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脑组织由4条血管供血：2条ICA和2条椎动脉。ICA供应大脑前循环的大部分，椎动脉供应大脑后循环，见图2-12。
两侧颈总动脉在甲状软骨上缘水平分为ICA和颈外动脉。ICA在颈部没有分支，入颅后，成为ICA颅内段，出海绵窦后立即发出眼动脉，在前床突发出后交通动脉，进一步向上方走行，ICA分大脑中动脉（middle cerebral artery，MCA）、大脑前动脉（anterior cerebral artery，ACA），并向后发出脉络膜前动脉。
锁骨下动脉分支椎动脉在颈部走行于颈椎横突孔内，双侧椎动脉在脑桥延髓交界水平，汇合成基底动脉，基底动脉向上走行，最终分成2条大脑后动脉（posterior cerebral artery，PCA）。
大脑基底部有一个多边形的动脉环，即大脑动脉环，见图2-13，它由前交通动脉和后交通动脉将两侧ACA、MCA及PCA连接在一起构成。
图2-12 颅外血管解剖
1.颈内动脉；2.颈外动脉；3.颈总动脉；4.锁骨下动脉；5.椎动脉。
图2-13 大脑动脉环及主要分支动脉解剖
1.大脑中动脉；2.大脑前动脉；3.大脑后动脉；4.前交通动脉；5.后交通动脉；6.椎动脉。
低频相控阵探头，频率为1～5MHz。
选择TCD模式。
见图2-14，未开颅患者，嘱患者仰卧位，头偏向一侧，通常经颞窗探查，将探头置于翼点附近，探头标识指向额面侧，稍旋转探头，声束与冠状面夹角为10°～20°，同时探头稍向头顶倾斜10°～20°；为获取可辨认结构的二维图像，探头可在耳屏前方，颧弓后方区域内移动，直至获取可辨析的图像；尽可能地降低频率，增加声波穿透力，使声波能穿透颅骨；当患者两侧颞窗仅一侧透声良好时，可通过增加探查深度（＞ 13cm），移动彩色多普勒框，进而探测对侧血流，对侧MCA血流方向背向探头，呈蓝色血流信号。开颅患者，可经骨瓣缺损窗口探查。
图2-14 经颞窗颅脑超声扫查图示
（1）颅脑二维超声：
经颞窗（翼点附近）或骨瓣缺损窗口，探头标识指向额面侧，调节探查深度，观测对侧颅骨回声，稍向额侧倾斜探头，可见因脉络丛所致高回声影或侧脑室积液所致的低回声影。对于骨瓣缺损或透声窗良好的患者，可扇面扫查颅内二维超声结构。
（2）颅内大脑动脉环及主要分支动脉：
经颞窗（翼点附近）或骨瓣缺损窗口，获取中脑层面的二维超声图像，可将彩色多普勒框置于目标血管的走行区域内进行扫查，通过朝向探头的红色血流与背向探头的蓝色血流进行辨认目标血管。MCA是最重要的、需辨认的颅内血管，为从中脑前外侧，深度4～6cm处为ICA分叉，呈朝向探头，弯曲向颅外走行的红色血流；沿中线向头侧走行，呈背向探头的蓝色血流为ACA；将彩色多普勒框移至中脑区，在中脑平面可见PCA，从大脑脚间池（基底动脉分叉处）发出，围绕大脑脚走行，PCA近端呈红色血流，沿脚间池移行出颅后变为蓝色血流，见图2-15。
图2-15 颅内大脑动脉环及主要分支动脉彩色多普勒超声图像
MCA.大脑中动脉；PCA.大脑后动脉；ACA.大脑前动脉；M 1 .大脑中动脉M 1 段；P 1 、P 2 .大脑后动脉P 1 段、P 2 段。
多普勒频谱可以看作是运动的血液产生的多普勒频率图像。多普勒频谱关键成分包括时间、频率、速度和多普勒信号强度。多普勒频谱横轴表示时间，声束与血流方向夹角为多普勒角度，多普勒频谱纵轴表示血流速度或多普勒频移信息，两者可以通过多普勒方程互相转换。为了获得准确的血流速度，要求多普勒角度必须≤60°，＞ 60°时测量结果不可靠。频谱显示的血流方向与探头有关，血流朝向探头，频谱显示在基线上方；反之则显示在基线下方。
每个心动周期，动脉血流都会在频谱上形成一个波形，依据波形特点，分为低阻、中阻和高阻波形。低阻波形又称单向波，血流朝一个方向流动，且待测血管所灌注的组织阻力较低；中阻波形介于低阻和高阻波形之间；高阻波形具有窄而高尖的收缩峰，舒张期血流逆转或缺失，表明血管灌注阻力很高。血流频谱形态的定量测量分析中，最常用的包括搏动指数（pulse index，PI）、阻力指数（resistance index，RI）、收缩峰流速（peak systolic velocity，PSV）和舒张末期流速（end diastolic velocity，EDV）的比值（S/D）、平均峰流速（mean flow velocity，MFV）。
颅脑作为高血供、高氧耗器官，极易受到缺血缺氧性损害，短暂脑血流中断（3～8分钟）即可导致脑功能障碍，引起脑细胞死亡。影响脑血流量的因素主要是动脉压、静脉压及脑血管阻力，其中静脉压对血流的影响甚微。脑血管存在自身调节机制，脑血流量除依赖于心排血量和血容量，机体还可通过肌源性、神经源性的血管调节机制保证血压在一定范围内波动，使脑血流量保持恒定，并根据不同区域血供需求进行局部调节。
（1）脑血管压力反应性：
正常成人的平均动脉压在80～180mmHg时，脑血流量并不消极被动地随血压升降而涨落，而具有一种自动调节的功能，即血压升高使脑的小动脉收缩，脑血流量减少；当血压下降时可发生脑小动脉扩张，使脑血流量增加。这种自动调节保证了脑血流量的相对稳定。
（2）脑血管二氧化碳反应性：
脑血管阻力和脑血流量成反比，即脑血管阻力增加时，脑血流量减少，反之亦然。影响脑血管阻力最大的因素是脑小动脉管径的大小，且其主要由二氧化碳分压来调节。当二氧化碳分压升高时，可使脑血管扩张；当二氧化碳分压下降时，则脑血管收缩。
多普勒超声评估脑血管自动调节，是通过动态监测颅底大动脉（MCA为主）血流速度变化与动脉血压变化的相关性，即自动调节指数（autoregulation index，ARI）或联合有创颅内压（invasive intracranial pressure，ICP）监测，比较脑血流速度变化与脑灌注压变化，即平均流速指数（mean velocity index，Mx）；评估脑血管储备功能，是通过过度通气、屏气或吸入二氧化碳试验等改变二氧化碳分压水平，评估脑血流速度的应变能力，见图2-16。间接评估全脑灌注情况时，不能单纯依赖多普勒血流速度，还需结合血流频谱形态、脑氧及其他监测指标综合评估。目前，临床对超声评估脑血流动力学结果的解读主要集中在多普勒参数（包括血流速度及衍生参数PI）。作为多普勒衍生参数，MCA-PI受颅内外多因素影响，如年龄、血压、心排血量、血管弹性、血管顺应性等。此外，在疾病的不同阶段，不同病因所致的急危重脑损伤患者（脑血管病变、创伤性脑损伤、心肺复苏术后等）脑血管自动调节受损程度不同，如何准确解读颅脑多普勒血流信息结果，评估脑血流动力学状态，对临床医生而言极具挑战性。
图2-16 颅脑多普勒超声评估脑血管二氧化碳反应性
屏气（A）和过度通气（B）期间，动态监测大脑中动脉脑血流频谱。
经颞窗，获取断层CT中脑层面的颅脑二维超声图像，可辨认出对侧颅骨、颞骨的蝶翼、基底池、侧脑池、四叠体池等。
获取中脑层面的二维超声图像后，联合多普勒超声模式，可见大脑动脉环部分节段血流信号，颞窗透声佳的患者，可见完整的大脑动脉结构；脉冲多普勒模式下，待测血管选定后，应尽量调整声束角度，使声束与血流方向夹角＜20°。手动校正取样框内的角度后，测量血流速度时可自动进行角度补偿。获取待测血管的血流频谱及多普勒参数，包括PSV、EDV、MFV、PI等，见图2-17。
图2-17 大脑中动脉多普勒血流频谱
TAP.时间平均流速；PSV.收缩峰流速；EDV.舒张末期流速；PI.搏动指数；RI.阻力指数。
脉冲多普勒超声中，正常颅内动脉血管的多普勒频谱呈低阻波形，且血流速度由高到低依次为MCA、PCA、ACA。因颅脑血供以前循环为主，且MCA占前循环血供的70%，所以主要测量MCA的血流频谱及多普勒参数。正常MCA呈低阻波形，PI为0.6～1.1，MFV＜100cm/s，PSV＜160cm/s。
如中线偏移、脑室积水、颅内出血等，见图2-18。
图2-18 颅内结构异常二维声像图
A.中线偏移；B.脑室扩张；C.硬膜外出血；D.脑实质出血。
收缩期钉子波伴舒张期断流或反向血流频谱，见图2-19。
图2-19 脑死亡患者大脑中动脉多普勒血流频谱
A.正常脑血流频谱；B.舒张期反向血流（脑血流震荡波）；C.钉子波、舒张期无血流；D.彩色多普勒下未见血流信号；E.脑死亡患者颈动脉血流频谱、高阻波形。
狭窄（＜70%）血管处血流速度增快，狭窄近心端血流速度减慢，狭窄远心端血流速度正常或减慢，见图2-20。痉挛血管的血流表现：待测节段血管痉挛，血流速度增快；待测血管远端痉挛，血流速度减慢或合并PI增高。如通过血流速度增快筛查自发性蛛网膜下腔出血是否继发脑血管痉挛，以MCA为例，MFV≥100～120cm/s，PSV ＞ 160～220cm/s提示脑血管痉挛，但需与脑充血进行鉴别，可采用MCA与ICA平均血流速度的比值（lindegaard指数）鉴别，lindegaard指数＞ 3提示脑血管痉挛，≤3提示全脑高充血。
图2-20 大脑中动脉M 1 段狭窄多普勒血流频谱
A.彩色多普勒超声下大脑中动脉；B.狭窄血管处多普勒血流频谱，血流速度明显增快，收缩期峰流速为436m/s，平均流速为341m/s；C.狭窄血管近端血流频谱收缩期峰流速为70.4m/s；D.狭窄血管远端血流频谱收缩期峰流速为60.3m/s。
收缩期血流与舒张末期血流波动明显，测得PI ＞ 1.3，见图2-21。
图2-21 大脑中动脉血流波形随颅内压增高，搏动指数增加（A～D）
病例1 颅脑多普勒血流频谱实时反馈自发性脑出血患者强化降压治疗的安全性，见图2-22。
图2-22 自发性脑出血患者亚急性期（A、B），血压在不同水平波动下，大脑中动脉的多普勒血流频谱及参数（C～H）。
当收缩压靶向＜160mmHg时，双侧多普勒谱显示MCA-PI ＞ 2，表明脑血管阻力较高，脑灌注较差。通过调整降压药物滴定，脑血流波形显示当收缩压约为200mmHg时PI＜1.5。
病例2 高处坠落脑外伤患者，急诊行去骨瓣开颅减压术后，收治急诊重症监护室治疗。期间再次发生脑室出血，床旁行颅脑超声检查：经去骨瓣窗口进行脑实质二维超声探查，联合多普勒超声，探测MCA多普勒血流频谱，见图2-23。
图2-23 颅脑外伤患者继发脑出血颅脑超声探查
A、B.术前头颅CT；C、D.术后头颅CT；E.术后颅脑二维超声图像；F.术后大脑中动脉血流频谱；G～I.再发脑室出血后，头颅CT、颅脑二维超声图像、大脑中动脉血流频谱；J～L.脑室引流中，患者瞳孔散大，进展为脑死亡，头颅CT、颅脑二维超声图像、大脑中动脉血流频谱。
可能导致误判的原因分析和纠正方法如下。
1．由于多普勒角度依赖性，血流方向与声束方向的夹角影响测量值与真实值的关系；因MCA血流朝向颅外，尽可能调整声束方向与MCA血流方向夹角＜20°，减少测量误差；应对同一支血管不同节段测量，联合颅内外血流信息综合分析。
2．综合分析颅内外血管多普勒血流信息，首先需排除单支血管、节段性病变导致的异常血流频谱；其次考虑体循环是否影响颅内血流频谱分析结果；最后结合急性脑损伤的病理生理改变，联合脑灌注压、脑血流、脑氧、脑电等多模态脑功能监测技术，综合分析。
1．颅脑超声可用于筛查急性脑损伤患者是否存在高颅压、脑灌注不足、颅内循环异常及脑死亡。
2．颅脑超声还可动态监测脑灌注状态、联合其他脑功能相关监测，如脑灌注压、脑氧饱和度、脑电等，综合分析指导脑保护的个体化治疗。