Inżynier i Fizyk Medyczny 5/2015 vol. 4
275
artykuł
/
article
ultrasonografia
/
ultrasonography
Ultrasonografia bazuje na wysyłaniu i rejestracji odbitych fal dźwiękowych w paśmie częstotliwości
niesłyszalnych dla człowieka. Część energii fali ultradźwiękowej, za pośrednictwem kilku procesów,
zostaje zdeponowana w ośrodku badanym, wywołując efekty uboczne i niepożądane. Należy zasta-
nowić się, czy diagnostyka ultrasonograficzna jest w pełni bezpieczna dla pacjentów.
Efekty biologiczne ultrasonografii.
Czy ultrasonografia jest bezpieczna?
Monika Jędrzejewska, Bartosz Węckowski, Piotr Jankowski
Polskie Towarzystwo Inżynierii Klinicznej, ul. Naramowicka 219a/18, 61-611 Poznań, tel. +48 602 303 517, e-mail:
Zalety korzystania
z ultradźwięków
W przeciwieństwie do wszystkich innych urządzeń obrazowania
medycznego (z wyjątkiemMRI), wUSG nie stosuje się promienio-
wania jonizującego. Oznacza to, że samo urządzenie nie stwarza
bezpośredniego ani pośredniego ryzyka dla pacjenta, pacjentki
oraz płodu. Zaletą ultrasonografii nad MRI jest możliwość ob-
razowania w czasie rzeczywistym. Niezaprzeczalną przewagą
badania USG nad MRI jest niższy koszt wykonania badania oraz
dużo większa dostępność urządzeń w ośrodkach zdrowia. Sze-
roki wachlarz zastosowań i przeświadczenie o nieszkodliwości
badań USG powoduje zwiększenie narażenia pacjentów na dzia-
łanie fal ultradźwiękowych, które mogą wywoływać fizyczne
zmiany w tkankach. Nie ma badań na ten temat ewidentnie po-
twierdzających tę opinię, jednak coraz więcej osób twierdzi, że
nasz obecny stan wiedzy nie daje nam jednoznacznej odpowie-
dzi na pytanie odnośnie bezpieczeństwa lub efektów ubocznych
rozchodzenia się fal ultradźwiękowych [1]. Skutki/efekty oddzia-
ływania możemy podzielić na: termiczne i nietermiczne.
Efekty termiczne
W procesie oddziaływania ultradźwięków z materia część energii
fali zostaje zaabsorbowana (np. przez kości – u dorosłych absorbu-
ją około 60% energii [1]) i ulega przekształceniu w ciepło, co może
doprowadzić do uszkodzeń tkanek. Wzrost temperatury zależy
od ilości zaabsorbowanej energii, a więc natężenia ultradźwięków
i ich częstotliwości wmaterii. Badania hipertermii na zwierzętach
wskazują, że uszkodzenia tkanek zależą od temperatury, czasu
nagrzania oraz typu i wrażliwości tkanki [2]. Mechanizmy działania
efektów termicznych są dosyć dobrze znane i opisane, ze względu
na wiele modeli analitycznych umożliwiających określenie wzro-
stu temperatury w tkankach. Budowa przetwornika ultrasono-
graficznego powoduje, że natężenie fali ultradźwiękowej na prze-
kroju poprzecznym wiązki ultradźwiękowej jest nierównomierne.
W centralnej części wiązki obserwuje się natężenie szczytowe.
Średnie natężenie wprzestrzeni jest to średnie natężenie na prze-
kroju poprzecznym wiązki. Po połączeniu informacji przestrzen-
nych i czasowych, wprowadzono dodatkowe terminy: natężenie
szczytowe w przestrzeni uśrednione w czasie oraz średnie natę-
żenie w przestrzeni uśrednione w czasie. Od tych efektów zależą
skutki termiczne. Wpływ ma również sumaryczny czas badania
danego przekroju tkankowego.
Należy pamiętać, że natężenie fali to iloraz mocy źródła i pola
powierzchni, przez którą przechodzi fala. Ponieważ wiązka
ultradźwięków emitowana przez głowicę ma kształt klepsydry, na-
tężenie fali jest największe w ognisku. Przy propagacji przez tkanki
wiązka ulega jednak tłumieniu, dlatego w praktyce do największe-
go wzrostu temperatury dochodzi pomiędzy głowicą i ogniskiem
(w zależności od odległości ogniska, rodzaju tkanki i ciepła wytwa-
rzanego przez samą głowicę). Działanie termiczne uzależnione jest
od tłumienia fali ultradźwiękowej w tkankach, zatem minimalne
obserwowane jest w płynach, a największe w kościach. Fala o du-
żej częstotliwości jest w tkankach tłumiona szybciej niż fala omałej
częstotliwości. Przy przechodzeniu przez przestrzenie płynowe
(np. pełny pęcherz) wiązka jest słabo tłumiona, dzięki czemu do
głęboko położonych tkanek dociera duża energia fali.
Drugą ważną cechą jest zdolność tkanek do odprowadzania
wytworzonego ciepła. Ciepło wytwarzane przez głowicę i zde-
ponowane w narządach badanych, odprowadzane jest przede
wszystkim przez krew do całego organizmu. W 1976 roku FDA
(
Food and Drug Administration
) przedstawił dokument w formie
rekomendacji/zalecenia, ograniczającego maksymalne natę-
żenia fal ultradźwiękowych emitowanych przez diagnostyczne
aparaty ultrasonograficzne.
Największych wzrostów temperatury należy spodziewać się na
pograniczu tkanek miękkich i kości oraz podczas badania dopple-
rem pulsacyjnym. Kości płodu oraz struktury czaszki są szczegól-
nie zagrożone podczas badania przezczaszkowego. Dlatego wyli-
cza się dla tkanek miękkich osobny wskaźnik temperaturowy oraz
wskaźnik temperaturowy dla kości, gdy ta znajduje się w ognisku
