双门深TCD检测脑动脉微栓子信号的敏感性和特异性
作者：倪秀石 朱文辉 王 淦
单位：倪秀石 朱文辉(210008 南京大学医学院附属鼓楼医院神经内科)；王淦(心胸外科)
关键词：双门深TCD；微栓子信号
中国超声医学杂志990513 摘 要 目的：研究双门深TCD检测微栓子信号(MES)的敏感性和特异性。方法：采用双门深TCD对26例人工心瓣膜患者进行脑动脉微栓子检测，并与在线状态下有经验医师的人工判断(作为黄金标准)相比较。结果：双门深TCD检测MES的敏感性为59.6%，特异性为64.4%。结论：双门深TCD为识别、检测MES提供了新方法，但在线状态下的人工判断仍然是必需的。MES相对强度阈值对双门深TCD检测MES敏感性和特异性的影响值得进一步研究。
The Sensitivity and Specificity of Detecting Cerebral Arterial
, http://www.100md.com
Microembolic Signals Using Bigated TCD
Ni Xiushi,Zhu Wenhui,Wang Gan
Gulou Hospital,Nanjing University Medical College,Nanjing 210008
ABSTRACT Objective:To study the sensitivity and specificity of detecting cerebral arterial microembolic signals(MES) using bigated TCD.Methods：In 26 patients with prosthetic cardiac valves,bigated TCD detection of MES was done and compared with on-line detection by an experienced investigator(used as the gold standard).Results:Bigated TCD presented sensitivity 59.6% and specificity 64.4%.Conclusion:Bigated TCD adds a new dimension to the definition and detection of MES,but on-line detection of MES by an experienced investigator is inevitable.The influence of MES relative intensity thresholds on sensitivity and specificity remains to be further studied.
, 百拇医药
KEY WORDS Bigated TCD Microembolic signal
自从Spencer 报告经颅多普勒(TCD)检测到脑动脉无症状微栓子信号(MES)后〔1〕，TCD微栓子检测被广泛应用于中风和高危中风患者。MES的音频和视频特征、频谱分析、智能神经元网络可以帮助识别真伪MES，但MES人工识别、计数费时费力，限制了临床应用。双门深TCD同时检测一根动脉二个不同取样深度的血流，理论上MES在二个取样深度依次出现，并且有一个时间延迟；而伪差在二个取样深度同时出现，没有时间延迟〔2〕。本研究采用双门深TCD检测人工心瓣膜患者的脑动脉MES，观测其检测MES的敏感性和特异性。
资料与方法
研究对象 人工心瓣膜置换患者26例，检查合作，颞窗良好，TCD示颅内动脉流速正常。其中男性23例，女性3例，年龄20～67岁，平均42.6±12.8岁。其中二尖瓣置换8例，主动脉瓣置换8例，双瓣(二尖瓣合并主动脉瓣)置换10例。术后时间0.5～168个月，平均30.4±35.7个月。术后3天起常规口服抗凝剂华法令。
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检测方法 患者安静、全身放松坐在靠背椅上或仰卧在床上，采用德国DWL 公司multi-Dop X4 TCD仪，2个2 MHz脉冲波监护探头通过弹性头带放置在二侧颞窗，待获得二侧大脑中动脉(MCA)最佳血流信号后固定探头，以尽可能低的增益显示清楚多普勒频谱图。采用8.00Q版TCD-8栓子检测软件，MCA取样深度45～60mm，双门深探头取样间距5.0mm,取样容积8.0mm。本研究采用TCD-8软件，以包括无频谱区域的整个屏幕为背景，自动计算MES相对强度。根据我们对健康志愿者的TCD微栓子检测发现，如MES相对强度阈值设置≤6dB，可以检测到正常多普勒频谱内自发性斑点样强度波动(spontaneous spotlike intensity fluctuations)。MES相对强度阈值设置愈低，检测到的自发性斑点样强度波动愈多；MES相对强度阈值设置愈高，检测到的自发性斑点样强度波动愈少。本研究设置MES相对强度阈值≥9 dB。每例检测、记录时间30分钟。在观察、记录多普勒频谱的同时监听多普勒音频信号的改变。本研究采用第九届国际脑血液动力学会议制订的MES识别标准〔3〕，以在线状态下有经验医师的人工判断为MES识别、计数的黄金标准，同时记录每个伪差(如患者的运动、探头的移动等)出现的部位(左侧、右侧)和时间(精确到时、分、秒)。在离线状态下根据放大的多普勒频谱图和快速傅立叶转换前的原始多普勒信号，对TCD-8软件自动记录的每个高强度短暂信号(HITS)逐一确认。观察、分析TCD-8软件识别MES的敏感性和特异性。敏感性＝软件记录的真MES数/人工记录的MES数；特异性＝软件记录的真MES数/(软件记录的真MES数+软件记录的伪MES数)。
, 百拇医药
统计学处理 采用SPSS/PC统计软件包，计算各参数的平均数、标准差和百分比。
结 果
本研究采用双门深TCD监测26例人工心瓣膜患者二侧MCA血流每例30min，共780min。在线状态下人工监测到MES 1187个，伪差69个。MES具有典型的频谱特征和音频改变，伪差的发生与探头的移动和患者的运动相一致。监测期间TCD-8软件自动记录到HITS 1169个，通过对离线状态下放大的多普勒频谱图和原始多普勒信号的分析，剔除69个伪差后，708个HITS被确认为真MES，392个HITS被确认为正常多普勒频谱内自发性斑点样强度波动。伪差的出现与患者的运动、探头的移动相吻合，常常超出多普勒包络线的范围，超声能(energies)集中在零线上下并向双向扩展，原始多普勒信号杂乱无序，不呈钟铃状分布，通过二个取样深度容积时无时间延迟(图1)。MES随机发生在心动周期的任一点，在多普勒包络线范围内，单相性，原始多普勒信号呈钟铃状分布，MES相对强度11～39(24.6±5.9)dB。80.5%的MES依次通过二个不同深度的取样容积(图2)，时间延迟为0.7～35.8(8.4±12.7)ms。19.5%的MES仅见于近端取样容积(图3)。本研究表明，TCD-8软件检测脑动脉MES的敏感性为59.6%(708/1187)，特异性为64.4%(708/1100)。
, http://www.100md.com
左图是放大的大脑中动脉频谱图，取样深度分别为51mm和56mm。伪差信号相对强度为18dB，超声能集中在零线上下，并向双向扩张。右图是振幅图，伪差信号不呈钟铃状分布，在二个取样深度同时出现，没有时间延迟。
图1 敲击探头引起的伪差信号
左图是放大的大脑中动脉频谱图，取样深度分别为52mm和57mm。MES相对强度为28dB。
右图是振幅图，MES呈钟铃状分布，在57mm和52mm二个取样深度依次出现，时间延迟为4.7ms。
图2 在近端和远端通道依次出现的MES
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左图是放大的大脑中动脉频谱图，仅在近端57mm取样深度处可见MES，相对强度为22dB，而在远端52mm取样深度处未见MES。右图是振幅图，MES呈钟铃状分布，仅见于近端通道
图3 仅见于近端通道的MES
讨 论
TCD微栓子检测已被广泛应用于中风和高危中风患者。而MES的人工识别和计数费时费力，限制了临床应用。双门深TCD同时检测一根动脉二个不同取样深度的血流，直接提供微栓子流经二个不同取样深度的时间差，被认为是自动检测MES最有前途的方法。人工心瓣膜患者脑动脉血流中可以检测到大量无症状MES，是检验TCD微检子检测新软件的理想病例。本研究目的是通过对人工心瓣膜患者的双门深TCD微栓子检测，观察、分析双门深TCD和TCD-8软件检测MES的敏感性和特异性。
本研究以在线状态下的有经验医师的人工判断为黄金标准，结果显示，8.00 Q版TCD-8软件检测脑动脉MES的敏感性为59.6%，特异性为64.4%。这一结果与Droste等报告的结果相似〔4〕。Droste等采用8.00 K版TCD-8软件对10例健康志愿者和10例人工瓣膜患者进行TCD微栓子检测，结果发现敏感性为74.3%，特异性为59.9%。本研究结果显示，仅有59.6%的MES被TCD-8软件自动识别、记录，余40.4%的MES未能被TCD-8软件捕捉记录，这可能是由于某些MES相对强度低于设置阈值。双门深TCD为自动检测MES提供了新方法，对原始多普勒资料的分析为鉴别MES和伪差提供了客观依据。本研究设置取样容积间距为5mm，发现19.5%的MES仅见于近端取样容积，而在远端取样容积未能显示，可能是微栓子流至二个取样容积之间的分支。缩短取样容积间距是否减少这种现象的发生有待进一步研究。
, http://www.100md.com
根据对健康志愿者的TCD微栓子检测，如MES相对强度阈值设置≤6dB，可以检测到正常多普勒频谱内自发性斑点样强度波动。MES相对强度阈值设置愈低，检测到的自发性斑点样强度波动愈多；MES相对强度阈值设置愈高，检测到的自发性斑点样强度波动愈少。值得注意的是，当MES相对强度阈值≥9dB时，在人工心瓣膜病患者仍然检测到大量的自发性斑点样强度波动。TCD-8软件是以包括无频谱区域的整个屏幕为背景，自动计算MES相对强度，本方法虽然简便、快速，无须手工计算，但所设置的MES相对强度阈值较其他方法为高〔5〕。正常多普勒频谱内自发性斑点样强度波动是影响双门深TCD检测MES特异性的主要原因。增加MES相对强度阈值可以减少自发性斑点样强度波动的数量，提高检测MES的特异性，但可能导致MES检测的敏感性降低。
双门深TCD为检测MES提供了新方法，对放大多普勒频谱图和原始多普勒资料的分析为鉴别MES、自发性斑点样强度波动和伪差提供了客观依据，但在线状态下的人工判断目前仍然是TCD微栓子检测最为可靠的方法〔6〕。不同的MES相对强度阈值对TCD微栓子检测的敏感性和特异性的影响值得进一步研究。
, 百拇医药
本课题由国家教委科研基金资助
参考文献
[1]Spencer MP,Thomas GI,Nicholls SC,et al.Detection of middle cerebral artery emboli during cardotid endarterectomy using transcranial Doppler ultrasonography.Stroke,1990,21(3):415～423
[2]Georgiadis D,Goeke J,Hill M,et al.A novel technique for identification of Doppler microembolic signals based on the coincidence methods:In vitro and vivo evaluation.Stroke,1996,27(4):683～686
, http://www.100md.com
[3]Consensus Committee of the 9th International Cerebral Hemodynamic Symposium.Basic identification criteria of Doppler microembolic signals.Stroke,1995,26(6):1123～
[4]Droste DW,Hagedorn G,Notzold A,et al.Bigated transcranial Doppler for the detection of clinically silent circulating emboli in normal persons and patients with prosthetic cardiac valves.Stroke,1997,28(3):588～592
[5]Markus HS,Thomson N,Brown MM,et al.Asymptomatic cerebral embolic signals in symptomatic and asymptomatic carotid artery disease.Brain,1995,118(4):1005～1015
[6]Ringelstein EB,Droste DW,Babikian VL,et al.Consensus on microembolus detection by TCD.International consensus group on microembolus detection.Stroke,1998,29(3):725～729
(1998-11-16收稿), http://www.100md.com
单位：倪秀石 朱文辉(210008 南京大学医学院附属鼓楼医院神经内科)；王淦(心胸外科)
关键词：双门深TCD；微栓子信号
中国超声医学杂志990513 摘 要 目的：研究双门深TCD检测微栓子信号(MES)的敏感性和特异性。方法：采用双门深TCD对26例人工心瓣膜患者进行脑动脉微栓子检测，并与在线状态下有经验医师的人工判断(作为黄金标准)相比较。结果：双门深TCD检测MES的敏感性为59.6%，特异性为64.4%。结论：双门深TCD为识别、检测MES提供了新方法，但在线状态下的人工判断仍然是必需的。MES相对强度阈值对双门深TCD检测MES敏感性和特异性的影响值得进一步研究。
The Sensitivity and Specificity of Detecting Cerebral Arterial
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Microembolic Signals Using Bigated TCD
Ni Xiushi,Zhu Wenhui,Wang Gan
Gulou Hospital,Nanjing University Medical College,Nanjing 210008
ABSTRACT Objective:To study the sensitivity and specificity of detecting cerebral arterial microembolic signals(MES) using bigated TCD.Methods：In 26 patients with prosthetic cardiac valves,bigated TCD detection of MES was done and compared with on-line detection by an experienced investigator(used as the gold standard).Results:Bigated TCD presented sensitivity 59.6% and specificity 64.4%.Conclusion:Bigated TCD adds a new dimension to the definition and detection of MES,but on-line detection of MES by an experienced investigator is inevitable.The influence of MES relative intensity thresholds on sensitivity and specificity remains to be further studied.
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KEY WORDS Bigated TCD Microembolic signal
自从Spencer 报告经颅多普勒(TCD)检测到脑动脉无症状微栓子信号(MES)后〔1〕，TCD微栓子检测被广泛应用于中风和高危中风患者。MES的音频和视频特征、频谱分析、智能神经元网络可以帮助识别真伪MES，但MES人工识别、计数费时费力，限制了临床应用。双门深TCD同时检测一根动脉二个不同取样深度的血流，理论上MES在二个取样深度依次出现，并且有一个时间延迟；而伪差在二个取样深度同时出现，没有时间延迟〔2〕。本研究采用双门深TCD检测人工心瓣膜患者的脑动脉MES，观测其检测MES的敏感性和特异性。
资料与方法
研究对象 人工心瓣膜置换患者26例，检查合作，颞窗良好，TCD示颅内动脉流速正常。其中男性23例，女性3例，年龄20～67岁，平均42.6±12.8岁。其中二尖瓣置换8例，主动脉瓣置换8例，双瓣(二尖瓣合并主动脉瓣)置换10例。术后时间0.5～168个月，平均30.4±35.7个月。术后3天起常规口服抗凝剂华法令。
, http://www.100md.com
检测方法 患者安静、全身放松坐在靠背椅上或仰卧在床上，采用德国DWL 公司multi-Dop X4 TCD仪，2个2 MHz脉冲波监护探头通过弹性头带放置在二侧颞窗，待获得二侧大脑中动脉(MCA)最佳血流信号后固定探头，以尽可能低的增益显示清楚多普勒频谱图。采用8.00Q版TCD-8栓子检测软件，MCA取样深度45～60mm，双门深探头取样间距5.0mm,取样容积8.0mm。本研究采用TCD-8软件，以包括无频谱区域的整个屏幕为背景，自动计算MES相对强度。根据我们对健康志愿者的TCD微栓子检测发现，如MES相对强度阈值设置≤6dB，可以检测到正常多普勒频谱内自发性斑点样强度波动(spontaneous spotlike intensity fluctuations)。MES相对强度阈值设置愈低，检测到的自发性斑点样强度波动愈多；MES相对强度阈值设置愈高，检测到的自发性斑点样强度波动愈少。本研究设置MES相对强度阈值≥9 dB。每例检测、记录时间30分钟。在观察、记录多普勒频谱的同时监听多普勒音频信号的改变。本研究采用第九届国际脑血液动力学会议制订的MES识别标准〔3〕，以在线状态下有经验医师的人工判断为MES识别、计数的黄金标准，同时记录每个伪差(如患者的运动、探头的移动等)出现的部位(左侧、右侧)和时间(精确到时、分、秒)。在离线状态下根据放大的多普勒频谱图和快速傅立叶转换前的原始多普勒信号，对TCD-8软件自动记录的每个高强度短暂信号(HITS)逐一确认。观察、分析TCD-8软件识别MES的敏感性和特异性。敏感性＝软件记录的真MES数/人工记录的MES数；特异性＝软件记录的真MES数/(软件记录的真MES数+软件记录的伪MES数)。
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统计学处理 采用SPSS/PC统计软件包，计算各参数的平均数、标准差和百分比。
结 果
本研究采用双门深TCD监测26例人工心瓣膜患者二侧MCA血流每例30min，共780min。在线状态下人工监测到MES 1187个，伪差69个。MES具有典型的频谱特征和音频改变，伪差的发生与探头的移动和患者的运动相一致。监测期间TCD-8软件自动记录到HITS 1169个，通过对离线状态下放大的多普勒频谱图和原始多普勒信号的分析，剔除69个伪差后，708个HITS被确认为真MES，392个HITS被确认为正常多普勒频谱内自发性斑点样强度波动。伪差的出现与患者的运动、探头的移动相吻合，常常超出多普勒包络线的范围，超声能(energies)集中在零线上下并向双向扩展，原始多普勒信号杂乱无序，不呈钟铃状分布，通过二个取样深度容积时无时间延迟(图1)。MES随机发生在心动周期的任一点，在多普勒包络线范围内，单相性，原始多普勒信号呈钟铃状分布，MES相对强度11～39(24.6±5.9)dB。80.5%的MES依次通过二个不同深度的取样容积(图2)，时间延迟为0.7～35.8(8.4±12.7)ms。19.5%的MES仅见于近端取样容积(图3)。本研究表明，TCD-8软件检测脑动脉MES的敏感性为59.6%(708/1187)，特异性为64.4%(708/1100)。
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左图是放大的大脑中动脉频谱图，取样深度分别为51mm和56mm。伪差信号相对强度为18dB，超声能集中在零线上下，并向双向扩张。右图是振幅图，伪差信号不呈钟铃状分布，在二个取样深度同时出现，没有时间延迟。
图1 敲击探头引起的伪差信号
左图是放大的大脑中动脉频谱图，取样深度分别为52mm和57mm。MES相对强度为28dB。
右图是振幅图，MES呈钟铃状分布，在57mm和52mm二个取样深度依次出现，时间延迟为4.7ms。
图2 在近端和远端通道依次出现的MES
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左图是放大的大脑中动脉频谱图，仅在近端57mm取样深度处可见MES，相对强度为22dB，而在远端52mm取样深度处未见MES。右图是振幅图，MES呈钟铃状分布，仅见于近端通道
图3 仅见于近端通道的MES
讨 论
TCD微栓子检测已被广泛应用于中风和高危中风患者。而MES的人工识别和计数费时费力，限制了临床应用。双门深TCD同时检测一根动脉二个不同取样深度的血流，直接提供微栓子流经二个不同取样深度的时间差，被认为是自动检测MES最有前途的方法。人工心瓣膜患者脑动脉血流中可以检测到大量无症状MES，是检验TCD微检子检测新软件的理想病例。本研究目的是通过对人工心瓣膜患者的双门深TCD微栓子检测，观察、分析双门深TCD和TCD-8软件检测MES的敏感性和特异性。
本研究以在线状态下的有经验医师的人工判断为黄金标准，结果显示，8.00 Q版TCD-8软件检测脑动脉MES的敏感性为59.6%，特异性为64.4%。这一结果与Droste等报告的结果相似〔4〕。Droste等采用8.00 K版TCD-8软件对10例健康志愿者和10例人工瓣膜患者进行TCD微栓子检测，结果发现敏感性为74.3%，特异性为59.9%。本研究结果显示，仅有59.6%的MES被TCD-8软件自动识别、记录，余40.4%的MES未能被TCD-8软件捕捉记录，这可能是由于某些MES相对强度低于设置阈值。双门深TCD为自动检测MES提供了新方法，对原始多普勒资料的分析为鉴别MES和伪差提供了客观依据。本研究设置取样容积间距为5mm，发现19.5%的MES仅见于近端取样容积，而在远端取样容积未能显示，可能是微栓子流至二个取样容积之间的分支。缩短取样容积间距是否减少这种现象的发生有待进一步研究。
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根据对健康志愿者的TCD微栓子检测，如MES相对强度阈值设置≤6dB，可以检测到正常多普勒频谱内自发性斑点样强度波动。MES相对强度阈值设置愈低，检测到的自发性斑点样强度波动愈多；MES相对强度阈值设置愈高，检测到的自发性斑点样强度波动愈少。值得注意的是，当MES相对强度阈值≥9dB时，在人工心瓣膜病患者仍然检测到大量的自发性斑点样强度波动。TCD-8软件是以包括无频谱区域的整个屏幕为背景，自动计算MES相对强度，本方法虽然简便、快速，无须手工计算，但所设置的MES相对强度阈值较其他方法为高〔5〕。正常多普勒频谱内自发性斑点样强度波动是影响双门深TCD检测MES特异性的主要原因。增加MES相对强度阈值可以减少自发性斑点样强度波动的数量，提高检测MES的特异性，但可能导致MES检测的敏感性降低。
双门深TCD为检测MES提供了新方法，对放大多普勒频谱图和原始多普勒资料的分析为鉴别MES、自发性斑点样强度波动和伪差提供了客观依据，但在线状态下的人工判断目前仍然是TCD微栓子检测最为可靠的方法〔6〕。不同的MES相对强度阈值对TCD微栓子检测的敏感性和特异性的影响值得进一步研究。
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本课题由国家教委科研基金资助
参考文献
[1]Spencer MP,Thomas GI,Nicholls SC,et al.Detection of middle cerebral artery emboli during cardotid endarterectomy using transcranial Doppler ultrasonography.Stroke,1990,21(3):415～423
[2]Georgiadis D,Goeke J,Hill M,et al.A novel technique for identification of Doppler microembolic signals based on the coincidence methods:In vitro and vivo evaluation.Stroke,1996,27(4):683～686
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[3]Consensus Committee of the 9th International Cerebral Hemodynamic Symposium.Basic identification criteria of Doppler microembolic signals.Stroke,1995,26(6):1123～
[4]Droste DW,Hagedorn G,Notzold A,et al.Bigated transcranial Doppler for the detection of clinically silent circulating emboli in normal persons and patients with prosthetic cardiac valves.Stroke,1997,28(3):588～592
[5]Markus HS,Thomson N,Brown MM,et al.Asymptomatic cerebral embolic signals in symptomatic and asymptomatic carotid artery disease.Brain,1995,118(4):1005～1015
[6]Ringelstein EB,Droste DW,Babikian VL,et al.Consensus on microembolus detection by TCD.International consensus group on microembolus detection.Stroke,1998,29(3):725～729
(1998-11-16收稿), http://www.100md.com