, có thể xách tay; do đó sử dụng đơn giản, cho kết quả nhanh, không nguy hại, dễ thực hiện và có thể tiến hành nhiều lần trên bệnh nhân. Ngày nay, theo báo cáo của Viện Hàn lâm Thần kinh Hoa Kỳ (2004). siêu âm Doppler xuyên sọ là kỹ thuật được ứng dụng trong các trường hợp sau: phát hiện hẹp động mạch trong não, đánh giá tuần hoàn bàng hệ khi có tắc mạch hoặc hẹp mạch, đánh giá và theo dõi co thắt mạch não do bất kỳ nguyên nhân gì, phát hiện AVMs và đánh giá tình trạng các mạch nuôi, đánh giá các bệnh nhân nghi ngờ chết não, phát hiện và theo dõi tắc mạch trong phẫu thuật tim và mạch cảnh, Migraine, thiếu máu não cục bộ để dự đoán các trường hợp nhồi máu não sau này.