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Application of TCD Technique in Clinical Anesthesia Research 

蒋新奇¹   刘慧丽² 综述

孙  莉¹   黄宇光² 审校

1 中国医学科学院肿瘤医院麻醉科，北京  100021

2 中国医学科学院协和医院麻醉科，北京  100730

Xin－qi Jiang，Hui－li Liu，Li Sun，Yu－guang Huang

1 Department of Anesthesiology，Tumor Hospital under the Chinese Academy of Medical Sciences

2 Department of Anesthesiology，Peking Union Medical College Hospital，Chinese Academy of Medical Sciences and Peking Union Medical College，Beijing，China

ABSTRACT

　　The changes of cerebral blood flow during anesthesia are very complicated，while TCD technique can provide a noninvasive，real time，simple monitoring during anesthesia. In recent years，TCD technique has been widely used in the field of clinical anesthesia research. The related literatures are briefly reviewed in this article.

　　Key words：TCD；cerebral blood flow mornitoring；anesthesia

　　正常成人平均脑血流量为50±5ml／（100g／min^－1），不同部位脑组织的血流量分布并不均匀，局部脑血流量、脑代谢率与脑的功能活动密切相关。平均动脉压在60～160 mmHg范围内时，脑血流量具有正常的自动调节功能，一些化学因素（如二氧化碳）和血液动力学参数（如血液粘度）等也可影响脑血流量。麻醉过程中，各种麻醉药物、体位、手术操作等均可导致脑血流量的变化，所以围术期监测脑血流量具有重要意义。

　　脑血流的监测方法多样，但各有利弊，包括颈内动脉注射示踪剂Xe测定法、阻抗血流图测定法、近红外光光谱测定法、正电子发射断层测定法（PET）、颈内静脉球血氧饱和度以及经颅多普勒超声测定法等。而TCD可对脑血流进行无创的实时性监测，操作简单、可重复性强，在临床工作和科研实验中具有广阔的应用空间。本文对国内外相关研究进行综述如下。

　　一、TCD技术概述

　　本世纪50年代始，学者们试图用超声波技术检测脑组织和颅内血管疾病，但是由于颅骨对超声波的严重衰减，超声束难以通过颅骨进入颅内，所以均未成功。1982年挪威学者Rune Aaslid将脉冲多普勒技术与低发射频率（2MHz）相结合，使超声波能够穿透颅骨的较薄部位进入颅内，直接描记颅内动脉的多普勒信号，测定颅内动脉的血流速度，从而能够无创、连续、动态地监测脑血流动力学，这一技术即经颅多普勒超声技术（Transcranial Doppler ultrasonography，TCD）。

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　　1.测定原理

　　TCD仪分为探头、显示系统、记录系统几个部分。探头用来发射和接受超声、进行电－声和声－电信号的转换。根据多普勒效应原理，波源与接受器之间的相对运动会引起接受频率与发射频率之间的差别，这种差别称之为多普勒频移。使用TCD仪进行探测时，探头所发射的信号被相对探头运动的血管内的红细胞接收并反射，导致频率改变，再通过探头接受并反映到计算机，经过一系列计算后转换为频谱图像和相应的数据输出到显示系统，并记录。将此数据与正常人群相应数据对比，判断所探测的血管血流速度是否正常。多普勒频移值一般在1kHz到20kHz不等，放大后输入扬声器即成为音频信号输出，音频的高低可反映频率的大小从而反映血流的性质：音频信号高调尖锐表示高速血流，低调沉闷表示低速血流，杂音则提示可能存在湍流。

　　2.频谱特征

　　TCD仪向颅内发射超声束，截取一定深度范围内的回声，可通过临床操作控制这一范围位于待探测的血管腔内。具体方法是调整从发射信号到读取信号的延迟时间，那么取样的范围就可以根据延迟时间和声束的速度推算出来，这个范围临床上称之为取样容积。在取样容积内的红细胞数目越多，反射信号越强，则相应的频谱灰度越高。现代TCD仪可直接读出所需测量血管的峰值血流速度（Vp）、平均血流速度（Vm）和脉动指数，后者反映了血管的顺应性。

　　3.应用

　　应用TCD仪可在体表监测颈总动脉、颈外动脉和颈内动脉颅外段的血流速度；通过颞窗可以监测颈内动脉终末段、大脑中动脉、大脑前动脉、前交通动脉、大脑后动脉和后交通动脉的血流速度；通过眼窗可以获得眼动脉和颈内动脉虹吸段的血流信号；通过枕骨大孔可以检测椎动脉和基底动脉的血流速度。因此TCD可对颅内外的脑血管结构和功能进行全面监测和评价，可广泛用于动脉硬化、脑血管畸形、脑动脉瘤、蛛网膜下腔出血等疾病的筛查。

　　TCD仪可直接反映脑内血管的系列运动状态，这是其他检测方法所不能实现的。TCD与其他脑血流量监测技术相互补充，更能反映脑血流状态的真实情况。

　　二、TCD在麻醉中的应用

　　1.应用TCD技术间接反映颅内压（ICP）升高的情况

　　正常颅内压为0.6～1.8kPa，均值通常小于1.3kPa。然而手术过程中，手术刺激以及麻醉药物的作用可使ICP升高，ICP升高可直接降低脑灌注压，致使脑血流减少。虽然脑血流的自主调节机制可一定程度地削弱这种影响，但有临床意义的颅内压变化尚无定论，所以可通过TCD仪观察颅内压升高时脑血流速度的变化，推断病人的脑供血情况，而使用TCD仪监测病人的脑血流速度可间接反映颅内压升高的情况。

　　2.观察各种药物对CBFV的影响

　　挥发性麻醉药物均可导致脑血管扩张，脑血流增加，而镇静催眠类药物降低CBF的作用均可通过TCD仪进行观察。首先可应用TCD研究药物对CBFV的影响，例如新生儿应用异丙酚进行麻醉诱导时，脑血流速度可降低40～60％。其次可应用TCD比较不同药物对脑血流速度影响，比较相同MAC值的地氟醚、异氟醚、七氟醚对CBF影响发现，地氟醚、异氟醚能显著增加脑血流速度，而七氟醚不明显；再者通过TCD反馈的信息，可从维持脑血流稳定的角度对麻醉中的用药剂量进行调整^[1－4]。

　　3.研究麻醉生理的相关变化

　　脑血流的调节是极其复杂的，受多种因素影响，但大脑同时具有自主调节机制。研究发现异氟醚MAC值为0.8、1.2、1.5时，病人具有完善的脑血流自主调节机制；动脉CO₂分压（PaCO₂）对脑血流的影响的相关研究已经相当深入^[5]。

　　4.进行术前风险评估和术中安全监测

　　对于某些可能影响脑供血的手术，麻醉过程中需要连续监测脑血流量，如进行颈内动脉内膜剥脱术时，需要常规进行TCD监测，但这种监测的必要性仍有争议；合并糖尿病、动脉硬化的病人，应用TCD技术监测围术期脑血流情况可判断病人是否发生急性脑缺血。

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　　三、TCD的局限性和发展动向

　　目前，TCD技术尚存在许多局限性，主要问题在于：

　　①颅骨骨化程度高可致使超声波严重衰减，因而不能进行某些血管的TCD监测；

　　②频谱形态的命名、异常频谱的判断尚缺乏统一标准。脑血管的解剖变异可产生频谱信号干扰，而且不同操作者也有差异，导致TCD检查存在“不可重复性”；

　　③尚未明确血流速度参数的正常值、临床意义和应用价值，正常人群进行TCD检查的意义也未明确；

　　④有时TCD检测到的血管难以进行确认，造成干扰。

　　但是随着TCD应用经验的积累和TCD仪的功能改进，TCD监测正逐步适应临床工作或研究需要。未来的TCD系统可能向以下几方面发展：

　　①以先进计算机为基础，大容量存储空间可提供长时间连续监护和完善处理；

　　②高速双向双通道或四通道系统转换，可同时对颅­内多条血管甚至全部主干大血管进行监测；

　　③不但可检查常规数据如峰值流速Vp、平均流速Vm，脉动指数PI等，而且可以测定P－V分析、双侧不对称分析、栓子计数和轨迹记录、脑血流自动调节测试和诱发血流实验等；

　　④定量测定脑底动脉血管横截面积；

　　⑤自动寻找血管，建立真正的三维空间以显示脑底动脉；

　　⑥具有更强的超声波穿透力，使操作更加简便、血管检出率更高；

　　⑦多极血管测定功能：心血管、脑血管、微小血管；

　　⑧完善正常人标准图谱和参考值；

　　⑨适合临床诊断学发展，有不断更新的软件供临床使用。

　　综上所述，麻醉过程中脑血流变化与其调节是极其复杂的，TCD作为一种日益成熟和完善的无创脑血流监测方法，在临床工作和科研实验中具有广阔的应用前景。

参考文献

1. Kuroda Y，Murakami M，Tsuruta J et al. Blood flow velocity of middle cerebral artery during prolonged anesthesia with halothane，isoflurane，and sevoflurane in humans. Anesthesiology.  1997 Sep；87（3）：527－32.

2. Abdallah C，Karsli C，Bissonnette B. Fentanyl is more effective than remifentanil at preventing increases in cerebral blood flow velocity during intubation in children. Can J Anaesth. 2002 Dec；49（10）：1070－5.

3. Karsli C，Luginbuehl I，Farrar M et al. Propofol decreases cerebral blood flow velocity in anesthetized children. Can J Anaesth. 2002 Oct；49（8）：830－4. Comment in：Can J Anaesth. 2003 May；50（5）：527－8；author reply 528.

4. Engelhard K，Werner C，Mollenberg O et al.Effects of remifentanil／propofol in comparison with isoflurane on dynamic cerebrovascular autoregulation in humans. Acta Anaesthesiol Scand. 2001 Sep；45（8）：971－6.

5. Fukushima U，Sasaki S，Okano S et al. The comparison between the cerebral blood flow directly measures and cerebral blood flow velocity in the middle and basilar cerebral arteries measured by transcranial Doppler ultrasonography. J Vet Med Sci. 1999 Dec；61（12）：1293－7.