УЗИ: кому, где, когда и сколько?

Ультразвуковое исследование делается практически всем беременным женщинам, причем неоднократно. Обычно УЗИ выполняют в женской консультации, где наблюдается будущая мама, - это так называемый первый уровень ультразвукового акушерского скрининга («просеивания», по-русски говоря). В случаях же, когда УЗИ первого уровня обнаружило определенные проблемы, может понадобиться более детальное и квалифицированное ультразвуковое сканирование - исследование второго уровня акушерского УЗ-скрининга. Таковое обычно делается в межобластных медико-генетических консультациях, центрах пренатальной диагностики и других учреждениях, оснащенных сканерами высокой разрешающей способности и укомплектованных персоналом экспертной квалификации.

Что касается сроков беременности, на которых следует проходить УЗИ, то следует признать: они могут сильно варьироваться в зависимости от особенностей течения конкретной беременности. Если речь идет о «проблемной» беременности, то количество ультразвуковых исследований может легко превысить десяток. Однако при любой беременности число пройденных женщиной УЗИ должно быть не менее трех. Причем сроки для этих исследований зафиксированы в нормативных документах Минздрава России - это полезно знать любой будущей маме, хотя бы для того, чтобы оценить профессиональную квалификацию и добросовестность наблюдающего ееврача.

Первое УЗИ обычно выполняется в промежутке между 10 и 14 неделями беременности, второе - между 20 и 24, третье - между 32 и 34 неделями. Задачи, возложенные на эти три стандартных исследования, были детально рассмотрены выше, так что повторяться нет смысла. Зато наверняка имеет смысл обсудить другую весьма важную проблему:

Действительно ли УЗИ абсолютно безопасно для плода?

Как известно, абсолютно безопасного в мире нет ничего. Эта прописная истина в полной мере относится и к УЗИ. Ультразвук, к сожалению, не является совершенно безобидным фактором внешней среды - при высокой интенсивности и больших суммарных дозах облучения ультразвуковые волны способны повреждать генетический аппарат живых клеток и даже физически уничтожать их. Применительно к зародышу это чревато возникновением грубых уродств и даже гибелью - что и было неоднократно доказано в экспериментах на эмбрионах животных еще в 70-е годы прошлого столетия. Разумеется, такие дозы и интенсивность никогда не использовались в процессе стандартного ультразвукового сканирования человеческого плода. Эпидемиологи, «держащие руку на пульсе» заболеваемости в течение десятков лет, свидетельствуют о том, что обычное ультразвуковое сканирование сколько-нибудь значимым повреждающим эффектом в отношении человеческого зародыша и плода не обладает. Именно поэтому профильный комитет экспертов Всемирной организации здравоохранения официально одобряет четырехкратное УЗИ во время беременности. Оговаривая при этом, что ранее 10 недели беременности данное исследование, по возможности, проводить не следует.

Дыма без огня, как говорится, не бывает, и в медицинской литературе нет-нет, да и промелькнет очередное неприятное известие, касающееся УЗИ. Например, в июне 1999 года группа исследователей из Дублина опубликовала результаты исследования, заставляющие усомниться в полной безопасности даже тех параметров УЗИ, которые рутинно используются в акушерстве. В частности, это исследование обнаружило повышенный процент предраковых мутаций у эмбрионов лабораторных мышей, подвергавшихся неинтенсивному воздействию ультразвука - как раз такому, какое бывает при обычном УЗИ в женской консультации. Это значит, что вероятность развития рака у мышей, внутриутробно подвергшихся воздействию ультразвука, несколько выше по сравнению с животными, УЗИ в материнской матке не «проходившими». И хотя сами исследователи далеки от того, чтобы делать сколько-нибудь категоричные выводы из своей работы, «написанное пером» игнорировать невозможно при всем желании.

В общем, без обычных для любой медицинской технологии символических «весов» семье, планирующей обзавестись потомством, не обойтись и в случае с акушерским УЗИ. Однако подумайте: на одной чаше этих весов находится вполне ощутимый (2-4-процентный) риск рождения ребенка с инвалидизирующим уродством, а на другой… предварительные результаты единственного исследования, проведенного на лабораторных мышах. Миллионы детей за прошедшие десятилетия подверглись внутриутробному воздействию ультразвука, при этом никакие эпидемиологические исследования, как уже было сказано, не обнаружили связанных с этим воздействием тревожных изменений в состоянии детского здоровья.
Да, ультразвук - достаточно серьезное физическое явление, и неразумно было бы относиться к нему просто и безмятежно: 8-10 раз пытаться «разглядеть» пол плода или повторно и без особой необходимости уточнять его предлежание и характер сердечной деятельности. Но двухэтапный акушерский УЗ-скрининг остается в настоящее время полностью оправданным, невзирая на то, что работа ученых из Дублина дала мировой медицине повод для самых серьезных размышлений.

Что такое 3D-УЗИ?

УЗИ - ультразвуковое исследование. Произошло от латинского слова «ultra» - «сверх». Сверхзвук не воспринимается человеческим ухом, поскольку колебания звуковой волны в этом случае воспроизводятся с очень большой частотой. Слышат сверхзвук только дельфины и... УЗИ-аппараты. 3D-УЗИ иногда называют четырехмерным. Это объясняется просто: четвертым измерением, в данном случае, является время. То есть, трехмерное изображение в реальном времени и называется четырехмерным. Данное слово придумано разработчиками приборов. В большинстве случаев все УЗИсканеры работающие в 3D используют и метод 4D.

В результате 2D УЗИ получают плоское изображение картинки в двух измерениях - по длине и высоте. По сути своей - фотографию. 3D-исследование позволяет увидеть трехмерное изображение, то есть по длине, высоте и глубине. Проще говоря, объемное. Можно даже записать на кассету целый видеофильм. Если привычный снимок УЗИ почти ни о чем не говорит будущей маме и родственникам - на нем видны лишь непонятные точки и линии, то в трехмерном изображении малыш выглядит таким, какой он есть на самом деле. А на «видео» можно проследить за его движениями, рассмотреть любые части тела, вплоть до махоньких пальчиков! Увидеть, как крошечный человек улыбается, плачет, зевает или «смущенно» прикрывает личико ручонками. Изображение передается на экран практически в on-line, с отставанием в несколько долей секунды.

Впервые трехмерный УЗИ-аппарат появился в Австрии, в 1989 году. Но тогда он был далек от совершенства. Качество картинки - очень низкое. Чтобы получить одно статичное трехмерное изображение, необходимо было потратить полчаса. Естественно, от применения этого метода в ведении беременности отказались.

Попытки усовершенствовать 3D-аппарат возобновились только в 1996 году, когда благодаря развитию компьютерных технологий появился сканер. Он мог считывать и передавать объемное изображение в режиме реального времени. На его основе разработали датчик (трансдюсер) для «трехмерного» УЗИ-аппарата. По виду он практически ничем не отличается от обычного, только в несколько раз больше по размеру. Внутри него заключен обычный двухмерный датчик, который постоянно перемещается туда-сюда и передает в мощный компьютер, установленный внутри сканера, множество статичных двухмерных изображений. А внутри специального встроенного модуля они суммируются, и на экран монитора выводится объемная картинка. Частота сканирования, интенсивность и мощность звуковых волн остаются прежними.

Многие будущие мамы ошибочно полагают, что УЗИ опасно для их малыша. Выводы эти они сделали потому, что во время проведения сеанса кроха в животике ведет себя беспокойно, толкается, как будто чувствует дискомфорт. Между тем, статистика показывает, что реакцию малыша во время УЗИ чувствует примерно половина женщин. В остальных случаях внутри мамы - полное спокойствие. Это говорит о том, что в некоторых случаях время проведения эхограммы (так еще называют УЗИ) совпадает со временем активности малыша. Врачи ручаются, что УЗИ - самый безопасный из всех методов лучевой диагностики (флюорографии, рентгена, компьютерной томографии, ядерно-магнитного резонанса).

За многие годы использования в медицинской практике двухмерного ультразвукового исследования врачи разработали систему анализа данных, полученных в ходе процедуры. Так, например, каждому сроку соответствуют определенные размеры головки, других частей тела и органов малыша. То есть 2D УЗИ позволяет довольно точно определить состояние мамы и ребенка, выявить возможные отклонения в развитии беременности.

Данные трехмерного исследования дополняют и уточняют картину, полученную «по старинке». С его помощью можно добыть важные сведения о некоторых пороках развития, особенно конечностей, таких частей тела, как лицо, руки, позвоночный столб. Если врач заподозрил неладное после 2D-исследования, он может назначить сеанс трехмерного УЗИ. То есть сочетание двух методов дает наиболее ясное представление о состоянии будущей мамы и крохи.

Кстати сказать, не всегда мама, да и врач тоже, могут ясно и отчетливо увидеть чадо на экране. Это зависит от нескольких моментов: положения крохи в утробе; активности малютки. Чем больше он двигается, тем яснее будет изображение и интереснее «кадры». Если кроха не желает «дефилировать», врач может предложить прекратить на время исследование и возобновить его через некоторое время. В этот момент маме рекомендуется выпить какой-нибудь сладкий напиток. Это, как правило, «возбуждает» малыша через 10-15 минут; расположения пуповины и плаценты; количества околоплодных вод. Чем их меньше, тем хуже изображение; избыточного веса будущей мамы; наличия рубцов на животе после перенесенных операций.

Что же увидит на экране мама во время сеанса трехмерного УЗИ? Это зависит от срока беременности. Рассмотреть зарождающуюся внутри вас жизнь можно уже в первые недели после зачатия, когда размер эмбриона составляет всего 15 миллиметров.

К 8-ой неделе уже можно различить головку и туловище эмбриона, формирующиеся конечности. И, главное, понять, а не ожидаете ли вы двойню.

С 10-й по 16-ю недели можно увидеть малыша, так сказать, во всей красе: позу, в которой он лежит, ручки, ножки, пуповину. Личико вы тоже увидите, но оно еще совсем не похоже на лицо человека.

15-30 недель - самое подходящее время для настоящего знакомства. После 20 недели уже можно различить каждый пальчик малютки. С 28 недели, если повезет, вы сможете увидеть, как он улыбается, сосет пальчик, «почесывается», сжимает кулачки и строит забавные рожицы. После 23-25 недель чадо становится настолько большим, что получить его изображение целиком практически невозможно. На экране поочередно можно увидеть голову, плечики, ручки, туловище, ножки.

Дополнительно, по рекомендации врача, на сроке 15-16 недель можно проверить нервную систему малыша, в 26-29 недель - наличие воспалительных процессов, в 33-34 недели - исключить развитие гипотрофии.

Если сделать несколько сеансов трехмерного УЗИ на протяжении всей беременности, можно «отснять» целый документальный фильм о жизни крохи до рождения. Вам разве не было бы интересно, как там жилось, внутри? Наверно, и ваш малыш не откажется от таких впечатлений, когда подрастет. И на вопрос «Где я был, когда меня не было?», который всегда ставит родителей в тупик, вы будете отвечать легко и просто!

В России обязательным минимумом считается 4 посещения кабинета УЗИ-диагностики в течение 9 месяцев.

1-й раз: срок - до 7 недель.

Врач фиксирует присутствие плода в матке, чтобы исключить внематочную беременность.

2-й раз: срок 8-11 недель

Благодаря исследованию, на данном сроке можно выявить грубые аномалии в развитии ребенка, генетические заболевания. Кроме того, устанавливается срок беременности. Контролируется сформировавшаяся к этому моменту сердечная деятельность.

3-й раз: срок 19-21 неделя

Оценивается развитие основных внутренних органов и систем малыша, которые сформировались к этому времени.

4-й раз: за 2-3 недели до предполагаемого срока родов.

На данном сроке выявляются плацентарная или сосудистая недостаточность, фиксируется положение плода (вперед головкой или ягодичками), размер малыша и маминых родовых путей.

Провожая уходящий век, сообщество ведущих мировых производителей УЗ-медицинского оборудования вступает в динамичный период кардинальной смены поколений диагностических систем. Казавшиеся фантастическими еще каких-то десять лет назад, новые технические решения де-факто стали общепринятыми стандартами средств визуализиции. Применительно к УЗ-платформам речь прежде всего идет о широкомасштабном внедрении цифровой технологии формирования луча, используемой как при приеме, так и при излучении зондирующих сигналов. В сочетании с полномерной цифровой обработкой сигнала эта технология позволяет реализовывать новые подходы к формированию диаграммы направленности УЗ-датчиков. Что это за подходы и в чем их достоинства? Каково их практическое применение?

Цифровое формирование диаграммы направленности излучателей в УЗ-платформах позволяет добиться высокой идентичности амплитудно-частотных характеристик приемных каналов, скорректировать их в соответствии с заданным эталоном и легко устранять неизбежные технологические погрешности, возникающие в процессе изготовления датчиков. Это обеспечивает высокую чувствительность диагностической системы и длительную стабильность параметров тракта обработки сигнала. Благодаря отсутствию присущих аналоговым цепям параметрических уходов и потерь отпадает необходимость в частой калибровке устройства. Как следствие, эксплуатационная надежность диагностических платформ возрастает. Опираясь на цифровое диаграммообразование, можно эффективно динамически фокусировать излучение датчика по глубине исследуемого объекта, меняя весовые коэффициенты при фазировании в зависимости от номера отсчета АЦП или порядкового номера группы. При этом не нужно, как это делалось раньше, отключать часть излучателей, что приводило к потере энергии [1]. Появляется возможность чрезвычайно гибко управлять угловыми размерами, формой, направлением распространения, интенсивностью (в режиме зондирования) и разрешением (в режиме приема) УЗ-луча.

Реализация датчиков на базе цифровых решеток обеспечила одновременный многолучевой прием сигналов во всем рабочем секторе и тем самым позволила сократить время формирования УЗ-изображения. При этом сигнал передатчика может быть расфокусирован, “засвечивая” широкий телесный угол, а реализация сверхрелеевской разрешающей способности по направлениям прихода сигналов, их доплеровской частоте и времени задержки способствует достижению требуемой детализации изображения. Сегодня известен достаточно обширный арсенал методов обеспечения сверхрелеевского разрешения [2–4], позволяющих в зависимости от отношения сигнал/шум проводить раздельную селекцию до десяти “точечных” фантомов в пределах главного лепестка приемной диаграммы направленности УЗ-датчика. На рис. 1 представлены полученные автором результаты сверхрелеевского разрешения двух сигналов [4], соответствующие различным соотношениям начальных фаз радиоимпульсов.

В целом же благодаря высокому, недостижимому с помощью аналоговой техники динамическому диапазону цифровые методы формирования луча обеспечивают близкие к предельным значениям точность оценивания параметров сигналов, их осевое, поперечное и контрастное разрешение с улучшенной дифференциацией тканей по яркостному признаку. Кроме того, применение технологии цифрового диаграммообразования позволяет максимально унифицировать узлы и блоки аппаратуры, упростить процесс реконфигурации и модификации УЗ-систем, сводящийся зачастую лишь к замене программного обеспечения, а также адекватно цифровыми методами моделировать процессы, протекающие в тканях организма при прохождении УЗ-сигнала. И наконец, благодаря запоминанию и хранению практически в течение неограниченного времени больших информационных массивов, возможна их многократная модификация в процессе визуализации с помощью разнообразных программных фильтров, улучающих как восприятие УЗ-изображения, так и детализацию тонких анатомических структур.

Следует отметить, что техника цифрового диаграммообразования по сути отличается от методов, используемых в традиционных средствах цифровой обработки сигналов фазированных решеток излучателей. Основная особенность современных систем цифрового диаграммообразования – применение АЦП в каждом приемном канале с оцифровкой сигнала, как правило, на несущей частоте (рис.2). При этом исключаются операции преобразования частоты, детектирования сигналов с выделением огибающей и, тем самым, уменьшаются энергетические потери, повышается чувствительность приемной системы и упрощается конструкция установки. Тактовые импульсы разводятся от генератора так, чтобы АЦП приемных каналов срабатывали одновременно. Затем данные, описывающие в виде отсчетов АЦП или их частичных сумм мгновенное распределение УЗ-поля на раскрыве датчика, сбрасываются в буферное ЗУ. Дальнейшее формирование диаграммы направленности приемного луча осуществляется программным способом с помощью процессоров обработки сигнала (DSP), выполняющих синфазное суммирование значений напряжений всех сигналов для заданных угловых направлений. При цифровом формировании зондирующего луча – наоборот, синтезированные с помощью процессора сигнала цифровые значения напряжений зондирующего импульса поступают на ЦАП, с выхода которых снимаются усиленные и отфильтрованные аналоговые сигналы. Эти сигналы поступают на соответствующие УЗ-излучатели. Такой принцип цифрового диаграммообразования – достаточно общий. В конкретных устройствах он может быть изменен в соответствии с возможностями элементной базы, а также опытом и теоретической подготовкой разработчиков.

Среди производителей, успешно решающих проблемы цифрового диаграммообразования в современных УЗ-системах, прежде всего нужно отметить фирму Analog Devices – одного из крупнейших поставщиков сигнальных процессоров, АЦП и ЦАП. Пакет УЗ-сигналов в типичной УЗ-платформе фирмы генерирует электромеханический преобразователь передающей схемы, контактирующей с телом пациента (рис.3) [5]. Частота несущей в зависимости от модели датчика равна 1–13 МГц. В каждом приемном канале системы предусмотрен усилитель с цифровой временной регулировкой усиления (TGC) типа AD600/602/603, компенсирующий потери энергии эхосигналов, приходящих с глубины тела. В своих системах фирма чаще всего использует десятиразрядные АЦП типа AD 9040А с частотой дискретизации 40 МГц. Сигналы, снимаемые с выхода АЦП, суммируются и обрабатываются сигнальным процессором (как правило, схемы типа ADSP–2181, ADSP–2171 или ADSP–21062). В систему могут также входить доплеровский канал для измерения скорости кровотока и канал визуализации УЗ-изображения. Таким образом, в системах Analog Devices новейшие технологии реализуются на достаточно распространенной и отнюдь не экзотической элементной базе. Разработка 12-разрядных АЦП с максимальной частотой дискретизации 105 МГц (AD 9432) и 250-МГц сигнальных процессоров типа TigerSHARC служит предпосылкой для дальнейшего упрочнения позиций фирмы на рынке перспективного УЗ-оборудования.

Пример приборов, удачно сочетающих максимальный набор технологических новаций, – семейство диагностического оборудования фирмы General Electric, в которое входят цифровые платформы LOGIC 400 MD, LOGIC 500 MD LOGIC 700 MR [6]. Эти устройства, несколько отличаясь друг от друга характеристиками и назначением, имеют одну и ту же фундаментальную архитектуру: цифровой формирователь луча с линией задержки цифровых сигналов и устройством их суммирования, а также схема цифровой обработки акустических сигналов. Систему LOGIC 700 MR, выполненную на базе решетки с 1024х4 излучателями, с полным правом можно считать лидером на рынке. Датчики системы изготовлены по перспективной технологии активных матричных кристаллов, что позволяет эффективно динамически фокусировать луч в двух


8-09-2015, 19:31