Name: functional transcranial doppler ultrasound for monitoring cerebral blood flow
Uploaded: 2021-03-15T13:30:00
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Dieses Projekt basiert auf Forschungen, die teilweise von der Nebraska Agricultural Experiment Station mit Mitteln aus dem Hatch Act (Accession Number 0223605) durch das USDA National Institute of Food and Agriculture unterstützt wurden.

Alle Forschungen am Menschen wurden in Übereinstimmung mit dem Institutional Review Board der University of Nebraska-Lincoln durchgeführt, und die Einwilligung aller Probanden wurde nach Aufklärung eingeholt.
1. Lokalisierung des MCA-Signals durch Freihand-TCD
HINWEIS: "Freihand"-TCD bezieht sich auf den Betrieb von TCD mit einem Handaufnehmer, um ein CBFV-Signal zu finden, bevor ein fTCD-Experiment beginnt.
<ol><li>TCD-Parameter einstellen<ol>
<li>Halten Sie d...

<ol>
	<li>Buxton, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+physics+of+functional+magnetic+resonance+imaging+(fMRI).">The physics of functional magnetic resonance imaging (fMRI).</a> Reports on Progress in Physics. 76 (9), 096601 (2013).</li><li>Lohmann, H., Dr&#228;ger, B., M&#252;ller-Ehrenberg, S., Deppe, M., Knecht, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Language+lateralization+in+young+children+assessed+by+functional+transcranial+Doppler+sonography.">Language lateralization in young children assessed by functional transcranial Doppler sonography.</a> NeuroImage. 24 (3), 780-790 (2005).</li><li>Knecht, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noninvasive+determination+of+language+lateralization+by+functional+transcranial+Doppler+sonography:+a+comparison+with+the+Wada+test.">Noninvasive determination of language lateralization by functional transcranial Doppler sonography: a comparison with the Wada test.</a> Stroke. 29 (1), 82-86 (1998).</li><li>Knecht, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Successive+activation+of+both+cerebral+hemispheres+during+cued+word+generation.">Successive activation of both cerebral hemispheres during cued word generation.</a> Neuroreport. 7 (3), 820-824 (1996).</li><li>Hage, B., Way, E., Barlow, S. M., Bashford, G. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Real-time+cerebral+hemodynamic+response+to+tactile+somatosensory+stimulation.">Real-time cerebral hemodynamic response to tactile somatosensory stimulation.</a> Journal of Neuroimaging. 28 (6), 615-620 (2018).</li><li>Hage, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+transcranial+Doppler+ultrasound+for+measurement+of+hemispheric+lateralization+during+visual+memory+and+visual+search+cognitive+tasks.">Functional transcranial Doppler ultrasound for measurement of hemispheric lateralization during visual memory and visual search cognitive tasks.</a> IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control. 63 (12), 2001-2007 (2016).</li><li>Meyer, G. F., Spray, A., Fairlie, J. E., Uomini, N. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inferring+common+cognitive+mechanisms+from+brain+blood-flow+lateralization+data:+a+new+methodology+for+fTCD+analysis.">Inferring common cognitive mechanisms from brain blood-flow lateralization data: a new methodology for fTCD analysis.</a> Frontiers in Psychology. 5, 552 (2014).</li><li>Uomini, N. T., Meyer, G. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shared+brain+lateralization+patterns+in+language+and+Acheulean+stone+tool+production:+a+functional+transcranial+Doppler+ultrasound+study.">Shared brain lateralization patterns in language and Acheulean stone tool production: a functional transcranial Doppler ultrasound study.</a> PLoS ONE. 8 (8), 72693 (2013).</li><li>Edvinsson, L., MacKenzie, E. T., McCulloch, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Cerebral Blood Flow and Metabolism. , (1993).</li><li>Alexandrov, A. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Practice+standards+for+transcranial+Doppler+ultrasound:+part+I--test+performance.">Practice standards for transcranial Doppler ultrasound: part I--test performance.</a> Journal of Neuroimaging. 17 (1), 11-18 (2007).</li><li>Fujioka, K. A., Douville, C. M., Newell, D. W., Aaslid, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anatomy+and+freehand+examination+techniques.">Anatomy and freehand examination techniques.</a> Transcranial Doppler. , (1992).</li><li>Alexandrov, A. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcranial+Doppler+physics+and+techniques,+lecture+notes.">Transcranial Doppler physics and techniques, lecture notes.</a> American Society of Neuroimaging Conference. , (2020).</li><li>Alwatban, M., Truemper, E. J., Al-rethaia, A., Murman, D. L., Bashford, G. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+breath-hold+acceleration+index:+a+new+method+to+evaluate+cerebrovascular+reactivity+using+transcranial+Doppler.">The breath-hold acceleration index: a new method to evaluate cerebrovascular reactivity using transcranial Doppler.</a> Journal of Neuroimaging. 28 (4), 429-435 (2018).</li><li>Tiecks, F. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+the+Valsalva+maneuver+on+cerebral+circulation+in+healthy+adults:+a+transcranial+Doppler+study.">Effects of the Valsalva maneuver on cerebral circulation in healthy adults: a transcranial Doppler study.</a> Stroke. 26 (8), 1386-1392 (1995).</li><li>Alwatban, M., Murman, D. L., Bashford, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cerebrovascular+reactivity+impairment+in+preclinical+Alzheimer's+disease.">Cerebrovascular reactivity impairment in preclinical Alzheimer's disease.</a> Journal of Neuroimaging. 29 (4), 493-498 (2019).</li><li>Twedt, M. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Most+high-intensity+transient+signals+are+not+associated+with+specific+surgical+maneuvers.">Most high-intensity transient signals are not associated with specific surgical maneuvers.</a> World Journal for Pediatric and Congenital Heart Surgery. 11 (4), 401-408 (2020).</li><li>Moehring, M. A., Spencer, M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Power+M-mode+Doppler+(PMD)+for+observing+cerebral+blood+flow+and+tracking+emboli.">Power M-mode Doppler (PMD) for observing cerebral blood flow and tracking emboli.</a> Ultrasound in Medicine &amp; Biology. 28 (1), 49-57 (2002).</li><li>Poldrack, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+future+of+fMRI+in+cognitive+neuroscience.">The future of fMRI in cognitive neuroscience.</a> NeuroImage. 62 (2), 1216-1220 (2012).</li><li>Oh, H., Custead, R., Wang, Y., Barlow, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+encoding+of+saltatory+pneumotactile+velocity+in+human+glabrous+hand.">Neural encoding of saltatory pneumotactile velocity in human glabrous hand.</a> PLoS ONE. 12 (8), 0183532 (2017).</li><li>Rosner, A. O., Barlow, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hemodynamic+changes+in+cortical+sensorimotor+systems+following+hand+and+orofacial+motor+tasks+and+pulsed+pneumotactile+stimulation.">Hemodynamic changes in cortical sensorimotor systems following hand and orofacial motor tasks and pulsed pneumotactile stimulation.</a> Somatosensory &amp; Motor Research. 33 (3-4), 145-155 (2016).</li><li>Alexandrov, A. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+rate+of+complete+recanalization+and+dramatic+clinical+recovery+during+tPA+infusion+when+continuously+monitored+with+2-MHz+transcranial+doppler+monitoring.">High rate of complete recanalization and dramatic clinical recovery during tPA infusion when continuously monitored with 2-MHz transcranial doppler monitoring.</a> Stroke. 31 (3), 610-614 (2000).</li><li>Watt, B. P., Burnfield, J. M., Truemper, E. J., Buster, T. W., Bashford, G. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Monitoring+cerebral+hemodynamics+with+transcranial+Doppler+ultrasound+during+cognitive+and+exercise+testing+in+adults+following+unilateral+stroke.">Monitoring cerebral hemodynamics with transcranial Doppler ultrasound during cognitive and exercise testing in adults following unilateral stroke.</a> 2012 IEEE Engineering in Medicine and Biology Society Annual Conference Proceedings. , 2310-2313 (2012).</li><li>Markus, H. S., Harrison, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Estimation+of+cerebrovascular+reactivity+using+transcranial+Doppler,+including+the+use+of+breath-holding+as+the+vasodilatory+stimulus.">Estimation of cerebrovascular reactivity using transcranial Doppler, including the use of breath-holding as the vasodilatory stimulus.</a> Stroke. 23 (5), 668-673 (1992).</li><li>File:Circle of Willis en.svg. . Wikimedia Commons, the free media repository Available from: <a target="_blank" href="https://commons.wikimedia.org/w/index.php?title=File:Circle_of_Willis_en.svg">https://commons.wikimedia.org/w/index.php?title=File:Circle_of_Willis_en.svg</a> (2020)</li><li>Bode, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Pediatric Applications of Transcranial Doppler Sonography. , (1988).</li></ol>

Zu den kritischen Schritten im Protokoll gehören 1) das Finden des MCA, 2) das Platzieren des Stirnbandes und 3) das Ausführen des atmungsaktiven Manövers.
Je nach Den Probanden in der Studie können Modifikationen erforderlich sein. Zum Beispiel können Probanden mit Alzheimer-Krankheit Schwierigkeiten haben, Anweisungen zu befolgen, was die Verwendung eines Kapnographen erfordert, um die Einhaltung der atemhaltenden Anweisungen zu gewährleisten<sup class...

In der neurowissenschaftlichen Forschung ist es oft wünschenswert, die Gehirnaktivität in Echtzeit nichtinvasiv in einer Vielzahl von Umgebungen zu überwachen. Herkömmliche funktionelle Neuroimaging-Modalitäten haben jedoch Einschränkungen, die die Fähigkeit behindern, lokalisierte und / oder schnelle Aktivitätsänderungen zu erfassen. Die wahre (nicht gejitterte, nicht retrospektive) zeitliche Auflösung der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT) liegt derzeit in der Größenordnung von wenigen Sekunden1, die möglicherweise keine vorübergehenden hämodynamischen Veränderungen im Zusammenhang mit einer vorübergehenden neuronalen Aktivierung erfasst. In einem anderen Beispiel kann die funktionelle Nahinfrarotspektroskopie (fNIRS) zwar eine hohe zeitliche Auflösung (Millisekunden) und eine angemessene räumliche Auflösung aufweisen, aber nur hämodynamische Veränderungen innerhalb der Großhirnrinde untersuchen und keine Informationen über Veränderungen liefern, die in den größeren Arterien stattfinden, die das Gehirn versorgen.
Im Gegensatz dazu bezieht sich fTCD - klassifiziert als Neuroimaging-Modalität - "Bildgebung" auf die Dimensionen von Zeit und Raum und nicht auf zwei orthogonale Raumrichtungen, die in einem "Bild" vertrauter sind. fTCD liefert komplementäre Informationen zu anderen Neuroimaging-Modalitäten, indem es hämodynamische Veränderungen mit hoher zeitlicher Auflösung (typischerweise 10 ms) an genauen Stellen innerhalb der Gefäße der basalen Hirnzirkulation misst. Wie bei anderen Neuroimaging-Modalitäten kann fTCD für eine Vielzahl von Experimenten verwendet werden, wie z.B. die Untersuchung der Lateralisierung der zerebralen Aktivierung während sprachbezogener Aufgaben2,3,4, die Untersuchung der neuronalen Aktivierung als Reaktion auf verschiedene somatosensorische Reize5und die Erforschung der neuronalen Aktivierung in verschiedenen kognitiven Reizen wie Sehaufgaben6, mentale Aufgaben7und sogar Werkzeugproduktion8.
Obwohl fTCD mehrere Vorteile für den Einsatz in der funktionellen Bildgebung bietet, darunter niedrige Gerätekosten, Portabilität und erhöhte Sicherheit (im Vergleich zu Wada-Test3 oder Positronenemissionstomographie [PET]-Scans), erfordert der Betrieb einer TCD-Maschine Fähigkeiten, die durch die Praxis erworben wurden. Einige dieser Fähigkeiten, die von einem TCD-Bediener erlernt werden müssen, umfassen die Fähigkeit, verschiedene Hirnarterien zu identifizieren und die motorischen Fähigkeiten, die erforderlich sind, um die Ultraschallsonde während der Suche nach der entsprechenden Arterie präzise zu manipulieren. Das Ziel dieses Methodenpapiers ist es, eine Technik zur Verwendung von fTCD zur Durchführung eines funktionellen Bildgebungsexperiments vorzustellen. Zunächst werden die grundlegenden Schritte zur Identifizierung und Optimierung des Signals der MCA, die 80% der Gehirnhemisphäre9durchdringt, aufgelistet. Als nächstes wird die Platzierung einer Fixierungsvorrichtung zum Halten der TCD-Sonde während des Experiments beschrieben. Abschließend wird das atmungsaktive Experiment, das ein Beispiel für ein funktionelles Bildgebungsexperiment mit fTCD ist, beschrieben und repräsentative Ergebnisse gezeigt.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Aquasonic</td>
			<td>Parker Laboratories, Inc., Fairfield, NJ, USA</td>
			<td>01-50</td>
			<td>Ultrasound Gel</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Doppler Box X</td>
			<td>DWL Compumedics Gmbh, Singen, Germany</td>
			<td>Model &#34;BoxX&#34;</td>
			<td>Transcranial Doppler with 2-MHz monitoring probes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Kimwipes</td>
			<td>Kimberly-Clark Professional</td>
			<td>34256</td>
			<td>Delicate Task Wipers</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Transeptic&#160;</td>
			<td>Parker Laboratories, Inc., Fairfield, NJ, USA</td>
			<td>09-25</td>
			<td>Cleaning Spray</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

functional transcranial doppler ultrasound for monitoring cerebral blood flow

Funktioneller transkranialer Doppler-Ultraschall (fTCD) ist die Verwendung von transkraniellem Doppler-Ultraschall (TCD), um die neuronale Aktivierung zu untersuchen, die während Reizen wie körperlicher Bewegung, Aktivierung taktiler Sensoren in der Haut und Betrachtung von Bildern auftritt. Die neuronale Aktivierung wird aus einer Erhöhung der zerebralen Blutflussgeschwindigkeit (CBFV) abgeleitet, die die Region des Gehirns versorgt, die an der Verarbeitung sensorischer Eingaben beteiligt ist. Zum Beispiel verursacht die Betrachtung von hellem Licht eine erhöhte neuronale Aktivität im Okzipitallappen der Großhirnrinde, was zu einem erhöhten Blutfluss in der hinteren Hirnarterie führt, die den Okzipitallappen versorgt. Bei fTCD werden Veränderungen in CBFV verwendet, um Veränderungen des zerebralen Blutflusses (CBF) abzuschätzen.
Mit seiner hochauflösenden Messung der Blutflussgeschwindigkeiten in den wichtigsten Hirnarterien ergänzt fTCD andere etablierte funktionelle bildgebungsverfahren. Das Ziel dieses Methodenpapiers ist es, Schritt-für-Schritt-Anweisungen für die Verwendung von fTCD zur Durchführung eines funktionellen Bildgebungsexperiments zu geben. Zunächst werden die grundlegenden Schritte zur Identifizierung der mittleren Hirnarterie (MCA) und zur Optimierung des Signals beschrieben. Als nächstes wird die Platzierung einer Fixierungsvorrichtung zum Halten der TCD-Sonde während des Experiments beschrieben. Abschließend wird das atmungsaktive Experiment demonstriert, das ein konkretes Beispiel für ein funktionelles Bildgebungsexperiment mit fTCD ist.

Abbildung 3 zeigt Beispiel-Dopplerspektren und Farb-M-Modi aus der Mitte des M1-Segments des MCA. Abbildung 3A,B wurden an der gleichen Position auf der Kopfhaut, aber in unterschiedlichen Winkeln aufgenommen. Beachten Sie, wie eine sehr kleine Winkeländerung, ohne die Kontaktposition auf der Kopfhautzu ändern, die Dopplersignalstärke erheblich verbessern kann, wie die höherintensive gelbe Färbung des Spektrogramms in Abbildung <st...

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Functional Transcranial Doppler Ultrasound for Monitoring Cerebral Blood Flow

Funktioneller transkranialer Doppler-Ultraschall ergänzt andere funktionelle Bildgebungsmodalitäten mit seiner hohen zeitlichen Auflösung der Messung von reizinduzierten Veränderungen des zerebralen Blutflusses innerhalb der basalen Hirnarterien. Dieses Methodenpapier enthält Schritt-für-Schritt-Anleitungen zur Verwendung von funktionellem transkraniellem Doppler-Ultraschall zur Durchführung eines funktionellen Bildgebungsexperiments.

Funktioneller transkranialer Doppler-Ultraschall zur Überwachung des zerebralen Blutflusses

Functional transcranial Doppler ultrasound (fTCD) is the use of transcranial Doppler ultrasound (TCD) to study neural activation occurring during stimuli ...

Dieses Protokoll bildet die Grundlage für ein funktionales TCD-Experiment, da fast alle funktionalen TCD-Experimente die Platzierung einer Fixationsvorrichtung erfordern, um ein stabiles Signal über einen längeren Zeitraum aufzuzeichnen. Der Hauptvorteil der funktionellen TCD ist ihre hohe zeitliche Auflösung, die Veränderungen des zerebralen Blutflusses gemessen. Die mittlere Hirnarterie mit TCD zu finden, erfordert Übung.Es ist wichtig, den Wandler stabil zu halten und sich sehr langsam zu bewegen. Die feinmotorische Steuerung, die für kleine Anpassungen in der Position und Richtung des Wandlers erforderlich ist, braucht Zeit, um sich zu entwickeln. Üben Sie mit so vielen Freiwilligen, wie Sie finden können.Visuelle Demonstration ist aus zwei Gründen wichtig. Zunächst ist es hilfreich, genau zu sehen, wo der Wandler zu platzieren ist. Zweitens ist ein entscheidender Teil des Lernens von funktioneller TCD das Erlernen der Geräusche, die mit den verschiedenen Arterien verbunden sind.Beginnen Sie mit der Einstellung der Parameter für einen transkraniellen Doppler-Ultraschall oder TCD. Halten Sie die Leistung während der ersten Suche nach der mittleren Hirnarterie oder MCA auf einem einigermaßen hohen Wert. Sobald das MCA-Signal lokalisiert ist, reduzieren Sie die Leistung so weit wie möglich, während Sie immer noch ein gutes Signal beibehalten.Stellen Sie das Probenvolumen während der ersten Suche nach dem MCA-Signal auf acht bis 12 Millimeter ein. Wenn das Signal schwer zu finden ist, erhöhen Sie die Gate-Größe, um die Intensität des Signals zu erhöhen. Stellen Sie die Verstärkung auf ein mittleres Niveau ein, mit dem Ziel, Hintergrundgeräusche auf ein Minimum zu reduzieren.Stellen Sie den Hochpassfilter-Cutoff zwischen 50 und 150 Hertz ein. Wenn das Subjekt ein Erwachsener ist, stellen Sie die Tiefe auf 50 Millimeter ein, was der durchschnittlichen Mittelpunkttiefe für das M1-Segment des MCA entspricht. Tragen Sie genügend Ultraschallgel auf, um die Oberfläche des Wandlers zu bedecken.Warnen Sie das Subjekt, dass sich das Gel kalt anfühlen könnte, und legen Sie dann den Wandler auf das Temporalfenster. Nachdem Sie den Wandler auf die Kopfhaut gelegt haben, suchen Sie nach dem MCA-Signal, das sich im Allgemeinen leicht vor und rostral von der Position der anfänglichen Wandlerplatzierung befindet. Wenn das TCD-Spektralsignal nicht sofort offensichtlich ist, passen Sie den Winkel des Wandlers an, während Sie ihn an der gleichen Stelle relativ zur Kopfhaut halten.Winkeln Sie die Sonde langsam von rostral zu kaudal und posterior zu anterior. Wenn immer noch ein Signal fehlt, überprüfen Sie die Farbanzeige des M-Modus auf Durchfluss im MCA, der durch rote Farbe gekennzeichnet ist. Erhöhen oder verringern Sie die Signaltiefe in fünf Millimeterschritten und setzen Sie die Suche fort.Wenn die Strömung im M-Modus, aber nicht in den Dopplerspektren sichtbar war, erhöhen oder verringern Sie die Tiefe, bis das Strömungssignal auf den Dopplerspektren sichtbar ist. Wenn immer noch kein zufriedenstellendes Signal erhalten wird, bewegen Sie den Wandler in eine nahe gelegene, etwas vordere Position auf der Kopfhaut und wiederholen Sie die Suche. Wenn ein optimales MCA-Signal erhalten wird, notieren Sie sich die Tiefe und die maximale Geschwindigkeit.Platzieren Sie mit einem waschbaren Make-up-Stift eine Markierung auf der Kopfhaut, wo das optimale Signal gefunden wurde. Suchen Sie als Nächstes nach der Verzweigung. Erhöhen Sie die Tiefe, bis das Signal von der Verzweigung der arteria carotis interna in die mittlere Hirnarterie und die arteria cerebralis anterior notiert wird, typischerweise in einer Tiefe von 51 bis 65 Millimetern.Suchen Sie nach dem optimalen Spektralsignal für die Bifurkation und streben Sie nach dem höchstmöglichen Spektralsignal mit der höchsten Geschwindigkeit. Wenn ein optimales Verzweigungssignal erhalten wird, notieren Sie sich die Tiefe der Verzweigung. Passen Sie die Fixiervorrichtung an die ungefähre Kopfgröße des Probanden an.Alarmieren Sie das Subjekt, bevor Sie das Headset auf seinen Kopf setzen. Nachdem Sie das Headset platziert haben, passen Sie die Passform des Fixierungsgeräts an. Und fragen Sie das Subjekt, ob das Gerät zu eng ist.Lösen Sie den Mechanismus der Fixiervorrichtung, damit sich der Wandler frei bewegen kann. Tragen Sie genügend Ultraschallgel auf den Schallkopf auf, um die Fläche des Wandlers zu bedecken. Stellen Sie die Fixiervorrichtung so ein, dass sich der Wandler über der Oberseite der zuvor gemachten Markierung befindet.Suchen Sie nach dem optimalen MCA-Spektralsignal und streben Sie nach dem höchstmöglichen Spektralsignal mit der höchsten Geschwindigkeit. Wenn das optimale MCA-Signal gefunden ist, ziehen Sie den Mechanismus der Fixiervorrichtung fest, um den Wandler an Ort und Stelle zu verriegeln. Beachten Sie die Tiefe und alle anderen Einstellungen.Verringern Sie die Leistung so weit wie möglich, während Sie gleichzeitig eine spektrale Hülle beibehalten, die die maximale Geschwindigkeit genau verfolgt. Beginnen Sie mit der Aufnahme in der TCD-Software. Weisen Sie das Subjekt an, drei Minuten lang normal zu atmen, um eine gute Basisaufzeichnung zu erreichen und die zerebrale Blutflussgeschwindigkeit von früheren Experimenten oder Reizen zu stabilisieren.Countdown langsam von drei. Bitten Sie das Subjekt, nach einer normalen Inspiration den Atem anzuhalten. Platzieren Sie einen Marker in der TCD-Aufzeichnung, um den Beginn des Atems zu signalisieren.Lassen Sie das Subjekt den Atem für 30 Sekunden anhalten oder bis es sich nicht mehr wohl fühlt, den Atem anzuhalten. Wenn das Subjekt einatmet, platzieren Sie einen Marker in der TCD-Aufzeichnung, um das Ende des Atems zu signalisieren. Setzen Sie die Überwachung der zerebralen Blutflussgeschwindigkeit mit TCD für mindestens 30 Sekunden nach dem Ende des Atems fort, um sicherzustellen, dass die Geschwindigkeit zu den Ausgangswerten zurückkehrt.Dopplerspektren und Farb-M-Modi aus der Mitte des M1-Segments der mittleren Hirnarterie oder MCA werden hier gezeigt. Die Spektren wurden an der gleichen Position auf der Kopfhaut aufgenommen, jedoch in unterschiedlichen Winkeln. Es ist wichtig zu beachten, dass eine sehr kleine Änderung des Winkels die Dopplersignalstärke erheblich verbessern kann.Ein einfaches Dopplerspektrum und M-Modus von der Verzweigung des ICA in den ACA und MCA wird hier gezeigt. Die überlappenden rot- und blau schattierten Bereiche und das M-Modus-Bild bezeichnen den MCA bzw. ACA. Dopplerspektren und M-Modus-Bilder, die wir zu verschiedenen Zeitpunkten im Atemhaltemanöver aufgenommen haben.Die mittlere Blutflussgeschwindigkeit zu Studienbeginn betrug 56 Zentimeter pro Sekunde, stieg bis zum Ende des Atems auf 70 Zentimeter pro Sekunde an und unterschreckte sich nach dem Ende des Atems auf 47 Zentimeter pro Sekunde. Das gesamte Atemhalteexperiment wird hier gezeigt. Die durch die weiße Linie dargestellte Hülle nimmt während des Atems allmählich zu, bleibt nach dem Ende des Atems etwa 15 Sekunden lang erhöht, liegt etwa 20 Sekunden unter und erholt sich dann auf die Ausgangswerte.Hier werden einige Beispiele für bilaterale TCD-Spektren und den M-Modus gezeigt, die für bilaterale FTCD geeignet sind. Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass das Auffinden des MCA-Signals sehr kontrollierte, feinmotorische Bewegungen erfordert. Die einzige Möglichkeit, den MCA zu finden, besteht darin, an so vielen verschiedenen Menschen wie möglich zu üben.Diese Technik ebnete Forschern den Weg, die Gehirnaktivität in Umgebungen zu messen, die zuvor nicht zugänglich waren. Zum Beispiel können sich Probanden, die TCD-Fixationsgeräte tragen, im Gegensatz zur MRT frei bewegen, so dass die Lateralisierung des Gehirns während aktiver Aufgaben untersucht werden kann.

Research

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