Ультразвук, как неионизирующее излучение, принципиально отличается от рентгеновских методов, но имеет свои специфические механизмы воздействия на ткани. Диагностические возможности УЗ-аппаратов все время растут, и неизбежно возникает вопрос: какова цена этой визуализации для пациента?
В статье рассмотрим потенциальные риски, приведем выводы крупных исследований и разберем главные мифы о вреде УЗИ для организма и беременности.
Как работает ультразвуковое исследование
Ультразвуковое исследование — это метод визуализации, в котором используются волны с частотой выше порога слышимости человека (выше 20 кГц).
Процесс сканирования состоит из трех этапов:
- Генерация
Пьезоэлектрические кристаллы в датчике, при подаче на них электрического импульса, генерируют короткие импульсы высокочастотных звуковых волн и направляют их в ткани.
- Распространение и отражение
Волна распространяется через ткани, а затем отражается от границ сред с разным акустическим сопротивлением. Например, от границы между жидкостью и мягкой тканью или мягкой тканью и костью.
- Прием и формирование изображения
Отраженные эхосигналы улавливаются теми же кристаллами. Аппарат измеряет время от момента отправки сигнала до момента его возврата и интенсивность сигнала, на основе чего можно вычислить расстояние до отражающей структуры и ее плотность.
Таким образом, диагностическая информация формируется исключительно на основе анализа эхосигнала.
Влияние ультразвука на организм
Ультразвуковая волна является механическим колебанием частиц среды, а не потоком электромагнитных фотонов. Ключевое отличие от рентгенографии или компьютерной томографии заключается в уровне энергии.
Рентген и КТ обладают достаточной энергией для того, чтобы выбивать электроны из атомов. Эта ионизация приводит к образованию свободных радикалов и прямому разрыву химических связей, что может повреждать молекулу ДНК и запускать цепочку клеточных мутаций.
Энергии ультразвуковой механической волны, используемой в диагностических целях (в диапазоне от 1 до 20 МГц), недостаточно для ионизации атомов. Таким образом, отсутствует главный физический механизм, ведущий к генетическим и клеточным повреждениям. УЗИ не вызывает отдаленные стохастические эффекты, вероятность которых пропорциональна дозе. Соответственно, отсутствует риск канцерогенеза, мутаций или тератогенных эффектов.
Безопасность рентгена или КТ напрямую зависит от накопленной дозы облучения. Принцип радиационной защиты требует строго ограничивать частоту исследований, поскольку риски суммируются.
УЗИ не несет подобных рисков, поэтому нет и ограничений по частоте. Однако есть рекомендации по безопасности, которые сводятся к контролю двух видов воздействия во время каждой процедуры.
1. Тепловой эффект
Возникает, когда механическая энергия ультразвуковой волны поглощается тканями и преобразуется в тепло.
Риск гипертермии прямо пропорционален времени воздействия и интенсивности излучения. Наибольшую чувствительность к нагреву имеют эмбриональные ткани, глаза и области, где ультразвук проходит через кость.
Международные рекомендации от AIUM или WFUMB основаны на принципе, что повышение температуры ткани более чем на 1 °C выше нормы в течение длительного времени является потенциально значимым, а повышение на 2,5 °C может иметь клинические последствия. Наиболее критичным периодом является первый триместр беременности, когда происходит органогенез. Нагрев эмбриональных тканей до 41 °C может быть тератогенным.
Для безопасности все современные УЗ-аппараты обязаны отображать на экране тепловой индекс — TI. Это оценка максимально возможного повышения температуры ткани в градусах Цельсия, если бы исследование проводилось при текущих настройках мощности и времени.
Индекс TI бывает трех типов, в зависимости от сканируемой ткани, поскольку каждая имеет разное поглощение и кровоснабжение:
- TIS (Soft Tissue Thermal Index): индекс для мягких тканей, например печени и почек.
- TIB (Bone Thermal Index): индекс для сканирования вблизи кости (актуально в поздние сроки беременности, когда луч проходит через кость плода).
- TIC (Cranial Thermal Index): индекс для сканирования через кость черепа при нейросонографии.
Врач должен строго соблюдать пороговые значения.
- При рутинном 2D-сканировании рекомендуется поддерживать TI ≤ 1,0.
- В акушерстве при обследованиях в первом триместре крайне нежелательно превышать TI = 0,7, а также нужно минимизировать время экспозиции.
- Все импульсные доплеровские режимы (PW, Color Doppler) имеют значительно более высокие значения TI, чем 2D-режимы, так как работают с более длительными и мощными импульсами. При использовании доплера всегда требуется сокращать время экспозиции до абсолютного минимума.
2. Механический эффект
Возникает в фазе отрицательного пикового давления ультразвуковой волны, которое может взаимодействовать с газами, растворенными в тканях и жидкостях организма. Этот процесс называется кавитацией.
Стабильной считается кавитация, при которой микропузырьки газа, например в контрастных веществах, начинают колебаться под воздействием волны. Это может вызывать микропотоки жидкости вокруг пузырька. В диагностических режимах это безопасно.
Инерционной называют кавитацию, когда пузырьки газа резко и быстро схлопываются, что генерирует локализованную ударную волну и высокие температуры в микроскопическом объеме. Это теоретически может привести к локальному разрушению клеток.
Для оценки риска инерционной кавитации используют механический индекс (MI). Это расчетная величина, которая отображает вероятность нетеплового воздействия в месте фокуса луча.
MI = константа * Pr / √f, где:
- Pr — пиковое отрицательное давление (в МПа) в точке фокуса;
- f — центральная рабочая частота датчика (в МГц).
Из формулы видно, что риск кавитации увеличивается с ростом отрицательного давления и снижается с ростом частоты. Таким образом, ниже частота — выше риск MI.
Согласно международным стандартам, диагностические аппараты не должны превышать порог MI = 1,9.
В большинстве мягких тканей тела, например печени, почках, миометрии, даже при MI, близком к 1,9, риск инерционной кавитации считается крайне низким, поскольку в них недостаточно свободных ядер кавитации (микроскопических пузырьков). Риск возрастает в тканях, содержащих воздух, поэтому при сканировании легких, кишечника или при использовании ультразвуковых контрастных веществ следует проявлять особую осторожность и поддерживать MI < 1,0. Хотя кавитация маловероятна в гомогенных тканях плода, в акушерстве MI всегда должен быть минимально достаточным для получения диагностической информации.
H2: Эпидемиологические данные: долгосрочная безопасность
Для полного понимания безопасности УЗИ обратимся к исследованиям, которые анализируют последствия воздействия ультразвука и его потенциальный вред.
Так, одно из самых ранних проспективных исследований (prospective study) провели венгерские ученые в 1972 году. Они в течение нескольких лет наблюдали за детьми, чьи матери проходили УЗИ во время беременности. Результаты этого анализа не выявили статистически значимых различий в физическом, неврологическом и интеллектуальном развитии между группой, подвергшейся воздействию УЗИ, и контрольной группой.
Регулярные обзоры делают такие организации, как Американский институт ультразвука в медицине (AIUM) и Всемирная федерация ультразвуковой медицины и биологии (WFUMB). Они постоянно приходят к выводу, что нет убедительных доказательств повышенного риска заболеваний, в том числе онкологических, связанных с диагностическим УЗИ у детей и подростков.
Международное общество ультразвука в акушерстве и гинекологии (ISUOG) в своем заявлении, основанном на метаанализе, подчеркнуло, что нет научно доказанной связи между воздействием ультразвука в первом или втором триместрах и развитием расстройств аутистического спектра (РАС).
Таким образом, на основании десятилетий клинического использования и обширной научной литературы можно резюмировать: при соблюдении международных стандартов мощности и контроле TI и MI диагностическое УЗИ не имеет доказанных долгосрочных неблагоприятных последствий для здоровья человека.
Принцип ALARA
Международный консенсус придерживается принципа ALARA (As Low As Reasonably Achievable). Это стандарт, который требует, чтобы мощность и время воздействия ультразвука всегда были настолько низкими, насколько это разумно. ALARA призывает не снижать качество диагностики, а оптимизировать ее:
- Если информация может быть получена на низких уровнях мощности (низкие TI и MI), нет причин использовать более высокие.
- Если для получения критически важной информации необходим доплер с высоким TI, например для фетальной кардиологии, его использование оправданно, но должно быть минимально по времени.
Врач должен всегда отслеживать отображаемые индексы на мониторе аппарата. Следует придерживаться стандартов TI и быть особенно осторожным при УЗИ плода в первом триместре. При недостаточно ярком изображении рекомендуется сначала увеличить усиление (Gain), а не выходную мощность (Output Power). Усиление не влияет на мощность ультразвукового луча и, следовательно, не поднимает индексы TI и MI.
Мифы и факты о вреде УЗИ
Теперь мы можем систематизировать наиболее частые заблуждения касательно вреда УЗИ для здоровья и ранних сроков беременности, которые существуют среди пациентов.
| Миф | Правда |
| УЗИ сильно облучает, как рентген или КТ | УЗИ — это механическое, неионизирующее излучение. Оно не обладает энергией, достаточной для ионизации атомов и прямого повреждения ДНК. Таким образом, отсутствует риск канцерогенеза и мутаций |
| УЗИ может спровоцировать рак | Канцерогенез связан с повреждением ДНК. Поскольку УЗИ — неионизирующее излучение, оно не вызывает прямого повреждения ДНК |
| Часто делать УЗИ вредно, так как доза излучения накапливается | Для УЗИ не существует понятия накопленной дозы, в отличие от радиационного воздействия. Безопасность зависит от контроля мощности (TI и MI) во время каждой процедуры |
| УЗИ вызывает аутизм или задержку развития у ребенка | Крупные эпидемиологические исследования не выявили статистически значимой связи между диагностическим УЗИ и неблагоприятными неврологическими исходами |
| 4D-УЗИ и доплер более опасны, чем обычное 2D | Эти режимы, особенно импульсный доплер, действительно работают на более высокой мощности (выше TI). Однако они безопасны при правильном использовании. Время экспозиции сокращено до абсолютного минимума |
| УЗИ нагревает и повреждает ткани | УЗИ действительно может вызывать тепловой и механический эффекты, но они не наносят вреда организму при соблюдении стандартов. Врач обязан поддерживать индексы TI и MI на безопасном уровне, что гарантирует отсутствие клинически значимого повреждения или перегрева |
| Нужно избегать УЗИ в первом триместре из-за высокого риска | В первом триместре УЗИ критически важно. При контроле TI < 0,7 польза ранней диагностики значительно превышает теоретические риски |
Почему важно регулярно проверять УЗИ-аппарат
Чтобы гарантировать безопасность пациента, необходимо строго контролировать исправное состояние системы и проводить ее регулярное техническое обслуживание согласно регламенту производителя.
Кроме того, плановое и регулярное техническое обслуживание гарантирует качество изображения. Если оно падает из-за неисправности, например плохой фокусировки, врач вынужден увеличивать выходную мощность. Тем самым он неоправданно повышает TI и MI и нарушает принцип ALARA.
FAQ
Можно ли часто делать УЗИ без вреда?
Да, можно. УЗИ не имеет накопительной дозы, как рентген. Главное — чтобы врач контролировал мощность (TI и MI) во время каждой процедуры.
Опасно ли УЗИ для плода при беременности?
Нет, диагностическое УЗИ не опасно. Многолетние исследования не выявили доказанного канцерогенного или тератогенного вреда при соблюдении стандартов мощности.
Есть ли побочные эффекты после УЗИ?
Нет, диагностическое УЗИ не вызывает побочных эффектов. В теории существует риск теплового или механического воздействия, но он минимален, так как врач контролирует индексы TI и MI.
Почему врачи считают УЗИ безопасным?
УЗИ считается безопасным, потому что оно не вызывает повреждения ДНК, в отличие от рентгеновских методов. Вся доказательная база подтверждает, что при контроле мощности оно не имеет отдаленных негативных последствий.
При каких заболеваниях УЗИ не рекомендуется?
УЗИ — высокобезопасный метод и практически не имеет абсолютных противопоказаний. Временные ограничения накладываются при обширных повреждениях кожи или ожогах в месте контакта датчика, но не из-за самого ультразвука, а из-за механического давления и необходимости наносить гель.
Заключение
УЗИ — это безопасный метод визуализации, который не наносит вред здоровью, в том числе плоду во время беременности. Многолетние эпидемиологические исследования и позиция ведущих мировых организаций полностью опровергают мифы о канцерогенном, тератогенном или накопительном риске.
При этом безопасность процедуры контролирует врач. Он должен следить за индексами TI и MI и соблюдать принцип ALARA. Именно так можно обеспечить высокую диагностическую точность, но избежать потенциальных тепловых и механических биоэффектов.