Rola ultrasonografii dopplerowskiej w diagnostyce naczyń- podstawy oceny
Ludomir Stefańczyk
Z Zakładu Diagnostyki Obrazowej Instytutu Centrum Zdrowia Matki Polki Kierownik: Prof.dr hab.n.med. Tadeusz Biegański.
Adres: Zakład Diagnostyki Obrazowej ICZMP ul Rzgowska 281/289 93-338 Łódź
Tel. (42) 271-17-49
Słowa kluczowe: ultrasonografia, żylna choroba zakrzepowo-zatorowa, ultrasonografia naczyń.
Key words: ultrasonography,, venous thromboembolic disease, vascular ultrasonography
W ciągu ostatnich lat ultrasonografia dopplerowska (USG-D) stała się najczęściej wykonywanym badaniem diagnostycznym w ocenie patologii naczyń. W pracy omówiono podstawy diagnostyki ultrasonograficznej naczyń. Przypomniano stosowane testy diagnostyczne i zasady rozpoznawania i różnicowania zmian obserwowanych w naczyniach tętniczych i żylnych.
W ciągu ostatniej dekady ultrasonografia dopplerowska (USG-D) stała się najczęściej wykonywanym badaniem diagnostycznym w ocenie patologii naczyń. Połączenie informacji na temat szerokości naczyń ich ściany i otoczenia uzyskiwanych w prezentacji B czasu rzeczywistego z informacjami na temat charakteru przepływu uzyskiwanymi w oparciu o techniki dopplerowskie niesie wartości pozwalające na wszechstronną ocenę większości spotykanych patologii. W ciągu 20 lat klinicznego stosowania metody opracowano szereg testów pozwalających uzyskać jak najpełniejszą informację. Opracowano zasady i kryteria rozpoznawania i różnicowania zmian niedokrwiennych, faz klinicznych niewydolności żylnej i żylnej choroby zakrzepowo zatorowej.
Wymagania systemu
W chwili obecnej najszersze możliwości w wykrywaniu i ocenie patologii naczyń ma aparatura USG kodująca przepływ w kolorze- kolor Doppler (USG-CD). Współcześnie oferowane aparaty USG średniej klasy zazwyczaj wyposażone są standardowo także w opcję dopplera mocy. Funkcje harmoniczne, prezentacje trójwymiarowe, panoramiczne oraz techniki obrazowania przepływu w skali szarości posiadają systemy o najwyższym zaawansowaniu technologicznym, jednak można oczekiwać że w ciągu 3-4 lat innowacje te zostaną wprowadzone szerzej. W procesie wykluczenia zakrzepicy żylnej, w wykrywaniu tętniaków aorty brzusznej czy wstępnej ocenie rozległości i zaawansowania miażdżycy zarostowej mogą okazać się przydatne także badania USG wykonane starszymi aparatami- w technice duplex Doppler (USG-DD) jak i badanie wykonane podstawowym aparatem pracującym w przezentacji B czasu rzeczywistego. System stosowany w diagnostyce naczyń powinien być wyposażony co najmniej w głowicę convex pokrywającą pasmo 3-5 MHz (w celu oceny naczyń jamy brzusznej) i głowicę liniową o częstotliwości około 5.5-9 MHz (dla oceny naczyń obwodowych).
Zasady podstawowe
Generalizując ocena spaktralna przepływu niesie najwięcej istotnych informacji diagnostycznych -opcje barwne pomagają w identyfikacji naczyń i kanałów przepływu- ułatwia naprowadzanie objętości pomiarowej. Technika kolor doppler najwięcej informacji wnosi w przypadku oceny naczyń drobnych o krętym przebiegu oraz w ocenie naczyń całkowicie niedrożnych (1,2).
Dokładna ocena spektrum przepływu wymaga maksymalnego zmniejszenia kąta pomiędzy wiązką ultradźwiękową a osią przepływu (nie więcej niż 60º). W przypadku przekroczenia kąta obserwujemy obniżenie jasności widma, zatarcie zapisu. Pojawiają się artefakty lustrzane związane z błędnym określeniem przesunięcia dopplerowskiego (w przypadku kąta zbliżonego do 90º aparat określa kierunek przepływu, od lub do głowicy w sposób przypadkowy). Poziom wzmocnienia, filtracja i częstość próbkowania (PRF) muszą być dostosowane do oczekiwanej sytuacji klinicznej (zakres odczytywanych prędkości w badaniu naczyń tętniczych jest wyższy niż w ocenie żył- najwyższe prędkości przepływu obserwuje się w ocenie przetok tętnico-żylnych). Niedostosowanie skali prędkości do zastanej sytuacji prowadzi do pojawiania się na zapisie zjawiska aliasingu- czyli odcinania z zapisu widma prędkości przekraczających zakres skali i wykazywanie ich poniżej linii podstawnej. W prezentacji kolorowej aliasing uwidocznia się jako chaotyczne zakolorowanie naczynia -pseudoturbulencje. Przesterowanie systemu filtracji może spowodować utratę informacji diagnostycznych związanych z wolnymi przepływami (1,2).
Diagnostyka naczyń tętniczych
Paleta ocenianych patologii naczyń tętniczych jest bardzo szeroka. Najczęściej obserwujemy zmiany niedokrwienne spowodowane miażdżycą zarostową. Ultrasonografia umożliwia ocenę morfologiczną ścian naczyń i ocenę przepływu we wszystkich fazach choroby.
Przepływ dwufazowy (wysokooporowy) Przepływ wysokooporowy najlepiej odzwierciedla zmiany ciśnienia mające miejsce podczas skurczu serca (gwałtownie narastająca fala przepływu w kierunku obwodowym skorelowana jest ze skurczem lewej komory, następująca po niej faza przepływu wstecznego to fala zwrotna domykająca zastawkę aortalną- kolejna faza to przepływu obwodowego, ale z mniejszą prędkością generowana jest energią skurczu serca zakumulowaną w elastycznej ścianie tętnicy (Ryc. 1). Przepływ wysokooporowy jest obserwowany w tętnicach tranzytowych w których dorzeczu większość włośniczek pozostaje zamknięta (3,4). Skrajnie wysokooporowy przepływ obserwuje się w naczyniach z zablokowanym odpływem (zator). Faza skurczowa narasta gwałtownie ale brak efektywnego krążenia powoduje, że niskie są prędkości przepływu. Zanika faza rozkurczowa (Ryc. 3). Przepływem wysokooporowym jest także przepływ nieefektywny o typie „to and fro” obserwowany w świetle tętniaków rzekomych. Warto pamiętać także, że przepływ o pozornie wysokim oporze może być obserwowany w osób z niedomykalnością zastawki aortalnej.
Przepływ jednofazowy (niskooporowy): Zapis spektrum znajduje się po jednej stronie krzywej. Podczas skurczu serca narastająca prędkość przepływu w kierunku obwodowym, w fazie rozkurczu prędkość przepływu spada. Przepływ niskooporowy jest charakterystyczny dla bogato unaczynionych narządów miąższowych- mózg nerka, tarczyca (Ryc. 4). Przepływ niskooporowy jest wynikiem otwarcia włośniczek w dorzeczu badanej tętnicy, może także powstawać w tętnicach tranzytowych w wyniku przewężeń w odcinkach bliższych (przepływ poststenotyczny).
Skrajnym przykładem przepływu niskooporowego jest przetoka tętniczo-żylna- gwałtowana różnica ciśnień na poziomie przecieku powoduje że intensywny przepływ odbywa się zarówno w fazie skurczowej jak i w fazie rozkurczowej -wartości wskaźnika oporu RI spadają do 0.4-0.3 (Ryc. 6, 7).
Czynnikiem różnicującym przepływ poststenotyczny i niskooporowy jest faza akceleracji fali skurczowej to jest czas narastania prędkości maksymalnej- w przepływie poststenotycznym faza ta jest wydłużona powyżej 150 ms (Ryc. 5).
Próby uciskowe; ucisk stosuje się w celu wywołania ograniczonego niedokrwienia (poprzez chwilowe zaciśnięcie tętnicy) dla oceny wydolności potencjalnych dróg krążenia obocznego (zazwyczaj oczekuje się odwrócenia kierunku przepływu w naczyniach stanowiących potencjalne drogi krążenia obocznego). Testy wykonuje się w ocenie wczesnych faz zespołu podkradania, przed zabiegami wytworzenia obwodowych przetok dializacyjnych a także przed zabiegami rewaskularyzacji mięśnia sercowego z zastosowaniem odcinków tętnic przedramienia jako materiału do pomostowania.
Próby ułożeniowe; stosuje się w celu diagnostyki zespołów uciskowych. Istotą próby jest wywołania niedokrwienia poprzez ułożenie chorego w pozycji prowokującej dolegliwości (uniesienie i odwiedzenie kończyn górnych w zespołach ich niedokrwienia, napięcie mięśni łydek w zespołach uciskowych tętnicy podkolanowej). Równolegle ocenia się charakter przepływu w naczyniach położonych dystalnie w stosunku do poziomu potencjalnej kompresji- istotne zmniejszenie prędkości przepływu a zwłaszcza zmiana jego charakteru na jednofazowy pozwalają na rozpoznanie niedokrwienia (Ryc. 1, 2). Warto pamiętać jednak, że ograniczenie to występuje także u około 30% osób bez klinicznych dolegliwości.
Faza akceleracji; Fala tętna związana ze skurczem mięśnia sercowego powinna gwałtownie narastać (przyjmuje się że czas który upływa od podstawy skurczu serca do szczytu fali nie powinien przekraczać 150 ms). Wydłużenie fazy akceleracji sugeruje istotne zwężenie naczyń w odcinkach bliższych przy czym poziom stenozy bez jej bezpośredniego uwidocznienia określić jest dość trudno (zwężona może być sama zastawka aortalna, lub aorta w części piersiowej). Wygodnym rozwiązaniem jest określenie poziomu stenozy poprzez porównywanie przepływu w kolejnych naczyniach odchodzących od aorty- na przykład tętnic ramiennych.
Oceniając obraz USG naczyń tętniczych uwzględniamy następujące elementy:
Szerokość naczyń: Szerokość aorty brzusznej nie powinna przekraczać 30 mm, tętnic udowych 16 mm, tętnic głębokich uda i podkolanowych 12 mm. Znacznie mniej precyzyjnie określono dolną granicę szerokości naczyń- istotne znaczenie mają tutaj uwarunkowania konstytucjonalne (szerokość naczyń u kobiet drobnej budowy istotnie odbiega od wartości obserwowanych u mężczyzn). Ważnym elementem obserwacji jest ocena odcinkowych poszerzeń sugerujących obecność tętniaków. Regularne poszerzenie światła naczyń pozwala na rozpoznanie arteriomegalii.
Obecność i charakter zmian miażdżycowych
Obrys ścian naczyń powinien być regularny- linijny obecność odcinkowych pogrubień pozwala na rozpoznanie zmian lipidowo-włóknistych. W przypadku zmian o większej grubości nie sposób jest zróżnicować obecność słabo uwapnionych zmian miażdżycowych i skrzeplin przyściennych (zrekanalizowany zator). Obecność zwapnień w obrębie zmian przesądza o rozpoznaniu miażdżycy. Trudniejszym zagadnieniem jest rozpoznanie owrzodzeń w obrębie zmian miażdżycowych.
Widmo przepływu: W ocenie zapisu konieczne jest określenie charakteru przepływu i porównanie prędkości w symetrycznych naczyniach (przydatne w ocenie wczesnych faz niedokrwienia)
Krążenie oboczne
Bezpośrednim dowodem na obecność krążenia obocznego jest odwrócenia kierunku przepływu w obserwowanych naczyniach. Objawem pośrednim może być obecność licznych krętych naczyń w sąsiedztwie głównych pni naczyniowych. Przepływ w naczyniach k.o. najczęściej jest jednofazowy, jednak praktyka pokazuje że nie rzadko, w niedrożności udowo-podkolanowej dobre rozwinięcie krążenia obocznego pozwala na powrót dwufazowego przepływu.
Diagnostyka naczyń żylnych
W chwili obecnej badania ultrasonograficzne są podstawowym badaniem układu żylnego. Już w latach osiemdziesiątych odnotowano w świecie ponad 10-krotny wzrost liczby wykonywanych badań USG naczyń i ograniczenie ilości badań flebograficznych. Dynamiczny rozwój techniki medycznej ostatniej dekady znacznie poszerzył możliwości diagnostyczne ultrasonografii ugruntowując jej pozycję (7). Trzeba podkreślić, że chociaż dokładna diagnostyka naczyń wymaga dużej biegłości, i zaawansowanej technologicznie aparatury, to jednak przeprowadzenie wstępnej diagnostyki w fazie ostrej zakrzepicy jest możliwe za pomocą podstawowego aparatu USG i nie wymaga dużego doświadczenia.
Próba uciskowa: Podstawowy test w diagnostyce sonograficznej żył; uciśnięcie głowicą ultrasonograficzną obserwowanego na ekranie monitora naczynia (5,7). W trakcie próby głowica powinna być ustawiona poprzecznie do osi długiej naczynia, aby uniknąć przypadkowego przesunięcia obrazu poza oś żyły. Próba jest możliwa do przeprowadzenia także przy zastosowaniu standardowego aparatu USG
Ocena naczyń w trakcie próby Valsalvy: porównaniu podlega średnica lub pole powierzchni przekroju żyły w trakcie głębokiego wdechu i na szczycie próby Valsalvy. Próba ta podobnie jak test uciskowy jest możliwa do przeprowadzenia przy zastosowaniu podstawowego aparatu USG pozbawionego opcji dopplerowskich (7, 8)
Próba kompresji dystalnej; podstawowy test w ocenie przepływu polega na obserwacji widma przepływu w odpowiedzi na uciśnięcia naczyń położonych dystalnie do badanego obszaru. Jego zastosowanie umożliwia określenie obszarów rekanalizacji i zidentyfikowanie skrzeplin balotujących (5,6). Wymuszenie przepływu ułatwia ocenę drobnych lub wąskich naczyń, w których spontaniczny przepływ jest trudny do uwidocznienia. Test możliwy do wykonania aparatem posiadającym opcję dopplerowską. Pozwala na obserwację dróg odpływu żylnego (wydolność krążenia obocznego). Analiza widma przepływu w trakcie kompresji i po zwolnieniu ucisku umożliwia ocenę wydolności żylnego układu zastawkowego -indeks refluksu (9).
Ocena przepływu w trakcie próby Valsalvy; Przepływ żylny żywo reaguje na zmiany ciśnienia w kaltce piersiowej i prawym przedsionku serca (5, 6). Istotne zmiany prędkości przepływu w trakcie próby Valsalvy przemawiają za zachowaną drożnością naczyń w odcinku bliższym układu (Ryc. 7). Wpływ zmian ciśnienia w prawym przedsionku na prędkości przepływu żylnego powinien zanikać na poziomie żył biodrowych (Ryc. 8). Uniesienie kończyny u pacjenta leżącego także powoduje wzrost intensywności przepływu w kierunku dosercowym. Przepływ odbywa się jednokierunkowo, a wydolne zastawki nie dopuszczają do odwrócenia jego kierunku (Ryc. 9) (9).
Oceniając obraz USG naczyń pod kątem obecności żylnej choroby zakrzepowo zatorowej uwzględniamy następujące elementy:
Pole powierzchni naczyń: Ze względu na znaczną zmienność osobniczą i fizjologiczną nie wyznaczono zakresu norm dla średnicy czy pola powierzchni naczyń żylnych (5). Próbą standaryzacji obserwacji jest odniesienie średnicy żyły do towarzyszącej jej tętnic- średnica żyły powinna pozostawać większa (mniejsza bywa w przypadku zmian pozakrzepowych). W przypadku zmian jednostronnych najlepiej szukać odniesienia w obrazie naczyń kończyny niezmienionej. Pozwala to zniwelować wpływ uwarunkowań osobniczych (5).
Elastyczność naczyń: Na podstawie wyników pomiaru średnicy żył w trakcie głębokiego wdechu oraz na szczycie próby Valsalvy ustalono kryteria pozwalające na rozpoznanie wczesnych faz zakrzepicy. Cecha obarczona także duża zmiennością osobniczą i fizjologiczną (przepełnienie objętościowe zmniejsza elastyczność żył), stąd podobnie jak w przypadku średnicy naczyń wygodne jest odnoszenie obserwacji do naczyń kończyny nie objętej zakrzepicą.
Echogeniczność skrzepliny: W przypadku uwidocznienia skrzeplin konieczna jest ocena ich grubości, echostruktury i stopnia przytwierdzenia do ściany naczynia (9).
Rekanalizacja naczyń: Ocenia się stopień utrudnienia przepływu w fazie ostrej zakrzepicy (skrzeplina przyścienna, balotująca lub zamykająca), obszary rekanalizacji pojawiające się w zakrzepicy przewlekłej, oraz zakres udrożnienia naczyń w fazie zmian pozakrzepowych.
Krążenie oboczne
Obserwacja krążenienia obocznego w postaci odwrócenia kierunku przepływu w naczyniach lub nasileniu przepływu w kierunku fizjologicznym -zwłaszcza w układzie powierzchownym (Ryc.10). Cechą pojawiającą się dodatkowo w fazie zmian pozakrzepowych jest poszerzenie naczyń żylnych uczestniczących w krążeniu obocznym (9).
Piśmiennictwo
1. Wells P.N.T.: Ultrasound in vascular pathologies Eur Radiol: 1998; 8: 849-857.
2. Daigle R.J., Stavros A.T., Lee R.M.: Overstimation of velocity and frequency values by multielement linear array Dopplers;J Vasc Technol: 1990, 14: 206-213
3. Halpern E.J., Merton D. A., Forsberg F.: Effect of distal resistance on Doppler US flow patterns Radiology; 1998, 206: 761-766.
4. Bude R.O., Rubin J.M.: Relationship between the resistance index and vascular compliance and resistance 1999, Radiology 211; 411-417
5. Stefańczyk L.: Znaczenie kliniczne kolorowej ultrasonografii dopplerowskiej w diagnostyce i ocenie przebiegu żylnej choroby zakrzepowo-zatorowej. Praca habilitacyjna AM Łódź 1997
6. Dauzat M. i wsp.: Diagnosis of acute lower limb deep venous thrombosis with ultrasound: trends and controversies. J Clin Ulstrasound. 1997, 25, 343-358.
7. Cronan J.J.: Venous tromboembolic disease: the role of US. Radiology. 1993. 186, 619-630
Villalta S., i wsp.: The utility of non-invasive tests for detection of previous proximal-vein thrombosis. Thromb Haemost 1995; 73: 592-596.
Caps M.T., i wsp.: Venous valvular reflux in veins not involved at the time of acute deep vein thrombosis. J Vasc Surg. 1995; 22: 524-531.
Ryciny
1 Technika kolor doppler -Torbielowata degeneracja t. podkolanowej (w otoczeniu tętnicy widoczne przestrzenie płynowe) -w spoczynku rejestrowany przepływ jest dwufazowy- typowy dla tętnicy tranzytowej.
2 Technika kolor doppler -Torbielowata degeneracja t. podkolanowej -badanie czynnościowe- skurcz mięśni łydki powoduje uciśnięcie tętnicy- przepływ typowy dla istotnej hemodynamicznie stenozy.
3 Technika dopplera mocy -zator t. Ramiennej- w części bliższej tętnicy uchwytny jest przepływ o wyraźnie podwyższonym oprze- zanika faza rozkurczowa, niskie prędkości przepływu- zapis widma przepływu kształtem przypomina sylwetkę żyrafy.
4 Technika dopplera mocy. Prawidłowy przepływ niskooporwy w nerce na pogranicze korowo-rdzeniowe (faza akceleracji i opór przepływu w granicach normy)
5 Technika kolor doppler -Przepływ postsenotyczny w t. kręgowej- zwraca uwagę wyraźne wydłużenie fazy akceleracji
6 Technika dopplera mocy -Pourazowa przetoka tętniczo-żylna. W części doprowadzającej zmiany nasilony przepływ o wybitnie obniżonym oporze (RI 0.2).
7 Technika dopplera mocy -Pourazowa przetoka tętniczo-żylna. W części odprowadzającej zmiany nasilony przepływ żylny -śladowa pulsacja przepływu (RI 0.1).
8 Technika kolor doppler z zapisem spektrum przepływu -niewydolność krążenia- do poziomu goleni w naczyniach żylnych można zaobserwować zmiany ciśnienia w prawym przedsionku serca
9 Technika kolor doppler z zapisem spektrum przepływu -zespół pozakrzepowy. W trakcie próby Valsalvy widoczna wyraźna fala wstecznego przepływu w żyle podkolanowej
10 Technika kolor doppler z zapisem spektrum przepływu -ostra zakrzepica biodrowo-udowa Widoczne k.o. poprzez żyłę głęboką uda (przepływ o charakterze ciagłym odwrócony- widmo przepływu nakłada się na przepływ w tętnicy głębokiej uda).