Нужно ли ограничивать использование допплерографии во время первого триместра беременности?

Введение

За последнее десятилетие заметным среди врачей, которые проводят эмбрионную ультразвуковую диагностику c целью определения риска появления анеуплоидий и диагностирования эмбрионных деформаций, стал интерес к использованию допплерографии в период первого триместра беременности.

Учитывая высокий уровень выходного сигнала ультразвуковой энергии в ходе применения цветной и спектральной допплерографии, а также порой длительный срок исследования, современная практика ее использования в клинических условиях приведет к тому, что эмбрион может находиться под ультразвуковым излучением на ранних стадиях своего развития, когда он чувствителен к внешним влияниям. Принимая это во внимание, важно тщательным образом взвесить все плюсы и минусы, пока допплерографическое сканирование не начнет широко примениться медиками в период раннего дозревания плода.

Летом 2009 года группа экспертов по вопросам биологических влияний и безопасности диагностического ультразвука собралась на трехдневный семинар, с целью обсудить использование допплерографии на раннем периоде беременности. Данный семинар создал базу для дальнейшей работы Комитета безопасности Мировой Федерации по Использованию Ультразвука в Медицине и Биологии (МФИУМБ - World Federation for Ultrasound in Medicine and Biology), результатом которой стали рекомендации для использования допплерографии во время первого триместра беременности, одобренные МФИУМБ и Международным Союзом по Использованию Ультразвука в Акушерстве и Гинекологии (International Society for Ultrasound in Obstetrics and Gynecology). В данной статье обсуждаются предпосылки, а также причины для появления вышеупомянутых рекомендаций.

Аргументы, поддержевающие использование допплерографии эмбриона во время первого триместра беременности

Во время эмбрионального периода человеческое сердце развивается в кардиогенной пластинке, которая, в свою очередь, происходит от спланхномезодермы. Через три недели после зачатия (то есть, через пять недель после первого дня последнего менструального цикла) начинает пульсировать первичная сердечная трубка. В ходе последовательного развития сердечная трубка растет и сгибается, ростут перегородки, формируются четыре камеры и, наконец, отделяются 2 пути оттока. Развитие сердца завершается через 8 недель после зачатия.

Сердечную активность можно определить в режиме реального времени на двухмерном изображении беременной матки во время трансвагинального ультразвукового сканирования, при условии, что теменно-копчиковый размер эмбриона достигает от 5 и больше миллиметров. Это происходит в период, когда внутриутробный возраст плода составляет от 5 недель и 3 дней до 6 недель и 3 дней, что высчитывается начиная от последнего менструального цикла. Сигналы спектральной и цветной допплерографии, которые отображают пульсацию крови в сердце плода и в больших сосудах, проявляются после 6-ти недель дозревания эмбриона. В конце первого триместра беременности получение ультразвукового изображения и доплерографическое сканирование могут выполняться трансабдоминально (через живот).

Акушерские ультразвуковые обследования для выявления нарушений развития эмбриона, обычно проводятся во втором триместре беременности. В течение прошлой декады благодаря технологическому развитию удалось значительно улучшить качество ультразвуковых изображений, позволяя тем самым обнаруживать аномальность эмбриона с высокой точностью на 11-13-й неделе. Первые данные о выявлении скопления жидкости в затылочной зоне плода с синдромом Дауна (трисомия 21) с помощью ультразвука в первом триместре показали, что благодаря измерению ширины шейной складки возможно обследовать плоды на наличие анеуплоидий (трисомий 21, 13, 18) на данном периоде беременности. Кроме того, было обнаружено, что увеличение шейной складки связано с пороками сердца. Исследования доказали, что обследование на наличие синдрома Дауна или других серьезных анеуплоидий в период между 11 неделей и 13 неделей и 6 днем развития плода, которое заключается в использовании измерений ширины шейной складки вместе с материнским возрастом и анализом биохимических маркеров в материнской сыворотке (альфа-фетопротеин и свободный бета хорионический гонадотропин человека), имело эффективность обанружения, равную приблизительно 90%, с возможностью ошибочного результата, которая достигала 5% (включая необходимость инвазивной процедуры, типа хорионбиопсии или амниоцентеза). На данном этапе во многих странах и регионах ультразвуковое измерение ширины шейной складки предлагается беременным женщинам в плановом порядке, как способ определения риска хромосомных патологий.

Первые исследования, опубликованные в 1998 году, продемонстрировали наличие аномальной циркуляции крови в венозном протоке у значительного процента эмбрионов с анеуплоидиями, что удалось определить благодаря показателям спектральной допплерографии. Венозный проток (ВП) - присутствующий в ходе эмбрионального развития сосуд, который соединяет пуповину с нижней полой веной. Обычно кровоток в ВП пульсирующего характера, с позитивной скоростью движения крови в течение сердечного цикла. Волна, которая реагирует на атриальное сокращение (предсердная волна А), отсутствует или же направлена в обратном направлении почти в 90% анеуплоидных эмбрионов. Несколько исследований подтвердили существование аномальной циркуляции в венозном протоке –среди эмбрионов с диагнозом трисомии. Появилась также информация о том, что среди анеуплоидных плодов участились случаи трикуспидальной регургитации. Кроме того, по результатам допплерографических обследований других сосудов у эмбрионов можно провести определенные параллели между аномальными проявлениями в печеночных артериях (усиленная циркуляция) и синдромом Дауна, сужением интраабдоминального отдела пупочной вены (замедленная циркуляция) и постепенным развитием внутриутробной гипотрофии, а также нарушением циркуляции в венозном протоке и осложнениями во время вынашивания однояйцевых близнецов.

Увеличение ширины шейной складки и нарушение циркуляции в венозном протоке у трехмесячных эмбрионов с нормальным набором хромосом (гаплоидных эмбрионов), которые были обнаружены в процессе допплерографичного обследования, могут указывать на высокий риск появления врожденных пороков сердца. Данную опасность впоследствии подтвердили те же исследователи, правда для более широкого круга пациентов. Авторы выразили мнение о том, что допплерографичное сканирование циркуляции в венозном протоке могло бы улучшить результаты обследования наличия порока сердца.

Аргументы против применения допплерографии плода в первом триместре беременности

Учитывание значения ультразвуковой энергии

Для диагностирования с применением В-режима и допплерографии используются разные импульсные режимы, в зависимости от количества высвобожденной энергии. Если принимать во внимание возможность распространения вредных термальных влияний, то важное значение имеет максимальная в пространстве и средняя во времени интенсивность излучения (ISPTA). Предыдущие обследования показали, что данная интенсивность была заметно выше во время применения импульсной или цветной допплерографии, чем при В-режиме. Более современные данные, основаные на выводах производителей, говорят о том, что эти показатели у разных режимов совпадают, однако в случае импульсного и цветного режимов допплерографии интенсивность остается выше. Средняя интенсивность В-режима равна 36% полной интенсивности импульсной и 61% цветной допплерографии. Шкала измеренных показателей интенсивности изображена на Рисунке 1. Данные исследования включали как трансабдоминальное, так и трансвагинальное обследование.

Информация относительно безопасности во время использования современных диагностических устройств представлена в виде механических и тепловых индексов. Последние определены в Стандарте отражения исходных сигналов – общем документе Американского Института Ультразвука в Медицине (АИУМ – American Institute of Ultrasound in Medicine/AIUM) и Национальной Ассоциации Производителей Электрического Оборудования (НАПЭО – National Electrical Manufacturers Association/NEMA) от 1992 года. Тепловой индекс (ТИ – Thermal Index/TI) означает поднятие температуры, которое может происходить в ткани во время появления изображения на экране, тогда как механический индекс (МИ – Mechanical Index/MI) отображает возможность появления механических изменений, к примеру, образование каверн. Существует три формы ТИ: тепловой индекс мягких тканей (ТИМ – Soft Tissue Thermal Index/TIS), который отображает поднятие температуры в мягкой ткани, тепловой индекс костной ткани (ТИК – Bone Thermal Index/BTI), который показывает температуру в момент, когда ультразвуковой луч фокусируется на кости, а также тепловой индекс черепа (ТИЧ – Cranial Thermal Index/CTI) – указывает на близкое расположение кости к коже (н. п. в черепе младенца). Основываясь на данных индексах, Британский Союз Медицинского Ультразвука (The British Medical Ultrasound Society) сформулировал определенные нормы для безопасного использования медицинского ультразвука (www.bmus.org), где, в частности, отмечено, что необходимо проводить мониторинг ТИМ вплоть до 10 недели после последнего менструального цикла, а ТИК – и после этого. Когда ТИ превысит 0,7, длительность сканирования стоит ограничить. К примеру, для 1,5 < TI < 2 рекомендуется не больше 15 минут (Таблица 1).

Рис. 1. Шкала максимальных в пространстве и средних во времени интенсивностей излучения, представленных производителями ультразвуковых аппаратов. Именно эти интенсивности больше всего связаны с тепловым индексом. Также изображены средние показатели.

Недавно опубликованные результаты исследования биологических влияний

Три актуальных исследования изучали влияние ультразвука на плод и эмбрио. Среди прочего также рассматривалось влияние на нейромиграцию в коре головного мозга эмбрионов мышей, которые находились под ультразвуковым излучением от 4 минут до 7 часов. Испытания над животными начались в последние три дня беременности (16-19 день), а потом их умертвили на 10 день после родов. После осмотра мозга больше чем 335 малышей выяснилось, что в случае ультразвукового влияния, которое длилось 30 минут или дольше, небольшое, однако статистически важное количество нейронов не смогли занять соответствующее место в мозге. Количество нейронов, которые были неправильно рассеяны, увеличилось аналогично с увеличением длительности пребывания подопытных под ультразвуковыми лучами. Увеличились также темпы аномальной миграции клеток у тех животных, которые участвовали в 420-ти минутном симулированном эксперименте, по сравнению с теми, которые живут в нормальной среде. Данное открытие может быть связано со стрессом, который переживают беременные животные в связи с длительным нахождением в экспериментальных условиях. По сравнению с результатами, полученными в нормальных условиях, сокращение длительности эксперимента никаким образом не повлияло на клеточную миграцию. В ходе независимого эксперимента с симулированным ультразвуковым излучением выяснилось, что оно не повлияло на насыщение кислородом или внутреннюю температуру тела беременной мыши; в связи с этим авторы пришли к выводу, что механизм нарушенной нейромиграции, вызванной ультразвуком, является нетепловым, неполостным, механически вызванным действием, которое, возможно, включает силу радиации, микротечение или же эффект сдвига на клеточных стенках. Эти механические действия могут также влиять на слабое сращение между мигрирующими нейронами и поверхностью мигрирующих субстратов, частью которых являются лучевые нейрологические стержни, исполняющие роль проводников.

Таблица 1. ALARA = (минимально, как только возможно - as low as reasonably achievable) *Мониторинг термального индекса мягких тканей, начиная от последнего менструального цикла, до 10 недели беременности. Данные взяты из норм для безопасного использования медицинского ультразвука, сформированых Британским Союзом Медицинского Ультразвука (The British Medical Ultrasound Society)

Schneider - Kolsky, в частности, изучал может ли B - режим или режим импульсной допплерографии влиять на память новорожденных цыплят, если применять их в близкий к появлению выводка период. Результаты указывают на то, что длительное пребывание под излучением импульсной допплерографии может негативно поражать когнитивную функцию цыпленка. На 19 день 21-о дневного инкубационного периода мозг цыпленка находился от 5 до 10 мин. под экспериментальным ультразвуковым излучением, 5 или 10 мин. под ультразвуковым излучением B - режима, или же 1, 2, 3, 4, 5 минут под импульсной допплерографией в зародыше. Сниженная интенсивность датчика равна 97,2 мВт/см² для В - режима и 576 мВт/см² для импульсного режима допплерографии. ТИ составлял 0,1, а МИ – между 0,39 и 0,55. Функции изучения и памяти (проявлены во время проверки на восприятие) были оценены через 2 дня после рождения. Цыплятам дали красные и синие бусинки, первые из которых были смочены в горькую жидкость. Новорожденные быстро научились ассоциировать красный цвет с горьким привкусом. При условиях, что формирование памяти происходит в нормальном темпе, цыплята не будут клевать красные бусины в будущем. Применение B - режима в течение 10 минут не ухудшило функцию памяти подопытного цыпленка, тогда как ультразвук импульсной допплерографии, длительностью не более 4-х минут, вызвал существенные нарушения для долговременной памяти. Кратко- и среднесрочная память вместе со способностью переучиваться, значительно пострадали в результате пятиминутного пребывания под допплерографическим излучением.

Главной целью исследования Pellicer было вияснить с помощю проведения теста cleaved caspase 3 apoptosis test, может ли пребывание ВП эмбрионов крыс под ультразвуковым излучением повредить их печень. Важность данного исследования для медицинской практики заключается в том, что к симптомам наличия синдрома Дауна, определяемым с помощью допплерографии на ранней стадии беременности, относят циркуляцию крови в малых сосудах (ВП и трикуспидальный клапан). Беременным самкам крыс (на 18-й гестационный день) сделали анестезию, а плоды, которые находились в центральной позиции по отношению к рогам матки, были облучены импульсным и цветным режимом допплерографии. При импульсном режиме частота равна 5,8 мГц, а кадровая частота – 26,5 Гц. Контрольный объем составлял 0,5 мм. В данных условиях показатели сниженной интенсивности (ISPTA), полученные производителями, составляли 40,6 мВт/см². Угол ультразвукового облучения (insonation angle) равен < 30°. МИ и ТИ – <1. Цветная допплерография использовалась для определения первого плода в правом роге матки и его венозного протока в срединной сагитальной плоскости или косо-поперечной плоскости живота. Венозные протоки плода находились под воздействием импульсной допплерографии в течение 3-600 секунд, чтобы определить минимальное время, необходимое для повреждения клеток. Матери погибли через 2-24 часа после воздействия ультразвука. Заметные проявления апоптоза были характерны для печеней всех эмбрионов, которые умерли через 7 часов, находясь под ультразвуковым излучением длительностью 20 секунд или дольше. У животных, находившихся под облучением дольше 300 секунд, такие последствия проявились через 4 часа. Таким образом была обнаружена линейная зависимость между активностью апоптоза и длительностью проведения импульсной допплерографии; чем дольше животное находилось под ультразвуковым излучением, тем серьезнее были повреждения печени. Со временем эти симптомы исчезли, а печень оказалась здоровой, когда подопытных животных убили через 12 или 24 часа после проведения эксперимента, доказывая тем самым его временное влияние. Никаких последствий не обнаружено после облучения длительностью 10 мин., или меньше. Основываясь на полученных результатах, авторы рекомендуют как можно больше ограничить манипуляции из допплерографией, а повторные ультразвуковые сканирования проводить с большими интервалами, если они проходят в пределах суток.

Не принимая во внимание то, что все три вышеупомянутых исследования не являются полными, а значение силы ультразвукового облучения для человеческих эмбрионов сложно определить, ученые все же указывают на то, что коммерческие ультразвуковые аппараты могут приносить некий вред. Каждое из исследований представило связь между длительностью пребывания под воздействием допплерографического излучения и потенциально безвозвратными биологическими влияниями. Не смотря на то, что точно не известны биологические изменения, которые могут появится в результате пребывания эмбриона или плода под воздействием импульсной допплерографии, однако чрезвычайно важным является соблюдение принципа ALARA (минимально, как только возможно – as low as reasonably achievable/ ALARA).

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДОППЛЕРОГРАФИИ В ОБСЛЕДОВАНИИ НА НАЛИЧИЕ АНЕУПЛОИДИЙ: СТОИТ ЛИ РЕЗУЛЬТАТ ВОЗМОЖНЫХ РИСКОВ?

Благодаря включению дополнительных симптомов, обнаруженых при ультразвуковом сканировании (отсутствие носовой кости), в протокол обследования на наличие анеуплоидий, есть шанс достичь качества выявления более 90%, с возможностью ошибочного результата равной 5% или меньше. Подобные результаты удалось получить, когда к моделям обследования добавили ультразвуковое обследование ВП, трехстворчатого клапана, или обоих.

Путем использования разнообразных комбинаций биохимических тестов и ультразвуковых показателей, было разработано несколько моделей для выявления риска появления Трисомии 21 (синдрома Дауна) в первом триместре беременности (Таблица 2). Совокупность данных о материнском возрасте и биохимических показателях в материнской сыворотке обеспечивает относительно низкое качество выявления патологий. Включение данных ультразвукового измерения толщины шейной складки (ШС) в модель обследования может значительно улучшить эффективность теста. Недавно модель, которая в два этапа соединила данные о ширине шейной складки и биохимических тестах, достигла качества выявления составляющего 92%, с ложно-положительным результатом равным 1,4%. Проводя для всех эмбрионов ультразвуковое обследование циркуляции в ВП, трехстворчатом клапане или в обоих, удалось достичь 96% качества выявления. Однако, использование результатов допплерографических обследований в произвольном порядке (то есть в предварительно подобранной группе беременных женщин со средним риском возможных анеуплоидий [от 1: 51 до 1: 1000), которые базировались на результатах основных обследований (материнский возраст, ширина шейной складки, сердцебиение плода и биохимические показатели сыворотки), привело к аналогичным выводам. В данном случае выявление недостаточности трехстворчатого клапана достигло 96%, ВП – 97%, а случаи выявления патологий у вроде бы здоровых пациентов – 2,6% и 2,4% соответственно. Что касается двух последних моделей, то если бы осмотры ВП и трехстворчатого клапана проводились на втором этапе проверки, всего 15% беременных женщин делали бы допплерографию в первом триместре (Таблица 2). И наоборот, если бы биохимические показатели использовались лишь как второстепенный тест, то все были бы вынуждены пройти допплерографический осмотр, как составляющую первого этапа диагностики.

Таблица 2. Эффективность обследования наличия Трисомии 21(синдрома Дауна) в первом триместре беременности
DV = допплерография венозного протока; FHR = сердцебиения плода; MA = материнский возраст; NT = шейная складка плода; TD = допплерография трикуспидального клапана

Данные исследовательской группы из King's College Hospital, полученные путем предыдущего использования разнообразных моделей ультразвуковой диагностики для обследования 19,614 беременных женщин

* Биохимические тесты: альфа-фетопротеин и свободный бета хорионический гонадотропин человека

† Обследуемый контингент: беременные женщины со средним риском появления анеуплоидий (1: 51-1: 1000), обнаруженным во время первого этапа скрининга, которые также должны пройти второй этап

БЕЗОПАСНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДОППЛЕРОГРАФИИ В ПЕРВОМ ТРИМЕСТРЕ БЕРЕМЕННОСТИ

Чтобы придерживаться принципа ALARA (минимально, как только возможно – as low as reasonably achievable/ ALARA), нужно понимать доступную информацию об ультразвуковых энергетических влияниях, знать о том, где ее можно получить, а также как контролировать энергетические потоки, исходящие от ультразвукового оборудования. К сожалению, опыт показывает, что осведомленность в данной сфере среди специалистов по вопросам эмбрионального ультразвука в Европе, США и Азии совсем не является удовлетворительной. Без сомнения, существует необходимость интенсивного и длительного изучения правил ультразвуковой безопасности для тех, кто пользуется ультразвуковыми приборами. Международные и национальные союзы медицинского ультразвука должны скоординировать свои усилия в сфере обучения, а также определить конкретные принципы для безопасного использования диагностического ультразвука, и в частности допплерографии, во время беременности.

Один из возможных способов поощрить получение необходимых знаний о мерах безопасности среди тех, кто пользуется ультразвуковыми приборами, а особенно, делает допплерографию в первом триместре беременности, заключается в необходимости распространения соответствующей информации о влиянии ультразвука, путем публикации отчетов исследований в журналах и на конференциях. Если допплерографию будут использовать должным образом, включая меры безопасности в контексте исследования, то возможно в дальнейшем достигнутые результаты найдут практическое применение в уходе за пациентами. Существует еще несколько исследований, посвященных оценке уровней ТИ и МИ, а также длительности пребывания под ультразвуковым облучением во время стандартных акушерских обследований. Данные исследования показали, что в случае применения цветной или спектральной допплерографии показатели ТИ иногда превышают 2.0 , не принимая во внимание то, что в ходе большинства акушерских осмотров при низких уровнях ТИ и МИ можно получить полностью удовлетворительные изображения и/или допплерографичные сигналы. Обследования, опубликованные в данной статье, проводились с целью осмотра в ходе второй половины беременности; стоит отметить, что аналогичные исследования для допплерографического осмотра в первом триместре не проводились.

Чтобы следовать рекомендации ТИ ≤ 1,0 в использовании допплерографии во время осмотра эмбриона в промежутке между 11 неделей и 13 неделей и 6 днем , врач должен контролировать факторы, которые влияют на мощность ультразвукового излучения: размер контрольного объема, глубина его расположения, а также шкалу скорости (частота повторения импульсов, PRF). Рекомендуется всегда использовать низкие, предварительно подготовленные настройки (пресеты), обращаясь к увеличению общей высвобожденной энергии лишь в том случае, если оптимизация "принимающих параметров" изображения и сигналов Доплера не приносит удовлетворительных результатов.

Длительность обследования важна для конечных показателей высвобождения ультразвукового излучения. Практический опыт доказывает, что большинство допплерографических обследований, предусмотренных в первом триместре, занимают от 5 до 10 минут, в соответствии с рекомендациями Международного Союза по Использованию Ультразвука в Акушерстве и Гинекологии (МСИУАГ – ISUOG/ International Society of Ultrasound in Obstetrics and Gynecology). Однако иногда получение хорошего сигнала от крошечных сосудов трехмесячного плода может оказатся сложным заданием. К примеру, если причиной является чрезмерный вес матери, то контролируемое и временное увеличение исходной интенсивности может быть оправдано; такая манипуляция может способствовать появлению хорошего сигнала и сокращению общей длительности осмотра. Время, необходимое для проведения допплерографического осмотра, зависит от опыта и умений врача. Доказано, что для достижения 95% успешности в определении ВП на ранней стадии беременности, в среднем необходимо провести минимум 80 осмотров. В связи с этим необходимой является широкая контролируемая подготовка, что указывает на невозможность включения обследования ВП и трехстворчатого клапана к списку стандартных процедур в первом триместре.

Как уже говорилось раньше, вовремя проведенные допплерографичиские осмотры плодов на ранних стадиях развития могут принести важные и полезные, в медицинском плане, результаты. Обследование ВП и трехстворчатого клапана могли бы повысить шансы обнаружения синдрома Дауна, если бы проводились при каждой беременности как обычная составляющая осмотра. Однако полностью аналогичные результаты были получены и в условиях, когда допплерографичиские обследования проводились на втором этапе скрининга в экспериментальной модели, среди предварительно выбранных беременных женщин с умеренными шансами возможных анеуплоидий. Стоит также отметить, что в ближайшем будущем обследования наличия хромосомных дефектов на раннем периоде развития плода будут базироваться совсем на другой концепции (например, на анализе свободных ДНК эмбриона в материнской крови) , делая, таким образом, ультразвуковую диагностику анеуплоидий ненужной. Недавно появилась информация о том, что допплерография в первом триместре беременности может способствовать улучшению показателей раннего выявления пороков сердца, к чему мы стремимся . Вопрос безопасности, а также потребность в экспертах для проведения соответствующих осмотров, опять же выступают против использования допплерографии на раннем периоде беременности, как обычного обследования наличия пороков сердца. Ультразвуковые обследования, наверное, были бы полезными при повторном осмотре эмбрионов с высоким риском (плодов с нормальным набором хромосом и увеличенной шириной шейной складки).

Представленные здесь замечания относительно использования допплерографии в первом триместре беременности, сформировали основу для общего заявления СФИУМБ (Мировой Федерации по Использованию Ультразвука в Медицине и Биологии /The World Federation for Ultrasound in Medicine and Biology) / МСИУАГ (Международного Союза по Использованию Ультразвука в Акушерстве и Гинекологии / International Society of Ultrasound in Obstetrics and Gynecology) о безопасном использовании допплера во время ультразвукового осмотра плода в период между 11 и 13 неделей и 6 днем. Свою обеспокоенность данным вопросом Комитет биологических влияний и безопасности МСИУАГ сформулировал в критической статье таким образом: "Основная причина поддержки осторожного использования допплерографии на ранней стадии развития с нашей стороны не связана с тем, что это, вроде бы, вредно, а с тем, что мы не уверены безопасно ли это, и с тем, что в первом триместре плод является чрезвычайно уязвимым".