RESUMO
The use of axicon lenses is useful in many high-resolution-focused ultrasound applications, such as mapping, detection, and have recently been extended to ultrasonic brain therapies. However, in order to achieve high spatial resolution with an axicon lens, it is necessary to adjust the separation, called stand-off (δ), between a conventional transducer and the lens attached to it. Comprehensive ultrasound simulations, using the open-source k-Wave toolbox, were performed for an axicon lens attached to a piezo-disc type transducer with a radius of 14 mm, and a frequency of about 0.5 MHz, that is within the range of optimal frequencies for transcranial transmission. The materials properties were measured, and the lens geometry was modelled. Hydrophone measurements were performed through a human skull phantom. We obtained an initial easygoing design model for the lens angle and optimal stand-off using relatively simple formulas. The skull is not an obstacle for focusing of ultrasound with optimized axicon lenses that achieve an identical resolution to spherical transducers, but with the advantage that the focusing distance is shortened. An adequate stand-off improves the lateral resolution of the acoustic beam by approximately 50%. The approach proposed provides an effective way of designing polydimethylsiloxane (PDMS)-based axicon lenses equipped transducers.
RESUMO
Resumen: Introducción: La ultrasonografía realizada por especialistas no radiólogos es una herramienta que contribuye al diagnóstico y monitoreo de los pacientes neurocríticos, además es económica, precisa, no invasiva y puede efectuarse a la cabecera del paciente, considerando que la gran mayoría de los pacientes neurocríticos se encuentran en inestabilidad hemodinámica. El ultrasonido se define como una serie de ondas mecánicas, generalmente longitudinales, originadas por la vibración de un cuerpo elástico (cristal piezoeléctrico) y propagadas por un medio material (tejidos corporales), cuya frecuencia supera a la del sonido audible por el humano: 20,000 ciclos/segundo o 20 kilohercios (20 KHz). Algunos de los parámetros que se utilizan a menudo en ultrasonido son: frecuencia, velocidad de propagación, interacción del ultrasonido con los tejidos, ángulo de incidencia, atenuación y frecuencia de repetición de pulsos. Objetivo: Correlacionar la medición de la desviación de la línea media cerebral por ultrasonido (USG), con el «estándar de oro¼, la tomografía axial computarizada (TAC). Material y métodos: Se realizó un estudio observacional, prospectivo, longitudinal, comparativo y analítico. Se obtuvo la medición en 22 pacientes de la desviación de la línea media cerebral por TAC y USG con diferentes patologías neurológicas. Resultados: Se obtuvo una medición media de 6.81 mm de desviación de la línea media cerebral de pacientes a quienes se les midió por técnica de ultrasonido y una media de 6.63 mm de pacientes medidos por tomografía axial computarizada de cráneo. Se correlacionó por Pearson, obteniendo una correlación de 0.774 (95% IC), lo cual es significativo. Discusión: Se propone la medición de la desviación de la línea media cerebral por ultrasonido transcraneal como método rápido a la cabecera del paciente, la cual genera bajos costos y puede sustituir la falta de tomografía. Puede incluirse como una medida rápida para decidir manejo quirúrgico si existiese efecto de masa, cráneo hipertensivo o focalización neurológica cuando no se cuente con tomografía. La implicación contraria a esta acepción es que el personal debe tener entrenamiento previo para realizar ultrasonido transcraneal, ya que es «operador¼ dependiente. Conclusión: La medición de la línea media por ultrasonido y tomografía de cráneo se correlacionan de forma significativa, por lo que el uso de ultrasonido transcraneal puede ser un instrumento de valoración en caso de no contar con tomógrafo, aunque se requieren estudios más amplios para ser concluyentes.
Abstract: Background: Ultrasonography performed by non-radiological specialists is a tool that contributes to the diagnosis and monitoring of neurocritical patients, as well as being an economic, precise, non-invasive tool that can be performed at the head of the patient, considering that the vast majority of neurocritical patients are in hemodynamic instability. Ultrasound is defined as a series of mechanical waves, usually longitudinal, originated by the vibration of an elastic body (piezoelectric crystal) and propagated by a material medium (body tissues), whose frequency exceeds that of the audible sound by the human: 20,000 cycles/second or 20 kilohertz (20 KHz). Some of the parameters that are often used in ultrasound are: frequency, velocity of propagation, interaction of ultrasound with tissues, angle of incidence, attenuation and frequency of repetition of pulses. Objective: To correlate, the measurement of the deviation of the cerebral midline by ultrasound (USG), with the «standard gold¼, computed axial tomography (CT). Material and methods: An observational, prospective, longitudinal, comparative, analytical study was performed. The measurement was obtained in 22 patients of the mean deviation of the cerebral line by CAT and USG with different neurological pathologies. Results: A mean of 6.81 mm of mean deviation of the cerebral midline was obtained for patients who were measured by ultrasound technique and mean of 6.63 mm for patients measured by computerized axial computed tomography. It was correlated by Pearson obtaining a correlation of 0.774 (95% CI) which is significant. Discussion: We propose the measurement of the deviation of the cerebral midline by transcranial ultrasound as a rapid method, at the head of the patient, which generates few costs and can replace the lack of a CT. It can be included as a quick measure to decide on surgical management if there is mass effect, hypertensive skull or neurological targeting and we do not have available tomography. The implication contrary to this meaning is that there must be a previous training of the personnel for the realization of transcranial ultrasound since it is a «dependent¼ operator. Conclusion: The measurement of the midline by ultrasound and cranial tomography are significantly correlated, so the use of transcranial ultrasound can be an instrument of assessment in case of not having a tomograph, although a larger number is required of studies to be conclusive.
Resumo: Introdução: A ultrassonografia realizada por especialistas que não são radiologistas é uma ferramenta que contribui para o diagnóstico e acompanhamento de pacientes neurocríticos, além de ser uma ferramenta não invasiva, de baixo custo e precisa, que pode ser realizada à beira do leito, considerando que a grande maioria de pacientes neurocríticos estão em instabilidade hemodinâmica. O ultra-som é definido como uma série de ondas mecânicas, geralmente longitudinais, originadas pela vibração de um corpo elástico (cristal piezoelétrico) e propagadas por um meio material (tecidos corporais), cuja frequência excede a do som audível pelo humano: 20.000 ciclos/segundo ou 20 quilohertz (20 KHz). Alguns dos parâmetros mais utilizados na ultrassonografia são: freqüência, velocidade de propagação, interação do ultrassom com os tecidos, ângulo de incidência, atenuação e frequência de repetição de pulsos. Objetivo: Correlacionar a medida do desvio da linha média cerebral por ultrassonografia (USG) com o «padrão ouro¼, a tomografia axial computadorizada (TAC). Material e métodos: Realizou-se um estudo observacional, prospectivo, longitudinal, comparativo, analítico. A medida foi obtida em 22 pacientes com o desvio médio da linha cerebral por TAC e USG com diferentes patologias neurológicas. Resultados: Obteve-se uma medida média de 6.81 mm de desvio da linha média cerebral, para pacientes que foram medidos pela técnica de Ultrassonografia e média de 6.63 mm para pacientes medidos por Tomografia Axial Computadorizada de crânio. Foi correlacionado por Pearson obtendo uma correlação de 0.774 (IC 95%) que é significativa. Discussão: Propomos a medida do desvio da linha média cerebral pela ultra-sonografia transcraniana como método rápido, à beira do leito, o que gera poucos custos e pode substituir a falta de uma tomografia. Ele pode ser incluído como uma medida rápida para decidir o tratamento cirúrgico se houver um efeito de massa, um crânio hipertensivo ou uma focalização neurológica e não tivermos disponibilidade de tomografia. A implicação contrária a esse significado é que deve haver um treinamento prévio do pessoal para o ultrassom transcraniano, uma vez que ele é dependente do «operador¼. Conclusões: A mensuração da linha média pela ultrassonografia e pela tomografia craniana são significativamente correlacionadas, de modo que o uso da ultrassonografia transcraniana pode ser uma ferramenta de valoração no caso de não possuir um tomógrafo, embora seja necessário um número maior de estudos para ser conclusivo.
RESUMO
Entre los sistemas dopaminérgicos que se modifican durante la evolución humana y que, en ciertas condiciones de conectividad y neurotransmisión anormal, desencadenan cambios patológicos en la adolescencia y adultez, se encuentra el mesolímbico basal. En adultos el ultrasonido transcraneal se realiza por la escama del hueso temporal con un equipamiento con transductor sectorial y focal de 1,8 a 2,8 MHz. Los puntos de evaluación ecográficos fundamentales son el mesencéfalo, el área de la sustancia negra, el rafe, el cuerpo estriado y los tálamos, el tercer ventrículo y los sectores orbitofrontales. A pesar del acceso anatómico limitado, es uno de los métodos de Neuroimágenes que cuantifica la ecogenicidad (de 0 a 3) y el área de sección de la sustancia negra (normal hasta 0,2 cm² ), lo cual se correlaciona con el empeoramiento de los síntomas motores parkinsonianos. Además, se evalúa y mensura el rafe (normal: 1 mm), que se correlaciona con el humor o la apatía según corresponda. Los otros hallazgos evaluables son los cambios en el espesor del tegmentum mesenfálico (ángulo interpeduncular menor o mayor de 60º), el aumento de la ecogenicidad de los tálamos y los cuerpos estriados, y la dilatación del tercer ventrículo (mayor de 5 mm). Su presencia colabora en el diagnóstico, clasificación, tratamiento y seguimiento de distintas patologías, como enfermedad de Parkinson, parálisis supranuclear progresiva, distonías, degeneración córtico-basal, esquizofrenia, depresiones, trastorno bipolar y autismo.
The basal mesolimbic system is among the dopaminergic systems that undergo changes during human evolution and that, under certain conditions, connectivity and abnormal neurotransmission trigger pathological changes during adolescence and adulthood. Transcranial ultrasound in adults is performed through the temporal squama with equipment that has a focal sectorial transducer from 1.8 to 2.8 MHz. The key points of the ultrasound evaluation are mesencephalon, substantia nigra area, raphe, striatum and thalamus, third ventricle, and orbitofrontal sectors. Despite its limited anatomical access, it is one of the neuroimaging methods that quantifies the echogenicity (0-3) and the sectional area of the substantia nigra (normal up to 0.2 cm²), which correlates with the worsening of Parkinsonian motor symptoms. It also evaluates and measures the raphe (normal 1 mm) which correlates with humour or apathy. Thickness changes of the mesencephalic tegmentum (interpeduncular angle, smaller or greater than 60º), thalamus and striatum increased echogenicity, and the third ventricle dilation (greater than 5 mm), are other possible findings. These are used to corroborate the diagnosis, classification, treatment and monitoring of different pathologies, like Parkinson's disease, supranuclear progressive palsy, dystonias, cortico-basal degeneration, schizophrenia, depression, bipolar disorder, and autism.
Assuntos
Humanos , Ultrassom , Ultrassonografia Doppler Transcraniana , Neuropsiquiatria , NeurologiaRESUMO
We tested the hypothesis that loss of substantia nigra neurons in subjects at risk of schizophrenia (1), as reflected by midbrain hyperechogenicity (2) and parkinsonian motor impairment (3), is asymmetric and influenced by sex. We evaluated 62 subjects with never-treated chronic schizophrenia, 80 of their adult, unaffected first degree relatives and 62 healthy controls (matched by sex and age to the cases), part of an Andean population of Northern Argentina. Parkinsonism was scored blindly using UPDRS-3 (Unified Parkinson's Disease Rating Scale) on videotaped exams by 2 independent raters. Transcranial ultrasound was performed by an expert sonographist blind to subject condition with a 2.5 MHz transducer through a temporal bone window. Quantification of echogenic area was carried out on saved images by a different evaluator. We found a significant difference in parkinsonian motor impairment between patients, their relatives as well as controls. All three groups showed worse parkinsonism on the left side than the right, corresponding with increased echogenicity on the right substantia nigra compared with the left. Females had significantly more right echogenicity than males, and patients and unaffected relatives were significantly more echogenic than controls on that side. On the left, only female patients had significant echogenicity. Our data supports the notion that unaffected relatives of schizophrenic subjects have increased parkinsonism and concomitant brainstem abnormalities which may represent a vulnerability to the disease. Both motor and brainstem abnormalities are asymmetric and influenced by sex.
Assuntos
Lateralidade Funcional/fisiologia , Transtornos Parkinsonianos/patologia , Esquizofrenia/diagnóstico por imagem , Esquizofrenia/terapia , Caracteres Sexuais , Ultrassonografia Doppler Transcraniana , Adolescente , Adulto , Análise de Variância , Argentina , Família , Feminino , Humanos , Masculino , Pessoa de Meia-Idade , Transtornos Parkinsonianos/fisiopatologia , Índice de Gravidade de Doença , Adulto JovemRESUMO
La ecografía Doppler transcraneal (EDTC) y el dúplex carotídeo (DC) pueden realizarse mediante dispositivos portátiles, lo que permite su utilización junto a la cama del paciente en el Servicio de Urgencias y en la sala de neuro intervencionismo. Ambas técnicas permiten el diagnóstico del estado del árbol vascular cerebral y facilitan un diagnóstico rápido y una decisión terapéutica adecuada. Existe una creciente utilización del dúplex transcraneal (DuTC), que nos permite, además, la valoración del parénquima cerebral, lo que es especialmente útil en la monitorización de la evolución de las hemorragias cerebrales, el efecto masa intracraneal y la hidrocefalia. Finalmente, la EDTC tiene un efecto terapéutico, ya que potencia la recanalización con activador tisular del plasminógeno (tPA). La EDTC, el DuTC y el DC son herramientas diagnósticas excelentes que deberían utilizarse en la evaluación inmediata de todos los pacientes con ictus isquémico o hemorrágico agudo.
Transcranial Doppler (TCD) and carotid duplex (CD) can be used as portable tests, thus allowing for bedside use in the Emergency Service and Neurointerventional Room. Both tests broaden the abilities of the stroke neurologist to rapidly evaluate the vascular tree, facilitating a rapid diagnosis and appro-priate therapeutic decisions. There is a growing use of transcranial duplex (TCDu), which also allows assessment of the brain parenchyma, which is especially useful in monitoring the evolution of brain hemorrhage, intracranial mass effect and hydrocephalus. Finally, the TCD has a therapeutic effect be-cause it enhances arterial recanalization after tPA administration. The TCD, TCDu and CD are excellent diagnostic tools that should be used in all patients with ischemic or hemorrhagic stroke.