Beyin Kan Akimi Fizyolojisi

Beyin Kan Akımı Fizyolojisi



Yetişkin bir insanın beyin dokusunda, normal kan akımı her 100 gram beyin dokusu için ortalama 50–65 mililitredir. Tüm beyin için bu miktar 750 ml/dakika veya istirahatteki toplam kalp debisinin %15’idir.


Beyin kan akımının düzenlenmesinde üç metabolik faktör önemlidir. Bunlar karbondioksit konsantrasyonu, oksijen ve hidrojen iyon konsantrasyonudur. Beyine gelen arteryel kandaki karbondioksit konsantrasyonundaki artış, karbonik aside dönüşmesi ve daha sonra hidrojen iyonlarına ayrışması nedeniyle beyin kan akımını arttırır. Hidrojen iyonları beyin damarlarında vazodilatasyona neden olur. Beyin dokusunun oksijen kullanımı dakikada her 100 gram beyin dokusu için 3.5 ml’dir. Eğer beyin kan akımı yetersiz olur ve gerekli miktarda oksijen sağlanamazsa, oksijen eksikliği hızla vazodilatasyon yaparak kan akımını ve beyin dokularına oksijen taşınımını normal sınırlara yaklaştırır. Bölgesel nöral aktivitedeki değişimlere bağlı olarak da beynin her segmentindeki kan akımı saniyeler içinde değişebilir (56).



Arteryel kan basıncı 60–160 mmHg olduğu zaman beyin kan akımı sabit kalır. 60 mmHg’nın altındaki ortalama basınç azalmış beyin kan akımı ve takip eden senkop ile sonuçlanırken 160 mmHg’nın üzerindeki basınçlar kan-beyin bariyerinde geçirgenlik artışına ve sonuçta beyin ödemine yol açabilir.



Ana karotid arter büyük elastik arterlerden olup iki temel özelliği vardır. Birincisi kalpten gelen yüksek basınçlı kanı taşır, ikinci olarak da sistol sırasında genişleyip diyastol sırasında geri çekilerek kalbin aralıklı olarak pompalama yapmasına rağmen kesintisiz olarak kan akışını sürdürebilir. Bu sayede düşük rezistanslı akım paterni oluşur ve beyin gibi hayati bir organda diyastol sırasında bile kan akımı belli bir düzeyde tutulur.



Beyin dolaşım sistemi, beyin arterleri ile birlikte süperior servikal sempatik gangliondan yukarı doğru çıkan güçlü bir sempatik innervasyona sahiptir. Bu innervasyon hem büyük yüzeyel arterlerin hem de beyin cevherinin içine giren küçük arterlerin kontrolünü sağlar. İntrakranial kan akımı otoregülasyon mekanizması, sempatik sinirsel etkilerden daha baskın olduğu için; sempatik innervasyondaki değişiklikler beyin kan akımında genellikle anlamlı bir değişime neden olmaz ve göreceli olarak düşük bir öneme sahiptir. Ancak arteryel basınç, aşırı egzersiz gibi aktiviteler sırasında yükseldiğinde sempatik sinir sistemi daha küçük damarlara yüksek basıncın ulaşmasını önlemek için büyük ve orta boy arterleri daraltır. Bu mekanizma beyin içine arteryel kaynaklı kanamayı dolayısıyla, inme oluşumunu önlemede önem taşır.


Kaynak; http://zehirlenme.blogspot.com

Doppler Ultrasonografide Gösterim Yöntemleri



Konvansiyonel US’de görüntü elde edebilmek için puls-eko sistemi ve kısa pulslar kullanılmaktadır. Pulsun boyu kısaldıkça dalga boyu spektrumu yani frekans bandı genişlemekte, görüntü rezolüsyonu artmaktadır. Doppler US’de yapılacak ölçümlerin daha duyarlı olması için dar frekans bandı tercih edilmekte ve bu da rezolüsyonda kayıplara neden olmaktadır. Doppler US’de puls-eko sistemi kural olmayıp farklı yöntemler sözkonusudur.



Sürekli Dalga Doppler: Bu inceleme yönteminde prob birbirine küçük bir açı ile bakacak şekilde komşu yerleştirilmiş iki kristalden yapılmıştır. Bu kristallerden biri sürekli olarak ses dalgası üretirken, diğeri sürekli olarak dönen ekoları kaydeder. Ultrases kesintisiz ve sürekli tekrarlandığından ve eko dinleme zamanı bulunmadığından aksiyel rezolüsyonu yoktur. Sadece inceleme alanında akım olup olmadığı hakkında bilgi verir. Obstetrikte fötal kalp seslerinin, kalp damar cerrahisinde ise periferik kanlanmanın varlığının araştırılmasında kullanılır (22,23).



Puls Doppler: Burada puls-eko sisteminde olduğu gibi hem verici hem de alıcı olarak çalışan bir transduser vardır. B Mod görüntü üzerinde Doppler incelemesi yapılacak alan işaretlenir. Bu alana ‘örnekleme alanı’ denir. Bir ses patlaması yapıldıktan sonra cihazın bütün verici ve alıcı devreleri susturulur. İlgilenilen örnekleme alanından yansıyan sesin transdüsere ulaşmasına kadar suskun kalan cihaz bu anda tekrar açılır ve sinyali aldıktan sonra tekrar kapanır. Aksiyel çözümleme düşüktür, fakat frekans kaymasını saptamada doğruluk oranı yüksektir.



Gönderilen pulslar inceleme süresinin çok az bir kesimini kapsar, sürenin büyük bölümü ekoları saptamaya ayrılmıştır. Dolayısıyla yapılan iş örneklemedir. Bu örneklemenin doğru olabilmesi için örnekleme hızı (PRF) ölçülecek akım hızının en az iki katı olmalıdır. PRF Doppler sinyalinin maksimum frekansının iki katından küçük olursa Aliasing artefaktı ortaya çıkar. Doppler uygulamalarında sinyali örnekleyebilen ve PRF’nin yarısına eşit, mümkün olabilen en yüksek frekansa “Nyquist Frekansı” denir.



Spektral Doppler: B mod görüntüleme ile Doppler analizi yapılacak bölge saptandıktan sonra örnekleme alanı işaretlenerek bu alandan dönen ekoların hız/zaman veya frekans/zaman grafiği şeklinde yazdırılmasına spektral inceleme denir. Spektral Doppler pratikte B-mod görüntüleme ile birleştirilerek kullanılır ve “Dupleks Doppler” yöntemi adını alır.



Kan akımının Doppler analizi için incelenecek damarın B-mod görüntüsü üzerinde önce bir örnekleme alanı işaretlenir. Bu alanın boyutu belirli sınırlar içinde değiştirilebilir. Daha sonra bu alana gönderilecek ses demetinin açısı belirlenerek incelemeye başlanır. Dönen ekolardan çıkarılan frekans farkı, monitörde B-mod görüntünün yanında frekans/zaman grafiği şeklinde canlı olarak yazdırılır.



Uygulamada frekans değerleri ses demetinin açısına göre otomatik olarak hıza çevrilir ve spektrum genellikle hız/zaman grafiği şeklindedir. Monitörde ayrıca pik sistolik hız, diastol sonu hız, ortalama hız gibi akıma ait birçok sayısal değer de gösterilebilir.


Doppler grafik spektrumlarında zaman, saniyelere bölünmüş horizontal çizgi (x ekseni) üzerinde, frekans veya hız ise kHz veya cm/sn olarak dikey çizgi (y ekseni) üzerinde gösterilir. Kan akım yönü horizontal çizginin alt ve üst tarafları ile belirlenir. Genellikle ses demetine yaklaşan akım çizginin üstünde, uzaklaşan akım altında yazdırılır.



Akım içindeki hız dağılımı grafik bandının genişliğini belirler, hız çeşitlendikçe bant genişler. Akım bandı ile horizontal çizgi arasında kalan boşluğa spektral pencere adı verilir. Örnekleme hacmindeki akım hızı çeşitlendikçe bant genişleyerek bu pencereyi küçültür veya doldurur. Akım uniform oldukça tersine bant genişliği daralır ve pencere genişler.



Spektral Doppler uygulamalarında monitör üzerinde spektral analiz yanında inceleme alanının B-mod görüntüsü de bulunduğundan kan damarlarında daralma, trombüs, aterosklerotik-ülsere plaklar, plak içine kanama gibi değişiklikler de değerlendirilebilmektedir


Renkli Doppler: Aynı anda aynı görüntüde anatomi (yumuşak doku) ve fizyolojinin (kan akım hızı ve yönü) birlikte görüntülenmesini sağlar. Renkli Doppler incelemede akım hızı ve yönüne ait Doppler bilgisi renklerle gösterilmektedir. Vasküler yapı içinde görülen renkler faz şiftinin, renklerin tonu ise frekans şiftinin sonucudur. B-moddan farklı olarak renkli Dopplerde uzun pulslar kullanılmaktadır. Akım hakkında kalitatif bilgiler verir. Bu nedenle pratikte çoğunlukla hız-zaman spektrumu ile birlikte kullanılır ve renkli dupleks Doppler veya tripleks Doppler yöntemi adını alır.



Power Doppler: İlk kez 1994 yılında bildirilen bu tekniğe konvansiyonel anjiografi özelliklerine benzemesinden ötürü US anjiografi, renkli anjiografi adları da verilmiştir. Renkli Doppler US’de görüntüyü oluşturan temel prensip Doppler şiftiyken, power Doppler’de Doppler sinyallerinin gücüdür. Power Dopplerde eko sinyallerinin gücü örnekleme hacmi, örnekleme hacmindeki eritrosit yoğunluğu ve inceleme alanıyla trandüser arasında kalan dokuların atenüsyonuna bağlıdır. Kodlama genellikle tek bir renk kullanılarak yapılır. Sinyalllerin gücü bu renkte parlak ve sönük tonlar şeklindedir. Power Doppler, dupleks ve renkli Doppler incelemelerinden farklı olarak akım yönü ve hız bilgisi sağlamaz. Doppler açısına bağlı olmadığından aliasing ortadan kalkmış, gürültü azalmıştır; ancak Doppler bilgileri daha uzun sürede toplandığından hareketlere karşı daha hassas hale gelmiştir. Yapılan çalışmalar vasküler yapıların kontur keskinliğinin ve özellikle küçük ve derin yerleşimli vasküler yapılarda akım devamlılığının tanımlanmasında power Dopplerin renkli Dopplere üstün olduğu yönündedir. Ayrıca bu yöntemle doku perfüzyonu değerlendirilmesi ile ilgili çalışmalar sürdürülmektedir.

Ultrasonografi Nedir ve Ultrasesin Teknik Özellikleri



Ses, iletken bir ortamda sıkışma ve gevşemeye neden olan sinüzoidal dalga formunda ilerleyen mekanik bir enerjidir (21). Diğer bir deyişle ses iletken ortamda mekanik titreşimlere neden olur. Sesin frekans birimi Hertz’dir (Hz). Hertz saniyedeki dalga sayısıdır; saniyede 1 dalga 1 Hz, 1000 dalga 1 kiloHertz (KHz), 1 milyon dalga ise 1 megaHertz’dir (MHz). Bir ortam içinde oluşan mekanik titreşimlerin birim zaman (sn) içindeki tekrarlama sayısı 16–20.000 arasında olduğu zaman insan kulağı bu titreşimleri algılayabilir ve buna “ses” adı verilir. Titreşimlerin tekrarlama sayısı saniyede 20’den az olduğunda infrases, 20.000’den fazla olduğunda ultrases adını alır. İnfra ve ultrases insan kulağı tarafından duyulamaz. Ultrasonografi (US); 2–15 MHz frekanslı ses dalgaları (ultrases) kullanılarak gerçekleştirilen, kullanımı kolay, radyasyon riski taşımayan bir görüntüleme yöntemidir. Tanısal US’de yüksek frekanslı ses dalgası elde edebilmek için Mekanik, Piezoelektrik ve magnetostriktif metodlar kullanılır. Piezo elektrik yöntemle 500 MHz, magnetostriktif yöntemle 300 Khz’e kadar frekansta ultrases elde etmek mümkündür. Mekanik yöntem, özel olarak hazırlamış membranların titreştirilmesidir. Günümüzde en çok, yüksek frekanslı ses elde etmek için Pierre Curie’nin 1880’de tanımladığı piezoelektrik olaydan yararlanılır (22,23).



Ultrases arka arkaya gelen kompresyonel longitüdinal bir dalga olup biyolojik dokularda dokunun elastisitesi ve dansitesi ile ilişkili bir hızla yayılır. Elastisite, hücre ve moleküller arasındaki ilişki ve bağlanma şekilleri ile belirlenen bir doku karakteristiğidir. Sesin yayılım hızı üzerinde oldukça etkili olup, doku elastisitesi arttıkça sesin yayılım hızı azalır. Örneğin yağ dokusu komprese edilebilen (elastik) bir doku olup yağlı dokularda sesin iletim hızı düşüktür. Dansite ise dokunun atom numarası ile ilişkilidir. Sesin yayılma hızı yüksek dansitede daha fazladır. Ancak dansite artımı empedans (direnç) artışına da neden olur [z = d x v; z:empedans, d:dansite, v:dokudaki ses hızı]. Biyolojik dokularda sesin yayılım hızı ortalama 1540 m/sn’dir. Ses ilerlerken farklı akustik yapıya (empedansa) sahip dokuyla karşılaştığında doku yüzeyinden yansır ve yansıyan sesin miktarı, iki doku arasındaki akustik empedans farklılığının derecesine bağlıdır. Hava ile yumuşak doku arasındaki akustik empedans farkı çok fazla olduğundan, ses tamamen yansımaktadır. Bu nedenle US incelemelerinde prob, cilde sürülen jel üzerine tatbik edilmektedir.



Sesin şiddeti cm2 başına düşen güç olarak tanımlanmaktadır. Birimi Watt/cm2/sn’dir. Diagnostik ultrasonografi cihazlarında sesin şiddeti 1- 40 miliWatt arasındadır.



Atenüasyon (tutulum), ultrases demetinin doku içindeki ilerleyişi sırasındaki abzorpsiyonuna bağlı zayıflamasıdır ve bu ilerleyiş sırasında çok az da olsa biyolojik dokuların absorbe ettiği enerji nedeniyle ısı artımı olur. Diagnostik incelemelerde bu değer 1˚ - 2˚ C olabilir. En çok yumuşak doku-kemik sınırındaki kemikte ısı artımı görülür.



US’de iki tip rezolüsyon (çözünürlük) vardır: uzaysal ve kontrast. Uzaysal rezolüsyonun üç komponenti vardır: (a) Aksiyal rezolüsyon, (b) ses demetine dik olan plandaki lateral rezolüsyon ve (c) kesit kalınlığı ile ifade edilen elevasyon (Şekil 2.1). Dokuya gönderilen ses dalgasına paralel düzlemdeki, yani farklı derinlikteki iki farklı yapının ayırdedilebildiği en küçük mesafe aksiyal rezolüsyon ile ifade edilir. Frekans artıp, dalga boyu azaldıkça aksiyal rezolüsyon artar. Lateral rezolüsyon dokuya gönderilen ses demetine dik doğrultuda, komşu iki obje arasındaki en küçük mesafedir ve efektif ses demeti genişliği ile doğru orantılıdır. Transdüser boyutu küçüldükçe ve sesin frekansı arttıkça efektif ses demeti daralacağından lateral rezolüsyon artacaktır. Yanısıra transdüser frekansı arttıkça aksiyal ve lateral rezolüsyon artar, ancak penetrasyon azalır. Elevasyonel rezolüsyon kesit kalınlığı yönündeki çözümlemeyi tanımlar. Bu boyut görüntüleme düzlemine diktir ve transdüser elementlerinin yüksekliğince belirlenir. Kullanıcı tarafından kontrol edilemez. Elevasyon mekanik lenslerle yapılan odaklama sayesinde iyileştirilir. Ayrıca elevasyon planında uzaysal rezolüsyonun arttırılması çok boyutlu dizimlilerle (1.5 veya 2 boyutlu) de mümkün olmaktadır.


Kontrast rezolüsyon, dokular arası akustik empedans farklılıklarını ayırdedebilme yeteneğidir. Ekonun amplitüdü ve dokunun atenüasyon değeri tarafından belirlenir. Yüksek kontrast çözümlemesi için, gürültü düşük olmalıdır. Sinyal-gürültü oranını artıran tüm teknikler uzaysal rezolüsyonu, penetrasyonu ve kontrast rezolüsyonunu artırırlar