Perspektywy stosowania ultradźwięków w neurodiagnostyce

Marta Glaubic-Łątka, Dariusz Łątka, Wiesław Bury

W 1953 roku, wkrótce po wprowadzeniu ultradźwięków do diagnostyki medycznej, szwedzki neurochirurg Lars Leksell jako pierwszy zastosował ultrasonografię w neurodiagnostyce - uzyskał obraz przesunięcia struktur środkowych mózgu wskutek pourazowego krwawienia wewnątrzczaszkowego. W latach siedemdziesiątych opracowano technikę ultradźwiękową wykorzystującą zjawisko Dopplera, która umożliwiła pomiar prędkości przepływu krwi w naczyniach krwionośnych pozaczaszkowych i obwodowych, ale dopiero na początku lat osiemdziesiątych grupa norweskich badaczy pod kierunkiem Aaslida opublikowała pierwsze pomyślne wyniki przezczaszkowego badania szybkości przepływu krwi w naczyniach podstawy czaszki przy pomocy wiązki ultradźwięków niskiej częstotliwości; do tej pory ograniczonego właściwościami kości czaszki, utrudniającymi przenikanie ultradźwięków [1]. 
Ostatnie lata przynoszą kolejne rozwiązania techniczne prowadzące do poprawy jakości ultrasonograficznych badań neurodiagnostycznych, ich powtarzalności i ciągle trwają poszukiwania ich nowych zastosowań. 
Podstawy fizyczne ultrasonografii i podstawowe techniki badań ultrasonograficznych.
Istota badania ultradźwiękowego opiera się na efekcie piezoelektrycznym. Obwód elektroniczny emituje krótki impuls napięcia poprzez elektrody umocowane do tylnej części kryształu usytuowanego w głowicy. Kryształ odkształca się powodując przy odprężeniu powstanie impulsu fali dźwiękowej o wysokiej częstotliwości. Ten impuls jest przenoszony poprzez płyn lub tkanki jako podłużna fala. Interferencje tkankowe powodują odbicia fali ultradźwiękowej i jej powrót do kryształu, który reaguje odkształceniem, a odprężając się wzbudza impuls elektryczny w obwodzie. Obraz ultrasonograficzny powstaje gdy znana jest zarówno głębokość, jak i kierunek różnych odbić składających się na mapę ultrasonograficzną badanego organu. Sposób konwersji mapy na obraz wyświetlany zwykle na ekranie monitora stanowi o trybie badania sonograficznego czyli tzw. prezentacji sonograficznej (sonographic mode). Najczęściej obecnie stosowane formy prezentacji sonograficznej stanowią: prezentacja A, statyczna prezentacja B oraz prezentacja B czasu rzeczywistego.
W prezentacji A echo fali ultradźwiękowej jest obrazowane jako wychylenia krzywej z linii podstawowej. Różnicowanie poszczególnych wychyleń krzywej jest proporcjonalne do czasu między indukcją fali przez głowicę i odbiorem jej odbicia. Wysokość wychyleń jest natomiast proporcjonalna do natężenia odbitej wiązki. Najbardziej znanym zastosowaniem prezentacji A jest echoencefalografia, która bywa stosowana do uzyskiwania obrazów struktur środkowych czaszki (sierp mózgu) poprzez czaszkę w przypadkach podejrzeń ich przemieszczenia. 
Alternatywną prezentację ultrasonograficzną stanowi prezentacja B. W odróżnieniu od prezentacji A, w której natężenia fali odbitej przekłada się na wysokość wychyleń krzywej bazowej, w prezentacji B (brightness - jasność) natężenie to przekłada się na jasność punktu na ekranie. Głowica podczas badania w prezentacji B emituje wiązkę obejmującą wybraną płaszczyznę ciała. Układ procesorowy rejestruje dane o każdym miejscu w badanej przestrzeni i przedstawia je jako dwuwymiarowy obraz składający się z punktów o jasności zależnej od stopnia impedancji akustycznej. Rozwinięciem tej metody jest stosowana obecnie najszerzej prezentacja B czasu rzeczywistego, która umożliwia obserwowanie wybranego narządu w obrazie dwuwymiarowym, ale także w sposób ciągły, dynamiczny, różni się zatem od zwykłej prezentacji B tym czym film od fotografii.
Kolejna metoda diagnostyczna wprowadzona do ultrasonografii w latach pięćdziesiątych opiera się o tzw. zjawisko Dopplera, które jest efektem akustycznym związanym z ruchem. W praktyce diagnostycznej wykorzystanie metody dopplerowskiej znajduje zastosowanie w ocenie ruchu krwi w naczyniach krwionośnych. Na skutek ruchu krwinek częstotliwość fali odbitej jest inna niż nadawanej, różna o wartość tzw. przesunięcia dopplerowskiego, rejestrowaną przez głowicę dopplerowską i przeliczaną na prędkość ruchu zgodnie z równaniem Dopplera. 
Stosowane są dwa techniczne rozwiązania umożliwiające rejestrację przesunięcia dopplerowskiego: metoda fali ciągłej (CW) i metoda impulsowa (PW). Metoda fali ciągłej wymaga zastosowania specjalnych głowic wyposażonych w dwa kryształy piezoelektryczne: jeden z nich nieprzerwanie emituje ultradźwięki, a drugi w sposób ciągły odbiera odbijane fale. Wadą tej metody jest fakt iż głowica dokonuje pomiaru prędkości wszystkich obiektów znajdujących się na drodze wiązki (na przykład w kilku naczyniach), zaletą natomiast brak ograniczenia maksymalnej mierzalnej prędkości.  W metodzie impulsowej klasyczna głowica ultrasonograficzna wysyła impulsy w sposób przerywany. Impulsy ulegają odbiciu od poruszających się krwinek i są rejestrowane przez głowicę w przerwach pomiędzy kolejnymi emisjami. Parametrem ograniczającym rejestrację maksymalnej prędkości metodą impulsową jest częstotliwość powtarzania impulsów przez głowicę. Przekroczenie tego limitu powoduje zjawisko obcinania szczytu widma dopplerowskiego. Z kolei dużą zaletą metody impulsowej jest możliwość ograniczenia analizy powracających fal do fal wracających z określonej, ustalonej przez badającego odległości i uniknięcie sumacji prędkości [12]. Ta zaleta została wykorzystana w nowoczesnych aparatach dopplerowskich systemu Duplex do ustalania położenia tzw. bramki próbkującej, co umożliwia precyzyjne ustalenie miejsca pomiaru prędkości. System Duplex powstał dzięki skonstruowaniu głowic i aparatów umożliwiających jednoczasowe połączenie techniki dopplerowskiej z prezentacją B czasu rzeczywistego o wysokiej rozdzielczości. Dzięki temu uzyskuje się obrazowanie naczyń z równoczesnym pomiarem prędkości płynącej w nich krwi, przy czym miejsce pomiaru ustawia się bramką widoczną w prezentacji B. Rozwinięciem badania przy użyciu systemu Duplex jest badanie z kolorowym odwzorowywaniem przepływu określane mianem kolorowego Dopplera (color flow Doppler - CFD) [16]. W badaniu tym w obraz klasycznej ultrasonografii w prezentacji B wpisuje się kolorowy obraz przepływającej w naczyniach krwi, dzięki przyporządkowaniu przy pomocy analizy dopplerowskiej koloru tym punktom obrazu, w których stwierdza się ruch. Istnieje możliwość przyporządkowywania różnych kolorów szybkościom przepływu oraz jego kierunkom: od lub do sondy. Kolorowy Doppler obrazuje przepływ na podstawie średniej częstotliwości sygnału. Natomiast najnowsza metoda dopplerowska wprowadzona do kliniki w 1993 roku - power Doppler (PD) - obrazuje przepływ na podstawie oceny całkowitej energii sygnału [20]. Umożliwia ona kilkukrotnie większą czułość detekcji przepływu, a ponieważ power Doppler uwidacznia przepływ prawie niezależnie od kąta między kierunkiem przepływu i kierunkiem impulsu ultradźwiękowego poprzez wpisywanie w obrys naczyń jednolitego intensywnego koloru, można tą metodą uzyskiwać obraz naczyń bardzo zbliżony do obrazu angiograficznego [10]. Czułość badania metodą power Doppler jest na tyle duża, iż można nią obrazować nawet przekrwienie miąższowe (np. w stanach zapalnych) [3]. Badanie to ma więc cechy łączące badanie angiograficzne z badaniem izotopowym. 
Wyższą czułość klasycznych badań dopplerowskich, ale także badania power Doppler, można uzyskać poprzez zastosowanie ultrasonograficznych środków kontrastowych. Podane dożylnie powodują wzmocnienie sygnału dopplerowskiego poprzez zwiększenie liczby odbić rejestrowanych przez głowicę ultrasonograficzną [12]. W praktyce znalazły zastosowanie dwie grupy środków: zawiesiny mikropęcherzyków oraz zawiesiny cząsteczek cieczy o wysokiej gęstości i ściśliwości, a tym samym wysokiej impedancji akustycznej. Poszerza to możliwości badania o drobne naczynia obwodowe, krążenie żylne, oraz możliwość charakterystyki perfuzji tkankowej, bez znaczącego wzrostu niebezpieczeństwa metody [2].
W aparatach ultrasonograficznych najnowszej generacji, poza możliwością uzyskania obrazu w systemie Duplex, można również uzyskiwać obrazy w  systemie Triplex, w którym klasyczne badanie dopplerowskie oparte jest o bramkowanie w dwuwymiarowym obrazie kolorowego Dopplera lub power Dopplera, a nie w oparciu o obraz w zwykłej prezentacji B jak to ma miejsce w badaniu Duplex. Umożliwia to precyzyjne badanie prędkości przepływu w małych naczyniach, nie uwidaczniających się w badaniu w prezentacji B [3]. 
Lata osiemdziesiąte, wraz z wprowadzeniem głowic impulsowo emitujących ultradźwięki o częstotliwości do 2MHz i zastosowaniem pomysłu Aaslida do wykorzystania w tych badaniach tzw. okien akustycznych w kościach czaszki [1],  przyniosły możliwość badań przy użyciu transkranialnego Dopplera (TCD). W latach dziewięćdziesiątych, poza klasycznym badaniem dopplerowskim „na ślepo”, w którym naczynie identyfikuje się na podstawie oceny głębokości penetracji wiązki ultradźwięków, kąta nachylenia sondy względem okienka i kierunku przepływu krwi, wprowadzeno do diagnostyki transkranialnej systemu Duplex  i Triplex, umożliwiających także wizualizację badanych naczyń. 
Zastosowania technik ultrasonograficznych w diagnostyce układu nerwowego.
 Wykorzystanie technik ultrasonograficznych w praktyce neurologicznej wynika z ich wizualizacji ścian naczyń, obrazowania płynącej w nich krwi, pomiaru jej prędkości i określenia kierunku przepływu. Należy podkreślić, iż metody te są całkowicie bezinwazyjne, stąd ich przewaga nad klasycznym badaniem radiologicznym naczyń mózgowych - angiografią, która wymaga kaniulacji naczyń i podawania środków kontrastowych. Mimo wprowadzania do  kliniki w ostatnich latach nowych, doskonałych i nieinwazyjnych metod diagnostyki naczyniowej, takich jak angio-MR czy angio-CT,  wartość badań dopplerowskich wydaje się być niezagrożona, z uwagi na aspekty czynnościowe tych badań, które są niemożliwe do uzyskania w wymienionych badaniach obrazowych. Walory te są jeszcze większe przy użyciu najnowszych technik ultrasonograficznych: badań typu power Doppler i Triplex opartych o power Doppler, które dzięki swej czułości łączą w sobie walory badań obrazowych z czynnościowymi. W badaniu śródczaszkowym odchodzą od stosowanej dotąd techniki identyfikacji naczyń „na ślepo”. Wymienione badania przezczaszkowe są w porównaniu z angio-MR i angio-CT stosunkowo tanie i pozwalają na badanie przy łóżku chorego [3].
Inną ciekawą aplikacją badań ultrasonograficznych naczyń są badania wewnątrznaczyniowe. Do kaniulacji naczyń wykorzystuje się specjalne, zminiaturyzowane głowice wysokiej częstotliwości, umożliwiające zarówno dokładne zobrazowanie rodzaju zmiany przewężającej naczynie w prezentacji B, jak i precyzyjny pomiar prędkości przepływu w miejscu przewężenia przy użyciu techniki dopplerowskiej. Te zastosowania techniki ultrasonograficznej wprowadzają zupełnie nową jakość do zabiegów przezskórnej plastyki wewnątrznaczyniowej, pozwalając na dokładną „śródoperacyjną” ocenę warunków anatomicznych i hemodynamicznych w leczonym naczyniu [12].
Wykorzystanie badań ultrasonograficznch w diagnostyce zwężeń i okluzji naczyniowych.
Wysoki odsetek niedokrwiennych udarów mózgu jest spowodowany okluzją lub stenozą naczyń szyjnych lub mózgowych, najczęściej w przebiegu ich miażdżycy. Problemem pozostaje wczesne wykrywanie tych patologii umożliwiające wdrożenie właściwej profilaktyki: zachowawczej lub operacyjnej. Wydaje się, że kryteria badania przesiewowego może spełniać ultrasonograficzne badanie dopplerowskie dotyczące zarówno tętnic szyjnych, jak i tętnic wewnątrzczaszkowych. W porównaniu z angiografią badanie ultrasonograficzne wykazuje ok.90% czułość i swoistość w detekcji stenoz, a przewyższa badanie angiograficzne w ocenie morfologii blaszek miażdżycowych i skrzepów przyściennych (w prezentacji B). Jest to badanie pomocne, a nawet wystarczające do kwalifikacji do zabiegów naczyniowych. W badaniu TCD można określić stopień zwężenia naczynia w oparciu o pośrednie kryteria hemodynamiczne oparte na analizie porównawczej widma prędkości przepływu w miejscu zwężonym i niezmienionym, w oparciu o wielkość i wzajemne proporcje pomiędzy prędkością maksymalną i końcoworozkurczową, a także o ocenę proporcji prędkości w tętnicy szyjnej wewnętrznej i wspólnej oraz stwierdzenie turbulencji przepływu. Brak sygnału pozwala podejrzewać istnienie okluzji naczyniowej, którą często może potwierdzać istnienie krążenia obocznego objawiającego się odwróceniem kierunku przepływu np. w tt.ocznych, przednich czy kręgowych.
Rola badania ultrasonograficznego w ocenie stenoz i okluzji naczyniowych nie sprowadza się jedynie do analizy zaburzeń w rodzaju przepływu i jego prędkości, ale także do oceny planimetrycznej zwężeń oraz do oceny morfologii ścian naczyń. Okazuje się, że blaszki miażdżycowe będące najczęstszą przyczyną krytycznych zwężeń naczyń mogą mieć rozmaitą morfologię i co za tym idzie różną echogeniczność w badaniu USG. Fakt ten jest niezwykle istotny, gdyż jak się okazuje, determinuje  w pewnym stopniu ryzyko udaru. Echogeniczność blaszki miażdżycowej jest proporcjonalna do zawartości kolagenu i wapnia w jej obrębie. Blaszki uwapnione dają silny cień akustyczny; okazuje się, że zmiany tego typu są dość stabilne i nie wywołują objawów neurologicznych. Z kolei blaszki tłuszczowo-włókniste są małoechogeniczne, często można je wykryć dopiero przy użyciu kolorowego lub power Dopplera, które umożliwiają różnicowanie zmian o echogeniczności zbliżonej do płynącej krwi. Techniki te są ponad 3 razy czulsze od tradycyjnych metod ultrasonograficznej wizualizacji naczyń. Tego typu zmiany częściej niż zmiany uwapnione wykazują tendencję do owrzodzenia lub krwotoku do blaszki miażdżycowej, i co za tym idzie, do wywoływania objawów niedokrwienia mózgu. 
Wykorzystanie badań dopplerowskich w diagnostyce zatorowości.
Inną  przyczyną udarów mózgowych jest zator naczyń mózgowych. Jak wiadomo tylko drobna część zatorów trafiających  do krążenia mózgowego wywołuje objawy niedokrwienia - większość przebiega bezobjawowo. Przepływający przez naczynie materiał zatorowy wywołuje charakterystyczny sygnał akustyczny i typowe zmiany widma dopplerowskiego. Nowoczesne aparaty dopplerowskie wyposażane są w opcję umożliwiającą zliczanie i analizę ilościową zatorowości. Ma to ogromne znaczenie przy podejmowaniu decyzji o operacyjnym usuwaniu źródeł bezobjawowej zatorowości tj. blaszki miażdżycowe tętnic szyjnych lub korekcji leczenia przeciwzakrzepowego u ludzi objętych zwiększonym ryzykiem (np. w przebiegu migotania przedsionków, po implantacjach sztucznych zastawek serca itp.), czy też w przebiegu spontanicznego lub pourazowego rozwarstwienia ściany tętnicy szyjnej.
Krótkotrwałe, intensywne sygnały o kierunku zgodnym z kierunkiem przepływu krwi rejestrowane w widmie dopplerowskim, odpowiadające sygnałom zatorów, należy różnicować z turbulencjami i artefaktami wynikającymi głownie z ruchów głowicy lub pacjenta. Z tego względu w ostatnich latach skonstruowano systemy tzw. podwójnej bramki, które umożliwiają równoczesny pomiar ilości emboli w tym samym naczyniu na dwóch głębokościach. W oparciu o założenie, iż sygnał mikrozatorów ulega propagacji wraz z ruchem krwi, a sygnał artefaktów nie, stała się możliwa eliminacja artefaktów z analizy, co ma szczególnie duże znaczenie w pomiarach ciągłych, których wynik nie może być korygowany przez badającego [5]. 
Wykorzystanie badań dopplerowskich w monitorowaniu operacji naczyniowych. 
Skuteczność TCD w detekcji mikrozatorowości mózgowej sprawiło iż metoda ta znalazła zastosowanie w śródoperacyjnym monitorowaniu zatorowości podczas operacji naczyniowych. W ostatnich latach pojawiły się doniesienia o wypieraniu przezprzełykowej echokardiografii przez monitorowanie oparte na przezczaszkowej ultrasonografii dopplerowskiej np. podczas operacji by-passów sercowych. Zasadnicza przewaga tej ostatniej polega na o wiele mniejszej inwazyjności przy porównywalnej czułości [7]. Badania TCD wykorzystywane są także podczas endarterektomii szyjnych do pomiaru prędkości przepływu w naczyniach śródczaszkowych przed i podczas klemowania tętnicy szyjnej oraz po zwolnieniu zacisku. Z danych empirycznych wynika, że jeżeli po zaklemowaniu tętnicy szyjnej spadek średniej prędkości w MCA nie przekracza 60% wartości wyjściowej, to nie stanowi zagrożenia dla chorego i nie trzeba wówczas wytwarzać czasowego zespolenia omijającego. Dodatkowo TCD umożliwia wykrycie nie tylko wzmożonej mikrozatorowości po zwolnieniu zacisku, ale i gwałtownej hyperperfuzji w niektórych przypadkach po endarterektomii, zagrażającej krwotocznym udarem mózgowym, co pozwala na wdrożenie natychmiastowej, agresywnej kontroli ciśnienia tętniczego w celu zapobieżenia skutkom przekrwienia [7]. Ostatnio pojawiły się również doniesienia o wykorzystywaniu monitoringu TCD podczas zabiegów przezskórnej angioplastyki tętnic szyjnych oraz implantacji stentów wewnątrznaczyniowych [6]. Podczas tych zabiegów możliwe się stało w ostatnich latach wspomniane wcześniej wykorzystanie głowic wewnątrznaczyniowych, wprowadzające do zastosowań ultrasonografii dopplerowskiej nową jakość.
Badanie pojemności rozkurczowej łożyska naczyniowego i ocena rezerwy autoregulacji i wydolności krążenia obocznego 
Cennych diagnostycznie informacji dostarczają jednak nie tylko dane bezwzględne, ale dane dynamiczne, dotyczące zdolności reagowania krążenia mózgowego na różne bodźce. Ultrasonografia dopplerowska umożliwia ocenę krążenia pod wpływem czynników wazodilatacyjnych i wazokonstrykcyjnych w różnych naczyniach mózgowych, co nadaje tej ocenie niezwykle istotny aspekt regionalny; ma to duże znaczenie, gdyż u pacjentów w przebiegu urazów, udarów, nowotworów zaburzenia reaktywności mogą mieć charakter lokalny. Zaburzenia reaktywności naczyń są wykładnikiem zaburzeń autoregulacji mózgowej powodujących, że tzw. naczyniowa rezerwa mózgowa jest niedostateczna. Okazało się, że przyczyną wielu udarów mózgowych może być nie spadek ciśnienia perfuzyjnego spowodowany zwężeniami naczyniowymi czy zatorami, ale wyczerpanie mechanizmów autoregulacyjnych, których wykładnikiem jest rezerwa naczyniowa, a których substratem anatomicznym bywa na przykład nieprawidłowa budowa koła tętniczego Willisa, nie zapewniająca właściwego krążenia obocznego. 
Pomiaru mózgowej rezerwy naczyniowej można dokonać oceniając zwiększenie przepływu mózgowego pod wpływem środków wazodilatacyjnych (najczęściej wykonuje się tzw. test acetazolamidowy i mierzy efekt zablokowania anhydrazy węglanowej na przepływ mózgowy w sposób inwazyjny (izotopowo)). Stwierdzono, że odsetkowy zakres zmian regionalnego przepływu mózgowego oceniany metodą izotopową koresponduje w sposób bardzo ścisły z odsetkowym zakresem zmian średniej prędkości w tętnicy zaopatrującej ten region, określaną nieinwazyjnie badaniem TCD [4,11]. Przesłanka ta posłużyła do wyznaczenia kryteriów oceny naczyniowej rezerwy mózgowej w badaniu dopplerowskim. Ocena rezerwy mózgowej opiera się na pomiarze prędkości przepływu w tętnicy przy różnych ciśnieniach parcjalnych dwutlenku węgla w surowicy krwi. Zmiany pCO2 osiąga się poprzez kontrolowaną hiper- i hipowentylację lub podając dożylnie 1g preparatu acetazolamidu (Diuramid lub Diamox) i wykonując badanie w 10 minut po jego podaniu. Podczas prób monitoruje się ciśnienie parcjalne dwutlenku węgla we krwi, można wykonywać również kapnografię powietrza wydychanego. Wartość rezerwy wyznacza się dzieląc różnicę prędkości maksymalnej i minimalnej przez prędkość przy pCO2 równym 40mmHg. U osób zdrowych rezerwa czynnościowa przekracza  80%,  za krytycznie niską uważa się rezerwę <40%. Wydaje się, że znaczenie oceny rezerwy naczyniowej mózgu może mieć duże znaczenie w kwalifikacjach pacjentów do zabiegów naczyniowych: endarterektomii jak i by-passów mózgowych [19].
Ocena skurczu naczyń mózgowych przy użyciu techniki dopplerowskiej. 
Skurcz naczyniowy jest jednym z najgroźniejszych powikłań krwotoku podpajęczynówkowego, zwłaszcza z tętniaków mózgowych. W ostatnich latach podkreślana jest również rola skurczu naczyniowego w rozwoju powikłań w przebiegu ciężkich urazów czaszkowo-mózgowych  z pourazowym krwawieniem podpajęczynówkowym [9]. 
W przeszłości neurolodzy i neurochirurdzy stawiali diagnozę skurczu naczyniowego w oparciu o badanie kliniczne. Diagnozę można było potwierdzić jedynie inwazyjnym badaniem angiograficznym. Dopiero w latach osiemdziesiątych badanie dopplerowskie naczyń mózgowych stało się metodą z wyboru w rozpoznawaniu skurczu naczyniowego i monitorowaniu efektów jego leczenia, charakteryzującą się niemal 90% czułością [1]. 
W skurczonym odcinku naczynia dochodzi do znacznego przyspieszenia prędkości przepływu, przy czym za pewne kryterium rozpoznania skurczu uznaje się wzrost prędkości przepływu w badanym odcinku, przekraczający 50% w stosunku do badania wyjściowego. W przypadku braku danych wyjściowych, skurcz rozpoznaje się  w MCA, jeśli prędkość przepływu przekracza 1m/s i jest ponad 3-krotnie większa niż w tętnicy szyjnej wewnętrznej, o ile podczas badania nie obserwowano istotnego wzrostu średniego ciśnienia tętniczego i nie występowały znaczące spadki pCO2 [11]. Przyspieszenie przepływu stwierdzane w naczyniu objętych skurczem różni się od przyspieszenia w zwężeniu pochodzenia miażdżycowego tym, że jets mniej ograniczone i dotyczy zazwyczaj równocześnie kilku tętnic Należy podkreślić, że badanie dopplerowskie charakteryzuje się istotnym walorem: możliwością wykonywania badań seryjnych lub wręcz monitorowania prędkości przepływu w przebiegu skurczu naczyniowego.
Ocena krążenia kręgowo-podstawnego. 
Leczenie farmakologiczne nie zdaje egzaminu w zaawansowanych postaciach niewydolności układu tętniczego kręgowo-podstawnego, stąd coraz szersze kwalifikacje do zabiegów naczyniowych na naczyniach kręgowych: transpozycji tętnic kręgowych, endarterektomii, dekompresji i bypassów.  Procedury te wymagają precyzyjnej diagnostyki, która umożliwiłaby nie tylko ocenę morfologii naczyń, ale także ocenę istotnych aspektów czynnościowych [18]. Walory takie ma badanie dopplerowskie. Tętnice kręgowe podlegają wizualizacji ultrasonograficznej zarówno w odcinku szyjnym, jak i śródczaszkowym. Istotna jest ocena kierunku przepływu i porównanie prędkości maksymalnych i końcoworozkurczowych po obu stronach. Stwierdzenie asymetrii prędkości przepływu wymaga różnicowania między hipoplazją a stenozą tętnicy kręgowej; wzrost prędkości może wystąpić w przypadku przetoki tętniczo-żylnej, a odwrócenie kierunku przepływu w zespole podkradania  tętnicy podobojczykowej. Istotne jest również przeprowadzenie badania w skrętnych ułożeniach głowy, które przy kompresji tętnic kręgowych mogą ujawniać zmiany przepływu [13,17].
Inne, rzadsze zastosowania TCD. 
TCD wykorzystywane bywa również w sposób mniej rutynowy. W ostatnich latach urządzenia dopplerowskie coraz szerzej wchodzą do wyposażenia monitorującego w oddziałach intensywnego nadzoru neurologicznego. Fakt ten wiąże się z możliwością pośredniej oceny oporu krążenia śródczaszkowego narastającego w przypadkach wzrostu ciśnienia śródczaszkowego. Wzrost ciasnoty wewnątrzczaszkowej w sposób charakterystyczny zmienia widmo dopplerowskie: powoduje najpierw wzrost maksymalnej prędkości przepływu przy równoczesnym spadku prędkości rozkurczowej, a następnie prowadzi do zaniku przepływu w rozkurczu, aż w końcu do przepływu wstecznego, przy obecności jedynie niskich wychyleń w fazie skurczu. Obraz taki odpowiada ustaniu perfuzji mózgowej, może być zatem pomocny w wysuwaniu podejrzenia śmierci mózgu.
Innym zastosowaniem diagnostyki dopplerowskiej jest ocena hemodynamiki przepływu w malformacjach tętniczo-żylnych. Z uwagi na obecność w tej patologii przetok tętniczo-żylnych, przepływ bywa bardzo zaburzony. W naczyniach zaopatrujących przetokę obserwuje się znaczne zwiększenie średniej prędkości przepływu w porównaniu z naczyniami przeciwstronnymi, wzrost prędkości rozkurczowej z równoczesnym spadkiem wskaźnika pulsacji oraz bardzo charakterystyczne zniesienie reaktywności naczyń na pCO2. Nowe wartości w ocenie naczyniaków daje technika power Doppler, która wzbogaca o informacje dotyczące morfologii zmiany porównywalne z obrazem angiograficznym [3]. Opisywano również wykorzystanie PD w śródoperacyjnym i pooperacyjnym monitorowaniu wewnątrznaczyniowej spiralizacji (coilingu) dużych malformacji naczyniowych.
Lista potencjalnych zastosowań diagnostyki dopplerowskiej w neurologii jest długa. Wśród nich warto wymienić: ocenę zaburzeń naczyniowych u chorych na migrenę, u których zaobserwowano mniejszą wrażliwość wazomotoryczną naczyń zewnątrzczaszkowych i zwiększoną reaktywność naczyń wewnątrzczaszkowych [15], w rzucawce porodowej, w neuroinfekcjach, guzach wewnątrzczaszkowych, chorobie Alzheimera oraz  podczas badań psychopatologicznych. W perspektywie rysuje się też realna możliwość znalezienia zastosowań tej techniki w ocenie przepływu krwi w obrębie żył wewnątrzczaszkowych.
Ograniczenia i problemy techniczne diagnostyki ultrasonograficznej, perspektywy ich rozwiązania.
Należy zwrócić uwagę na fakt, iż w większości dotychczasowych zastosowań przezczaszkowych wnioski na temat stanu naczyń opierały się wyłącznie na analizie badania widma dopplerowskiego, natomiast ocena ścian naczyń, podobna do osiąganej w badaniach pozaczaszkowych, była niemożliwa. Większość obowiązujących obecnie norm prędkości przepływu ustalano właśnie na podstawie badań wykonywanych „na ślepo” - najbliższe lata przyniosą na pewno weryfikację niektórych z nich [12]. Wielką nadzieją diagnostyki ultrasonograficznej staje się power Doppler, badanie zwiększające czułość i swoistość metody zwłaszcza w systemie Triplex. W sytuacji, gdy można bramkować naczynia w obrazie o jakości zbliżonej do angiograficznej [2], możliwa staje się eliminacja błędów związanych z niewłaściwą identyfikacją naczyń. Dużym problemem podkreślanym przez niektórych autorów jest powtarzalność badań dopplerowskich. W wieloośrodkowych badaniach koordynowanych przez Minciottiego uzyskano wysoką zgodność w ocenach jakościowych (wykrywalność sygnału, kierunek przepływu), jednak pojawiały się istotne różnice we wnioskach opartych o badania ilościowe (średnia prędkość przepływu, współczynnik pulsacyjny). Według tego autora wskazuje to na konieczność dalszych prac nad standaryzacją norm dopplerowskich i techniki badania dopplerowskiego [14]. Pewnym istotnym krokiem w kierunku standaryzacji badania są prace zmierzające do wprowadzenia standardowej fiksacji głowic nad oknem skroniowym  w specjalnie skonstruowanych uchwytach (na wzór standardów np. w badaniach EEG). Ma to istotne znaczenie zwłaszcza w sytuacjach wymagających ciągłego monitorowania TCD [8].
Biorąc pod uwagę ogromny postęp techniczny, który dokonał się w tej metodyce w ciągu dosłownie ostatnich kilku lat, można zaryzykować twierdzenie, że mimo wymienionych ograniczeń i problemów, perspektywy rozwoju i wzrostu znaczenia ultradźwięków w neurodiagnostyce,  wydają się być bardzo obiecujące.

Piśmiennictwo
[1] Aaslid R, Huber P, Nornes H: Evaluation of cerebrovascular spasm with transcranial Doppler ultrasound. J Neurosurg, 1984, 60,37-41.
[2] Babikian V, Wechsler L: Recent developments in transcranial Doppler sonography. J Neuroimaging, 1994 Jul, 4:3, 159-63.
[3] Baumgartner RW, Mattle HP, Aaslid R: Transcranial color-coded duplex sonography, magnetic resonance angiography, and computed tomography angiography: methods, applications, advantages, and limitations. J Clin Ultrasound, 1995 Feb, 23:2, 89-111. 
[4] Czernicki Z. i wsp.: Zastosowanie przezczaszkowej ultrasonografii dopplerowskiej w ocenie reaktywności naczyń mózgowych i mózgowej rezerwy naczyniowej u chorych z ogniskowym uszkodzeniem mózgu. Neurol Neurochir Pol 1994, 28:3, 351-61.
[5] Droste DW i wsp.: Bigated transcranial Doppler for the detection of clinically silent circulating emboli in normal persons and patients with prosthetic cardiac valves. Stroke, 1997, 28:3, 588-92.
[6] Eckert B i wsp.: Transcranial Doppler sonographic monitoring during percutaneous transluminal angioplasty of the internal carotid artery. Neuroradiology, 1997 Mar, 39:3, 229-34.
[7] Fiori L, Parenti G, Marconi F: Combined transcranial Doppler and electrophysiologic monitoring for carotid endarterectomy. J Neurosurg Anesthesiol, 1997 Jan, 9:1, 11-6.
[8] Giller CA, Giller AM: A new method for fixation of probes for transcranial Doppler ultrasound. J Neuroimaging, 1997 Apr, 7:2, 103-5.
[9] Kaspera W i wsp.: Ocena zmian prędkości przepywu krwi w naczyniach mózgowych metodą TCD u chorych po zamkniętych urazach czaszkowo-mózgowych. Neurol Neurochir Pol, 1997, 31:3, 493-507.
[10] Kenton AR, Martin PJ, Evans DH: Power Doppler: an advance over colour Doppler for transcranial imaging? Ultrasound Med. Biol, 1996, 22:3, 313-7.
[11] Kozub D., Kazibutowska Z.: Ocena reaktywności naczyń oporowych u pacjentw po udarze niedokrwiennym mózgu przy użyciu przezczaszkowej ultrasonografii dopplerowskiej i testu hiperwentylacji. Doniesienie wstępne. Neurol Neurochir Pol, 1995, 29:4, 489-95.
[12] Krzanowski M, Łuszczycka A: Atlas ultrasonografii naczyń. Medycyna Praktyczna, Kraków, 1996.
[13] Machała W: Wpływ zmian zwyrodnieniowych odcinka szyjnego kręgosłupa na prędkość przepływu krwi badanego metodą dopplerowską w układzie tętniczym kręgowo-podstawnym. Neurol Neurochir Pol, 1995, 29:1, 17-23.
[14] Miniciotti P., Ceravolo MG, Provinciali L: Inter-examiner variability of transcranial Doppler procedure and reports: a multicenter survey. Ital J Neurol Sci, 1997 Feb, 18:1, 21-30.
[15] Pierzchała K, Mazur G., Bury W.: Ultrasonograficzna ocena przepływów śródmózgowych w migrenie połowiczoporaźnej. Opis przypadku. Ultrason Pol, 1993, 3:3, 119-122. 
[16] Ries F: Clinical experience with echo-enhanced transcranial Doppler and duplex imaging. J neuroimaging, 1997 Apr, 7 Suppl 1: S15-21.
[17] Rozenfeld A.: Ultrasonografia (USG) w diagnostyce naczyniowej - rola łącznej oceny przepływów zewnątrz- i wewnątrzczaszkowych metodą dopplerowską (USG-D). Neurol Neurochir Pol, 1994, 28:Supl 1, 51-66.
[18] Ryglewicz D i wsp.: Drogi krążenia obocznego u chorych z niedrożnością tętnicy szyjnej wewnętrznej w zależności od lokalizacji ogniska niedokrwiennego w mózgu. Badanie ultrasonograficzne. Neurol Neurochir Pol, 1993, 27:5, 633-46.
[19] Silvestrini M. I wsp.: Transcranial Doppler assessment of cerebrovascular reactivity in symptomatic and asymptomatic severe carotid stenosis. Stroke, 1996 Nov, 27:11, 1970-3.
[20] Wardlaw JM, Cannon JC: Color transcranial „power” Doppler ultrasound of intracranial aneurysms. J Neurosurg, 1996 Mar, 84:3, 456-61.
Pozostałe pozycje piśmiennictwa u autora.