La circulación intracerebral puede ser detectada mediante Doppler color tan precozmente como 8 semanas de gestación. Existe una diferencia significativa entre circulación cerebral y la de otros territorios en etapas tempranas del embarazo. La impedancia disminuye progresivamente durante el transcurso del embarazo. Este fenómeno ocurre precozmente a nivel cerebral (flujo diastólico positivo desde las 11 semanas), en relación a territorio aórtico o umbilical (flujo diastólico positivo desde las 15 semanas). Este interesante mecanismo de autorregulación cerebral que asegura aporte de oxígeno y glucosa al cerebro embrionario en sus primeros estadios de desarrollo es, de hecho, el mecanismo más importante de ajuste posterior ante situaciones críticas de disminución de perfusión intracraneana.
La ubicación del transductor debe ser en un plano standard de diámetro biparietal, incluyendo el tálamo y el cavum del septum pelucidum. La arteria cerebral media (ACM) puede ser vista pulsando a nivel de la ínsula. En esta posición se mueve el transductor hacia la base del cráneo, logrando una visión de pedúnculos cerebrales. Obteniendo una imagen Doppler color adecuada del polígono de Willis, se investiga la ACM a aproximadamente un centímetro desde su nacimiento, como la principal rama en dirección ántero-lateral hacia el borde lateral de la órbita.

Existe una secuencia racional de explicación de los fenómenos hemodinámicos e histológicos que finalmente producen consecuencias clínicas características. Ella constituye la base del análisis Doppler.
Fenómenos aún no del todo dilucidados producen una alteración en el proceso de transformación de las arterias espirales en vasos útero placentarios de menor resistencia. Estos cambios se reflejarían en ondas de velocidad de flujo uterino alteradas. Esta situación de hipoxia del espacio intervelloso se traduciría potencialmente en cambios hemodinámicos e histológicos placentarios, como: vascularización anormal de vellosidades terciarias, áreas de isquemia, infarto, y aterosis. El aumento consiguiente de los índices umbilico-placentarios y la hipoxia asociada explican una serie de ajustes cardiovasculares fetales.
El principal fenómeno a nivel fetal está relacionado con cambios regionales en la resistencia vascular de diferentes órganos. Durante la hipoxia fetal se produce una redistribución del flujo sanguíneo en favor de cerebro, miocardio y suprarrenales, a expensas de territorio pulmonar, renal, esplácnico, muscular y piel. Paralelamente existe un privilegio de circuitos intrafetales (extra e intracardíacos) de mayor velocidad y oxigenación, también destinados, y por mecanismos aún no debidamente dilucidados, a un mayor aporte cerebral de oxígeno (conducto venoso-foramen oval-conducto arterioso).
Una adecuada interpretación clínica de cada uno de estos fenómenos constituye la base de la introducción de la velocimetría Doppler en la práctica obstétrica.

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