УЗИ в первом триместре и ранее: как обеспечить его безопасность

Клиническое применение ультразвука

1976

1986

1991

Офтальмологический

17

17

50

Визуализация плода, новорожденных, педиатрии

46

94

720

Кардиология (для взрослых)

430

430

720

Периферические сосудистые

720

720

720

^aАдаптировано из различных источников [8, 12, 59, 166, 170]

Рис. 1.1

На ранних сроках беременности весь плод находится в пределах ультразвукового луча. Срок беременности 12 недель.

Нетепловые эффекты

Биоэффекты ультразвука также могут возникать в результате нетепловых или механических процессов [38, 39]. К ним относятся акустическая кавитация, если присутствуют пузырьки газа, а также крутящий момент и сила излучения и акустический поток, вторичный по отношению к распространению ультразвуковых волн. К этой категории относятся физические (ударная волна) или химические (высвобождение свободных радикалов) воздействия. Кавитация пузырьков, по-видимому, является основным фактором механических воздействий [40, 41], поскольку было продемонстрировано, что она возникает в живых тканях при инсонировании [42, 43]. Нетепловые механизмы были вовлечены в биологические эффекты ультразвука у животных, такие как местные кишечные [44], почечные [45] и легочные кровотечения [46], хотя кавитацию не всегда можно было уличить. Кроме того, поскольку, по-видимому, отсутствуют пузырьки газа в сосудистой сети или паренхиме яичников, а также в легких или кишечнике плода (где эффекты были описаны у новорожденных или взрослых животных), риск для яйцеклетки и плода от механического воздействия, по-видимому, минимален [47]. Однако использование контрастных веществ (включая физиологический раствор со взбалтыванием), например, для получения изображения фаллопиевых труб или полости эндометрия, выявляет эти потенциальные очаги кавитации [48]. Подробную информацию о явлении кавитации можно найти в различных публикациях [38, 40, 43, 49, 50]. Другим описанным результатом воздействия механической энергии является гемолиз [51]. Однако, опять же, очевидно, что для возникновения гемолиза необходимо присутствие некоторых кавитационных ядер. В присутствии таких контрастных веществ эритроциты плода более восприимчивы к лизису под воздействием ультразвука in vitro [52]. В дополнение к вышесказанному, была описана стимуляция плода, вызванная ультразвуковой (допплерографической) инсонацией, без видимой связи с кавитацией [53]. Этот эффект может быть вторичным по отношению к радиационным воздействиям, связанным с воздействием ультразвука. Эти воздействия были заподозрены на самых ранних стадиях ультразвукового исследования [54] и, как известно, могут стимулировать слуховые [55] и другие сенсорные ткани [56]. Основные последствия нетеплового повреждения были продемонстрированы в тканях млекопитающих, содержащих газ, где наблюдалось капиллярное кровотечение [39, 42, 57]. Это потенциально касается легких, кишечника новорожденного, а также, как отмечалось выше, в присутствии ультразвуковых микропузырьковых контрастных веществ. Также было описано несколько нетепловых механизмов, не связанных с кавитацией: сила излучения, акустический поток, изменение электрических потенциалов, влияние на работу сердца и стимуляция восстановления костей [12]. Ни одно из этих исследований не было продемонстрировано на людях, и не сообщалось о каких-либо вредных эффектах диагностического ультразвука, вторичных по отношению к нетепловым механизмам, у плодов человека.

Стандартный дисплей вывода (OSD)

До 1992 года акустическая мощность клинических ультразвуковых аппаратов имела определенные ограничения. Например, верхний предел средней пространственно-пиковой временной интенсивности или I _SPTA (наиболее клинически полезная интенсивность, используемая для определения акустической мощности ультразвукового луча) для взрослых составлял 720 МВт / см², а для плода — 94 МВт / см², что фактически уже было увеличено с предыдущего максимального значения в 46 МВт / см². Предполагалось, что более высокая производительность позволит получать более качественные изображения и, таким образом, повысить точность диагностики. Следовательно, конечные пользователи требовали от производителей ультразвуковых аппаратов увеличения производительности своих аппаратов. Однако были высказаны некоторые опасения относительно фактического количества энергии, поглощаемой плодом человека во время ультразвукового исследования. Это количество невозможно точно измерить. Серьезной проблемой является не только отсутствие внутреннего регистрирующего устройства, но, кроме того, такие факторы, как изменения в строении тела матери, изменения положения плода и прогрессирование гестационного возраста, делают такую задачу невозможной. Чтобы позволить клиническим пользователям ультразвука использовать свои инструменты с большей мощностью, чем первоначально предполагалось, и отразить два основных потенциальных биологических воздействия ультразвука (тепловое и механическое), Американский институт ультразвука в медицине (AIUM), Национальная ассоциация производителей электротехники (NEMA) и Управление по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) совместно с представителями Канадского отделения охраны здоровья, Национального совета по радиационной защите и измерениям (NCRP) и 14 других медицинских организаций разработали стандарт, касающийся потенциального биоэффекта ультразвука [12 ]. Стандарт отображения тепловых и механических показателей в режиме реального времени на диагностическом ультразвуковом оборудовании, широко известный как Стандарт выходного дисплея или ODS, был попыткой предоставить количественную информацию, связанную с безопасностью. Эта информация должна была отображаться на экране во время обследования, чтобы конечные пользователи могли видеть, как манипуляции с регуляторами прибора во время обследования вызывают изменения в выходных данных и, следовательно, в экспозиции, обеспечивая, с клинической точки зрения, приблизительную оценку для сравнения различных методов обследования. Как следствие, акустическая мощность для использования внутриутробно, выраженная в I _SPTA, снизилась с предыдущего значения 94-720 МВт/ см² (см. Таблицу 1.1). Из таблицы интересно отметить, что для визуализации плода I _SPTA было разрешено увеличить почти в 16 раз с 1976 года до самых последних значений в 1992 году; однако практически вся доступная эпидемиологическая информация о влиянии на плод датируется 1992 годом. Еще одним примечательным фактом является то, что интенсивность офтальмологического обследования была увеличена с первоначальных 17-50 МВт / см ², что примерно в 12 раз ниже нынешнего разрешенного максимального значения для сканирования плода. Кроме того, клинические категории, включенные в анализ, включали офтальмологические исследования, исследования плода (без указания срока беременности), исследования сердца и периферических сосудов. Визуализация органов малого таза (абдоминальная или трансвагинальная), включая, естественно, исследование яичников при индукции овуляции, не упоминается. На экране отображались показатели (рис. 1.2): тепловой индекс (TI), указывающий на возможное повышение температуры, и механический индекс (MI), указывающий на возможность нетепловых (т.е. механических) воздействий [58, 59]. Расчет TI основан на формуле:

Рис. 1.2

Акустические показатели TI и MI показаны на экране монитора во время рутинного ультразвукового исследования. На этом снимке MI равен 0,9, а TI_S — 0,1

где Вт — мощность звука при сканировании, а Вт _град — мощность звука, необходимая для повышения температуры на 1 ° C в аналогичных условиях [60]. TI имеет три варианта [35]: TI для мягких тканей (TI_S), который используется в основном на ранних сроках беременности, когда оссификация низкая (а также ВРТ для исследования овуляции), для костей (TI_B), который используется, когда ультразвуковой луч попадает на кость, в фокусе луча или вблизи него, например, в конце второго и третьего триместров беременности, и для транскраниальных исследований (TI_C), когда датчик по существу направлен на кость, в основном для обследования взрослых пациентов. Эти показатели должны были отображаться, если они равны или больше 0,4. Необходимо четко разъяснить, что TI не отражает фактическое или предполагаемое повышение температуры. Оно имеет некоторую корреляцию с повышением температуры в градусах Цельсия, но никоим образом не позволяет оценить или предположить, что это за изменение температуры на самом деле происходит в тканях. TI представляет собой разумную оценку повышения температуры в “наихудшем случае” в результате воздействия. Таким образом, его можно использовать для оценки потенциального вреда с помощью термического механизма, чем выше TI, тем выше этот потенциал. Расчеты также основаны на конечной температуре, достигнутой после длительного воздействия. Это время будет коротким (менее 5 минут), с узким лучом и хорошей перфузией тканей, как в случае сканирования в конце первого триместра. При наличии кости это время очень короткое, примерно 30 секунд. Важно помнить, что экспериментальные данные ясно продемонстрировали, что это наихудшее повышение температуры может быть сильно занижено в 2 или даже 6 раз и, реже, завышено [12]. Кроме того, время воздействия не является частью уравнения и не входит во второй показатель, MI, который отражает потенциал кавитации в тканях, но не основан на фактических измерениях на месте. ИМ определяется как:

Это теоретическая формулировка отношения пикового давления разрежения к квадратному корню из частоты ультразвука (следовательно, чем выше частота, тем меньше риск механического воздействия, что является преимуществом при эндовагинальном сканировании). Что касается TI, время экспозиции не учитывается при расчете. Как TI, так и MI могут и должны отслеживаться как показатель изменения результатов во время клинического обследования. Предполагалось, что основным компонентом внедрения ODs будет обучение конечного пользователя. К сожалению, этот аспект ОРВ, похоже, не принес успеха, поскольку конечные пользователи недостаточно осведомлены о биоэффектах, безопасности и показателях эффективности. Как в Европе [61], так и в США [62], примерно 70% клиницистов (терапевтов и специалистов по сонографии, включая медсестер, выполняющих ультразвуковое исследование) демонстрируют очень слабые знания или вообще ничего не знают о биоэффектах и вопросах безопасности, не знают, что представляют собой TI и MI, и даже не подозревают, что они появляются на экране во время клинических ультразвуковых исследований. Это справедливо в ряде других стран [63–65], а также среди ординаторов / стипендиатов [66] и специалистов по сонографии, независимо от их трудового стажа [67]. Кроме того, при формулировании показателей было сделано несколько допущений, которые ставят под сомнение их клиническую ценность [68]. Подробности можно найти в отчете NCRP 140 [12]. Однако эти показатели являются наилучшим средством, которым мы располагаем на сегодняшний день, для оценки в режиме реального времени изменений, происходящих в акустическом выходе прибора, хотя были предложены различные модификации, в частности, в отношении времени воздействия [69, 70]. На самом деле существует мало информации о выделении энергии и воздействии при клиническом акушерском ультразвуковом исследовании. Лишь относительно недавно было показано, что, если рассматривать TI и MI как некоторые показатели акустического излучения, то их уровни низкие в первом [71, 72], втором и третьем триместрах [73] и даже при допплерографических исследованиях [74] — хотя при этом методе можно достичь более высоких уровней TI — а также при 3D / 4D обследованиях [75]. Следует также отметить, что в некоторых странах количество дородовых ультразвуковых исследований достигает 10 на каждую беременность, и в настоящее время неизвестно, имеет ли место эффект кумулятивной дозы облучения [76].

УЗИ и плодное яйцо

Ультразвук проник в область бесплодия и репродуктивной эндокринологии, начиная с диагностики аномалий развития матки [77], отслеживания развития фолликула [78], оценки проходимости маточных труб [79] и заканчивая его использованием при переносе эмбрионов [80]. Исследование 1982 года продемонстрировало преждевременную овуляцию у женщин, которые прошли ультразвуковое исследование яичников (B-режим) в поздней фолликулярной фазе [81]. Авторы сравнивали пациенток с циклами индуцированной овуляции с последующим проведением ультразвукового исследования (основная группа) или только по уровню гормонов (контрольная группа). Они исследовали сроки разрыва фолликула после начала повышения уровня ЛГ или введения ХГЧ. Разрыв никогда не происходил ранее 37-го часа у пациенток контрольной группы (УЗИ в фолликулярной фазе не проводилось). Однако (преждевременная) овуляция наблюдалась через 26-36 ч примерно в 50 % случаев в исследуемой группе (УЗИ в течение предыдущих 3 дней или через 36 ч сразу после стимуляции овуляции). Это исследование было очень тревожным, но никогда не воспроизводилось. Об аспирации яйцеклеток под контролем ультразвука для экстракорпорального оплодотворения и переноса эмбрионов сообщалось в начале 1980-х годов [82, 83]. Теперь это стало обычным делом [84]. Существует всего несколько относительно устаревших исследований, направленных на определение взаимосвязи между воздействием ультразвука и успешным оплодотворением. На самом деле, большинство из них обеспокоены успехом или его отсутствием процедуры с точки зрения частоты наступления беременности, а не возможных биоэффектов. Некоторые исследователи сообщали о пагубном воздействии ультразвука на менструальный цикл, в частности о снижении частоты овуляции у мышей [85] и преждевременной овуляции [81], а также о снижении совокупной частоты наступления беременности у мышей [86] и у людей [87]. Другие исследования не продемонстрировали никакого влияния на процесс овуляции или качество яйцеклеток, включая синтез ДНК и РНК [88], или на частоту оплодотворения и эмбриональное развитие после экстракорпорального оплодотворения и переноса эмбрионов [89]. В целом, клинически доступные данные о воздействии ультразвука на яйцеклетки во время мейоза вводят в заблуждение. Некоторые исследователи сообщили о пагубном влиянии на фертильность пациенток, подвергающихся искусственному оплодотворению, что приводит к снижению кумулятивной частоты наступления беременности [87]. Исследование воздействия ультразвука на мейотически активные преовуляторные яйцеклетки не выявило различий между крысами, подвергнутыми воздействию ультразвука после повышения уровня ЛГ, и контрольной группой с точки зрения частоты наступления беременности, количества желтых тел, имплантаций, детенышей и средней массы детенышей и плаценты при вскрытии на 22-й день беременности [90]. Другие утверждают об увеличении вероятности успеха, позволяя проводить ультразвуковой мониторинг роста фолликулов [91], хотя, очевидно, это не прямой эффект ультразвука, а улучшение сроков вмешательства. Попытка прояснить это была описана Махадеваном и его коллегами [89]. Они хотели определить, как ооциты, полученные под контролем ультразвука, влияют на частоту наступления беременности. Результаты, полученные с помощью зондов с частотой 3,5 МГц, позволяют предположить, что воздействие ультразвуковых волн на яйцеклетки человека во время различных фаз мейоза существенно не влияет на потенциал развития эмбрионов, оплодотворенных in vitro. К сожалению, ни один исследователь не описывает ни один из соответствующих параметров воздействия, рассмотренных ранее, за исключением частоты ультразвука.

УЗИ на ранних сроках беременности

Существует множество действительных медицинских показаний для проведения УЗИ на ранних сроках беременности [2, 92]. Они описаны в различных частях этой книги и включают, среди прочего, локализацию беременности, точную датировку беременности, подтверждение жизнеспособности, проверку количества плодов и раннее анатомическое обследование. Все эти исследования, как правило, выполняются в режиме B-mode, режиме с относительно низкой акустической отдачей. Однако совсем недавно в литературе описан скрининг генетических аномалий, таких как NT, и ранняя оценка структурных аномалий на ранних сроках беременности (11-15 недель) [5, 93, 94]. Хотя большинство из них также выполняется в режиме B, часто допплерография используется для обнаружения кровеносных сосудов и / или для визуализации и анализа сердечных клапанов [95], подвергая плод воздействию гораздо более высоких уровней энергии (см. Ниже). Необходимо иметь в виду, что даже при использовании B-режима важно время выдержки, поскольку длительное обследование может привести к более высокому уровню облучения [96]. Были опубликованы интересные, несколько тревожные и необъяснимые данные о возросшей частоте внутриутробных аномалий у плодов в результате ВРТ [97, 98]. Сообщалось о некоторых тревожных воздействиях на ворсинки хориона у женщин, которым проводилось трансвагинальное ультразвуковое исследование в течение первого триместра [99]. Наблюдалась зависимость времени от эффекта при активации ферментного пути, ответственного за апоптоз через митохондриальный путь, с экспозициями 20 и 30 мин, но не 0 (контрольная группа) или 10 мин.

Восприимчивость плода к внешним воздействиям

Растущий плод очень чувствителен к внешним воздействиям. Это особенно верно в первые 10-12 недель беременности [100, 101]. К известным тератологическим агентам относятся, например, определенные лекарства или злоупотребление ими, принимаемые беременной женщиной, воздействие рентгеновских лучей и повышенная температура, вторичные по отношению к инфекционным заболеваниям [102]. Таким образом, гестационный возраст является жизненно важным фактором при рассмотрении возможных биоэффектов: более мягкое воздействие в предимплантационный период или более сильное воздействие в период эмбрионального и внутриутробного развития могут иметь схожие результаты и привести к гибели эмбриона / плода, аборту или широкому спектру структурных и функциональных дефектов. Наибольшему риску подвергается центральная нервная система (ЦНС) из-за отсутствия компенсаторного роста неповрежденных нейробластов. У экспериментальных животных наиболее распространенными дефектами нервной трубки, а также микрофтальмом, катарактой и микроэнцефалией с сопутствующими функциональными и поведенческими проблемами [14]. Другие заметные дефекты наблюдаются в черепно-лицевом развитии, такие как расщелины лица [103], скелета [104], стенки тела, зубов и сердца [105]. Давно известно, что гипертермия внутриутробно [например, из–за материнского гриппа] потенциально вызывает структурные аномалии у плода [106-108], но она также была описана как фактор риска психологических / поведенческих нарушений из окружающей среды [109] и, в частности, шизофрении [107]. Подчеркивается, что это не эффекты гипертермии, вызванные ультразвуком. Тем не менее, было показано, что ультразвук вызывает повышение температуры in vivo [11, 21, 24, 29, 110–112], хотя и не у людей. Возможны незначительные эффекты, такие как аномальная миграция нейронов с неясными потенциальными результатами [113]. В различных публикациях был описан один конкретный эффект: умеренное увеличение распространенности неправорукости среди детей мужского пола, подвергшихся пренатальному ультразвуковому исследованию, без каких-либо других неврологических, интеллектуальных, поведенческих или физических аномалий [114–116]. У цыплят, которым делали инсонацию в ovo, ультразвук был связан с нарушениями обучения и памяти [117]. В исследовании не удалось продемонстрировать связь между ультразвуковым сопровождением внутриутробно и снижением интеллектуальной работоспособности [118]. У мышей этиология симптомов, сходных с теми, которые наблюдаются при аутизме, была приписана ультразвуковому исследованию [119]. Экстраполяция на людей не является автоматической, несмотря на некоторые утверждения о том, что увеличение частоты этого заболевания у детей за последние 20 лет или около того является вторичным по отношению к аналогичному увеличению использования ультразвука в акушерстве [120]. В одном исследовании сообщалось о примерно 750 детях, половина из которых с расстройствами аутистического спектра, а половина без них [121]. Был сделан вывод, что УЗИ ни в одном из трех триместров беременности не может коррелировать с повышенным риском РАС. На самом деле, существует серьезная нехватка данных, изучающих роль ультразвука в этиологии аутизма, при этом строго исключаются другие мешающие факторы [122]. Однако, если учесть все факты о том, что гипертермия потенциально вредна для плода и что ультразвук при определенных обстоятельствах может повышать температуру тканей, то необходимо рекомендовать меры предосторожности, особенно на ранних сроках беременности и особенно при использовании режимов, излучающих более высокие уровни звуковой энергии (таких как импульсный допплерографический).

Отличается ли допплерография и может ли она оказывать пагубное воздействие на плод в первом триместре?

Методы ультразвукового исследования могут приводить как к сканированному, так и несканированному облучению. Условия сканирования связаны с изображениями в режиме серого В-диапазона (наиболее часто используемое приложение в режиме реального времени) и доплеровскими изображениями поперечных срезов тканей. Для М-режима и импульсно-доплеровского исследования движения тканей (таких как сердечные клапаны) или осциллограмм скорости кровотока используются ненанесенные условия. Это клинически очень важно, потому что для несканируемых лучей мощность ограничена площадью поперечного сечения луча, часто очень узкой (1 ² мм) в фокальной области. При сканировании пучками акустическая мощность не ограничивается узкой областью, а может охватывать большие площади в боковом направлении, что снижает риск сильного облучения в определенной точке. Кроме того, во время визуализации В режиме B происходят различные движения, такие как движения тела плода, движения рук наблюдателя и дыхание матери. Однако во время допплерографического исследования необходимо, чтобы датчик был как можно более устойчивым. Это связано с тем, что, как правило, кровеносные сосуды или сердечные клапаны невелики по сравнению с общим размером сканируемого органа или тела, и даже небольшие движения будут оказывать более нежелательное воздействие на результирующее изображение. Как описано ниже, наиболее часто используемая интенсивность (пространственно-пиковая средняя временная интенсивность, I _SPTA), связанная с допплерографией, является самой высокой из всех категорий общего назначения, 1180 МВт / см² для импульсной допплерографии, в отличие от 34 МВт / см ² для B-режима, разница в 35 раз. Время выдержки (продолжительность воздействия) также имеет большое значение: Зискин [123] сообщил, что среди 15 973 допплеровских ультразвуковых исследований средняя продолжительность составила 27 минут (а самое продолжительное — 4 часа!). Исследование на цыплятах, казалось, явно указывало на допплерографию [117]. Куриные яйца подвергались облучению на 19-й день 21-дневного инкубационного периода. Воздействие осуществлялось в режиме B в течение 5 или 10 минут или импульсным допплерографом в течение 1-5 минут. Яйцам позволили вылупиться, а на 2-й день цыплятам провели тесты на обучение и память. Ухудшения способности к обучению или кратковременной, средне- и долговременной памяти не наблюдалось после воздействия В-режима, но было четко продемонстрировано у тех, кто подвергался допплерометрии, с зависимостью доза–эффект. Более того, цыплята все еще не могли обучиться во время второго сеанса обучения через 5 минут после завершения первоначального тестирования. Прослушивание сердцебиения плода, безусловно, доставляет большое удовольствие будущим родителям. Часто это достигается с помощью импульсной допплерографии. Это настолько укоренилось в сознании людей, что каждый раз, когда ультразвук упоминается в телесериале или фильме, можно услышать сердцебиение на заднем плане, хотя изображение на экране показывает только обследование в режиме B. На самом деле, использование доплера для “прослушивания” сердца плода не ново [124, 125]. От этого следует отказаться и заменить обследование в М-режиме. При использовании допплерографии достаточно “услышать” 3-4 удара сердца и, таким образом, ограничить воздействие [126, 127]. Одним из основных применений ультразвука является пренатальное выявление аномалий развития плода. Орган, наиболее часто подверженный серьезным генетическим нарушениям, — это сердце, и, следовательно, проводятся обширные исследования в области визуализации и функциональной оценки сердца. В то время как B-режим используется для оценки структуры, допплерография (импульсная [спектральная] и цветовая) является идеальным методом исследования функции сердца. Опубликовано огромное количество литературы о ценности ультразвукового исследования сердца плода с использованием различных методов, включая доплеровский анализ кровотока через сердечные клапаны и доплеровскую велосиметрию различных сосудов плода [128–130]. До недавнего времени подавляющее большинство опубликованных отчетов касалось обследований В режиме В примерно на 18-20 неделе беременности. Однако несколько авторов продемонстрировали возможность исследования сердца гораздо раньше при беременности, начиная примерно с 10 или 11 недель [131–134]. Допплерографический анализ долгое время был инструментом для изучения сердечной функции, хотя в основном в плаценте, артериях пуповины или матки [135]. Были опубликованы исследования допплеровского исследования кровотока через сердечные клапаны, начиная с 6 недель [136, 137]. Следует отметить, что получить эти трассировки технически чрезвычайно сложно и, следовательно, может потребоваться очень длительное время ожидания. В некоторых публикациях описано измерение диаметра сердца, частоты сердечных сокращений и сигналов притока и оттока “через 5 недель” [138]. Сведений об уровнях воздействия нет. Следует также помнить, что на этих ранних стадиях беременности плод достигает 1-2 см в длину и полностью включается в луч, поэтому генерируется “полное сканирование тела” в B-режиме, которое необходимо для позиционирования доплеровских ворот. Было показано, что анализ кровотока в венозном протоке, а также характеристик кровотока через трехстворчатый клапан, полезен при скрининге хромосомных аномалий в первом триместре беременности в дополнение к измерению NT. Анализ формы волны венозного протока снижает частоту ложноположительных результатов скринингового теста [139, 140]. Например, у плодов с повышенным NT, но с нормальным кариотипом, с 11 по 13 6/7 недель отсутствие или обратный зубец A (сокращение предсердий) в венозном протоке ассоциируется с трехкратным увеличением вероятности серьезного порока сердца, тогда как нормальный протоковый отток ассоциируется со снижением риска таких дефектов на 50 % [141-143]. Очевидно, что допплерография является важным инструментом для изучения состояния плода на ранних (и поздних) сроках беременности [130], но необходимо принять соответствующие меры предосторожности, чтобы ограничить воздействие с точки зрения четких показаний, времени и акустического воздействия [144].

Акустический выход

На основании различных источников выясняется, что акустический выход (выраженный различной интенсивностью) намного выше при допплерографии, чем в B-режиме: например, 34 МВт / см² для I _SPTA в B-режиме по сравнению с 1080 МВт / см ² для спектральной допплерографии [35, 145]. Кроме того, как показано в таблице 1.2, с годами производительность увеличилась во всех режимах [35]. Если сравнить результаты (выраженные TI и MI, клинически простым в использовании, но несколько отдаленным выражением результатов) между первым, вторым и третьим триместрами, различия не являются существенными [72], но более высокие значения TI получаются при переключении в режим допплерографии [74]. Увеличение TI, как правило, небольшое, но на некоторых новых аппаратах TI до 5-6 отображаются в доплеровском режиме (рис. 1.3). Исследования показали, что превосходные диагностические изображения могут быть получены при низких выходных данных, определяемых значениями TI 0,5 или даже 0,1 [146]. Это проиллюстрировано на рис. 1.4. Поэтому включение по умолчанию должно быть настроено таким образом, чтобы при начале обследования для каждого нового пациента включалась низкая мощность акустического сигнала. Увеличить мощность следует только в том случае, если изображения неудовлетворительны с точки зрения диагностики. Под давлением Комитетов по безопасности различных обществ несколько производителей УЗИ внедрили эту рекомендацию. Опасения по поводу того факта, что результаты намного выше при использовании допплерографии, были выражены в трех редакционных статьях [9, 147, 148]. В одном из них авторы подняли вопрос о том, следует ли вообще рассматривать возможность публикации исследования с использованием допплерографии в первом триместре [147]. Исходя из этих соображений, некоторые рекомендуют соблюдать крайнюю осторожность при использовании допплерографии в первом триместре [149]. Кроме того, акустические характеристики, опубликованные различными производителями ультразвуковых приборов, не всегда могут быть адекватными [150], и дополнительной причиной для беспокойства является увеличение количества используемых инструментов с годами [151]. Несмотря на это, как подробно описано выше, в последние годы наблюдается значительный всплеск использования допплерографии на очень ранних сроках беременности. К сожалению, одной из причин этого является незнание многими конечными пациентами потенциальных биоэффектов, основанное на принципе “ничего не было показано”. Таким образом, существует риск того, что это станет обычным стандартом, вторичным по отношению к стремлению определенных лиц, не обязательно осведомленных о потенциальных проблемах безопасности, использовать этот метод, и что неопытные конечные пользователи, желающие подражать этим “экспертам” и льстить им, будут пытаться проводить эти обследования в течение чрезвычайно длительного периода времени на сроках беременности, которые очень восприимчивы к внешним воздействиям (Кристоф Брезинка, чел. комм.). Действительно, как упоминалось ранее, серьезной проблемой является недостаточная осведомленность клинических пользователей УЗИ о результатах, биоэффектах и безопасности, как в США [62], так и за рубежом [61, 63, 64].

Таблица 1.2

С годами меняется I _SPTA (в МВт / см²), среднее значение (и диапазон) при различных методах УЗИ^a

Метод ультразвукового исследования	1991	1995	1998
B-режим	17 (0.3–177)	34 (0.3–991)	94 (4.2–600)
Импульсная допплерография	1140 (110–4520)	1659 (173–9080)	1420 (214–7500)
Цветная допплерография	148 (25–511)	344 (21–2050)	470 (27–2030)

^aАдаптировано из [35]

Fig. 1.3

Very high TI (5.7) may be obtained in Doppler mode (not an actual clinical examination). Note that this is a general obstetrics setting

Рис. 1.4

Допплерометрия артерии пуповины. (a) TI_B равен 2,4. (b) TI_B равен 0,4, и изображение в равной степени является диагностическим

3D / 4D ультразвук

Трехмерное (3D), а также четырехмерное (4D) ультразвуковое исследование завоевывают признание в акушерстве и гинекологии. В пренатальной диагностике оно помогает выявлять широкий спектр аномалий, таких как те, которые затрагивают лицо, скелет и конечности. Полезность на ранних сроках беременности менее очевидна [152]. Отличительными особенностями являются короткое время сбора данных и последующий анализ, следовательно, меньшее воздействие. Согласно данным TI и MI, акустическая отдача при 3D / 4D обследованиях не кажется чрезмерной [75]. На рисунке 1.5 показаны низкие TI и MI во время 3D-съемки. Полученное реконструированное изображение, очевидно, является процессом последующей обработки. Шейнер и др. показали, что средние TI при 3D (0,27 ± 0,1) и 4D обследованиях (0,24 ± 0,1) были сопоставимы с TI при сканировании в режиме B (0,28 ± 0,1; P = 0,343) [75]. Объемные 3D-измерения увеличили фактическое время ультразвукового сканирования на 2,0 ± 1,8 мин (т. е. Не включают ни обработку данных и манипуляции, ни 3D-отображение, которые являются этапами последующей обработки). 4D-ультразвуковое исследование увеличило время обследования на 2,2 ± 1,2 минуты. Количество дополнительного времени, необходимого для выбора подходящей плоскости сканирования и получения диагностического 3D-объема, не было отмечено. Привлекательные виды лица, например, привели к популярности этого метода среди беременных женщин, которые обращаются за УЗИ без медицинских показаний (“УЗИ на память”). Это часто проводится в немедицинских учреждениях, не в диагностических целях, а для получения изображений для семейного фотоальбома. Проблема рассматривалась давно [153], но против этой практики выступали различные авторы и профессиональные научные организации [154–164], хотя и не всеми [165], а также при различии мнений о том, следует ли привлекать к ответственности практикующих врачей, занимающихся этой деятельностью [166].

Рис. 1.5

Трехмерное исследование с тремя ортогональными плоскостями и восстановленным объемом. Выходная мощность определяется плоскостью сбора данных (обычно плоскостью A), поскольку две другие плоскости (B, C) и восстановленный объем генерируются компьютером. При этом обследовании TI_S составлял 0,5

Как ограничить воздействие на плод и рекомендации по безопасности

Ответ прост: проводите ультразвуковое исследование только по четким показаниям, используйте минимальную мощность и время воздействия, совместимые с адекватным диагнозом (применение принципа ALARA), следите за TI (и, в меньшей степени) MI на экране и не проводите исследования с использованием новых методов “просто потому, что вы можете”, если научно не доказано, что они дают диагностические преимущества [96, 127, 144, 167]. Как правило, начинайте обследование с низкой выходной мощности и увеличивайте ее только при необходимости [167, 168]. Некоторые ученые четко заявили, что в первом триместре следует избегать допплерографии. Однако несколько организаций, занимающихся УЗИ, опубликовали заявления и / или рекомендации, специально предназначенные для УЗИ в первом триместре, с особым упором на использование допплерографии на ранних сроках беременности. Следующее заявление, в котором кратко излагаются различные рекомендации, скопировано с веб-сайта AIUM и доступно для широкой публики.

AIUM [169]: “Использование допплерографии в течение первого триместра беременности в настоящее время пропагандируется как ценное диагностическое средство для скрининга и диагностики некоторых врожденных аномалий. Процедура требует значительных навыков и подвергает плод длительным периодам относительно высокого воздействия ультразвука. Из-за повышенного риска нанесения вреда к использованию спектральной допплерографии с высоким TI в первом триместре следует относиться с большой осторожностью. Спектральную допплерографию следует применять только тогда, когда существует явное соотношение пользы и риска, а TI и продолжительность обследования остаются низкими. Протоколы, которые обычно предполагают значения TI ниже 1,0, отражают минимальный риск. В соответствии с инструкцией WFUMB мы рекомендуем:

1.

Импульсную допплерографию (визуализацию спектрального, энергетического и цветового потока) не следует использовать регулярно.

2.

Импульсное допплерографическое исследование может использоваться по клиническим показаниям, например, для уточнения риска развития трисомий.

3.

При проведении ультразвукового допплерографического исследования отображаемый тепловой индекс (TI) должен быть меньше или равен 1,0, а время воздействия должно быть как можно короче (обычно не более 5-10 мин) и не превышать 60 мин.

4.

При использовании допплерографии в исследовательских, обучающих и тренировочных целях отображаемый TI должен быть меньше или равен 1,0, а время воздействия должно быть как можно короче (обычно не более 5-10 мин) и не превышать 60 мин. Необходимо получить информированное согласие.

5.

В образовательных учреждениях обсуждение импульсной или цветной допплерографии в первом триместре беременности должно сопровождаться информацией о безопасности и биоэффектах (например, TI, времени воздействия и способах снижения выходной мощности).

6.

При сканировании маточных артерий матери в первом триместре беременности маловероятно, что это повлияет на безопасность плода, пока эмбрион / плод находится вне доплеровского ультразвукового луча.

Следует отметить, что пункты 1-6 являются общими для AIUM, Европейской федерации ультразвука в медицине и биологии (EFSUMB), Международного общества ультразвука в акушерстве и гинекологии (ISUOG) и Всемирной федерации ультразвука в медицине и биологии (WFUMB).

Краткие сведения

Ультразвук, возможно, является самой важной технологией в акушерской клинической практике за последние 50 лет. Его преимущества многочисленны, и его применение расширилось от простого измерения бипариетального диаметра до трехмерного (3D) изучения анатомии мозга или сердца или 3D-оценки поведения плода в режиме реального времени (иначе 4D). С помощью допплерографии возможен не только структурный анализ, но и функциональная оценка сердечной деятельности. Тот факт, что это можно сделать, не является безоговорочным разрешением проводить его без контроля или ограничений, особенно на ранних сроках беременности, когда плод очень восприимчив к внешним воздействиям. Никаких серьезных вредных биоэффектов у людей в результате использования DUS описано не было, но показания к проведению обследования должны быть четкими, и следует использовать минимально возможную выходную мощность звука в течение как можно более короткого времени, но совместимого с точным клиническим диагнозом [18]. Конечные клинические пациенты должны быть осведомлены о биоэффектах и способах обеспечения безопасности плода.

Обучающие моменты

• Биологические эффекты были продемонстрированы при использовании ультразвука у животных, но не у людей.
• Эпидемиологические данные относятся к периоду до 1992 года, когда акустические показатели были увеличены в несколько раз.
• Ранний период внутриутробного развития плода — это время повышенной восприимчивости к внешним факторам, таким как гипертермия, признанный тератоген, при этом наибольшему риску подвергается центральная нервная система (ЦНС).
• Биоэффекты ультразвука могут быть вторичными по отношению к двум основным механизмам: тепловому (непрямому, возникающему в результате преобразования акустической энергии в тепло) и нетепловому (также известному как механическое, прямое воздействие, вызванное кавитацией пузырьков и другими механическими явлениями).
• Стандарт выходного дисплея (ODS) разработан для того, чтобы дать конечному пользователю представление об облучении, и включает тепловые и механические показатели (TI и MI).
• Для обеспечения безопасности УЗИ на ранних сроках беременности должны существовать четкие и обоснованные показания к применению.
• Новые показания включают скрининг на генетические нарушения, допплерографию венозного и трикуспидального протоков и анализ функции сердца, которые потенциально могут оказывать биоэффекты, вторичные по сравнению с использованием на ранних сроках беременности, в период повышенной восприимчивости и / или повышенной акустической мощности.
• Чтобы ограничить воздействие и потенциальные вредные эффекты, используйте ультразвук только по показаниям, проводите обследование как можно короче, с минимально возможной производительностью для обеспечения точности диагностики (принцип ALARA) и поддерживайте TI и MI ниже 1.