Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.2. Vai trò của siêu âm Doppler xuyên sọ trong theo dõi bệnh nhân chấn
thương sọ não nặng
1.2.1. Nguyên lý siêu âm Doppler xuyên sọ
TCD giống như siêu âm Doppler ngoài sọ. Các sóng siêu âm phát ra từ đầu dị khi gặp hồng cầu chuyển động trong dòng máu sẽ phản chiếu lại đầu dò một thay đổi về tần số tương ứng với vận tốc của hồng cầu [56].
Hình 1.1: Các hình ảnh siêu âm Doppler xuyên sọ thể hiện bằng kỹ thuật M-mode hay PMD. “Nguồn: Alexandrov, 2004” [16]
Hình 1.2: Vị trí các cửa sổ đầu dò. “Nguồn: Kirkpatrick, 1997” [48]
Động mạch não trước
Động mạch mắt
Động mạch não giữa Động mạch thông sau
Động mạch não sau Động mạch thân nền Động mạch
cảnh trong Động mạch đốt sống
Siêu âm mạch với đầu dò tần số thấp 1 – 2 MHz có thể xuyên vào sọ ở những nơi xương sọ tương đối mỏng. Với kỹ thuật M-mode hay Power- motion mode Doppler (PMD), chọn vị trí đặt đầu dị, hướng đầu dị, độ mạnh và độ sâu phù hợp, màn hình hiển thị phổ của các dịng máu trong khoảng độ sâu lựa chọn, với quy ước màu đỏ cho dòng máu hướng về đầu dò và màu xanh cho dòng máu hướng xa đầu dò. Khi chọn một phổ mạch máu cần khảo sát, bên dưới màn hình sẽ hiển thị sóng đơn kênh dịng máu dương hay âm tương ứng với dòng máu hướng về đầu dò hay hướng xa đầu dị. Từ đó máy tính tốn các thơng số của dịng máu khảo sát. Đây là kỹ thuật khơng dựa trên hình ảnh mạch máu, có thể cố định đầu dị để theo dõi liên tục [16]. Có 3 cửa sổ chính để đặt đầu dị thăm khám: cửa sổ thái dương, cửa sổ chẩm và cửa sổ ổ mắt, khảo sát các mạch máu của đa giác Willis tưới máu cho não, dựa vào độ sâu, hướng dịng chảy và vận tốc dịng máu bình thường tham khảo [26].
Bảng 1.1 Các thông số dùng để xác định các động mạch não và vận tốc dịng máu bình thường (vận tốc trung bình)
Động mạch não Cửa sổ Độ sâu Hướng Góc đầu Vận tốc
(mm) Chảy dị (cm/s)
Cuối động mạch cảnh trong Thái dương 55–65 Chảy đến Trước trên 39±9 Động mạch não giữa Thái dương 30–65 Chảy đến Trước trên 55±12 Động mạch não trước Thái dương 60–80 Chảy đi Trước trên 50±11 Động mạch não sau P1 Thái dương 60–70 Chảy đến Sau dưới 39±10 Động mạch não sau P2 Thái dương 60–80 Chảy đi Sau dưới 40±10
Động mạch đốt sống Chẩm 60–90 Chảy đi Song song
đường giữa
38±10 Động mạch thân nền Chẩm 80–120 Chảy đi Đường giữa 41±10
Động mạch mắt Ổ mắt 40–60 Chảy đến Vào trong
15-200
21±5 Động mạch cảnh trong siphon Ổ mắt 60–80 Thay đổi Thay đổi 47±14
Dòng máu trong mạch máu phụ thuộc vận tốc dịng máu và kích thước lịng mạch, được đo càng chính xác khi hướng đầu dị càng song song mạch máu, nghĩa là góc siêu âm nhỏ [62], [75]. Các thơng số siêu âm của mạch máu gồm:
• Vận tốc dịng máu tối đa (FVmax) gồm vận tốc đỉnh tâm thu (FVs) và vận tốc cuối tâm trương (FVd), là 2 thành phần tạo nên dạng sóng theo xung.
• Vận tốc dịng máu trung bình: FVm = (FVs + 2 FVd)/ 3
• Chỉ số mạch đập theo Gosling: PI = (FVs – FVd)/ FVm
• Chỉ số kháng trở: RI = (FVs – FVd)/ FVs
Hình 1.3: Sóng vận tốc dịng máu trên siêu âm Doppler xuyên sọ
“Nguồn: Kirkpatrick, 1997” [48]
Các thơng số được tính trung bình qua một số chu kỳ tim nhằm loại trừ sai số do dao động theo nhịp tim hoặc nhịp thở.
Bảng 1.2: Giá trị bình thường của các thơng số TCD
Động mạch FVs (cm/s) FVd (cm/s) FVm (cm/s) PI RI Động mạch não trước 80-90 30-40 50-60 0,72-0,92 0,53-0,59 Động mạch não giữa 90-100 35-55 55-80 0,81-0,97 0,54-0,62 Động mạch não sau 66-81 26-33 42-53 0,78-0,97 0,53-0,60 Động mạch thân nền 54-74 23-34 35-50 0,77-0,95 0,51-0,60 Động mạch đốt sống 52-66 22-31 33-44 0,78-0,94 0,53-0,59 Động mạch mắt 20-30 >1,2 “Nguồn: Blanco, 2018” [24] FVs FVd Đường nền Thời gian Vận tốc
Các yếu tố ảnh hưởng thông số siêu âm:
Bảng 1.3: Các yếu tố ảnh hưởng vận tốc dòng máu và chỉ số mạch đập
Vận tốc dòng máu Chỉ số mạch đập
Tăng Giảm Tăng Giảm
Giảm kích thước lịng mạch
Thiếu máu Tăng tuần hồn Tăng thân nhiệt Tăng thể tích máu
Tăng huyết áp Tăng thán khí Thiếu oxy máu Thuốc mê hô hấp Tuổi tăng Giới nam Tăng độ nhớt máu Tình trạng mất nước
Cung lượng tim thấp Hạ huyết áp Hạ thân nhiệt Thuốc an thần Tăng áp lực nội sọ Não úng thuỷ Giảm thán khí Hở van động mạch chủ Tăng huyết áp mãn tính Viêm màng não vi trùng
Suy gan tối cấp Bệnh não gan Chết não
Giảm áp lực nội sọ
Tăng tuần hoàn não Co thắt mạch máu não Dị dạng mạch máu não “Nguồn: D’Andrea A, 2016” [36]
Hình dạng sóng của dịng máu cũng thể hiện cơ chế bệnh lý, có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hình dạng sóng: cung lượng tim, huyết áp động mạch, phản xạ mạch máu, tổn thương động mạch, cơ chế tự điều hoà máu não, áp lực nội sọ… Qua đó, TCD tạo nền tảng để khảo sát mạch máu não ở một số bệnh lý não, bao gồm theo dõi các thay đổi lưu lượng máu não, tình trạng tự điều hoà máu não, phản xạ mạch máu não, áp lực tưới máu não, tăng tuần hoàn não, co thắt mạch máu sau chấn thương, chèn ép não [48], [72].
Sự chính xác của phương pháp TCD phụ thuộc chủ yếu vào kiến thức và kinh nghiệm của người thao tác. Vận tốc dòng máu đo được sẽ khác nhau tuỳ thuộc theo tuổi, hematocrit, huyết áp, áp lực nội sọ và hoạt động chức năng
của não [14]. Do đó nên so sánh vận tốc của 2 bán cầu và so sánh các thời điểm khác nhau và dưới những điều kiện bệnh lý khác nhau, chênh lệch bình thường giữa 2 bán cầu có thể đến 30% [16]. Khoảng 5 – 15% không phát hiện được mạch máu khi thăm dò vùng thái dương do xương quá dày làm sóng siêu âm khơng thể xuyên qua được, thường gặp khi thăm dò cho các bệnh nhân cao tuổi [20], [48], [58], [81]. Khoảng 10 – 20% không phát hiện được động mạch não trước và động mạch não sau do sự khác nhau về giải phẫu của đa giác Willis hoặc do vấn đề kỹ thuật [48]. Ngồi ra cịn sai số do góc siêu âm, với góc 0 – 300 thì sai số tính tốn trong khoảng 0,87 – 1. Sai số khi đo vận tốc dòng máu động mạch não giữa rất nhỏ khoảng ± 3% [48].
1.2.2. Thay đổi các sóng siêu âm ở bệnh nhân chấn thương sọ não nặng
Nhiều tác giả ghi nhận thay đổi vận tốc dòng máu ở bệnh nhân chấn thương sọ não nặng. Le Moigno và Ract C nhận xét TCD thực hiện lần đầu ngay tại khoa cấp cứu là phương tiện chẩn đoán cho phép phân loại bệnh nhân nhanh chóng [52], [68]. Tăng PI, giảm FVm, dạng sóng cao nhọn gợi ý giảm lưu lượng máu não [91]. Thuận lợi của phương pháp này là không xâm lấn và có thể tiến hành rất sớm (18 ± 8 phút sau khi nhập viện). Nếu phát hiện dấu hiệu giảm vận tốc dòng máu (ngưỡng FVd < 20 cm/s và/ hoặc FVm < 30 cm/s), việc điều trị ngay giúp tiết kiệm thời gian 4 giờ vàng thiếu máu não [52]. Nhiều tác giả cũng ghi nhận giảm vận tốc dịng máu trung bình và tâm trương liên quan với tiên lượng xấu [30], [41], [48].
1.2.3. Đánh giá áp lực nội sọ:
Vận tốc dịng máu não và hình dạng sóng rất nhạy cảm đối với thay đổi cấp tính của áp lực nội sọ [82]. Lau VI và Gura M nhận thấy khi ICP tăng làm tăng sức cản dịng máu não, sóng TCD cao nhọn phản ánh sự giảm áp lực tưới máu não, FVd giảm, và PI tăng thường cao nhất vào ngày thứ 3 đến ngày thứ 5 sau chấn thương [44], [51]. Theo Goutorbe, khi ICP tiếp tục tăng, FVd giảm
và dừng hẳn nếu áp lực nội sọ đạt đến huyết áp động mạch trung bình [41]. TCD được sử dụng như là phương pháp khơng xâm lấn có độ nhạy cao và độ đặc hiệu cao để chẩn đoán tăng áp lực nội sọ [12], [45], [48], [70], [73]. Roberto J cho rằng FVd và PI được chọn là chỉ số phản ánh sự thay đổi đáng kể của TCD để ước đoán nguy cơ tăng ICP, nếu FVd < 25 cm/s và PI > 1,4 thì bệnh nhân có nguy cơ tăng ICP. Trường hợp nặng nếu xuất hiện dòng âm một pha hoặc đảo chiều có thể liên quan đến ngừng tuần hoàn não và chết não. Như vậy TCD có thể dùng sàng lọc những bệnh nhân có nguy cơ tăng ICP, dự đốn bệnh nhân có ICP bình thường và loại trừ chết não. Điều này có ý nghĩa trong chọn hướng điều trị và tiên lượng bệnh nhân [73], [74]. Moreno JA và Splavski B nhận xét ICP có quan hệ tuyến tính với PI [57], [85], đặc biệt tương quan mạnh khi ICP > 20 mmHg [12], [89], [93]. Gura đề nghị tính ICP theo PI bằng cơng thức: ICP = 15,067 + 5,619 PI [44].
Tuy nhiên, theo Hiệp hội chấn thương sọ não Hoa Kỳ, TCD khơng thể thay thế hồn tồn phương pháp đo áp lực nội sọ (khuyến cáo mức IIB) [28], nhưng TCD có vai trị quan trọng trong trường hợp tăng áp lực nội sọ trầm trọng hoặc các tình huống khơng thể đo áp lực nội sọ.
1.2.4. Đánh giá áp lực tưới máu não và lưu lượng máu não
Trên sóng siêu âm, chỉ số nhạy cảm nhất của tình trạng giảm áp lực tưới máu não là tăng biên độ sóng vận tốc dịng máu do phân tán FVs và FVd, vì vậy ảnh hưởng chỉ số mạch đập. Hình dạng sóng vận tốc dịng máu não thay đổi theo diễn tiến áp lực tưới máu não [45].
Hình 1.4: Hình dạng sóng siêu âm khi áp lực tưới máu não giảm dần
“Nguồn: Hassler, 1988” [45]
Czosnyka tìm thấy mối tương quan giữa áp lực tưới máu não và chỉ số mạch đập với hệ số tương quan r = -0,59 [34]. Tương quan này mạnh hơn tương quan giữa áp lực tưới máu não và FVm và không phụ thuộc vào cơ chế giảm áp lực tưới máu não (tụt huyết áp hay tăng áp lực nội sọ) [48].
- PI độc lập CPP khi CPP > 70 mmHg.
- PI tăng khi CPP 70 – 20 mmHg, (tổn thương cơ chế điều hoà máu não).
- PI tăng nhanh khi CPP < 20 mmHg (mất cơ chế điều hoà máu não).
Biểu đồ 1.1: Tương quan giữa chỉ số mạch đập và áp lực tưới máu não
“Nguồn: Czosnyka, 2001” [34]
Các tác giả dùng công thức ước lượng áp lực tưới máu não bằng TCD: eCPP = MAP × FVd/FVm + 14 [35], [43], [79]
eCPP = 89,646 – 8,258 x PI [21]
Gura M. nhận thấy eCPP và CPP có mối tương quan mạnh (r = 0,92). Vì vậy, siêu âm Doppler xuyên sọ cho phép theo dõi CPP cách quãng hoặc liên tục, thay thế các biện pháp xâm lấn nếu không thể thực hiện được [43]. Các phương tiện mới có lập trình sẵn có thể tính eCPP với độ chính xác cao [15].
Ma H. ghi nhận các thay đổi vận tốc dòng máu của các mạch máu lớn trên siêu âm Dopper xun sọ có tương quan mạnh với tình trạng tưới máu não khi chụp cắt lớp vi tính bức xạ đơn photon SPECT [54]. Nếu cơ chế điều hoà máu não cịn đảm bảo, vận tốc dịng máu được duy trì để giữ ổn định lưu lượng máu não dù áp lực tưới máu não thay đổi. Khi có tăng áp lực tưới máu não, kháng lực mạch máu não cũng tăng bằng cách co mạch để giữ lưu lượng máu não và giảm áp lực nội sọ. Ngược lại, nếu mất cơ chế tự điều hoà, liên quan giữa vận tốc dòng máu và áp lực tưới máu não là tỉ lệ thuận. Czosnyka và cộng sự nhận thấy khi áp lực tưới máu não giảm, FVd sẽ đạt ngưỡng tự điều hồ trước FVs, tăng biên độ sóng và chỉ số mạch đập. FVd giảm và chỉ số mạch đập tăng là dấu hiệu sớm (sớm hơn FVm) của tổn thương cơ chế tự điều hoà máu não. Nếu FVs cũng giảm cùng với áp lực tưới máu não, và sau đó tất cả các thơng số của sóng FV đều đạt ngưỡng tự điều hồ, chứng tỏ dự trữ máu não giảm trầm trọng. Chỉ số mạch đập tỉ lệ nghịch với áp lực tưới máu não khi áp lực tưới máu não < 70 mmHg nhưng không tương quan khi áp lực tưới máu não > 70 mmHg, tức là khi có cơ chế tự điều hồ máu não [34]. Tổn thương cơ chế tự điều hoà máu não xảy ra ở 40 – 87% trường hợp chấn thương sọ não nặng [69], [76], tương ứng với tăng nguy cơ thiếu máu não khi huyết áp thấp, liên quan với kết cục thần kinh xấu hơn [46], [65], [69]. Sự biến động lưu lượng máu não thường xảy ra ở mô quanh tổn thương dập não, và cơ chế tự điều hồ máu não có xu hướng bị ảnh hưởng nhiều hơn ở bán cầu có tổn thương chốn chỗ [80]. Hiểu biết về tình trạng tự điều hồ máu não giúp điều trị bệnh nhân chấn thương sọ não, khi cơ chế điều hồ máu não cịn
bảo tồn, tăng áp lực tưới máu não sẽ cải thiện áp lực nội sọ và oxy mô não; ngược lại khi cơ chế tự điều hoà máu não bị ảnh hưởng, việc nâng huyết áp động mạch có thể làm nặng thêm tình trạng phù não, xuất huyết và tăng áp lực nội sọ [2].
1.2.5. Phân biệt co thắt mạch máu não và sung huyết não
Theo định luật Bernoulli, vận tốc dòng máu tỉ lệ nghịch với đường kính động mạch. Vận tốc dịng máu tăng có thể do giảm kích thước động mạch não giữa (co mạch hay xơ vữa) hay sung huyết não (tăng tuần hoàn não) [48]. Cả hai hiện tượng co mạch và tăng lưu lượng máu não đều có thể xảy ra khi chấn thương sọ não, nhưng việc phân biệt hai hiện tượng này rất quan trọng vì cách điều trị khác nhau: cần tăng huyết áp động mạch trong trường hợp co thắt mạch não; ngược lại, việc tăng huyết áp động mạch khơng giúp ích thậm chí gây nặng hơn tình trạng sung huyết não [29]. Sung huyết não gây tăng vận tốc dịng máu ở tồn bộ động mạch cảnh ngoài sọ và trong sọ hai bên. Khác với trường hợp co thắt mạch máu, chỉ vận tốc dòng máu động mạch cảnh trong sọ tăng trong khi vận tốc dịng máu động mạch cảnh đoạn ngồi sọ khơng đổi, thể hiện bằng tỉ số Lindegaard (LR) = FVm động mạch não giữa/ FVm động mạch cảnh trong đoạn ngoài sọ [53]. Nếu phát hiện sự khác biệt vận tốc dòng máu giữa 2 bán cầu thì đó chính là co thắt mạch não, tuy nhiên nhiều trường hợp co thắt mạch não ở cả 2 bán cầu [76]. Co thắt mạch máu não là một trong những nguyên nhân gây thiếu máu não muộn và kết cục thần kinh xấu [73]. Mạch não đồ là tiêu chuẩn vàng chẩn đoán co thắt mạch máu não, nhưng siêu âm Doppler xuyên sọ được dùng để theo dõi diễn tiến hàng ngày, định hướng các khảo sát, và đánh giá hiệu quả điều trị co thắt mạch máu não [26], [73].
Một phân tích gộp 17 nghiên cứu với 2870 bệnh nhân đã báo cáo độ nhạy chung 90% và giá trị dự báo âm 92% khi chẩn đoán co thắt mạch máu với siêu âm Doppler xuyên sọ [50]. Chẩn đốn co thắt mạch máu bằng TCD
có độ tin cậy cao nhất ở động mạch não giữa khi kiểm chứng bằng chụp mạch máu não [38], [87]. TCD ít nhạy với co thắt động mạch não trước và động mạch não sau, cần theo dõi xu hướng thay đổi vận tốc dòng máu theo thời gian [92]. Co thắt động mạch não giữa có thể phân độ [53], [55]:
Nhẹ: 120 < FVm < 150 cm/s hoặc LR 3,0 – 4,5 Trung bình: 150 FVm 200 cm/s hoặc LR 4,5 – 6,0 Nặng: FVm > 200 cm/s hoặc LR > 6,0
Trong tuần hoàn sau, tỉ số Lindegaard so sánh vận tốc động mạch thân nền với vận tốc động mạch đốt sống đoạn ngồi sọ, chẩn đốn co thắt động mạch thân nền khi LR > 2.
1.2.6. Ưu điểm và hạn chế của siêu âm Doppler xuyên sọ:
Ưu điểm: đây là phương pháp không xâm lấn, chi phí tương đối thấp, máy có thể di chuyển nên có thể tiến hành tại giường và thực hiện nhiều lần hay liên tục để theo dõi bệnh nhân, đặc biệt có thể thực hiện tại khoa cấp cứu,