TCD(transcranial doppler)검사
TCD(transcranial doppler)검사
1. 기본원리
• 저주파수(2MHz) 초음파를 pulse wave로 발사하여 안와, 대공, 판간공간(dipolic space)이 없는 엷은 측두골ㄹ을 통과시키면 뇌저부 동맥내를 이동하는 적혈구에 ᅟᅡᆫ사되어 probe에 도달되는데, 이 초음파는 고유의 주하수에서 변동되어 감지되므로 이러한 주파수 변동을 이용하여 혈류속도와 방향을 산출하는 것이다. 이는 비침습적이고 쉽게 반봅검사를 할 수 있다는 잇점 때문에 뇌순환 상태에 따라 신속한 대처가 요구되는 뇌혈관 질환에서 그 이용도가 크다.
2. 뇌혈류 역학
1) 혈류에 영향을 주는 요소
- 동맥혈압
- 두개뇌압
- hematocrit(vicosity)
- 근위부 협착부위
- Collateral channels의 정도와 두께
- 대뇌 자동저정능(autoregulation)의 정도
2) 뇌관류압과 혈류속도
3. TCD의 측정방법
• 이 검사는 초음파가 잘 투과될 수 있는 window를 적절히 찾아 probe의 위치를 선정하고 signal strength를 충분히 얻을 수 있도록 probe-angle을 맞춘 다음 대뇌기저동맥의 각 segmentp서 얻어지는 signal을 측정한다.
1) Transcranial(transtemporal) : MCA, ACAm PCA, ICA terminus, A-comm artery 확인시 사용
2) Transorbital : ICA siphon, P-com artery, Opthalmic artery 확인시 사용
3) Suboccipital : Vertebral artery, Basa artery 확인시 사용
4) Submandibular : Extracranial ICA 확인시 사용
* 뇌혈관 해부학
OA: opthamic artery; 안와동맥
ACA: anterior cerebral artery; 전대뇌동맥
ACoA: anterior communication artery; 전교통동맥
ICA: Internal carotid artery; 내경동맥
PCoA: posterior communicating artery; 후교통동맥
MCA: middle cerebral artery; 중대뇌 동맥
BA: basilar artery; 뇌기저 동맥
PCA: posterior cerebral artery; 후대뇌 동맥
VA: vertebral artery; 척추 동맥; 추골 동맥
4. Indication
• Basal intracranail arteries(>65%)의 협착정도를 사정하기 위함
• 협착이나 폐쇄가 있는 부위에서 측부 순환의 양상과 범위를 사정하기 위함
• 혈관수축여부를 평가하고 관찰하기 위함. 특히, 지주막하 출혈에서 뇌혈관 연축의 조기 발견을 휘해서
• 동정맥 기형의 진단과 사정을 위함
• 뇌사의 판정
5. 결과 판정기준
| Type | Flow velocity | Flow pattern | Clinical importance |
| normal | < 2KHz | regular | |
| unspecific acceleration |
2KHz | regular | 조절해야 한다. |
| subcritical spasm | 2-3KHz | regular | 예방적인 치료 |
| critical spasm | > 3KHz | irregularities wall artifacts |
증상 치료 |
1) 각 혈관의 depth와 mean velocity(속도)
| 혈관 | Depth | Mean velocity |
| ACA전대뇌동맥 | 65 ± 5mm | 50 ± 12cm/sec |
| MCA중대뇌 동맥 | 35 - 65mm | 62 ± 12cm/sec |
| PCA후대뇌 동맥 | 70 ± 10mm | 42 ± 10cm/sec |
| Basilar A.뇌기저 동맥 | 75 - 100mm | 42 ± 10cm/sec |
| Vertebral A.척추 동맥 | 40 - 60mm | 39 ± 9cm/sec |
비정상
-뇌혈류 속도 > 120cm/sec : 뇌혈관 협착 의심
-뇌혈류 속도 > 200cm/sec : 심한 뇌혈관 협착 진단
값이 120cm/sec 이상일 경우 뇌혈관 협착 의심. 200cm/sec 이상일 경우 severe 협착 진단
2) 뇌혈관 연축(vasospasm) 발생의 기준
- F/U TCD(24시간 이내)에서 mean velocity가 200cm/sec 이상일 경우
- F/U TCD에서 속도가 저하되었다가 다시 상승한 경우
- 새로운 증상이 발생한 경우(의식저하, focal neurologic deficit, ICP의 재상승 등)
- 신경학적 이상이 나타나지 않아도 매일 30cm/sec이상 상승하고 mean velocity가 120cm/sec 이상되는 환자는 뇌혈관 연축이 강력히 의심됨
뇌혈류검사 TCD ;transcranial doppler
TCD 검사는 인체에 무해한 초음파를 이용하여 머리(두개골)를 열지 않고, 두개골 위에 존재하는 WINDOW(창)를 통하여 초음파를 발사하여 반사되는 음파를 영상으로 변환시켜 대뇌에 피를 공급하는 두개골 내부와 외부에 존재하는 뇌혈관의 혈류 상태를 파악하는 검사이다. 이를 통해 뇌혈관의 협착, 패쇄, 동맥류, 출혈 및 혈관의 총체적 상태를 미리 파악하여 적절한 치료를 받음으로써 뇌졸중을 예방 할 수 있다.
뿐만 아니라 TCD 검사를 통해 SAH(지주막하출혈) 후 발생 가능한 합병증인 vasospasm(뇌혈관연축)의 monitoring, 혈관내 미세 색전의 검출, 뇌혈관 수술 및 심혈관 수술의 monotoring, 뇌사판정, 두통의 감별진단 등에 이르기 까지 다양한 분야에서 이용되고 있다.
>배경지식
1) 도플러(Doppler) 효과
도플러 현상이란 음원의 진동수가 일정 하더라도 청취되는 진동수는 음원 대 청취자 사이의 상대운동에 따라 변하는 것을 말한다. 파원과 관측자 사이의 거리가 좁아질 때에는 파동의 주파수가 더 높게, 거리가 멀어질 때에는 파동의 주파수가 더 낮게 관측된다.
2) TCD에서의 응용
검사기기의 probe에 의해 방출된 초음파가 혈관 내 적혈구에 의하여 반사 되는 것은 probe 에 다시 받게 되는데 이때의 파장에 대한 변화를 도플러 이동(doppler shift)이라 하고 실제 혈류 속도는 도플러 이동에 비례하여 나타난다. 이때 방출된 초음파와 반사되어 돌아오는 초음파간에 차이는 가시 및 가청 범위에 있어 이를 검사자가 보고 들을 수 있게 된다.
3) 뇌혈관 해부학
OA: opthamic artery; 안와동맥
ACA: anterior cerebral artery; 전대뇌동맥
ACoA: anterior communication artery; 전교통동맥
ICA: Internal carotid artery; 내경동맥
PCoA: posterior communicating artery; 후교통동맥
MCA: middle cerebral artery; 중대뇌 동맥
BA: basilar artery; 뇌기저 동맥
PCA: posterior cerebral artery; 후대뇌 동맥
VA: vertebral artery; 척추 동맥; 추골 동맥
뇌에 혈액을 공급하는 혈관은 크게 두 쌍의 동맥이며 VA와 내경동맥 ICA이다. 한 쌍의 척추동맥은 척추를 타고 올라와서 뇌교(Pons)아래에서 BA로 합쳐진다. 중뇌(Midbrain)근처에서 BA는 한 쌍(오른쪽, 왼쪽)의 상소뇌동맥(Superior cerebellar artery)과 한 쌍의 PCA로 나뉜다. PCA는 PComA으로 갈라진다. PComA는 ICA와 연결된다.
한편 ICA에서 MCA와 ACA가 갈라져 나오고, ACA 한 쌍은 AComA에 의해 서로 연결됩니다.
이로써 뇌에서 혈관의 고리가 생성되는데 이를 대뇌 동맥륜(Circle of Willis; 윌리스 환)이라고 한다. 이 고리는 한 쪽의 혈관으로 부터의 혈액 공급이 중단되었을 때 다른 쪽에서 혈관을 보낼 수 있도록 하는 구조이다.
>적응증
-색전증, 뇌졸중 등의 진단
-경동맥 검사, 뇌혈관의 협착 및 폐쇄, 뇌혈관 기형의 진단
-뇌혈관 질환의 수술 중이나 수술 후의 경과 관찰
-뇌압 상승 (ICP, Intra Cranial Pressure) 과 관련된 혈관 경련(vasospasm) 검사
-윌리스 서클의 측부순환능력 검사
-CO2 영향에 의한 혈류변화; 무호흡으로 인한 과탄소혈증, 과호흡으로 인한 저탄소혈증
-일과성 허혈발작(TIA, Transient Ischemia Attack) 검사
-말초혈관질환(당뇨병성 혈관질환, 발기부전 등)
-뇌사판정
-기타 : 편두통, 두부외상, 단순 두통이나 어지러움 등
>장점
-비침습적, 통증 X, 조영제 X
-경제적
-혈류의 방향, 측부 순환 등을 알 수 있음
-반복 측정, 지속적인 Monitoring이 가능
-대뇌 질환의 급성 변화 판독에 유용
-뇌혈관 질환 환자의 시시각각 변화는 동적인 결과를 정확히 진단할 수 있음
>단점
-검사와 판독이 어려움
-시술자의 많은 훈련이 필요
-측두골이 두꺼운 경우 검사가 어려움
>검사 전/후 간호
-검사의 목적을 설명한다.
-음식이나 수분 제한은 필요하지 않다.
-적어도 검사 30분 전부터 흡연하지 않도록 한다.
-검사 전 화장을 지우고 렌즈는 제거하도록 한다.
-눈 수술(의안)을 받은 경우 사전에 말하도록 한다.
-검사 후 현기증, 두통, 시력장애 등의 증상을 확인한다.
>검사방법
-앙와위로 편하게 눕도록 한다.
-검사하는 동안 머리를 움직이지 않도록 한다.
-검사 시행 부위의 피부에 전도성 젤을 바른 후 탐촉자를 조작하여 뇌혈관을 검사한다.
-검사시간은 20~30분 정도 소요된다.
>검사 종류
1) Transtemporal approach(경측두골검사)
환자를 안정된 상태에서 침대에 바로 눕게 하고 검사할 방향으로 고개를 돌리게 한다. 측두창은 일반적으로 zygomatic arch위에서 귀 바로 앞쪽을 후창(posterior window), 눈썹 옆의 전두 돌기 쪽을 전창(anterior window), 전창과 후창사이를 중창(middle window)으로 세 부분으로 나누는데 보통 후창에서 혈류가 가장 잘 잡히므로 후창에서 앞쪽으로 probe를 이동하면서 최적의 window를 찾아 검사한다. 복잡한 혈류 양상을 보일 때는 각 혈관의 정확한 동정을 위하여 경동맥 압박 검사(CCA compression)를 시행하는데 부정맥이나 죽종이 있는 경우에는 주의하여 시행해야 한다. 압박 방법은 쇄골 위의 목 아랫부분에 손가락 2 - 3개를 올려 놓고 총경동맥의 맥박을 촉지한 후 3초 정도 누르면 된다.
경측두골측정에서 이용되는 동맥은 다음과 같다.
(1) 중뇌동맥 (middle cerebral artery): 깊이 40~60mm, 평균 혈류 속도 40~80cm/sec
(2) 전뇌동맥 (anterior cerebral artery): 깊이 60~75mm, 평균 혈류 속도 35~75cm/sec
(3) 후뇌동맥 (posterior cerebral artery): 깊이 40~60mm, 평균 혈류 속도 20~55cm/sec
2) Transorbital approach(경안와검사)
환자에게 눈을 감게 하고 안동맥 (opthamic artery)과 내경동맥 (internalcarotid artery)의 혈류를 측정하는데 강한 초음파는 백내장을 유발할 가능성이 있으므로 power는 17w/cm²을 넘지 않도록 한다. 환자가 콘택트렌즈를 착용 시 그대로 검사하면 렌즈가 안구 뒤쪽으로 돌아가거나 각막이 손상될 위험이 있으므로 가능한 빼고 검사하고, 의안인 경우는 초음파가 투과하지 못하므로 검사가 불가능하다.
(1) 안동맥 (opthamic artery): 깊이 40~65mm, 평균 혈류 속도 10~30cm/sec
(2) 내경동맥 (internalcarotid artery): 깊이 60~70mm, 평균 혈류 속도 30~65cm/sec
3) Suboccipital approach(후두골하검사)
환자를 의자에 앉히고 고개를 약간 숙이게 한 후 목 뒷부분 후두공에서 검사한다. 고개를 숙일 수 없을 때는 바로 누운 상태에서 고개를 최대한 옆으로 돌려 검사한다.
(1)추골동맥(vertebral artery): 깊이 55~70mm, 평균 혈류 속도 20~50cm/sec
(2)기저동맥(basilar artery): 깊이 80~110mm, 평균 혈류 속도 20~60cm/sec
4) Submandibular spproach(하악골하검사)
하악골 아래 부위에서 내경동맥의 맥박을 촉지하고 그 부위에 probe를 대고 뒤쪽 방향으로 내경동맥(internal carotid artery) 과 외경동맥 (external carotid artery)을 측정한다.
5) Retromastoid spproach(유양돌기후검사)
유양돌기의 약간 뒤, 아래쪽에 직각으로 probe를 대고 척추로부터 나오는 추골동맥의 혈류를 측정한다.
6) Transcervical approach(경부측정)
바로 누운 환자에게 턱을 조금 들게 한 후 mandible angle에서 내경동맥과 외경동맥을 검사한다. 경부측정을 이용한 경동맥 검사는 부정확하여 일반적으로 널리 사용되지는 않는다.
>측정변수와 지표
1) 혈류속도
혈관 속을 흐르는 적혈구의 속도는 혈류량에 비례하고 혈관단면적에는 반비례한다. 따라서 뇌혈류속도는 언제나 혈류량과 혈관직경이라는 두가지 요인의 변화에 의해 결정된다. TCD 기계는 주어진 sample volume내에서 몇 개의 심박동 주기에 따른 속도를 평균한 수축기 (systolic), 이완기 (diastolic) 및 평균 (mean) 혈류속도를 각각 구하게 된다. 일반적으로 평균혈류속도( MFV )가 가장 널리 사용되는데 이는 심박동 주기 내내 비교적 일정한 값을 유지하므로 가장 대표성을 가질 수 있기 때문이다. 혈관 협착이 있을 때 좁아진 부분을 지나는 혈류의 MFV는 증가하고 PI는 감소한다.
2) Pulsatility index(PI)와 Doppler 파형
심장수축에 의해 전달되는 혈류 에너지의 수직 요소는 혈관벽에서 맥압을 형성한다. 혈관의 박동성(pulsatility)은 수축기, 이완기, 평균혈류속도 사이의 관계를 나타내는데 혈관벽의 탄성(elasticity)과 말초저항(resistance)은 박동성을 결정하는 주요한 요인이다. 신체 내 혈관은 그 부위에 따라 다른 탄성과 저항을 지니는데 말초혈관은 높은 탄성을 지니고 박동성이 높은 반면 뇌혈관은 탄성과 말초저항이 낮아 낮은 박동성을 보인다. 박동성을 나타내는 지표로 가장 널리 쓰이는 것은 G o s l i n g의 pulsatility index (PI)로 이를 통해 Doppler 파형을 예측할 수 있으며 구하는 공식은 다음과 같다.
P I = V s y s t o i l i c - V d i a s t o l i c
V m e a n
병적인 상태에서 P I와 Doppler 파형은 변하게 된다. 근위부 협착이 있는 경우 세동맥의 확장에 의해 말초저항이 감소하여 PI 는 감소하고 Doppler 파형은 수축기 속도와 이완기 속도차의 감소로 인해 뭉툭해지고 (blunt shape), 반대로 뇌압상승과 같이 말초저항이 증가하는 상태에서 P I는 증가하고 Doppler 파형은 뾰족해진다 (spiky appearance). PI 0.5이하는 측부순환, 1.5이상은 혈관 협착, 혹은 뇌압 항진을 의미하며 연령 증가에 따라 증가하는 경향이 있다. 그러나 P I값은 여러 요인에 의해 영향을 받아 그 변이가 큰 관계로 결과 해석 시 정량적으로 사용하기 어렵다는 단점을 지니고 있다.
3) 비대칭 계수
좌우 평균혈류 속도 차이가 30cm/sec 이상, 혹은 백분율 좌우차{(빠른쪽 혈류속도-느린쪽 혈류속도)/느린쪽 혈류속도의 백분율}가 30% 이상일 때 협착을 의심한다. 단, 다혈류 저저항 혈관(MCA, siphon ICA)에서 비대칭 계수의 의의가 높으며 저혈류 다저항 혈관에서는 해석에 주의하여야 한다.
4) Doppler 음향
검사 시 발생하는 Doppler 음향도 때로는 유용한 정보를 제공하는데 혈액이 좁아진 혈관을 통과할 때 와류(turbulence)가 생기게 되므로 숙달된 검사자는 소리만으로도 협착의 심한 정도를 가늠할 수 있다. 특히 배경음향과 구분되는“뽁”(chirp) 하는 소리는 미세색전을 진단하는데 매우 중요하다.
5) 혈류방향
일반적으로 혈류의 방향이 초음파를 발사하는 소식자를 향하는 경우 가로축의 윗쪽에, 소식자로부터 멀어지는 경우 아랫쪽에 표시되어 검사자는 해당 혈관의 혈류방향을 손쉽게 알 수 있다. 병적인 상태에서 근위부 혈관의 폐색이 있어 측정 혈관이 측부순환으로 사용되는경우 알려진 방향과는 반대로 나타나게 된다.
>검사 결과
정상
-다혈류-저저항 형태(ICA, MCA, ACA, PCA, BA)
: 파형성의 폭이 넓고 속도가 빠르고 수축기와 이완기 사이의 경사가 완만하다.
-소혈류-고저항 형태(OA, ECA)
: 파영성의 폭이 좁고 속도가 느리고 수축기와 이완기 사이의 경사가 급하고 수축이의 정점이 뾰족하다.