Рис. 3.1
Киста яичка. Ткани, расположенные дистальнее этой кисты яичка (область с сеткой), подвержены большему нагреванию тканей, поскольку звуковые волны, проходящие через кисту, менее ослаблены, чем те, которые проходят через соседнюю паренхиму яичка
Во время диагностической визуализации на границе раздела ткани и кости может происходить нагрев тканей до 1 ° C. Локальный нагрев тканей, по-видимому, безопасен примерно до 2-5 ° C [2]. При большинстве диагностических сканирований степень нагрева тканей незначительна. Благотворный эффект нагрева тканей используется в терапевтическом ультразвуковом исследовании суставов и мышц. При высоких уровнях интенсивности (например, при использовании высокоинтенсивного сфокусированного ультразвука (HIFU)) для разрушения тканей используются биологические эффекты нагрева и кавитации [3].
Стандартная визуализация в масштабе серого обеспечивает наименьший нагрев тканей, поскольку длительность импульса коротка, а частота повторения импульсов (PRF) низкая. Допплерография цветового потока и допплерография мощности обеспечивают промежуточный нагрев тканей. Спектральная допплерография — это режим без сканирования, в котором используются более длительные импульсы и более высокие частоты (чтобы избежать артефактов, таких как сглаживание) и, следовательно, повышенный потенциал нагрева. Спектральная допплерография также требует большей продолжительности, поскольку опрашиваются отдельные сосуды в фиксированном положении сканирования (рис. 3.2) [4]. Известно, что нагрев тканей, связанный с рутинным диагностическим ультразвуком, не приводит к повреждению тканей, денатурации белков или оказывает тератогенное действие, если время сканирования не увеличивается и не соблюдаются ограничения на акустический выход [5].
Рис. 3.2
Потенциал нагрева тканей. Относительная вероятность нагрева тканей ультразвуком частично зависит от частоты следования импульсов и продолжительности воздействия на ткани
Механические воздействия
Энергия ультразвука создает акустическое поле в тканях. Акустическое поле создает механические силы, которые воздействуют на ткани на микроскопическом и макроскопическом уровнях. Давление, оказываемое полем, создает крутящий момент и вызывает движение, называемое потоком. Эти силы потенциально могут повредить клетки или ткани, а также вторично способствовать нагреву тканей.
Одно явление, связанное с акустическими полями , кавитация , заслуживает особого внимания, поскольку было показано, что оно вызывает повреждение тканей на животных моделях [1]. Кавитация возникает, когда пузырьки газа внутри ткани начинают сначала колебаться в ответ на ультразвук, а затем сжиматься. Это сжатие вызывает сильное движение отдельных соседних частиц внутри ткани, что, в свою очередь, вызывает повреждение ткани. Это повреждение может принимать форму разрыва клеток и кровеносных сосудов или может вызывать хромосомные (ультраструктурные) повреждения. Кроме того, тепло, выделяемое при быстром схлопывании пузырьков газа, может привести к образованию токсичных химических побочных продуктов (рис. 3.3) [6].
Рис. 3.3
Кавитация . (a) Колебание и сжатие газовых тел (g) является кавитацией. (b) Результатом распада газовых тел является высвобождение энергии (E) и химических токсинов, которые могут вызвать повреждение тканей
Вредное механическое воздействие акустических полей, скорее всего, возникает на границе раздела газ / жидкость. Таким образом, кавитационные эффекты (такие как образование петехий), скорее всего, будут наблюдаться в легких или кишечнике. Порог кавитации составляет приблизительно 1 кВт/см2 (намного выше средней интенсивности в 100 МВт/см2, генерируемой большинством клинических сканеров) [6].
Безопасность пациента
Для большинства урологических применений ультразвук создает в тканях человека энергию, которая находится в признанных безопасных пределах. Единственным наиболее важным фактором минимизации потенциальных побочных эффектов ультразвука является хорошо информированный оператор ультразвукового исследования [7].
Правильный выбор мощности звука, частоты преобразователя и режима ультразвука для конкретных показаний снизит риски. Оперативный и эффективный метод сканирования имеет решающее значение для ограничения общего облучения. Чтобы помочь сонографистам в мониторинге биоэффектов ультразвука, ультразвуковое сообщество приняло стандарт выходного отображения (ODS) [8]. Обычно отображаются два значения: механический индекс (MI) и тепловой индекс ( TI ) (рис. 3.4). Эти показатели представляют собой рассчитанные оценки потенциального биоэффекта ультразвука на основе используемого режима ультразвука, частоты, выходной мощности и времени воздействия. Значения MI и TI обычно отображаются на мониторе во время ультразвукового исследования, и все практикующие врачи должны быть знакомы с их расположением. Важно понимать, что эти показатели не являются пределами безопасности и не являются прямыми измерениями .
Рис. 3.4
Механические и термические показатели. MI и TI (желтый цикл) представляют собой расчетные оценки потенциала кавитации и нагрева тканей соответственно на основе параметров исследования и времени исследования. Это не прямые измерения нагрева или давления в акустическом поле
Механический индекс
ИМ указывает на вероятность возникновения кавитации . Для тканей, не содержащих стабилизированных газовых тел (легкие и кишечник), риск кавитации невелик, пока ИМ составляет ≤0,7. Для структур, прилегающих к легкому или кишечнику, время сканирования следует ограничить, если ИМ превышает 0,4 (рис. 3.5).
Рис. 3.5
Риск возникновения кавитации выше в тканях, которые находятся вблизи газосодержащих органов, таких как кишечник. Здесь газы из кишечника (открытая стрелка) и возникающее в результате этого дистальное акустическое затенение (белые стрелки) затемняют нижний полюс правой почки (стрелка)
Тепловой индекс
TI указывает вероятность повышения температуры тканей в поле сонографии на 1 °C. Точные последствия нагрева тканей до конца не изучены, но даже повышение температуры тканей до 6 ° C вряд ли будет опасным, если время воздействия не превышает 60 с [2].
ALARA
В целом, ультразвуковое исследование, проводимое урологами, имеет низкий риск причинения вреда пациенту при соблюдении стандартных протоколов. Хотя нагрев тканей может иметь место, подтвержденных биологических эффектов нагрева тканей при сканировании вне плода нет, за исключением случаев, когда они сохраняются в течение длительных периодов. “Не было зарегистрировано ни одного независимо подтвержденного побочного эффекта, вызванного воздействием современных диагностических ультразвуковых приборов, у пациентов-людей в отсутствие контрастных веществ. Сообщалось о биологических эффектах (таких как локализованное легочное кровотечение) в организме млекопитающих при диагностически значимых воздействиях, но клиническое значение таких эффектов пока неизвестно. Ультразвук должен использоваться квалифицированными медицинскими работниками для оказания медицинской помощи пациенту” [9]. Тем не менее, все урологи должны стремиться следовать принципам ALARA, что расшифровывается как “L As Rлегко идоступно».” Принцип ALARA предназначен для ограничения общей энергии, передаваемой пациенту во время обследования. Этого можно достичь, (1) сохраняя низкую выходную мощность, (2) используя соответствующие режимы сканирования, (3) ограничивая время обследования, (4) регулируя фокус и частоту и (5) используя функцию cine во время документирования.
Среда сканирования
В физическом помещении, где проводятся ультразвуковые исследования, должно быть достаточно места для установки ультразвукового оборудования с возможностью регулировки освещения и температуры. Смотровой стол должен иметь регулировку высоты для удобства сонографиста и облегчения доступа пациента. Если в смотровом кабинете есть окна, на них должны быть регулируемые шторы, чтобы уменьшить свет и блики на мониторе и сохранить конфиденциальность пациента. Дизайн рабочего пространства должен предусматривать достаточное пространство для безопасного обращения с биопсийными иглами и образцами. Поскольку освещение в помещении приглушенное, может потребоваться предусмотреть отдельный источник освещения для рабочей зоны, где образцы биопсии переливаются в контейнеры для образцов.
Целями оптимальной среды сканирования должны быть обеспечение безопасности пациента, максимальная эффективность работы оператора и снижение риска связанных с работой заболеваний опорно-двигательного аппарата (MSDS). Управление по охране труда (OSHA). OSHA разработало электронный инструмент для предоставления рекомендаций по безопасности оператора при проведении ультразвуковых исследований [10]. Для достижения этих целей урологи должны лично настраивать ультразвуковое оборудование и следить за окружающей средой. Должны быть разработаны политики и процедуры, обеспечивающие безопасность пациентов и персонала. Должны действовать политика и процедуры инфекционного контроля, включая соблюдение универсальных мер предосторожности и надлежащий уход, чистку и техническое обслуживание ультразвукового оборудования.
Идентификация пациента и документация
Перед проведением ультразвуковых процедур необходимо подтвердить личность пациента. При взятии образцов для биопсии следует взять перерыв для подтверждения личности пациента и точной маркировки ультразвуковых изображений и контейнеров для образцов. По оценкам, основанным на данных ДНК, до 1 % образцов биопсии предстательной железы могут быть подвержены неверной идентификации пациента [11]. Документация и маркировка изображений более подробно рассматриваются в главе. 2. Необходимо составить отчет УЗИ. Отчет и изображения должны быть включены в медицинскую карту пациента.
Техническое обслуживание оборудования
Ультразвуковое оборудование должно быть в хорошем рабочем состоянии и проходить плановую калибровку не реже одного раза в год [12]. Следует соблюдать спецификации производителя оборудования и федеральные рекомендации и рекомендации штата по техническому обслуживанию ультразвукового оборудования. Оборудование должно регулярно проверяться на электробезопасность. При транспортировке ультразвукового оборудования следует следить за тем, чтобы датчики были надежно закреплены на аппарате. Датчики хрупкие, их нельзя ронять. Кабели преобразователя и шнуры питания должны быть прикреплены к аппарату и не касаться земли, чтобы предотвратить повреждение кабелей при перекатывании аппарата по ним.
Очистка и дезинфекция ультразвукового оборудования
Ультразвуковые преобразователи, кабели и сам аппарат следует чистить сразу после каждого исследования. Ультразвуковые преобразователи имеют деликатные детали, которые могут быть повреждены при неправильном обращении, поэтому при очистке оборудования следует соблюдать рекомендации производителя. Метод очистки и уровень дезинфекции преобразователей будут зависеть от специфики процедур и характера ткани, с которой они сталкиваются. Центры по контролю заболеваний (CDC) публикуют рекомендации по дезинфекции и стерилизации в медицинских учреждениях, которым следует следовать [13].
Такие методы, как ультразвуковое исследование брюшной полости, таза или мошонки, считаются некритичными, поскольку они выполняются на неповрежденной коже. Датчики и держатели датчиков следует очистить сразу после процедуры. Засыхание геля на зонде затрудняет очистку. Персонал должен надевать перчатки при очистке зондов и оборудования. Зонд следует отсоединять от ультразвукового устройства во время чистки. Ультразвуковой гель можно удалить с зонда, протирая мягкой тканью. Датчик следует чистить мягким мылом и водой или коммерческим спреем и протирать после каждого использования. Во избежание повреждения зонда следует использовать дезинфицирующее средство, одобренное производителем ультразвука. При помещении зонда под проточную воду следует следить за тем, чтобы вода не попадала на стык зонда и кабеля. Весь корпус преобразователя может быть погружен, но следует соблюдать осторожность, чтобы избежать соединения между корпусом преобразователя и кабелем. Каждый производитель предоставляет конкретные инструкции о надлежащей степени погружения зондов. Для очистки щелей, где может скапливаться гель, можно использовать маленькую мягкую щетку.
При выполнении ультразвуковой процедуры, при которой зонд соприкасается со слизистыми оболочками (например, при трансректальном ультразвуковом исследовании), следует соблюдать процесс дезинфекции высокого уровня . Даже при использовании чехлов для зондов все равно необходима тщательная дезинфекция после процедуры. При очистке трансректального зонда и насадок персонал должен пользоваться средствами индивидуальной защиты, включая перчатки и очки. FDA опубликовало рекомендации по переработке многоразовых узлов ультразвуковых преобразователей, используемых для процедур биопсии, которым следует следовать [14]. AIUM (Американский институт ультразвука в медицине) выпустил рекомендации по очистке и подготовке внутриполостных ультразвуковых преобразователей между пациентами [15]. Крышки датчиков и насадки для биопсии следует снять и выбросить в контейнер для биологической защиты. Зонд следует поместить под теплую проточную воду для удаления остатков загрязнений и использовать небольшое количество неабразивного жидкого мыла для тщательной очистки зонда. Используя маленькую щеточку, можно очистить участки углов и щелей. Зонд следует промыть теплой проточной водой перед помещением в стерилизующую жидкость. При погружении в жидкость следует соблюдать рекомендуемый производителем уровень погружения, чтобы не повредить зонд. Датчик следует погрузить в дезинфицирующее средство, одобренное для дезинфекции высокого уровня , на указанное время, рекомендованное производителем для достижения дезинфекции высокого уровня. Датчик не должен оставаться погруженным в дезинфицирующий раствор дольше рекомендованного времени, поскольку длительное воздействие может повредить датчик. Опубликованный список одобренных дезинфицирующих средств высокого уровня для использования при обработке медицинских изделий многоразового использования доступен на веб-сайте Управления по контролю за продуктами питания и лекарствами США [16]. CDC публикует рекомендации по очистке медицинских устройств на своем веб-сайте [13]. После проведения дезинфекции высокого уровня преобразователь следует тщательно промыть стерильной водой, высушить бумажным полотенцем и хранить в чистом помещении до следующего использования.
При попадании крови или биологических жидкостей на датчик или направляющую иглы требуетсякритическая дезинфекция . Поскольку кровь и ткани проходят через направляющие для биопсии предстательной железы, многоразовые направляющие для биопсии предстательной железы следует подвергать тепловой стерилизации. Если многоразовые руководства для биопсии невозможно подвергнуть термической стерилизации, следует провести химическую стерилизацию [17]. Насадки с надписью “одноразовое использование” не должны использоваться повторно и должны быть утилизированы в контейнере биологической опасности. При очистке многоразовых биопсийных насадок их следует немедленно погружать в раствор мягкого мыла и воды. Для очистки биопсийного канала и просвета устройства следует использовать чистую щетку надлежащего размера, чтобы убедиться в отсутствии мусора в канале или просвете. Насадку следует промыть и поместить в пакет для тепловой стерилизации. Следует выполнить тепловую стерилизацию, и насадки должны оставаться в стерильном пакете до готовности к использованию.