1. 血管痉挛
脑血管痉挛是指脑动脉持续性收缩状态。自发性或外伤性 SAH后血液的残余物与血管壁接触，导致脑血管痉挛，引起迟发性缺血性神经损害，严重者甚至亡。 通过反复床边检查 TCD可以在临床症状出现前判断是否发生大血管痉挛、痉挛的程度、发展过程、指导临床用药及评价治疗效果。
2. 脑动脉狭窄
TCD最显著的优势是迅速无创诊断缺血性脑血管病患者有无脑动脉狭窄或闭塞。
颅内动脉狭窄是根据血流速度(流速增高)、频谱形态(频带增宽、层流破坏、低频增强)、血流声频(血管壁及周围软组织的振动)以及阶段性血流改变等特征综合分析。 TCD可以早期发现血管狭窄， 评估狭窄的部位、程度及血管储备情况，为高危人群争取时间选择动脉内膜剥脱术或支架置入术，防止卒中进展。
3. 颅内压增高和脑死亡
在血管管径近似不变的情况下，脑血流速度可以反映脑灌注压的变化，基于此原理建立了TCD和颅内压的关系。随着颅内压持续增高，TCD会相应出现搏动指数增高，舒张期血流速度进行性下降到零、反向；当反向血流消失，收缩期出现针尖样血流，最终血流消失， 提示脑死亡。这种颅内压增高的进展性的变化可在数分钟至数小时内出现，最终导致脑死亡。对于重度颅内压增高可疑脑死亡的患者，如果TCD检测到的血管均无脑血流则支持脑死亡诊断，由于MCA血流中断可能为一过性或者BA血流依然存在，所以必须颅内多支血管均出现收缩期针尖样波，才判断不可能恢复；最严格的标准是在颈总动脉，ICA和椎动脉颅外段均出现相似波形。
4. 术中监测
TCD的重要进展和应用是心脑血管的术中监测， 主要用于颈动脉内膜剥脱术(carotidendarteretomy， CEA)，冠状动脉旁路搭桥术(cormaryarterybypassgraft， CABG)，经皮颈动脉血管成形术 (percutaneoustransluminacarotidanjiopalsty， PT-CA)和颈动脉支架置入术(carotidarterystenting， CAS)及其他。
术中监测的主要目的是发现微栓子和脑血流动力学变化，帮助医生在手术各个阶段采取适当措施降低围手术期卒中的风险。
5. 海绵窦瘘和动静脉畸形
颈内动脉海绵窦瘘多为外伤后海绵窦段的血管壁损伤破裂，动脉血液直接进入静脉，具有低阻力，高血流的特点。TCD表现为窦口近端的 ICA血流速度异常增高，搏动指数降低，通过术中监测内眦处静脉信号帮助判断瘘口是否完全堵塞。除了颈内动脉海绵窦瘘，TCD还可以检测其他类型的动静脉短路，如动静脉畸形。
6. 脑血管储备功能的检测
完整的脑功能储备包括脑血管储备和脑代谢储备。脑血管储备是指给予血管扩张药后，脑血流量(cerebralbloodflow， CBF)增加的最大幅度，实际上反应了血管反应性效率。脑血管反应性(cerebralvascularreactivity， CVR)是脑阻力血管针对血管扩张的刺激保持CBF稳定的能力，包括侧支循环在维持和调整CBF中的作用。当 ICA重度狭窄或闭塞引起脑低灌注时，脑血管首先通过侧支循环来代偿，先通过一级侧支，当一级侧支代偿不足时，则进一步通过二级侧支代偿，同时小血管反应性扩张，保证局部 CBF的稳定和氧、葡萄糖的供给；当小血管扩张到极限也不能维持局部CBF的稳定，脑组织即通过增加对氧的摄取来维持氧代谢，表现为氧摄取分数提高，当达到最大氧摄取分数仍然不能维持代谢需要时，脑血管储备衰竭，随之发生脑缺血事件。 因此侧支循环和 CVR是影响大血管重度狭窄或闭塞患者预后的重要因素。
7. 其他应用
除神经内科以外，心内科、内分泌科、脑外科、眼科、普外科、骨科、妇产科、耳鼻喉科的患者都可能用到TCD检查 。
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