Artículo de Revisión

Aplicaciones clínicas de Doppler Transcraneal en neurología y cuidados neurocríticos

Resumen

En la actualidad el ultrasonido permite obtener en forma no invasiva imágenes de la mayoría de estructuras. A nivel cerebral, se puede acceder a la vasculatura y evaluar la hemodinamia.  Es un estudio seguro, no utiliza radiación y se puede realizar a la cabecera del paciente, las veces necesarias, hasta en monitoreo continuo. La limitación es que necesita un operador y cerca del 5-20% de las personas poseen ventanas óseas temporales poco accesibles, por el grosor del hueso.  Durante la realización del Doppler transcraneal, se debe seguir una serie de pasos. Tras localizar los vasos esperados, según la ventana y profundidad, se siguen las ondas espectrales en al menos dos puntos en cada arteria y se miden las velocidades de cada una. El objetivo de esta revisión fue describir las utilidades más frecuentes del doppler transcraneal en personas con enfermedades neurológicas y en pacientes en cuidados neurocríticos.  Se realizó búsqueda con la palabra clave “Transcranial doppler” en PUBMED, MEDLINE y EMBASE. Se encontraron 13 000 publicaciones, en inglés y español, con menos de 10 años de antigüedad. Se sintetizaron las principales aplicaciones neurológicas del doppler transcraneal, como herramienta auxiliar en la detección de la presión endocraneana y la muerte cerebral.

Clinical applications of Transcranial Doppler in Neurology and Critical care

Currently, ultrasound allows non-invasive imaging of most structures. At the brain level, the vasculature can be accessed and hemodynamics assessed. It is a safe study, does not use radiation, and can be performed at the patient’s bedside, as many times as necessary, even in continuous monitoring. The limitation is that it requires an operator and about 5-20% of people have temporary bone windows that are not very accessible due to the thickness of the bone. During the transcranial Doppler, a series of steps must be followed, after locating the expected vessels, according to the window and depth, the spectral waves are followed at at least two points in each artery and the velocities of each are measured. The objective of this review was to describe the most frequent uses of transcranial Doppler in people with neurological diseases and in patients in neurocritical care. A search with the keyword “Transcranial doppler” was performed in PUBMED, MEDLINE and EMBASE. 13,000 publications were found, in English and Spanish, less than 10 years old. The main neurological applications of transcranial Doppler were synthesized, as an auxiliary tool in the detection of endocranial pressure and brain death.

Introducción

En 1842, el físico y matemático austríaco, Christian Doppler, formuló el principio del efecto doppler, donde se registra el aumento o disminución de la frecuencia de una onda sonora cuando la fuente que la produce se aleja o aproxima del transductor que lo capta2. Fue hasta1982 que Rune Aslid introdujo la aplicación del efecto doppler como herramienta no invasiva para evaluar la hemodinamia cerebral2.

En doppler Transcraneal se utilizan dos técnicas o modalidades sonográficas: el modo B (bidimensional) en tiempo real y el efecto doppler que permite calcular la velocidad de la sangre en las distintas arterias, pudiendo ser continuo y pulsado, con obtención de la representación gráfica en tiempo real del espectro de frecuencias1.

El objetivo de esta revisión es describir las generalidades del estudio y destacar las principales utilidades como herramienta diagnóstica en enfermedades cerebrovasculares y otras enfermedades neurológicas.

Discusión de Temática

El uso de doppler transcraneal permite evaluación de estructuras vasculares intra y extracraneales, evaluación de velocidades de flujos y resistencias en las arterias que conforman el polígono de Willis, arterias carótidas, circulación posterior intra y extracraneal identificando arterias vertebrales y basilar. Además, el modo B permite la medición de la vaina del nervio óptico, para determinar hallazgos que pueden correlacionarse con hipertensión endocraneana3.

Para realizar doppler transcraneal, se realiza abordaje a través de denominadas “ventanas” óseas, por las cuales se insonan diversas estructuras de predominio vascular. Es así como por la ventana transtemporal se detecta el flujo de la arteria cerebral media, arteria cerebral anterior, arteria cerebral posterior y porción terminal de la arteria carótida interna. A través de la ventana transorbital se insona la artera oftálmica y el sifón de la arteria carótida interna. Otra ventana utilizada es la suboccipital, que permite abordar las porciones terminales e intracraneales de las arterias vertebrales y la arteria basilar. La ventana submandibular es usada para medir las velocidades del flujo de las arterias carótida interna, así como para el cálculo del índice de Lindergaard, que se obtiene al dividir la velocidad de la arteria cerebral media (ACM) entre la velocidad de la arteria carótida interna (ACI)4,5. Ver Firgura 1.

La identificación de cada vaso intracraneal se basa en la identificación de la velocidad y dirección, ventana que se está insonando, profundidad de la señal, relación espacial con otros vasos y respuesta a maniobra de compresión carotidea homo y contralateral2. Las profundidades a las que se insonan las diversas arterias y su morfología varían según las ventanas. Para la arteria cerebral media, el segmento M1, a profundidad de 40-65 mm, la dirección de la onda es positiva, con velocidad promedio de 30-80 cm/s. La arteria cerebral anterior se identifica a profundidad de 60-75 mm, dirección negativa de la onda, con velocidad promedio de 30-80 cm/s; la arteria cerebral posterior se encuentra a profundidad entre 55-75 mm, con dirección positiva de la onda en el segmento P1 y negativo el segmento P2, con velocidad promedio entre 20-60 cm/s. La porción temporal del sifón carotideo se identifica a 55-65 mm, bidireccional, con velocidad entre 20-70 cm/s; la arteria vertebral está a profundidad de 40-75 mm, dirección negativa, con velocidad promedio de 20-50 cm/s y la arteria basilar se identifica entre 80-105 mm de profundidad, dirección negativa, con velocidad promedio de 20-60 cm/s2.Ver Figura 2.

Además de las velocidades de flujo y el análisis espectral de las ondas registradas, se miden otros parámetros como índices de resistencia vascular periférica como los índices de pulsatilidad y de resistencia. El índice de pulsatilidad (IP) se calcula con los valores de velocidad sistólica menos la velocidad diastólica entre la velocidad media (VM) de la arteria. El IP se relaciona con varios estados patológicos; su valor normal es entre 0.6-1.16. En su interpretación, índice de baja pulsatilidad (IP <0.6) se asocia a vasoespasmo, hiperemia o estenosis de grado alto. La alta pulsatilidad (IP entre 1.2-1.6) se asocia con hipertensión intracraneana moderada o microangiopatía. Índices de pulsatilidad muy alta (IP entre 1.7-3) se asocia a hipertensión endocraneana severa y valores de IP mayores de 3 se correlacionan con severa hipertensión endocraneana y asistolia cerebral6.

El índice de resistencia se calcula como velocidad sistólica menos la velocidad diastólica entre la velocidad sistólica. Este se puede incrementar en etapas tempranas de hipertensión endocraneana y en edades avanzadas3.

Aplicaciones clínicas en neurología y neurointensivismo del doppler transcraneal

Actualmente el DTC tiene una aplicación claramente demostrada en el manejo de las siguientes condiciones: detección de vasoespasmo en hemorragia subaracnoidea (HSA) reflejado en aumento de la velocidad de flujo de la arteria afectada, detección no invasiva de estenosis intracraneal en el adulto con registro de aumento focal de la velocidad de flujo por ateromatosis intracraneal o hemoglobinopatías en el niño, monitoreo intraoperatorio para detección de micro émbolos en cirugía cardiovascular o endarterectomía carotídea y en el diagnóstico de muerte encefálica como método complementario7.  Sin embargo, actualmente se utiliza en otras indicaciones neurológicas como trauma craneoencefálico grave y malformaciones arteriovenosas cerebrales, entre otras6.

La utilización de esta herramienta diagnóstica requiere interpretación de los datos obtenidos a través del examen vascular cerebral e integrar los diferentes hallazgos para lograr mejores resultados de las diversas aplicaciones del DTC8.

Evento cerebrovascular

En enfermedad cerebrovascular oclusiva o estenótica se describe el uso de DTC para detectar cambios hemodinámicos asociados a variación del calibre de los vasos intracraneales del polígono de Willis. En enfermedad vascular oclusiva para la arteria cerebral media se describe sensibilidad de 85-95% y sensibilidad de 90-98% y para arterias carótidas internas, arterias vertebrales y arteria basilar sensibilidad de 55-81% y especificidad de 96%9.

Los hallazgos más relevantes en DTC son ausencia o disminución del flujo sanguíneo en arterias de gran calibre e índice de asimetría en las velocidades de flujo de >21% con respecto a la arteria contralateral. Además de permitir detectar la localización de la obstrucción10.

A través de la técnica doppler se pueden identificar estenosis y oclusión del sifón de la arteria carótida interna, arteria cerebral media, porción intracraneal de la arteria vertebral y segmentos proximales de la arteria cerebral posterior, detectándose aumento focal de la velocidad de flujo.

Para diagnosticar estenosis de la arteria cerebral media, se consideran parámetros como el incremento focal de las velocidades medias mayor de 100 centímetros/segundo, con diferencia interlado de las velocidades mayor de 30%11. Se pueden identificar patrones de flujo turbulento, con oscilaciones o soplos sugestivos de estenosis; con morfología de onda de baja pulsatilidad que sugiere estenosis proximal u ondas aplanadas con alta pulsatilidad que sugiere obstrucciones más distales12.

En la evaluación inicial de pacientes con infarto cerebral, el doppler transcraneal también se está utilizando para determinar si la obstrucción es a nivel proximal, es decir, segmento terminal de arteria carótida interna o segmento M1 de la arteria cerebral media o estenosis del segmento distal o M2 de arteria cerebral media13. Por lo tanto, el DTC se convierte en una herramienta diagnóstica auxiliar en el análisis de la severidad, pronóstico y para toma de decisiones terapéuticas, como qué tipo de vía utilizar en la trombólisis para recanalizar la arteria obstruida14.

Cuando se utiliza el DTC durante procedimientos terapéuticos como trombólisis farmacológica se identifican hallazgos sonográficos que reflejan obstrucción intraarterial, con estudios control posterior a la administración de trombolíticos en los que se debería identificar recanalización de oclusiones agudas; ejemplo:  la arteria cerebral media, que emite patrones específicos de lesiones oclusivas, con base en lo cual se clasifica el grado de oclusión14.

Grado de oclusión Descripción
Grado 0: Ausente Ausencia de señal de flujo
Grado 1: mínimo Espículas sistólicas de duración y velocidad variable, flujo reverberante como tipo de flujo mínimo, sin señal diastólica.
Grado 2: Aplanado Aceleración sistólica aplanada, velocidad diastólica positiva e índice de pulsatilidad menor a 1.2.
Grado 3: Atenuado Aceleración sistólica normal, velocidad diastólica positiva, velocidades medias menor a 30 % respecto al lado contralateral.
Grado 4: Estenótico Velocidad media mayor 30 % respecto al lado contralateral y signos de turbulencia o mayor a 80 % cm/s de velocidad media.
Grado 5: Normal Señal comparable al lado contralateral sano

En el tratamiento de evento cerebrovascular isquémico, se ha utilizado asociado a la trombólisis endovenosa con activador tisular del plasminógeno (alteplasa). El estudio CLOTBUST describe el efecto del tratamiento con alteplasa endovenoso monitorizado con DTC, para combinar el efecto y potenciar la lisis del trombo15.

Hemorragia subaracnoidea (HSA)

En HSA, el uso de DTC tiene como principal aplicación la identificación de vasoespasmo en los segmentos basales de las arterias intracraneales; complicación que puede desarrollarse las primeras dos semanas16, teniendo el estudio doppler para su detección,  sensibilidad para la arteria cerebral media de 39-94% y especificidad de 70-100%, para la arteria cerebral anterior sensibilidad de 13-71% y especificidad de 65-100%, para arterias cerebrales posteriores sensibilidad de 48-60% y especificidad de 78-87%, para arterias vertebrales sensibilidad de 44-100% y especificidad de 82-88% y para arteria basilar sensibilidad de 77-100% y especificidad de 42-79%9. En HSA los hallazgos de las velocidades de flujo de las arterias detectadas por DTC se correlaciona con el grado clínico y localización radiológica por neuroimagen del vasoespasmo16.

El DTC, en el monitoreo del vasoespasmo arterial en la HSA, permite detectar cambios de flujo según la ubicación del vasoespasmo en relación al segmento examinado, registrándose cambios similares a patrón estenótico que se corresponde con el llamado vasoespasmo proximal; mientras que el patrón pre-estenótico se identifica en el vasoespasmo distal. Asimismo, hay que considerar la posibilidad de estar examinando un flujo postestenótico en casos en los que la reducción del calibre del vaso, se encuentre proximal al sitio de insonación, tal y como ocurre en los casos de VE de arteria carótida interna terminal (Ej.: sifón carotídeo)8.

Clásicamente, un patrón de vasoespasmo proximal puede definirse con los siguientes criterios: VM elevada, IP bajo, ausencia de aumento concomitante de VM extra craneanas detectadas por el IL. El vasoespasmo distal, en cambio, puede ser sospechado en casos de presentarse VM normales o bajas, IP elevado ausencia de otras causas de aumento de las RC (↑PIC, ↓paCO2, Propofol, etc.). Otros de los criterios diagnósticos de vasoespasmo son detección en un mismo vaso de elevación segmentaria y evolutiva de VM, rápida elevación de VM superiores a 50 cm/s en 24 horas. A nivel de la carótida interna, se considera vasoespasmo posible con velocidades de >80 cm/s, vasoespasmo probable con velocidades >110 cm/s y vasoespasmo definitivo con velocidades >130 cm/s. En la arteria cerebral anterior, se considera vasoespasmo posible con velocidades mayores a 90 cm/s, vasoespasmo probable con velocidades arriba de 110 cm/s, y vasoespasmo definitivo con velocidades mayores a 120 cm/s. Para la arteria cerebral posterior, se considera vasoespasmo posible con velocidades mayores a 60 cm/s, vasoespasmo probable con velocidades arriba de 80 cm/s y vasoespasmo definitivo con velocidades mayores a 90 cm/s. Para la arteria vertebral, se considera vasoespasmo posible con velocidades arriba de 60 cm/s, vasoespasmo probable con velocidades arriba de 80 cm/s y vasoespasmo definitivo con velocidades arriba de 90 cm/s8.

Para verificar y graduar el vasoespasmo se determinan velocidades de la arteria carotidea ipsilateral, relación que recibe el nombre de Índice de Lindergaard (IL). Se cataloga vasoespasmo leve de la arteria cerebral media con Índice de Lindergaard mayor a 3, moderado con índice entre 4 a 6 y severo con índice mayor a 6. Para correlacionar severidad de vasoespasmo de la arteria basilar, se divide velocidad media de la arteria basilar entre la velocidad media de la arteria vertebral y se considera vasoespasmo leve con índice mayor a 2, moderado con índice mayor de 2.5 y vasoespasmo severo con índice mayor a 38. Además, el neuromonitoreo de las velocidades de flujo de los vasos intracraneales, también permite detección oportuna de otras complicaciones, como la hidrocefalia, que puede sospecharse con elevaciones bilaterales y progresivas de los IP8.

En la actualidad, se propone la evaluación temprana de la autorregulación cerebral en pacientes con hemorragia subaracnoidea, ya que se ha asociado al resultado funcional después del egreso. Dicha evaluación se realiza con doppler transcraneal, midiendo los cambios en la velocidad del flujo sanguíneo cerebral después de breve compresión de la arteria carótida común ipsilateral, catalogándose como normal cuando se verifica aumento mayor del 9% de la velocidad sistólica basal. Se ha descrito menores resultados funcionales al alta hospitalaria cuando se registró deterioro de la autorregulación cerebral en las primeras 72 horas de ingreso18.

Anemia de células falciformes

Es una forma hereditaria de anemia, que se caracteriza por glóbulos rojos con forma irregular de hoz, que se aglutinan en los vasos cerebrales de pequeño calibre, lo que lleva a hipo perfusión cerebral y riesgo de ictus isquémico por oclusión19.  El doppler transcraneal permite identificar en niños con edades entre 4-20 años el riesgo de ictus, determinando las velocidades medias, determinándose la relación de aumento de riesgo entre mayor es la velocidad. Se ha descrito una sensibilidad de 86 % y especificidad del 91 %9.

Comunicación cardíaca derecha a izquierda

Se ha descrito una sensibilidad de 70-100 % y especificidad de más de 95 %9. La causa más frecuente es el embolismo paradójico a través de un foramen oval persistente, que es causa de evento cerebrovascular en adultos jóvenes20. La presencia de aneurisma septal auricular incrementa el riesgo cuando hay paso de flujo de derecha a izquierda, lo cual se identifica en ecocardiograma específicamente transesofágico21. A través de la técnica doppler, se puede identificar dicha comunicación anómala, realizando una prueba utilizando 10 ml de SSN agitada, se administra y luego se pide al paciente realizar maniobras de Valsalva; si hay shunt derecha a izquierda, se evidencian artefactos en el registro de la señal doppler que indica el shunt21.

Evaluación de reactividad vasomotora

A través del DTC se puede identificar cómo se mantiene constante el diámetro de los vasos durante fluctuaciones de presión o cambios en la función de la microvasculatura, lo que permite determinar un índice de cambios de flujo,  que se denomina autorregulación y reactividad vasomotora del lecho arterial cerebral distal22.

Se evalúan en forma estática (en reposo) y en forma dinámica (después de maniobras de activación). Se miden cambio de las velocidades posterior a estímulos hemodinámicos como maniobras de Valsalva, respiración profunda, ejercicio ergométrico, movimiento cefálico, cambios ortostáticos, cambios en la frecuencia y a la presión arterial. Se puede medir la vasoreactividad ante cambios de concentración de dióxido de carbono (CO2) por hipercapnia/hiperventilación hipocapnia). Se utiliza en la evaluación de pacientes con estenosis u oclusión extracraneal sintomática o asintomática, enfermedad cerebral de pequeño vaso, trauma cerebral y hemorragia subaracnoidea22.

Se han descrito tres mecanismos que influyen en la hemodinamia cerebral con el objetivo de adaptar el flujo sanguíneo cerebral a la demanda metabólica del cerebro: la autorregulación cerebral, la reactividad vasomotora y el acoplamiento neurovascular23. Ante esto, la autorregulación cerebral asegura una perfusión estable del cerebro, independientemente de la presión arterial sistémica.

Monitoreo transquirúrgico en endarterectomía carotidea, para detección de micro émbolos

Mientras se realiza el procedimiento, se puede evaluar con DTC del mismo lado y monitorear variaciones de las velocidades del flujo y si presentan cambios como disminución por hipoperfusión o falla de la circulación colateral, que indicaría isquemia secundaria a ruptura de trombos que embolizan a la circulación distal24.

Detección de microembolización cerebral

El DTC permite identificación de señales micro embólicas de alta intensidad (HITS). Estas señales micro embólicas han sido detectadas en pacientes con estenosis de la arteria carótida interna, válvulas cardíacas protésicas, fibrilación auricular, ateromas del arco aórtico, síndrome de embolismo grasa, enfermedad cerebral en general. Se puede utilizar monitoreo durante cateterismo coronario, angioplastia coronaria, cardioversión, angiografía cerebral, endarterectomía carotidea, angioplastia carotidea y bypass cardiopulmonar. Los hallazgos por doppler de señales embolígenas son de carácter transitorio (menos 300 ms), duración dependiente del tiempo que tarda en pasar el volumen del émbolo, señales de alta intensidad (amplitud mayor de 3 dB), unidireccionales y sonido característico25.

Traumatismo encéfalo-craneano (TCE)

En esta entidad la utilización del DTC provee datos de importancia en lo referente a aspectos diagnósticos, pronósticos y terapéuticos. Permite detección de patrones circulatorios que se pueden categorizar básicamente en dos. Patrón con bajas VM con elevados IP, identificado en hipertensión endocraneana, lesiones focales y disección arterial con isquemia/infarto distal. La primera puede diferenciarse de la segunda por la bilateralidad de los hallazgos del patrón descrito, mientras que la segunda sólo lo presentará del mismo lado de la lesión. Otro patrón es con altas VM con IP bajos, identificado en hiperemia, vasoespasmo y fístula arteriovenosa postraumática8.

Es así como en el monitoreo con doppler transcraneal se utiliza como indicado pronóstico, que permite detectar aumento de presión intracraneal y vasoespasmo cerebral asociado a la lesión cerebral traumática26.

Hipertensión endocraneana

A través del doppler transcraneal se puede determinar en forma no invasiva la presión endocraneana, con técnicas como la medición de la vaina del nervio óptico y la detección del cambio de la morfología de la onda espectral del flujo sanguíneo intracerebral.

En pacientes con patología intracraneal, incluso comatosos, el DTC permite determinar en forma no invasiva la presión intracraneana, con unos de los parámetros como el índice de pulsatilidad (IP), el cual varía con presiones de perfusión ≤ 70 mmHg27. Se propone la ecuación para la medición de presión intracraneana de PIC= 10.927 x PI- 1.284.

Además, el DTC permite identificar alteración de la morfología de las ondas detectadas por DTC, seguido de reducción progresiva en las velocidades de flujo diastólica y reducción de las velocidades medias. A medida se incrementa ya sea en forma regional o global la presión endocraneana, la velocidad diastólica llega a cero, seguido de un patrón de flujo alternante con flujo diastólico retrogrado, desaparece el flujo diastólico, aparecen espigas sistólicas pequeñas y eventualmente cesa el flujo3.

Otra técnica utilizada, es la medición del diámetro de la vaina del nervio óptico con ultrasonido bidimensional y transductor lineal de 7.5 MHz, que permite la detección de presión endocraneana mayor de 20 mmHg, con valor de corte de 0.48 mm, con sensibilidad y especificidad 94 y 96% respectivamente28.

Evaluación de arresto circulatorio cerebral y uso en muerte cerebral

El DTC es una técnica no invasiva que, al permitir evaluar la circulación sanguínea intracraneal, permite detectar cambios como en casos posteriores a arresto circulatorio. Se ha descrito sensibilidad de 91-100% y especificidad de 97-100%9. En los cambios hemodinámicos posterior a arresto circulatorio (“síndrome posparada cardíaca”), se identifican intervalos en los cuales se reflejan disfunción cerebral y metabólica que se reflejan en las velocidades y morfología del flujo de las arterias cerebrales29. Entre los cambios descritos están la reducción de las velocidades diastólicas, flujos retrógrados, reducción de hasta el 80% de las velocidades medias, que de no ser revertido puede progresar a ausencia de flujo. En la evolución, la evaluación por DTC es de valor pronóstico; de persistir patrones sonográficos de hipodinamia, con velocidades medias bajas e IP elevados, indican pérdida grave de vaso regulación, lo cual se considera signo de mal pronóstico30.

El diagnóstico de muerte cerebral es clínico y puede ser complementado por evidencia de ausencia de flujo cerebral al insonar31. En la fase previa al cese circulatorio, se documenta un patrón de alta resistencia, en que los valores de la presión intracraneal se acercan a los de la presión arterial media, descendiendo el flujo sanguíneo cerebral. Cuando se da la fase de cese circulatorio, se identifica inicialmente patrón de separación diástole-sístole, que se caracteriza por la presencia de onda sistólica de flujo anterógrado (“picos sistólicos), asociados con la existencia de una onda de flujo, también anterógrado, de escasa duración durante el periodo meso diastólico. Posterior se presenta el patrón de flujo reverberante, con picos sistólicos positivos, seguido de una onda diastólica retrógrada. En etapas finales, se caracteriza por una onda de flujo de muy corta duración y baja velocidad, hasta llegar a cese circulatorio con ausencia de detección de flujo32.

Conclusiones

El uso de Doppler transcraneal en la evaluación de enfermedades cerebrovasculares está en creciente desarrollo, al ser una herramienta accesible, no invasiva, que se puede utilizar a la cabecera del paciente, aunque operador dependiente. Se utiliza, además, como herramienta auxiliar en detección de incremento de presión endocraneana y de muerte cerebral.

Conflictos de interés.

Los autores no declaran ningún conflicto de interés.

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