Урологи, которые выполняют и интерпретируют результаты УЗИ в своих кабинетах, должны знать о возможных биологических воздействиях ультразвука на ткани человека и о том, как эксплуатировать оборудование для обеспечения безопасности пациента. Во время ультразвуковой диагностики больному передается энергия, которая может вызывать биологические эффекты.

Максимальная мощность ультразвука в аппаратах для ультразвуковой допплерографии регулируется Федеральной службой США по контролю над качеством препаратов и пищевых добавок (Food and Drug Administration — FDA). В целом эти ограничения позволяют использовать энергию, достаточную для диагностики и безопасную для пациента. Общая энергия, производимая при ультразвуковом исследовании, контролируется оператором посредством выбора: 1) акустической мощности; 2) частоты; 3) режима ультразвука; 4) техники и 5) длительности исследования.

а) Биологические эффекты ультразвука. При попадании ультразвуковых волн в биологические ткани часть энергии распространяется дальше, часть отражается, еще часть рассеивается в виде тепла. Взаимодействие ультразвука с тканями вызывает термальные и механические эффекты.

б) Термальные эффекты. Наиболее важный термальный эффект ультразвука — это нагревание тканей. Оно связано с двумя механизмами затухания волны: рассеиванием и поглощением. Поглощение ультразвука тканями приводит к превращению механической акустической энергии в тепло. Количество выделяемого тепла прямо пропорционально частоте волны, ее амплитуде и длительности воздействия.

Работа, производимая ультразвуком при прохождении через ткань, измеряется в ваттах (Вт), как акустическая мощность в единицу времени. Распределение акустической мощности по площади называется интенсивностью. Интенсивность (I) выражается в Вт/см². Она зависит от площади сечения ультразвукового луча. При распределении одинаковой акустической мощности на меньшей площади интенсивность будет выше.

Количество тепла, которое образуется в тканях в результате воздействия ультразвука, прямо пропорционально интенсивности. Таким образом, при фокусировании луча на определенной анатомической области ткани нагреваются сильнее из-за увеличения интенсивности.

На степень нагревания ткани также оказывают влияние временные факторы. Нагревание зависит от времени, в течение которого датчик испускает сигналы (коэффициент заполнения), и общего времени (называемого временем работы), в течение которого волны воздействуют на ткань. Низкий коэффициент заполнения и сокращение времени работы уменьшают нагревание ткани. В стандартных режимах сканирования (серошкальный, энергетический, цветовой допплер) датчик двигается с определенными интервалами, что способствует уменьшению времени работы и ограничению визуализации определенных областей.

Кровоток в тканях также способствует рассеиванию тепла, обеспечивая меньшее нагревание ткани.

Тип ткани, на которую воздействует ультразвук, также влияет на степень нагревания. Ткани, в которых волны быстро затухают (ткани с высоким акустическим сопротивлением, например кости), нагреваются быстрее, поэтому мягкие ткани, прилежащие к костным структурам, сильнее подвержены нагреванию. Нагревание мягких тканей возникает и при попадании на них менее ослабленной волны, например, дистальнее жидкостных структур, таких как кисты (рис. 1).

Во время диагностического исследования на границе с костями ткани могут нагреваться до 1 °C. Локальное нагревание тканей безопасно в пределах 2—5 °C. В большинстве случаев при диагностическом сканировании степень нагревания тканей незначительна. Эффект нагревания тканей используется с терапевтической целью при заболеваниях суставов и мышц. При высокой интенсивности ультразвука (например, при HIFU) биологические эффекты нагревания и кавитации используются для разрушения ткани.

Стандартный серошкальный режим создает наименьшее нагревание тканей из-за низкой длительности и частоты повторения импульса. УЗИ в режиме цветового и энергетического допплера вызывает быстрое нагревание ткани. Спектральный допплер — это режим без автосканирования, в котором используется более высокая длительность и частота повторения импульсов (для избегания таких артефактов, как наложение), поэтому он обладает большим потенциалом к нагреванию. Спектральный допплер также имеет более продолжительное время работы, поскольку отдельные сосуды сканируются в фиксированном положении (рис. 2).

Нагревание тканей при обычном ультразвуковом исследовании не вызывает повреждения тканей или денатурации белков, а также не имеет тератогенного эффекта, кроме случаев с большой длительностью сканирования и без ограничения акустической мощности.

в) Механические эффекты. Ультразвуковая энергия создает в тканях акустическое поле. Оно, в свою очередь, создает механические силы, которые влияют на ткани на микро- и макроскопическом уровне. Давление, оказываемое акустическим полем, создает крутящий момент и вызывает движение, называемое потоковым. Эти силы могут потенциально повредить клетки или ткани, а также вторично вызывают нагревание ткани.

Один из феноменов, связанных с акустическим полем — кавитация — заслуживает особого внимания, поскольку в моделях на животных показано, что она вызывает повреждение тканей. Кавитация возникает, когда при воздействии ультразвука пузырьки газа в тканях вначале колеблются и вибрируют, а затем лопаются.

Разрыв пузырьков приводит к движению прилежащих частиц в тканях, которые, в свою очередь, вызывают повреждение. Оно может проявляться разрывом клеток и кровеносных сосудов или воздействовать на хромосомном (ультраструктурном) уровне. Кроме того, тепло, образующееся при быстром разрыве пузырьков газа, может приводить к образованию токсических химических продуктов (рис. 3).

Нежелательные механические эффекты акустического поля обычно возникают на поверхности газа и жидкости. Таким образом, эффект кавитации (в виде появления петехий) чаще всего наблюдается в легких и кишечнике. Порог для кавитации составляет примерно 1 кВт/см² (намного выше, чем средняя интенсивность 100 мВт/см², создаваемая большинством аппаратов).

г) Безопасность пациента. В большинстве случаев в урологической практике ультразвук создает энергию в тканях в пределах допустимых границ безопасности. Наиболее важный фактор для минимизации возможных нежелательных эффектов ультразвука — это хорошо подготовленный врач, проводящий данное исследование. Для уменьшения рисков необходимо тщательно выбирать акустическую мощность, частоту датчика и режим УЗИ в зависимости от показаний. Быстрая и эффективная техника сканирования имеет важное значение для уменьшения времени воздействия.

Чтобы помочь врачу контролировать биологические эффекты ультразвука, медицинская общественность приняла стандарты отображения на дисплее. Обычно представлено два показателя — механический индекс и термальный индекс (рис. 4). Эти показатели отражают вероятность биологических эффектов ультразвука в зависимости от используемого режима, частоты, акустической мощности и времени исследования. Механический и термальный индекс обычно отображаются на мониторе во время исследования, и все врачи должны знать, в какой части экрана они находятся. Важно понимать, что эти показатели не отражают порог безопасности и не измеряются напрямую.

д) Механический индекс. Механический индекс показывает вероятность возникновения кавитации. В тканях, которые не содержат стабилизированные газовые пузырьки (легкие и кишечник), риск кавитации низкий, если механический индекс не превышает 0,7. Для структур, расположенных рядом с легкими и кишечником, время сканирования должно быть ограничено, если механический индекс превышает 0,4 (рис. 5).

е) Термальный индекс. Термальный индекс отражает вероятность того, что температура ткани в ультразвуковом поле повысится на 1 °C. Точная последовательность нагревания тканей полностью не изучена, но при времени воздействия менее 60 с не опасен подъем температуры даже на 6 °C.

ж) Достижение результата с минимально возможным воздействием (принцип ALARA). В целом, если при проведении УЗИ урологами соблюдаются стандартные протоколы, риск нанесения вреда пациенту низкий. Хотя может возникать нагревание тканей, к настоящему времени не подтверждено его вредное влияние (кроме сканирования плода), за исключением длительного периода исследования.

«В отсутствие контрастных препаратов в клинической практике не подтверждены нежелательные эффекты, вызванные воздействием ультразвука на современных диагностических аппаратах. У млекопитающих описаны биологические эффекты (локализованное легочное кровоизлияние) при диагностическом воздействии, но их клиническое значение до сих пор не изучено. Ультразвук должны использовать квалифицированные врачи для оказания помощи пациенту». Все урологи должны стараться соблюдать принцип ALARA, который гласит: «Достижение результата с минимально возможным воздействием». Он направлен на уменьшение общей энергии, передаваемой пациенту во время исследования. Для этого необходимо:
1) не повышать акустическую мощность;
2) использовать необходимые режимы сканирования;
3) ограничивать время исследования;
4) настраивать фокус и частоту;
5) использовать функцию кинопетли во время составления протокола.

з) Помещение для сканирования. Помещение, в котором выполняется УЗИ, должно иметь достаточно места для ультразвукового оборудования с возможностью контроля освещения и температуры. Стол для осмотра пациента должен иметь регулировку по высоте для комфорта врача и простого доступа для пациента. Если в комнате есть окна, на них должны быть жалюзи для уменьшения бликов света на мониторе и сохранения конфиденциальности пациента. На рабочем месте нужно иметь достаточно пространства для безопасного обращения с иглами и биоптатами. Поскольку освещение в комнате приглушено, необходим дополнительный источник света для рабочей области, в которой биоптаты помещаются в контейнеры.

Целями оптимизации при проведении УЗИ являются обеспечение безопасности пациента и максимизация эффективности оператора со снижением риска профессиональных заболеваний опорно-двигательного аппарата.

Управление по охране труда установило электронное приложение, в котором содержится информация по безопасности оператора при выполнении УЗИ. Для достижения этих целей урологи должны самостоятельно устанавливать ультразвуковое оборудование и следить за рабочим местом. Врач должен соблюдать рекомендации для обеспечения безопасности пациентов и персонала. Также необходимо следовать рекомендациям по инфекционному контролю, включая соблюдение универсальных мер предосторожности, и надлежащему уходу, очистке и обслуживанию ультразвукового оборудования.

и) Данные пациента и протокол исследования. Перед выполнением УЗИ необходимо проверить личность пациента. Если планируется выполнить биопсию, следует проверить данные больного и правильно подписать все ультразвуковые изображения и контейнеры с биоптатами. На основании анализа дезоксирибонуклеиновой кислоты установлено, что до 1% биоптатов предстательной железы могут быть подписаны другой фамилией. Отчетность и подпись изображений подробно описаны в разделе 2. После исследования следует заполнить протокол и вместе с изображениями внести его в историю болезни.

к) Обслуживание оборудования. Ультразвуковое оборудование должно быть в хорошем состоянии, не менее чем раз в год необходимо проводить его калибровку. Следует соблюдать рекомендации производителя, федеральные и местные рекомендации по уходу за оборудованием. Его необходимо регулярно осматривать, проверять электрическую безопасность. При транспортировке ультразвукового оборудования необходимо следить за тем, чтобы датчик был установлен на аппарате. Поскольку датчик хрупкий, он не должен падать. Кабели датчика и шнур питания нужно зафиксировать на аппарате, чтобы они не лежали на полу для предотвращения повреждения.

л) Очищение и дезинфекция ультразвукового оборудования. После каждого исследования необходимо обрабатывать ультразвуковой датчик, кабели и сам аппарат. Датчики имеют хрупкие части, которые можно повредить при неаккуратном обращении, поэтому при обработке необходимо следовать рекомендациям производителя. Метод обработки и уровень дезинфекции датчика зависят от специфики исследования и вида тканей, с которыми соприкасается датчик. Необходимо соблюдать рекомендации по дезинфекции и стерилизации, опубликованные Центром по контролю над заболеваниями.

Абдоминальное, тазовое исследование или УЗИ органов мошонки считается некритическим, поскольку выполняется через интактную кожу. Сразу же по окончании исследования необходимо обработать датчик и его держатель. При высыхании геля на датчике его сложнее очистить. При обработке датчиков и оборудования персонал должен надевать перчатки. Во время обработки датчик необходимо отсоединять от аппарата. Ультразвуковой гель можно удалить с датчика, протерев его мягкой тканью. Датчик необходимо чистить мягким мылом и водой или специальным спреем после каждого использования. Чтобы не повредить датчик, следует применять дезинфицирующие средства, рекомендованные производителем.

При промывании датчика под проточной водой нельзя допускать ее попадания на место соединения датчика и кабеля. В воду можно погружать весь датчик целиком, кроме места соединения с кабелем. Каждый производитель указывает в инструкции правильный уровень погружения датчика. Для очищения датчика от геля можно использовать небольшую мягкую щетку.

При выполнении исследования, при котором датчик контактирует со слизистыми оболочками (например, при трансректальном исследовании), необходимо проводить дезинфекцию высокого уровня. Даже при использовании покрытия для датчиков после каждого исследования требуется такая дезинфекция. При обработке трансректального датчика и насадки для биопсии персонал должен надевать защитные перчатки и очки. FDA опубликовала рекомендации по обработке многоразовых наборов, используемых для биопсии.

Американский институт по применению ультразвука в медицине выпустил рекомендации по очистке и обработке внутриполостных ультразвуковых датчиков между исследованиями. С датчика снимают насадку для биопсии и кладут ее в контейнер для биологически опасных отходов. Далее датчик помещают под проточную теплую воду, чтобы смыть оставшиеся инородные частицы, после чего для тщательной очистки используют небольшое количество неабразивного жидкого мыла. С помощью маленькой щетки необходимо очистить зоны изгибов и щели в датчике. После этого его повторно обмывают теплой проточной водой и помещают в стерилизационную жидкость.

При этом необходимо соблюдать рекомендуемый производителем уровень погружения, чтобы не повредить датчик. Его необходимо погрузить в дезинфицирующее средство, разрешенное к использованию для дезинфекции высокого уровня на время, рекомендуемое производителем. Нельзя оставлять датчик в дезинфицирующем растворе дольше рекомендованного времени, поскольку длительное воздействие может его повредить. На сайте FDA опубликован список утвержденных дезинфектантов высокого уровня для обработки изделий медицинского назначения многократного использования. На сайте CDC доступны рекомендации по очистке медицинских устройств. После дезинфекции высокого уровня необходимо тщательно промыть датчик стерильной водой, высушить бумажным полотенцем и хранить в чистой среде до следующего использования.

С точки зрения дезинфекции ультразвуковой датчик и биопсийная иглаотносятся к «критическим» инструментам, поскольку они контактируют с кровью и биологическими жидкостями. Иглы многократного использования, учитывая их контакт с кровью и тканями при биопсии предстательной железы, должны проходить термическую стерилизацию. Если иглы относятся к термолабильным инструментам, необходимо выполнять химическую стерилизацию. Нельзя повторно использовать насадки для биопсии, на которых указано «для однократного применения», и их необходимо утилизировать как биологически опасные отходы. При очистке насадки для многократного применения ее сразу же необходимо поместить в раствор мягкого мыла.

Для очистки биопсийного канала и просвета насадки и удаления органических загрязнений необходимо использовать чистую щетку подходящего размера, после чего обмыть насадку водой и поместить в камеру для термической стерилизации. По ее окончании насадку до следующего использования следует хранить в стерильной камере.

- Рекомендуем ознакомиться далее "Настройка параметров УЗИ в урологии для оптимизации качества изображения"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 30.6.2023