Все значения указаны заниженные в мВт/см 2
Из таблицы 1.1 интересно отметить , что при визуализации плода I ЗИП было разрешено увеличить почти в 16 раз с 1976 г. до самых последних значений в 1992 г., однако, как будет описано ниже, вся доступная эпидемиологическая информация относительно Эффекты на плод появились еще до 1992 года. Еще одним примечательным фактом является то, что интенсивность офтальмологического обследования не изменилась по сравнению с исходными 17 мВт/см 2 , что примерно в 42,5 раза ниже, чем в настоящее время разрешено максимальное значение для сканирования плода. Кроме того, в Таблице 1.1 не указана визуализация органов малого таза (абдоминальная или трансвагинальная) .
Характеристики ткани
Когда ультразвуковая волна проходит через среду, ее интенсивность уменьшается с расстоянием . Биологические ткани неоднородны, и ослабление (затухание) сигнала происходит в результате поглощения и рассеяния , а также отражения . Поглощение — это преобразование звуковой энергии в другие формы энергии, а рассеяние — это звук, отражающийся в направлениях, отличных от его первоначального направления распространения. Поскольку затухание пропорционально квадрату частоты звука, становится очевидным, почему более высокочастотные преобразователи имеют меньшую проникающую способность (но лучшее разрешение). Акустический импеданс можно описать как сопротивление передаче ультразвуковой волны. Он пропорционален скорости звука в ткани (оценивается в 1540 мс/с, см. выше) и плотности ткани.
Инструментальные выходы
Доступны публикации результатов различных инструментов . С клинической точки зрения не существует простого способа проверить фактическую производительность используемого прибора. Кроме того, каждый подключенный преобразователь будет генерировать определенный выходной сигнал, что еще больше усложняется тем, какой режим применяется . При сравнении режимов И ЗИП увеличивается от В-режима (34 мВт/см 2 , в среднем) к М-режиму, от цветного допплера до спектрального допплера (1180 мВт/см 2 ). Средние значения усредненной по времени интенсивности составляют 1 Вт/см 2 в доплеровском режиме, но могут достигать 10 Вт/см 2 . Поэтому при применении этого режима необходимы меры предосторожности. Большинство измерений взято из руководств производителей и проведено в лабораторных условиях, которые могут отличаться от реальных клинических условий . Кроме того, настройки аппарата, находящиеся под контролем врача, могут изменить выходные данные. Например, степень повышения температуры пропорциональна произведению амплитуды звуковой волны на длину импульса и PRF. Следовательно, очевидно, почему любое изменение (увеличение) этих свойств может увеличить риск повышения температуры, потенциального механизма биоэффектов. Тремя важными параметрами, находящимися под контролем конечного пользователя, являются режим работы ( включая выбор преобразователя) , настройка системы/управление выходом и время задержки .
1.
Режим сканирования : как упоминалось выше, B-режим несет наименьший риск, а спектральный допплер — самый высокий (между ними М-режим и цветной допплер). Высокие частоты повторения импульсов используются в импульсных доплеровских методах, генерируя более высокие средние временные интенсивности и мощности, чем в B- или M-режиме, и, следовательно, больший потенциал нагрева. При спектральной допплерографии луч необходимо удерживать в относительно постоянном положении над интересующим сосудом, что может увеличить риск большего увеличения временной средней интенсивности. Естественно, выбор преобразователя имеет большое значение, поскольку частота преобразователя будет определять проникновение, разрешение и поле зрения.
2.
Настройка системы : выходная мощность по умолчанию или по умолчанию очень часто бывает высокой, чтобы обеспечить лучшее изображение, и конечные пользователи, как правило, оставляют ее такой, в основном из-за отсутствия биоэффектов. Отличные диагностические изображения можно получить и при более низкой выходной мощности (см. рис. 1.1 ). Недавно крупные производители отреагировали на запросы заинтересованных лиц и теперь предлагают низкую выходную мощность в допплеровском режиме по умолчанию. Только в случае необходимости конечный пользователь может увеличить мощность. Точная настройка, выполняемая экспертом для оптимизации изображения, влияет на результат, но без видимого эффекта (за исключением случаев, когда используется отображение TI и/или MI, см. ниже). Элементы управления, которые регулируют выходные данные, включают глубину фокуса (обычно с наибольшей мощностью при более глубокой фокусировке, но иногда на некоторых машинах с максимальной мощностью в ближнем поле), увеличение частоты кадров и ограничение поля зрения (например, с помощью увеличения с высоким разрешением). или определенные масштабы). В доплеровском режиме изменение объема образца и/или диапазона скоростей (все делается для оптимизации принимаемых сигналов) изменяет выходные данные. Очень важным элементом управления является усиление приемника. Часто он имеет эффект, аналогичный вышеуказанным элементам управления на записанном изображении, но не влияет на выход исходящего луча, и поэтому им полностью безопасно манипулировать. Кроме того, с годами, как видно из Таблицы 1.1 , выпуск приборов увеличился
Рис. 1.1
Цветная ( а ) и спектральная ( б ) допплерография желтого тела. Обратите внимание на низкие TI (0,3 и 0,4 соответственно) и MI (0,6 и 0,5 соответственно) на обоих изображениях.
3.
Время задержки находится под непосредственным контролем экзаменатора. Это время, в течение которого ультразвуковой луч остается в одной и той же точке ткани. Интересно, что время пребывания не учитывается при расчете индексов безопасности (TI и MI) и, как правило, до сих пор не сообщалось в клинических или экспериментальных исследованиях. Со временем пребывания напрямую связан опыт исследователя с точки зрения знаний анатомии, биоэффектов, управления инструментами и методов сканирования, поскольку, по-видимому, чем более опытен исследующий, тем меньше времени требуется на сканирование.
Ультразвуковые биоэффекты
Почему это вообще проблема? Средний специалист по УЗИ (и непрофессионалы) заявит, что ультразвук, очевидно, безопасен и что это не рентген . Ультразвук, как и любой звук, является формой энергии. Форма волны имеет положительное и отрицательное давление (см. выше). Когда такая волна проходит через любую ткань, часть этой энергии преобразуется в тепло (тепловые эффекты), а часть может вызывать движения тканей или мембран, а также некоторые более сложные механические последствия (нетепловые или механические эффекты). Кавитация является одним из таких нетепловых эффектов. Имеется в виду реакция небольших газообразных тел (пузырьков) на воздействие ультразвукового поля . При инерционной кавитации (ранее известной как переходная кавитация ) пузырек меняет объем (расширяется при отрицательном давлении и сжимается при положительном давлении) до тех пор, пока амплитуда колебаний стенки пузырька не увеличится настолько, что пузырек схлопнется. Эта имплозия генерирует сильно локализованные ударные волны, а также связана с чрезвычайно высокими локальными температурами, до 10 000 К . Она локализуется на крошечной площади и в течение очень короткого момента, при этом теплообмен фактически не происходит (адиабатическая реакция). Однако, помимо повышения температуры, имплозия может привести к образованию свободных радикалов, таких как гидроксильные радикалы и водород . Если пузырь не разрушается во время воздействия ультразвука, это состояние называется стабильной кавитацией, при этом пузырь колеблется по мере развития волны. Отсутствие очагов кавитации (пузырьков газа), как это имеет место в легких и кишечнике плода и предположительно в районе яичника и развивающегося фолликула, делает это явление крайне маловероятным.
Эти эффекты возникают всякий раз, когда ткань подвергается озонированию, отсюда и название «биоэффекты» . Многие модели in vitro, такие как клетки или культуры тканей, использовались для исследования биоэффектов ультразвука и для лучшего понимания возможных механизмов взаимодействия между ультразвуком и биологической тканью . Исследования относительно простых организмов, не относящихся к млекопитающим, таких как насекомые, амфибии и птицы, помогают понять механизмы взаимодействия ультразвука и биологических систем . Однако с клинической точки зрения исследования биоэффектов млекопитающих имеют большее значение. Большинство этих исследований было проведено на мелких грызунах, таких как мыши или крысы. Экстраполяция экспериментальных результатов на людей может быть в лучшем случае затруднена. Очень полный, хотя и устаревший обзор влияния ультразвука на развитие млекопитающих был подготовлен Сиковым . Он оценил биоэффекты в зависимости от срока беременности и, таким образом, попытался получить информацию о связи между параметрами воздействия и стадией развития при воздействии. Экспериментальные исследования показывают, что интактные системы млекопитающих (in vivo) не демонстрируют значительного повышения температуры при воздействии импульсного оборудования для визуализации. . Однако периферийное сосудистое импульсное и непрерывно-волновое (CW) допплеровское оборудование при использовании в течение относительно длительного времени (1–10 мин) может быть исключением . Поэтому допплерографию следует использовать с осторожностью, особенно во время применений, в которых допплерография используется для оценки скорости крови в сосудах яичников при ВРТ и исследованиях плода в первом триместре . В художественной литературе начинают появляться сообщения об использовании новых технологий, таких как трех- и четырехмерное (3D/4D) ультразвуковое исследование , но они, похоже, не подвергают ткани воздействию более высоких уровней акустической энергии . 34 ].
Выходные индексы
Из-за двух основных механизмов (описанных выше), участвующих в биоэффектах ультразвука, Стандарт отображения в реальном времени тепловых и механических показателей на диагностическом ультразвуковом оборудовании, обычно известный как Стандарт отображения вывода или ODS, состоит из двух индексов — теплового ( TI) и механический (MI) — был реализован в США примерно в 1992–1994 годах . В связи с желанием конечных пользователей получить более качественную визуализацию и в результате дискуссий, в которых участвовали FDA, AIUM и Национальная ассоциация производителей электрооборудования (NEMA), в 1994 году FDA пересмотрело свои рекомендации по предоставлению ультразвуковой диагностики 510(k), чтобы разрешить использование MI вместо I SpPa при определении существенной эквивалентности устройств. В этой версии предполагается, что отображение в системе числовых индексов, включая MI и TI, будет информировать пользователя о возможности термических или нетепловых биоэффектов, связанных с фактическими настройками системы визуализации исследования. Это позволяет клиницисту увеличить выходную акустическую мощность сверх существующих рекомендаций FDA, когда это клинически оправдано (см. Таблицу 1.1 ). До пересмотра FDA в 1994 году такое увеличение было невозможно. Максимально доступная акустическая мощность была ограничена программным обеспечением производителя, которое не позволяло выходной мощности превышать рекомендации FDA по максимальному воздействию. Следует подчеркнуть, что с внедрением ODS диагностические ультразвуковые системы могут иметь более высокий предел выходной мощности. Более высокие пределы приводят к увеличению риска для пациента, поэтому врач должен провести тщательный анализ соотношения риска и пользы. Таким образом, цель ODS — помочь клиницисту реализовать принцип ALARA (настолько низко, насколько это разумно достижимо) и минимизировать потенциал биоэффектов. Очень важным аспектом внедрения ODS, как прямо подчеркивалось в первоначальных рекомендациях по внедрению, было обучение конечных пользователей биоэффектам ультразвука и вопросам безопасности. Эта конкретная цель , похоже , не была очень успешной, о чем свидетельствует тот факт, что 70–80% конечных пользователей во всем мире очень мало знают о биоэффектах и показателях безопасности . Более того, сонографисты, ординаторы и коллеги-гинекологи в США кажутся столь же незнакомыми .
Термический индекс (TI) дает некоторое представление о потенциальном повышении температуры, а механический индекс (MI) указывает на возможность нетепловых (т.е. механических) эффектов . TI представляет собой отношение мгновенной общей акустической мощности к акустической мощности, которая, по оценкам, необходима для повышения температуры ткани максимум на 1 °C. Это оценка максимального повышения температуры при данном воздействии. Это не измерение фактической или предполагаемой температуры . Существует некоторая корреляция с повышением температуры в градусах Цельсия, но TI никоим образом не позволяет оценить или предположить, каково на самом деле это изменение температуры в ткани. Существует три варианта: ТИ для мягких тканей (ТИС), для ранних сроков беременности, когда оссификация минимальна; TI для костей (TIB), который следует использовать, когда ультразвуковой луч попадает на кость в фокусе луча или рядом с ним, например, в конце второго и третьего триместра беременности; и TI для транскраниальных исследований (TIC), когда датчик практически прилегает к кости, в основном для обследований взрослых пациентов. При АРТ рекомендуется ТИС. Эти индексы должны были отображаться, если они равны или превышают 0,4. У TI есть несколько проблем, в частности тот факт, что он не учитывает время экспозиции. Таким образом, некоторые авторы предложили модификации или откровенные изменения в способе оценки тепловых эффектов .
MI был разработан как экранный индикатор возможности нетеплового повреждения или кавитационно-подобных явлений, связанных с работой в B-режиме. МИ обратно пропорционален центральной частоте преобразователя, т.е. чем выше частота (как используется в ВРТ), тем ниже риск механических воздействий. Важно знать, что ИМ не основан на фактических измерениях на месте. Это теоретическая формулировка отношения давления к квадратному корню из частоты ультразвука. И TI, и MI могут и должны учитываться как индикатор изменения результатов во время клинического обследования.
Осложняющим фактором является неопределенность в расчетах TI (и MI). Ошибка может составлять 2 или даже 6 раз. При оценке риска обычно учитывают коэффициент 2. Следовательно, TI, равный 2, может указывать на потенциальное повышение температуры с 1 °C (половина 2) до 4 °C (дважды 2). Это ограничивает их полезность, но на данный момент это лучший инструмент, который у нас есть.
Сканирование яичников
Хотя первое описанное использование ультразвука в акушерстве-гинекологе было для диагностики кисты яичника , большинство исследований и публикаций были сосредоточены на акушерстве. Однако ситуация изменилась с признанием того, что ультразвук можно использовать для точного отслеживания овариального цикла , а затем с осознанием того, что это превосходный инструмент для индукции овуляции и многих других процедур ВРТ . Вопросы, касающиеся безопасности процедуры, были подняты сразу же после быстрой адаптации со стороны клиницистов , описания преждевременной овуляции , снижения фертильности у крыс , снижения частоты наступления беременности в группах, контролируемых ультразвуком . 50 ], а также более низкий уровень оплодотворения у женщин, подвергающихся искусственному оплодотворению и находящихся под контролем ультразвука, по сравнению с теми, кто не находился под контролем ультразвука, и, кроме того, тем, кто находился под наблюдением, потребовалось значительно больше времени, чтобы забеременеть . Никакой механизм получения результатов не предлагается ни в одной из этих публикаций. Позже была также введена допплеровская оценка сосудистой сети яичников . Внутриовариальные сосуды можно исследовать с помощью цветной и спектральной допплерографии, чтобы предсказать реакцию яичников . Акустическая мощность этих модальностей намного выше, чем в обычном полутоновом B-режиме, но превосходные диагностические изображения могут быть получены и при низкой мощности, что подтверждается низкими TI и MI, как показано на рис. 1.1 . Другие новые технологии исследования сосудистой сети яичников, описанные в различных главах этой книги, включают трехмерное (3D) ультразвуковое исследование и использование контрастных веществ . Хотя 3D-УЗИ кажется безопасным , введение контрастных веществ в организм значительно увеличивает риск вредных биоэффектов за счет возникновения очагов кавитации (см. выше). Сканирование яичников вызывает особые опасения. При трансабдоминальном сканировании большая часть энергии поглощается подкожными слоями (иногда толстыми). При эндовагинальном сканировании такой «страховочной сети» не существует, поскольку датчик находится относительно близко к интересующему органу, поэтому происходит меньшее поглощение. Однако более высокие частоты вагинальных датчиков имеют защитный эффект. Кроме того, помимо прямого воздействия ультразвуковой волны, необходимо учитывать нагрев зонда. Известно, что поверхность зонда может нагреваться на несколько градусов Цельсия . Большая часть этого тепла рассеивается тканями брюшной стенки, прежде чем достичь яичника (или плода), но при эндовагинальном доступе происходит гораздо меньшая потеря тепла.
Ультразвук и яйцеклетка
Как указано во введении, исследование 1982 года продемонстрировало преждевременную овуляцию у женщин, прошедших ультразвуковое исследование яичников (В-режим) в поздней фолликулярной фазе . Авторы сравнили пациенток в циклах индуцированной овуляции и исследовали время разрыва фолликула после начала всплеска ЛГ или введения ХГЧ. У пациентов контрольной группы разрыв никогда не происходил ранее 37-го часа (без УЗИ в фолликулярной фазе). Однако овуляция (преждевременная) наблюдалась в 26–36 ч примерно в 50 % случаев в основной группе (УЗИ в течение предшествующих 3 дней или через 36 ч сразу после овуляторного стимула). Это исследование вызвало большое беспокойство, но никогда не было воспроизведено. С момента своего описания 30 лет назад аспирация ооцитов под ультразвуковым контролем для экстракорпорального оплодотворения и переноса эмбрионов стала рутинной практикой. Существует лишь несколько относительно устаревших исследований, направленных на определение взаимодействия между воздействием ультразвука и успешным оплодотворением. На самом деле большинство из них обеспокоены успехом или отсутствием процедуры с точки зрения частоты наступления беременности, а не возможных биологических эффектов. Этот вопрос не изучался эпидемиологическими методами, но, возможно, он так же важен, как и анализ воздействия на эмбрион/плод. Некоторые исследователи сообщили о пагубном влиянии ультразвука на менструальный цикл, в частности о снижении частоты овуляции у мышей и преждевременной овуляции , а также о снижении совокупной частоты наступления беременности у мышей и у людей . Другие не продемонстрировали никакого влияния на процесс овуляции или качество яйцеклеток, включая синтез ДНК и РНК , а также на скорость оплодотворения и развитие эмбриона после экстракорпорального оплодотворения и переноса эмбрионов . В целом имеющиеся клинические данные по ультразвуковому воздействию на ооциты во время мейоза запутаны. Некоторые исследователи сообщили о пагубном влиянии на фертильность пациенток, перенесших искусственное оплодотворение, со снижением совокупного показателя наступления беременности . Исследование воздействия ультразвука на мейотически активные предовуляторные ооциты не выявило различий между крысами, подвергшимися ультразвуку после всплеска ЛГ, и контрольной группой с точки зрения частоты наступления беременности, количества желтых тел, имплантаций, детенышей, а также средней массы детенышей и плаценты при вскрытии в день. 22 беременности . Другие заявляли об увеличении уровня успеха, позволяя контролировать рост фолликулов с помощью ультразвука , хотя, очевидно, это не прямой эффект ультразвука, а улучшение времени. Попытка прояснить это была описана Махадеваном и его коллегами ]. Они хотели определить, как ооциты, полученные под контролем УЗИ, влияют на вероятность наступления беременности. Результаты, полученные с помощью зондов с частотой 3,5 МГц, позволяют предположить, что воздействие ультразвуковых волн на ооциты человека во время различных фаз мейоза не оказывает существенного влияния на потенциал развития эмбрионов, оплодотворенных in vitro. К сожалению, ни один исследователь не описывает ни один из обсуждавшихся ранее параметров воздействия, за исключением частоты ультразвука.
Восприимчивость эмбриона/плода
Растущий эмбрион/плод особенно чувствителен к внешним воздействиям. Например, известными тератологическими агентами являются некоторые лекарства или злоупотребление наркотиками, принимаемые беременной женщиной, воздействие рентгеновских лучей и повышенная температура, вторичная по отношению к инфекционным заболеваниям . Особенно это актуально в первые 10–12 недель беременности. Таким образом, гестационный возраст является жизненно важным вопросом при рассмотрении возможных биоэффектов: более легкое воздействие в предимплантационном периоде может иметь последствия, аналогичные более тяжелым воздействиям во время эмбрионального и внутриутробного развития, и может привести к внутриутробной смерти и абортам или широкому спектру структурных и функциональных дефектов.
Доступно несколько исследований влияния ультразвукового воздействия в предимплантационном периоде. Например, беременные крысы подвергались воздействию ультразвукового поля частотой 2,5 МГц на второй и третий день беременности при средней пространственной интенсивности 150 мВт/см 2 , что сравнимо с воздействием на человека . Увеличение внутриутробной смертности не выявлено. Аналогичным образом, после 20-минутного воздействия не было обнаружено увеличения частоты постнатальных пороков развития. В другом эксперименте беременные мыши подвергались воздействию ультразвука в первые 3 дня беременности . Пространственная средняя интенсивность была определена как 1 Вт/см 2 . Снижение уровня непрерывной беременности было отмечено после воздействия в течение 5 минут на третий день и после воздействия в течение 200 с в день 0. Кроме того, снижение веса новорожденного (после родов) наблюдалось при определенных пороговых значениях воздействия в день 0 или 1. В другой серии исследований тех же авторов воздействие ультразвука приводило к повреждению материнских тканей, что выражалось в повышении смертности, снижении привеса и параличе детенышей. Одна из основных проблем заключается в том, может ли ультразвук повысить температуру развивающегося эмбриона/плода. Это беспокойство связано с тем, что при определенных условиях ультразвук действительно может вызывать повышение температуры, а с другой стороны, хорошо известно, что гипертермия тератогенна. Наибольшему риску подвергается центральная нервная система (ЦНС) плода из-за отсутствия компенсаторного роста поврежденных нейробластов . У экспериментальных животных наиболее распространены дефекты нервной трубки, а также микрофтальмия, катаракта и микроэнцефалия с соответствующими функциональными и поведенческими проблемами . Возможны и более тонкие эффекты, такие как аномальная миграция нейронов с неясными потенциальными результатами . Другие заметные дефекты наблюдаются в черепно-лицевом развитии (точнее, в лицевых расщелинах), скелете, стенках тела, зубах и сердце . Давно известно, что гипертермия внутриутробно (например, вследствие материнского гриппа) потенциально вызывает структурные аномалии у плода , но относительно недавно она была описана как экологический фактор риска психологических/поведенческих нарушений . и, в частности, шизофрения . Подчеркивается, что это не эффекты гипертермии, вызванные ультразвуком , и предполагается, что повышение температуры ниже 38,9 °C, вероятно, не является вредным. Тем не менее, было показано, что ультразвук вызывает повышение температуры in vivo ], хотя и не у людей. Однако существует серьезная нехватка данных, изучающих влияние ультразвука при строгом исключении других искажающих факторов. С одной стороны, Макклейн и коллеги подвергали крыс воздействию непрерывного допплеровского ультразвука мощностью 10 мВт/см 2 в течение до 2 часов на частотах 2,25 и 2,5 МГц. Плоды были обследованы на 20-й день, и не наблюдалось никакого последовательного увеличения смертности, а также авторы не обнаружили каких-либо других отклонений. Однако были описаны доказательства возможности эмбриолетального воздействия ультразвука во время органогенеза . Сиков и его коллеги подвергали экстериоризированную крысиную матку воздействию различных частот, некоторые из которых клинически значимы (0,8, 2 и 3,2 МГц), на 9-й день и оценивали потомство на 20-й день . Воздействие осуществлялось с разной интенсивностью, длительностью 5 или 15 мин. Никакого влияния на вес плода не наблюдалось, даже при средней пространственной интенсивности, достигающей 30 Вт/см 2 , но пренатальная смертность при 15–20 Вт/см 2 (пространственное среднее) явно увеличивалась с увеличением времени воздействия. Причину этого приписывали тепловому механизму. Недавнее противоречивое исследование изучало миграцию нейронов у крысят после воздействия ультразвука на мать . Нейроны неокортекса головного мозга у многих животных (включая человека) генерируются во время внутриутробной жизни в пролиферативных зонах мозга, а затем мигрируют к месту назначения, следуя последовательности «изнутри наружу». В эксперименте Энга нейроны, образующиеся на 16-й день эмбрионального развития и предназначенные для поверхностных корковых слоев, были химически помечены у более чем 335 крыс. Небольшое, но статистически значимое количество нейронов не смогло занять правильное положение и оставалось рассеянным в неподходящих слоях коры и/или в подлежащем белом веществе при воздействии ультразвука в общей сложности 30 мин и более в период их миграции. Величина дисперсии меченых нейронов была переменной, но увеличивалась с продолжительностью воздействия ультразвука (хотя и не линейно: наиболее продолжительное воздействие давало меньший эффект, чем непосредственно более низкое). Неясно, имеет ли какое-либо клиническое значение относительно небольшое смещение в относительно небольшом количестве клеток, сохраняющих свой исходный класс клеток. Также важно отметить, что существует несколько основных различий между экспериментальной установкой Ang et al. и клиническое использование ультразвука у людей . Наиболее заметной была продолжительность экспозиции — до 7 часов в установке Энга, а также тот факт, что сканирование выполнялось в течение нескольких дней. Кроме того, эмбрионы подверглись воздействию луча на весь мозг, что редко встречается у людей. Мозг мышей намного меньше человеческого и развивается в течение нескольких дней. Это не должно полностью отпугивать исследование, которое призывает к осторожности. Другое исследование, демонстрирующее потенциально вредное воздействие ультразвука (при использовании спектральной допплерографии), показало, что даже относительно непродолжительное воздействие на куриные эмбрионы клинически значимого допплера приводило к кратковременной и среднесрочной потере памяти и снижению способности к обучению .
Существует относительно мало статей, содержащих информацию, подходящую с клинической точки зрения у человека, и нет эпидемиологических исследований ультразвука на ранних сроках беременности. В одной научной публикации, датируемой несколькими годами ранее, указано, что воздействие на плод, скорее всего, находилось в пределах верхних пределов, рекомендованных на тот момент . Знаменательное исследование в области биоэффектов ультразвука выявило корреляцию температуры со временем воздействия . Никаких термических биоэффектов не наблюдалось при повышении температуры 39 °С, независимо от продолжительности воздействия ультразвука. Однако при каждой возрастающей степени повышения температуры, чтобы оставаться в пределах безопасности, продолжительность ультразвукового исследования необходимо сокращать в четыре раза. В частности, в обзоре указано, что максимальная безопасная продолжительность при температуре 43 °C составляет 1 минуту, а при 42 °C — 4 минуты. Аналогично, при 41°С время воздействия может быть увеличено до 16 мин, а при 40°С продолжительность исследования может достигать 64 мин. На основании имеющихся данных исследование пришло к выводу, что если максимальное повышение температуры во время воздействия ультразвука поддерживается менее 2 °С, какой-либо биологический эффект (у афебрильного пациента) крайне маловероятен. Как уже говорилось (см. выше), данные, указывающие на то, что датчик ультразвукового изображения может действовать как существенный источник тепла , представляют особый интерес при ВРТ и на ранних стадиях беременности из-за повсеместного использования эндовагинального сканирования. Сообщалось, что температура клинически используемого допплеровского датчика увеличивалась на 10 °C, когда доплеровский датчик наносился на кожу со стандартным связующим гелем . Хотя нагрев тканей от датчика, скорее всего, ограничивается объемом ткани в непосредственной близости от датчика, этот эффект необходимо учитывать при ультразвуковых исследованиях, в которых используется внутриполостной (например, эндовагинальный) датчик, хотя в экспериментах воздействие на плод казалось незначительным после проникновения на 2 см .
Следует еще раз подчеркнуть, что исследований на людях очень мало, и те из них, которые были проведены, не исключают возможности обнаружения побочных эффектов при определенных условиях. В одном из редких исследований на людях изучалась активация различных веществ, участвующих в апоптотическом каскаде, после воздействия диагностического эндовагинального ультразвука . Беременным, которым было запланировано прерывание беременности на сроке 7–8 недель, сканировали эндовагинальными датчиками 5 МГц в течение 0, 10, 20 и 30 минут. Через 4 часа были получены ворсинки хориона и проанализированы на предмет активации каспазы-3 и высвобождения цитохрома (предположительно, вызывающего апоптоз клетки). По данным авторов I ЗИП составлял 13 мВт/см 2 . К сожалению, никаких указаний на TI или MI не приводится. Никакая или минимальная активация вышеуказанного пути не наблюдалась у контрольной группы (воздействие 0 минут) или у лиц, подвергавшихся воздействию в течение 10 минут. Продукты расщепления каспазы-3 и цитохрома с значительно увеличивались после 20 и 30-минутного воздействия, что указывает на потенциально вредное воздействие ультразвука. Помимо этого исследования, все другие опубликованные исследования относятся к сканированию в конце первого или второго триместра, а не к ВРТ или очень ранним срокам беременности. Эпидемиологические исследования потребуются, чтобы четко продемонстрировать эффект или его отсутствие . Очень ограниченные доступные эпидемиологические данные показывают, что не было обнаружено связи между пренатальным воздействием ультразвука и последующими постнатальными изменениями у детей , но статистические соображения показывают, что незначительные химические и поведенческие изменения, долгосрочные отсроченные эффекты и определенные генетические эффекты могут легко избежать обнаружения .
Таким образом, оказывается, что воздействие ультразвука in vivo при средней пространственной интенсивности ниже 1 Вт/см 2 (что, возможно, имеет место при ВРТ, а также на ранних сроках беременности) не влияет на эмбрионы/плоды на ранних стадиях беременности. Однако ограниченные данные позволяют предположить, что уровни ультразвука 1 Вт/см 2 могут привести к нежелательным изменениям в материнской ткани. Если принять во внимание тот факт, что гипертермия потенциально вредна для плода и что ультразвук может при определенных обстоятельствах повышать температуру тканей, то следует рекомендовать меры предосторожности, особенно на ранних сроках беременности и особенно с режимами, которые, как известно, излучают более высокие уровни акустической энергии ( например, импульсный допплер ). Эта рекомендация подтверждается экспериментальными данными. Настоятельно рекомендуются дальнейшие проспективные исследования безопасности ультразвука при ВРТ и беременности.
Аспекты безопасности ультразвука при индукции овуляции и на ранних сроках беременности
Существует множество действительных медицинских показаний для проведения УЗИ на ранних сроках беременности . К ним относятся, среди прочего, кровотечение, точное определение срока беременности, подтверждение жизнеспособности и количество плодов. Кроме того, ультразвук имеет неоценимое значение в ВРТ. Все эти исследования в основном проводятся в B-режиме, режиме с относительно низкой акустической мощностью. Однако в последнее время в литературе описаны скрининг генетических аномалий и ранняя оценка структурных аномалий на ранних сроках (11–15 недель) беременности. Хотя большинство из них также выполняются в B-режиме, допплер часто используется для обнаружения кровеносных сосудов и/или для визуализации и анализа сердечных клапанов, потенциально подвергая плод воздействию гораздо более высоких уровней энергии. Следует иметь в виду, что даже при использовании B-режима время пребывания важно, поскольку длительное обследование может привести к более высоким уровням воздействия.
Доказательства биоэффектов, индуцированных ультразвуком у людей, являются, пожалуй, самой важной информацией с точки зрения клинициста. Как отметили Зискин и Петитти: «Независимо от того, сколько лабораторных экспериментов покажет отсутствие эффекта от диагностического ультразвука, всегда будет необходимо непосредственно изучить его влияние на человеческие популяции, прежде чем можно будет сделать какое-либо окончательное заявление относительно риска». Действительно, отсутствие продемонстрированных эффектов не эквивалентно фактическому отсутствию эффектов. Все опубликованные эпидемиологические исследования на людях проводились с использованием аппаратов, выпущенных до 1992 года, когда можно было значительно увеличить максимальную акустическую мощность медицинских ультразвуковых инструментов . Слова Фрэнсиса Дака, сказанные в 1999 году, по-прежнему особенно актуальны: «Никаких эпидемиологических или других доказательств тогда и сейчас не было, подтверждающих утверждение о безопасности при таких более высоких дозах».
Резюме и рекомендации
Доступно несколько заявлений и руководств . Как уже упоминалось, по различным источникам оказывается, что акустическая мощность (выраженная различной интенсивностью) в доплеровском режиме может быть значительно выше: например, 34 мВт/см 2 для I ЗИП в В-режиме против 1180 мВт/см 2 . 2 для спектрального допплера и с цветным допплером, что-то среднее между ними . Обеспокоенность по поводу того, что результаты в доплеровских приложениях намного выше, уже была выражена примерно 10 лет назад в трех редакционных статьях . В одном из них даже был поднят вопрос, следует ли вообще рассматривать исследование с использованием допплерографии в первом триместре для публикации . Несмотря на это, как подробно описано выше, ультразвуковое исследование является обычным явлением при ВРТ, и в последние годы наблюдается возобновление использования допплерографии в 1-м триместре и, кроме того, на ранних стадиях первого триместра. Уже упоминавшаяся очень важная рекомендация заключается в том, чтобы ограничить воздействие как можно более коротким, совместимым с адекватным диагнозом (настолько низким, насколько разумно достижимым принципом ). Очень полезный метод свести риск к минимуму — использовать опубликованные в США рекомендации , а также рекомендуемые BMUS пределы . Их можно свести к нескольким простым для запоминания пунктам:
- Выполняйте сканирование только по медицинским показаниям.
- Знайте свою машину и то, как элементы управления влияют на результат.
- Начинайте с низкой мощности и увеличивайте ее только при необходимости.
- Держите TI и MI ниже 1.
- Следите за часами и проводите обследование как можно короче (но достаточно для получения точности диагностики).
- Будьте осторожны при использовании допплера.
Ультразвуковая диагностика — чрезвычайно мощный инструмент в руках опытных врачей, специалистов по УЗИ, медсестер и других пользователей. Решение относительно рисков и преимуществ может быть принято только лицом, ответственным за применение ультразвука к пациенту. Это клиническая ответственность, но также этическая и юридическая. Обучение конечных пользователей в этом отношении имеет первостепенное значение.