а) Общие исследования. Развитие УЗИ у постели больного произвело революцию в медицинской практике, оказав влияние на качество предоставления услуг почти во всех медицинских и хирургических областях. На протяжении века врачи могли применять у постели больного только примитивные инструменты, такие как неврологический молоток (ориентировочно с 1888 г.) и стетоскоп (ориентировочно с 1816 г.), но с появлением УЗИ у постели больного медики получили инструмент, позволяющий непосредственно визуализировать все то, о чем они догадывались, анализируя результаты пальпации или аускультации. Технологическая миниатюризация аппаратов для проведения УЗИ опередила интеграцию этих изделий в клиническую практику.

Многие специализированные профессиональные сообщества, организации, ставящие своей целью безопасность пациентов, и национальные агентства по здравоохранению признали потенциальные преимущества применения УЗИ у постели больного и утвердили его рядовое применение в клинической практике. В 2001 г. Американская медицинская ассоциация (АМА) заявила: «УЗИ может использоваться для различных целей и применяется различными врачами и в широком спектре дисциплин. Ультразвуковая визуализация входит в сферу практики врачей с надлежащим уровнем подготовки». Таким образом, на протяжении почти двух десятилетий общепринятым является тот факт, что медицинские работники различных специальностей могут пройти обучение по применению ультразвука для решения важных для них задач. В данной статье на сайте рассмотрены основные этапы истории применения ультразвука в медицине с акцентом на важные аспекты применения УЗИ у постели больного.

б) История. Акустические свойства звука впервые были описаны учеными Древней Греции и Древнего Рима. В XX в. крушение «Титаника» и начало Первой мировой войны послужили катализаторами для разработки сонара, или системы определения местоположения и дальности с помощью звуковых волн, который представлял собой первое практическое применение основных свойств звука.

Несмотря на то что за первое применение ультразвука в медицине одновременно боролись сразу несколько специалистов, Карл Теодор Дуссик (Karl Theodore Dussik), австрийский психиатр и невролог, считается первым врачом, который использовал ультразвук в медицинской диагностике — в 1942 г. он попытался визуализировать желудочки и опухоли головного мозга с использованием примитивного ультразвукового устройства (рис. 1).

В 1940-х и 1950-х гг. многие первооткрыватели значительно расширили область использования ультразвука в медицине. Джон Джулиан Уайлд (John Julian Wild) описал различные клинические применения ультразвука, включая дифференциацию здоровой и раковой тканей по внешнему виду. Дугласс Хоури (Douglass Howry) и Джозеф Холмс (Joseph Holmes) трудились над технологиями, лежащими в основе работы оборудования для УЗИ.

Они разработали ультразвуковые системы на основе иммерсионной ванны, в том числе в 1954 г. был сконструирован «сомаскоп» (рис. 2), и опубликовали первые двухмерные эхограммы. Йен Дональд (Ian Donald) внес значительный вклад в УЗИ в области акушерства и гинекологии. В начале 1950-х гг. Инге Эдлер (Inge Edler) и Карл Гелльмут Герц (Carl Hellmuth Hertz) проводили УЗИ сердца и разработали направление эхокардиографии. Японский врач Сигео Сатомура (Shigeo Satomura) считается первым врачом, использовавшим ультразвуковую допплерографию в своих исследованиях движения сердечного клапана.

Достижения в области УЗИ привели к ускоренному развитию данной группы исследований в 1960-х и 1970-х гг. В первых аппаратах для УЗИ для получения изображений использовалась фотография с открытой диафрагмой. Ученые получали несколько неподвижных кадров двигающихся структур, последовательно отображали их и интерпретировали изображения, визуализируя структуры в движении. В 1965 г. компания «Сименс» выпустила Vidoson — первый аппарат для проведения УЗИ в реальном времени, который мог демонстрировать 15 изображений в секунду. В течение следующего десятилетия Vidoson быстро внедрили в клиническую практику в области акушерства, после чего УЗИ с использованием данного аппарата стало стандартной составляющей оценки беременных. В начале 1970-х гг. с изобретением фазированных датчиков стало возможным сканирование по секторам, которое дало начало эхокардиографии как независимой области.

В 1970-х и 1980-х гг. технология УЗИ продолжала развиваться по мере разработки более сложных датчиков и улучшения качества изображения. Вслед за радиологами, кардиологами и акушерами/гинекологами, которые первыми стали применять УЗИ, эти исследования стали использовать в неотложной медицинской помощи, что ознаменовало начало эпохи УЗИ у постели больного. Впервые можно было быстро диагностировать состояния, угрожающие жизни, непосредственно у постели больного с использованием портативных аппаратов УЗИ. Врачи, находящиеся на передовом крае науки, в основном хирурги и специалисты по оказанию неотложной медицинской помощи, в 1970-х гг. начали проводить оценку пациентов с травмами с использованием УЗИ, в начале 1990-х был введен термин «исследование FAST» (Focused Assessment with Sonography in Trauma — фокусированное ультразвуковое исследование при травмах).

В конце 1990-х гг. исследование FAST было включено в руководство по экстренной помощи больным с травмами (Advanced Trauma Life Support — ATLS). С момента его первого описания в Европе в начале 1970-х гг. и до включения в руководство ATLS в США в 1990-х гг. исследование FAST заложило основу для определения принципов применения УЗИ у постели больного и внедрения этих принципов в стандартную клиническую практику.

С 1990-х гг. УЗИ у постели больного было введено в практику почти для каждой медицинской специальности. Помимо конкретных целей использования УЗИ у постели больного, определенных в 1990-х гг., таких как исследование FAST, начали появляться общие цели применения ультразвука в медицине, после чего УЗИ стали широко использовать в различных специальностях. В 1980-х гг. исследователи начали описывать артефакты, наблюдавшиеся при проведении УЗИ легкого — органа, который долгое время считался непригодным для ультразвуковой диагностики. Французский врач-реаниматолог Даниэль Лихтенштейн (Daniel Lichtenstein) обнаружил корреляцию между артефактами УЗИ и отдельными патологиями легкого. Проведенная им работа положила начало отдельной области — УЗИ легких.

Несмотря на то что сначала УЗИ легких применяли при оказании неотложной медицинской помощи, чтобы выявить причины критического состояния больных, оказалось, что его можно проводить всем пациентам, демонстрирующим симптомы нарушения работы легких, причем оно дает более точные результаты, чем рентгенография грудной клетки (РГК), и может проводиться любым медицинским работником, прошедшим надлежащую подготовку.

Еще одна широкая область применения — использование ультразвука для контроля проведения инвазивных процедур у постели пациента. Многочисленные исследования, проводившиеся с 1990-х гг., показали, что такое применение ультразвука, в частности для установки центрального венозного катетера, было связано со снижением частоты развития механических осложнений и увеличением частоты успешного проведения процедур. Современные руководства различных профессиональных сообществ и организаций, ставящих своей целью безопасность пациента, рекомендуют всем медицинским работникам выполнять установку центрального венозного катетера во внутреннюю яремную вену под контролем ультразвука.

Технология УЗИ получила широкое распространение к 2000-м гг., после появления трехмерного УЗИ, использовавшегося для отдельных диагностических целей; однако для большинства показаний стандартом лечения оставалось проведение двухмерного УЗИ. Важнейшим изменением, произошедшим в 2000-х гг., стало непрерывное снижение цены на УЗ-аппараты. Повышение их портативности и доступности привело к экспоненциальному росту применения УЗИ медицинскими специалистами из различных областей.

Впоследствии многие профессиональные сообщества, включая Американский институт применения ультразвука в медицине (American Institute of Ultrasound in Medicine — AIUM), Американскую коллегию специалистов по оказанию неотложной медицинской помощи (American College of Emergency Physicians — АСЕР), Американскую коллегию специалистов в области торакальной медицины (American College of Chest Physicians — АССР) и Американское общество эхокардиографии (American Society of Echocardiography — ASE), опубликовали практические руководства по применению УЗИ у постели больного.

Кроме того, были разработаны согласованные руководства сообществ по визуализации и сообществ по различным областям медицины, например «Руководство по применению УЗИ в акушерстве», совместно разработанное Американской коллегией радиологов (American College of Radiology — ACR), Американской коллегией акушеров и гинекологов (American College of Obstetricians and Gynecologists — ACOG), AIUM и Обществом радиологов, специалистов по проведению УЗИ (Society of Radiologists in Ultrasound — SRU).

Еще одним согласованным руководством, совместно разработанным двумя сообществами, является Заявление АСЕР—ASE о применении фокусированного УЗИ сердца в условиях оказания неотложной медицинской помощи. Также были опубликованы руководства для конкретных специальностей, например «Руководство Американской ассоциации клинических эндокринологов по проведению УЗИ щитовидной железы», которое определило для эндокринологов путь получения сертификата о квалификации в области УЗИ щитовидной железы и шеи.

В начале 2000-х гг. преподаватели в области медицины осознали необходимость освоения основ применения УЗИ и начали изучать, каким образом можно внедрить его в план обучения студентов медицинских вузов, ординаторов и сотрудников. Аккредитационный совет по последипломному медицинскому образованию (Accreditation Council for Graduate Medical Education — ACGME) разработал программы ординатуры и стипендиальные программы в США, включая базовое образование в области сонографии; например, в рамках стипендиальных программ по пульмонологии/реанимато-логии участники должны изучать общие аспекты экстренной УЗ-диагностики, торакоцентез и катетеризацию центральной вены под УЗ-контролем.

Многие школы во всем мире начали обучать своих студентов принципам и практическим основам проведения ультразвуковых исследований, чаще всего в сочетании с курсами анатомии и физикальных обследований. Поэтому подрастающее поколение врачей будет грамотно использовать УЗИ у постели больного для различных целей, а также рассматривать применение УЗИ в качестве стандартного метода в большинстве клинических случаев. В то время как прошлое поколение врачей внесло свой вклад в применение ультразвуковых исследований у постели пациента в качестве ценного инструмента диагностики и для контроля проводимых процедур, следующее поколение достигнет успеха в области изучения того, каким образом можно наиболее эффективно внедрить УЗИ у постели больного в алгоритмы ухода за пациентами, а также изучения влияния данного метода на исходы, экономическую эффективность лечения пациентов и опыт пациентов.

в) Основные вопросы. УЗИ у постели больного отличается от традиционного полноформатного несколькими особенностями. УЗИ у постели больного чаще всего проводят для исследования острых, возможно, угрожающих жизни состояний, обнаружение которых ускоряет лечение пациента. УЗИ у постели больного представляет собой узконаправленное исследование одного или нескольких органов, проводимое с целью получения ответа на определенные клинические вопросы. При проведении традиционных полноформатных УЗИ, напротив, изучают всю анатомическую область, связанную с органом или системой органов. Процесс позиционирования, проведения, интерпретации и представления результатов такого полного УЗИ обычно длится часами, в то время как получение и интерпретация изображения при проведении УЗИ у постели больного занимают минуты и обеспечивают получение в реальном времени клинической информации, которая нужна для принятия решения о дальнейшем лечении.

Основные задачи, направленные на увеличение эффективности и качества ультразвуковых исследований, проводимых у постели больного, включают оптимизацию обучения медицинских работников, факторов, связанных с пациентом, и характеристик оборудования для проведения УЗИ.

1. Клиническое применение. Целью проведения УЗИ у постели больного является поиск ответа на конкретный клинический вопрос посредством проведения фокусированной, целенаправленной оценки большинства органов и систем (рис. 3). Обычно задачей проведения исследования является «подтвердить» или «исключить» определенное состояние или ответить на вопрос «да/нет». Клинические методики данного метода можно классифицировать следующим образом.

• Контроль проведения процедур. Было показано, что применение УЗ-контроля ведет к снижению частоты развития осложнений процедуры и повышает частоту успешного проведения инвазивных процедур у постели больного. Среди распространенных процедур, проводимых под УЗ-контролем, обеспечение сосудистого доступа, торакоцентез, парацентез, люмбальная пункция, артроцентез и перикардиоцентез.

• Диагностика. Опираясь на имеющиеся у пациента признаки и симптомы, УЗИ помогает сузить дифференциальный диагноз и направить лечение или указать на необходимость проведения дополнительных исследований, особенно в экстренных и неотложных ситуациях. Фокусированное УЗИ обычно проводят для оценки легких, сердца, желчного пузыря, аорты, почек, мочевого пузыря, матки беременных, суставов и вен нижних конечностей (рис. 3).

• Мониторинг. Серийные УЗИ можно проводить для контроля состояния пациента или контроля влияния терапевтического вмешательства без воздействия на пациента ионизирующим излучением и без введения внутривенного контрастного вещества. Среди распространенных приложений УЗИ у постели больного — мониторинг наполнения и спадания нижней полой вены (НПВ) при инфузионной терапии, мониторинг сокращения левого желудочка (ЛЖ) в ответ на ионотропную поддержку, мониторинг улучшения или ухудшения состояния при пневмотораксе (ПТК) и пневмонии с использованием УЗИ легких.

• Реанимация. Применение ультразвука при реанимации после остановки сердца является единственным, но недооцененным приложением концепции POCUS. С использованием УЗИ у постели больного можно выполнить быструю оценку пневмоторакса, тампонады сердца или массивной легочной эмболии и тем самым контролировать необходимость проведения экстренных вмешательств. Кроме того, УЗИ можно применять с целью оценки активности сердца для уточнения прогноза для пациента с остановкой сердца.

Визуализация остановки сердца или тромбообразования в камерах сердца позволяет медицинским работникам принять решение о прекращении безрезультатных вмешательств, а визуализация едва различимых или слабых сердечных сокращений подтверждает необходимость продолжения реанимации.

• Скрининг с использованием ультразвука может быть очень полезен, поскольку он неинвазивный и не подразумевает использования ионизирующего излучения. Несмотря на то что в литературе описан УЗ-скрининг на наличие аневризмы брюшной аорты и бессимптомного снижения функции левого желудочка, популяризация его применения замедлена ввиду соотношения пользы раннего обнаружения нарушений и вреда, связанного с ложноположительными результатами визуализации, которые могут вести к прохождению пациентом дополнительных анализов и процедур, не являющихся для него необходимыми.

2. Обучение медицинских работников. Объем обучения, необходимый медицинскому работнику для достижения компетентности в области УЗИ у постели больного, варьирует в зависимости от его умений и сложности исследования. Наличие опыта в области проведения УЗИ значительно облегчает обучение его применению для новых целей. Объем обучения, необходимый медицинскому работнику для достижения компетентности в области УЗИ у постели больного, варьирует в зависимости от области, в которой работает врач; например, у ревматолога может быть большой опыт проведения УЗИ опорно-двигательного аппарата, но мало опыта в проведении исследования сердца или брюшной полости, однако для реаниматолога может наблюдаться обратная ситуация.

Протоколы по обучению проведению УЗИ в опубликованных исследованиях различаются, однако общепризнанно, что в обучение должны входить непосредственно практические навыки получения и интерпретации изображений, а также дидактика фокусированного УЗИ. С использованием данных современных исследований можно определить общие правила о том, сколько исследований в среднем необходимо провести, чтобы обучиться проведению исследований определенного типа; например, новичок может достичь «приемлемого» уровня мастерства в проведении фокусированного УЗИ сердца после выполнения 20-30 целевых исследований.

Хотя и в дальнейшем для получения определенных сертификатов потребуется проведение минимального количества исследований, следующие поколения сосредоточатся на обучении, основанном на компетенциях, причем компетенция будет определяться прохождением определенных этапов, а не выполнением заранее определенного количества исследований.

3. Факторы, связанные с пациентом. При проведении УЗ-визуализации пациентов следует учитывать такие важные аспекты, как телосложение, положение тела и наличие острых заболеваний. Аналогично рентгеновским лучам при проведении обзорной рентгенографии ультразвуковые волны затухают при прохождении через жировую ткань, поэтому ультразвук плохо проникает в тело пациентов с ожирением. Для более глубокого проникновения можно использовать ультразвук с более низкими частотами, что ведет к получению изображений с более плохим разрешением.

Положение тела также может ограничить проведение УЗИ; например, возможность получения проведения исследования из апикальной позиции сердца часто ограничена у пациентов, которых нельзя положить на левый бок. Аналогичным образом медицинским работникам часто приходится менять их собственное положение, чтобы провести оценку плеврального выпота или выполнить торакоцентез, если пациент не может сидеть прямо. Напротив, наличие асцита и плеврального выпота улучшает визуализацию глубинных структур, поскольку ультразвуковые волны хорошо проникают через жидкость.

4. Оборудование для проведения ультразвукового исследования. Первые последователи УЗИ у постели больного сталкивались с использованием громоздких, полноплатформенных аппаратов для проведения УЗИ, при этом отсутствие знаний о функциях и элементах управления данных аппаратов становилось препятствием для их использования. К счастью, в наше время доступно большое количество разнообразных портативных УЗ-аппаратов, разработанных специально для применения у постели больного, а их важнейшей особенностью является простота использования. Данные аппараты могут помещаться в карман, а могут напоминать по размеру ноутбук.

Совсем недавно на рынке появилось большое количество ручных и карманных устройств, которые люди покупают в качестве устройств для личного пользования. Таким образом, доступность УЗ-аппаратов — наиболее распространенный барьер для применения УЗИ у постели больного — является решаемой проблемой.

Уменьшение размеров портативных УЗ-аппаратов связано с некоторыми ограничениями: маленький размер экрана, ограниченный набор датчиков, несколько режимов визуализации и несколько корректируемых параметров для оптимизации изображения. Тем не менее современные карманные устройства были разработаны с целью преодолеть известные ограничения и могут выполнять подавляющее большинство диагностических функций у постели больного.

Важным вопросом является доступность датчиков: тогда как одни исследования можно провести с использованием различных типов датчиков, другие — только с использованием датчиков одного определенного типа; например, для проведения УЗИ брюшной полости можно применить как конвексный, так и фазированный датчик, однако при проведении УЗИ сердца можно использовать только фазированный датчик. Медицинские работники должны знать основные принципы работы имеющегося в их распоряжении ультразвукового оборудования, в том числе знать, как ввести информацию о пациенте, выбрать подходящий режим визуализации, отрегулировать глубину и усиление изображения.

г) Предвидение. За последние 20 лет произошло быстрое широкое распространение метода УЗИ у постели больного. Мы предполагаем, что в течение следующих 10 лет почти все медицинские работники, включая медицинских сестер, высококвалифицированных медицинских работников и врачей, будут применять в своей клинической практике УЗИ у постели больного (рис. 4). Во всем мире системы здравоохранения ставят своей целью обеспечить высококачественную и экономически эффективную медицинскую помощь, а применение УЗИ у постели больного может способствовать достижению этой цели посредством снижения частоты развития процедурных осложнений, снижения продолжительности лечения, уменьшения стоимости дополнительного тестирования и снижения частоты применения визуализации с использованием ионизирующего излучения. Понимание этих задач может способствовать достижению конечной цели — улучшению качества обслуживания пациентов и результатов лечения.

д) Контрольные вопросы:

1. Кто считается первым человеком, использовавшим ультразвук для медицинской визуализации с целью диагностики?
A. Джон Джулиан Уайлд.
Б. Карл Гелльмут Герц.
B. Сигео Сатомура.
Г. Карл Теодор Дуссик.

Ответ: Г. Несколько врачей и ученых в 1930-х гг. конкурировали за право первым применить ультразвук в медицинских целях. Карл Теодор Дуссик — австрийский психиатр и невролог — считается первым врачом, который использовал ультразвук в медицинской диагностике в 1942 г. Он описал свои попытки визуализировать структуры головного мозга и внутричерепные опухоли с использованием ультразвука. Джон Джулиан Уайлд был хирургом, описавшим различие во внешнем строении здоровой и раковой тканей. Карл Гелльмут Герц разработал область эхокардиографии в сотрудничестве с Инге Эдлером. Сигео Сатомура был первым врачом, использовавшим ультразвуковую допплерографию в своих исследованиях движения сердечного клапана.

2. Какой протокол исследования был первым мультисистемным ультразвуковым исследованием у постели больного, признанным в 1990-х гг. стандартом лечения?
A. Протокол быстрого УЗИ пациента в состоянии шока (RUSH).
Б. Фокусированная трансторакальная эхокардиография (FATE).
B. Фокусированное ультразвуковое исследование при травмах (FAST).
Г. Лимитированное ультразвуковое исследование сердца (CLUE).

Ответ: В. Несмотря на то что хирурги и специалисты по оказанию неотложной медицинской помощи в 1970-х гг. начали проводить оценку пациентов с травмами с использованием УЗИ, только в 1990-х гг. был разработан протокол исследования FAST (Focused Assessment with Sonography in Trauma — фокусированное ультразвуковое исследование при травмах), которое стало первым фокусированным УЗИ у постели больного, используемым для быстрого выявления угрожающих жизни состояний у пациентов с травмами. Мультисистемные протоколы УЗИ у постели больного, известные как RUSH (Rapid Ultrasound for Shock and Hypotension — быстрое УЗИ для оценки шока и гипотензии), FATE (Focused Assessed Transthoracic Echo — фокусированная трансторакальная эхокардиография) и CLUE (Cardiac Limited Ultrasound Examination — лимитированное УЗИ сердца) были описаны впоследствии в 2000-х гг., в настоящее время ни один из этих протоколов широко не распространен как стандарт лечения.

- Рекомендуем ознакомиться далее "Физика ультразвуковых исследований"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 24.12.2023