2.4 Безпека при ультразвукових дослідженнях

Хоча ультразвукові дослідження є практично безпечними порівняно з іншими
аналогічними методами дослідження, деякі країни світу і нині продовжують пошук показників для інформування медперсоналу про безпеку досліджень. В зв'язку з цим Американський Інститут Ультразвуку в медицині (AIUM) та Національна Асоціація виробників електрообладнання США (NEMA) розробили "Стандарт відображення в реальному масштабі часу температурного та механічного індексів в діагностичному УЗ обладнанні".

Температурний індекс ТІ (ТІ) визначається як відношення реальної потужності УЗ променя до потужності, необхідної для підвищення температури досліджуваної частини тіла на 1°С. Тобто його числове значення приблизно відповідає величині можливого підйому температури при найбільш негативних обставинах. Розроблені три різновиди індексів: ТІS – для м'яких тканин; ТІВ – для кісткових структур, розміщених біля фокусу УЗ променя; ТІС – для черепної кістки.

Механічний індекс МІ (МІ) – призначається для оцінки потенційного ризику виникнення кавітації (тобто утворення і зростання кількості газових міхурців в тканинах за рахунок розрідження середовища). МІ – це відношення Р до квадратного кореня частоти перетворювача і, як і ТІ, не має фізичної розмірності. Тут Р – максимальний тиск розрідження УЗ хвилі УЗХ (USV).

Безпека застосування ультразвукових медичних датчиків розглядається в двох аспектах. По-перше, датчик має безпосередній контакт із поверхнею тіла пацієнта чи поверхнею його внутрішніх органів, що вимагає забезпечення електричної безпеки. По-друге, датчик є генератором ультразвукової енергії, що поширюється в тіло пацієнта, тому акустична безпека значною мірою залежить від характеристик датчика і його електричного генератора. В даний час в обох напрямках проводиться велика кількість наукових досліджень і в цілому ряді країн вже опубліковані практичні посібники.

В питаннях електричної безпеки фірми-виробники ультразвукової медичної апаратури в основному керуються такими документами:

МЕК 601-1. Безпека медичної електронної апаратури (Міжнародна електротехнічна комісія. Швейцарія);

ul 544. Стандарт на медичну і стоматологічну апаратуру (Underwriter Laboratories, США);

mtfa 768. Безпечне застосування електрики в госпіталях (Національна протипожежна асоціація, США);

csa 22.2. Електромедичне устаткування (Канадська асоціація стандартів, Канада).

В ехокардіографії ультразвуковий сканувальний датчик являє собою "робочу частину", що має безпосередній контакт із пацієнтом. В цьому випадку максимальний струм витоку при нормальних умовах не повинен перевищувати 0,5 мА. Максимальна густина струму не повинна перевищувати 5 мА·мм^-2 для того, щоб уникнути опіків шкіри. З тієї ж причини температура робочої частини перетворювача повинна бути нижче 41° С. У випадку обстежень, що передбачають безпосередній контакт із серцем пацієнта, струм витоку не повинен перевищувати 10 мкА при відсутності замикання або 50 мкА при одноразовому замиканні (одноразове замикання визначається як вихід з ладу первинних засобів захисту від короткого замикання).

Питання акустичної безпеки відзначені в цілому ряді національних і міжнародних документів:

80-ЕНД-59, Код-23. Керівництво з безпечного застосування ультразвуку. Ч. I: Медичні і парамедичні застосування (Охорона здоров'я і добробут, Канада);

ULI-I8I. Стандарт з безпечного застосування ультразвукової діагностичної апаратури (публікація aium/neha, 1983);

МЭК 29Д/ЦБ/16. Методи виміру характеристик ультразвукового ехоімпульсного діагностичного устаткування (Міжнародна електротехнічна комісія, проект 1982 р.).

HF G74-335. Застосування ультразвукової медичної діагностичної апаратури (стандарт Франції, 1982).

Незважаючи на той факт, що всі ці документи присвячені проблемі безпеки, а не питанням встановлення і вимірювання певних параметрів ультразвукового устаткування, вони обмежуються в основному посиланнями на відповідні означення стандарту Американського інституту із застосування ультразвуку в медицині (aIUm) і закликають керуватися інтересами пацієнта при вирішенні питання про доцільність проведення ультразвукового діагностичного обстеження.

При застосуванні ультразвуку біологічні ефекти, деякі з яких можуть становити небезпеку, викликані тепловими, механічними або іншими механізмами впливу. Механічні ефекти включають мікропотоки, стабільну чи перехідну кавітацію. Доза випромінюваного ультразвуку визначається параметрами ультразвукового поля. У діагностичних застосуваннях визначення ультразвукової дози ґрунтується на вимірюванні розмірів ультразвукового променя й імпульсу при випромінюванні у воді. Як правило, вимірюється значення інтенсивності ультразвуку І_SPTA (пікове значення в просторі, розподілене за часом). Американський інститут із застосування ультразвуку в медицині опублікував висновок, що значення інтенсивностей І_SPTA 100 мВт·см^-2 є безпечними. Більшість сучасних приладів, призначених для ехокардіографії, працюють з дозами випромінювання нижче даного рівня [15].

Відзначимо, що прийнятий безпечний рівень 100 мВт·см^-2 є довільно встановленим, оскільки з наукової точки зору не можна стверджувати, що при інтенсивності вище цього рівня неминуче ураження тканин, а при інтенсивності нижче цього рівня є повністю безпечними. Протягом останніх років Американський інститут із застосування ультразвуку в медицині опублікував декілька заяв з приводу безпечного застосування діагностичного ультразвуку. Перше з них було опубліковано в серпні 1976 р., підтверджено в жовтні 1978 р. і стосувалося вже відомого рівня 100 мВт·см^-2. Опублікований документ мав назву "Встановлені біологічні ефекти при дії ультразвуку на живі тканини". Другий документ був вперше опублікований в жовтні 1982 р. і підтверджений в березні і жовтні 1983 р. Він називався "Заява АІUМ щодо клінічної безпеки", і рівень 100 мВт·см^-2 був замінений в ньому на таблицю рівнів інтенсивностей, типових для сучасних ультразвукових діагностичних приладів.

Контрольні запитання

1. Поясніть, як використовується принцип застосування ультразвуку при побудові ультразвукової діагностичної апаратури.

2. Які основні електричні, фізичні та енергетичні характеристики ультразвуку Ви знаєте?

3. В чому полягає механізм лікувальної дії ультразвуку?

4. Що являє собою акустичне поле УЗ перетворювача?

5. Які основні типи фокусувальних випромінювачів Вам відомі?

6. В чому полягає різниця між кільцевою антеною і лінійно сканувальною ґраткою?

7. Поясніть принцип роботи пристрою керування скануванням.

8. Наведіть рівняння А-ехограми.

9. В чому полягає принцип механічного секторного сканування?

10. Чим електронне секторне сканування відрізняється від механічного?

11. Сформулюйте принцип лінійного сканування.

12. Що являє собою повнодіапазонне динамічне фокусування?

13. Наведіть структурну схему апарата для УЗД і поясніть принцип його роботи.

14. Наведіть класифікацію датчиків для ультразвукової діагностики.

15. Для дослідження яких органів людини використовуються датчики з частотами 3,5 МГц; 5 МГц; 7,5 МГц?

16. Які матеріали використовуються для виготовлення ультразвукових датчиків?

17. Як визначаються температурний і механічний індекси?

Природа біологічних ефектів, що становлять небезпеку здоров'ю людини при проведенні УЗ досліджень.

ЗМІСТ