Новая жизнь ультразвуковой диагностики

Полный перевод авторской статьи и содержательных дополнений автора, если они есть в источнике. Дата оригинала: 2018-05-23. Авторская позиция и исторический контекст сохранены; редакционные уточнения выделены отдельно.

Мне сказали, что в прошлом году около 175 производителей продали по всему миру примерно 225 тысяч УЗ-аппаратов. Допустим, это точные цифры. При сравнительно редком обновлении оборудования можно только представить, сколько исследований ежедневно выполняют повсюду. Очевидно, ультразвук приносит немало пользы — иначе он не получил бы такого распространения.

Одна из проблем успеха — сопротивление переменам. Это особенно мешает там, где быстро растут технические возможности и фундаментальные знания. Есть и другая трудность: в начале своего пути УЗИ лучше показывало очевидную, выраженную, далеко зашедшую болезнь. Сегодня же в центре внимания общественного здоровья — ранняя диагностика и профилактика.

Удивительно, насколько порой место ультразвука в здравоохранении противоречит основам медицинского образования и практики — непрерывной переоценке и совершенствованию. Начинался он скромно, но предлагал совершенно новый взгляд внутрь пациента. Со временем, по мере роста популярности, целью всё чаще становилась картинка отдельной части тела, а не целостное понимание человека.

Объём исследования сузился — или, как предпочитают говорить, стал точнее сфокусирован. Система явно работает. Она сводит участие врача к минимуму и хорошо вписывается в командный подход, не предъявляя высоких требований к аппарату и подготовке оператора.

Пациенту приходится обследовать разные органы в разных местах. А направляющие врачи порой назначают целый веер исследований в надежде, что откуда-нибудь придёт полезная информация. Дополнительные проблемы возникают при самостоятельных обращениях и направлениях от тех, кто не вполне представляет возможности УЗИ в своём учреждении.

Случайные находки

Я подчёркиваю ограниченный характер обычного УЗИ: всё обнаруженное за рамками поставленного вопроса оказывается «случайной находкой». Точное определение дать трудно — многое зависит от того, зачем и как обследуют, от возраста и сопутствующих болезней.

В работе «Incidental Findings on Bedside Ultrasonography: Detection Rate and Accuracy of Resident-Performed Examinations in the Acute Setting» разобраны 196 FAST-исследований, выполненных ординаторами неотложной помощи. Дополнительные находки были примерно в 30% случаев; около 70% из них подтвердили радиологи при пересмотре доступных изображений. В других исследованиях на высококлассной технике, ещё готовившихся к публикации, доля вторичных находок составляла 50–75% — в зависимости от возраста и профиля пациентов.

Есть ли здесь случайная находка, как её описывать и нужно ли проверять — вопросы спорные. По старой римской поговорке, что одному пища, другому горький яд.

Болезненный урок обзорной рентгенограммы

Каждый из нас — продукт собственного опыта. Вспомню несколько уроков начала моей ординатуры по радиологии в 1970 году, через два года после первых клинических УЗ-изображений в NIH. Основное правило: если приходится облучать человека, получите максимум пользы — разумеется, при минимально возможной общей дозе. Читающий снимок отвечает за всё, что на нём можно увидеть. Никаких оправданий.

Один из болезненных способов это показать — поставить первогодка перед всем отделением и предложить загадочную рентгенограмму грудной клетки пациента с ключично-черепной дисплазией. Отсутствие или недоразвитие обеих ключиц не нарушает привычной симметрии грудной клетки, поэтому начинающие почти всегда пропускают находку. Окажетесь вы жертвой или зрителем, смущение от столь очевидного промаха вряд ли забудете. Были и гораздо более изощрённые примеры.

Читать снимок — значит отвечать за всё изображение, а не только за область или систему, независимо от того, зачем его сделали.

Рентгеноскопия — исходный метод динамической 2D-визуализации

Рентгеноскопия была первоначальной основой наблюдения в реальном времени. Объект, видимый на рентгене, локализуют, меняя его положение; движение и реакция на нагрузку дают массу дополнительных сведений. Обратите внимание: требование «видимый на рентгене» здесь действительно важно.

Быстрое УЗИ — а сегодня всё УЗИ быстрое — наследник рентгеноскопии. Я выполнил немало исследований верхних и нижних отделов ЖКТ. Меня учили обязательно читать историю болезни перед процедурой, а при рентгеноскопии кратко смотреть всё, что может дать направившему врачу ценную информацию, и менять ход исследования по необходимости.

Предостерегающий опыт КТ и виртуальной колоноскопии

Неудивительно, что ранние пользователи КТ разрабатывали протоколы с компонентом сканирования всего тела. Хорошей диагностической отдачи это не давало. Работа Линкольна Берланда «Whole-Body Computed Tomography Screening» подготовила почву для отказа от практики. Линкольн — прекрасный радиолог и важная фигура в истории ультразвука. Его «Incidental Extracolonic Findings in CT Colonoscopy» — метаанализ примерно 7500 случаев.

Дополнительные находки встречались часто. Примерно в 10% случаев их считали настолько важными, что назначали дальнейшее обследование. Анализ затрат и пользы показал: экономическая нагрузка последующей проверки примерно в пять раз превышала стоимость самой КТ-колонографии. Аневризма брюшной аорты была единственным состоянием с продемонстрированной пользой для пациента.

КТ всегда доверяли больше, чем УЗИ. Неосведомлённому человеку легко решить: если с чем-то не справляется КТ, то бедный маленький ультразвук — и подавно. Это неверно уже из-за различной физической природы отображения тканей электромагнитным излучением и механическими волнами.

Развилка 1975 года

В январе 1975-го я стал доцентом радиологии Стэнфорда и руководителем новой, очень маленькой ультразвуковой службы. У нас начались клинические испытания ручного серошкального аппарата Searle — лучшего в своём классе на тот момент. Немного позже покойный Лесли Затц, руководитель радиологии госпиталя ветеранов Пало-Альто и один из уважаемых пионеров первой волны УЗИ, пригласил меня на закрытую презентацию электронного секторного сканера Varian.

Аппарат предназначался для сердца. После показа двое врачей и множество сотрудников Varian пили шампанское. Заслуженно: новая система превосходила всё прежнее по сочетанию скорости и качества. Я спросил, нельзя ли мне попробовать, и получил небрежный эквивалент тогдашнего «Ну давай, развлекайся».

Модель была идеальной: исключительно здоровый, тренированный мужчина лет двадцати, почти без подкожного жира. Датчик 3,5 МГц для межрёберного доступа прекрасно подходил печени и селезёнке, поэтому я сразу отправился в верхний этаж живота. И был ошеломлён.

Первое, что заметил: настраивать хорошее изображение можно прямо во время сканирования. Трудно передать, насколько это важно и сколько времени экономит. Можно быстро пройти через орган при любой ориентации датчика и свободно перемещаться, глядя куда и как хочется. Я заметил вице-президенту компании, что тело состоит не только из сердца. Он согласился. Два первых аппарата в Стэнфорде в итоге оказались в нескольких этажах друг от друга: один у кардиологов наверху, другой у радиологов в подвале.

Я организовал работу по образцу лучших кабинетов рентгеноскопии. Я или один из моих стажёров выполнял первичный осмотр и документацию на Varian; затем специалист получал максимально подробные статические изображения выбранной области на Searle. История болезни должна была быть доступна, а исследователь мог следовать клиническим вопросам и имеющейся информации.

Varian был большим и громоздким, но стоял на колёсах: с ним обследовали в основном госпитале и в Детской больнице на другой стороне медицинского кампуса. Выездное УЗИ тогда назначали редко: общая полезность метода ещё не была общеизвестна и широко подтверждена литературой.

Через год я повторил организацию и методику в Peter Bent Brigham Hospital и Boston Hospital for Women — впоследствии их объединили и модернизировали. У значительной части пациентов Brigham исследование включало сердце.

Одна из работ, выросших из стэнфордского опыта динамических исследований, выполняемых врачом, — «Combined ultrasound imaging and physical examination: Editorial review of phased array sector scanning techniques and applications» (Journal Belge de Radiologie, 1978;61(5):463–469). Как офтальмоскоп, УЗИ расширяет и улучшает физикальное обследование, но не заменяет его.

Ручные одноэлементные системы с большой апертурой были обречены. Через несколько лет всё УЗИ выполнялось быстрыми аппаратами с датчиками под разные задачи. Пора было объединять исследование. Но каким образом?

Основной путь развития

Первые годы УЗИ были суровыми — как первые годы МРТ. Видно немного, а на получение картинки уходит вечность. Пионеры мучились с бистабильными дисплеями и радовались появлению телевизионной серой шкалы. На фазированные решётки обращали внимание немногие. Сканирование и документацию чаще поручали помощникам, хотя врач обычно оставался рядом и подключался при вопросах.

Организационно эффективнее всего было ограничиться одной проблемой или областью. Информативность и характеристики аппаратов оставляли желать лучшего; академических отделений с постоянно работающими УЗ-врачами и специально подготовленными специалистами было мало.

Административно УЗИ воспринимали почти как ядерную медицину: стационарное оборудование, сравнительно немного изотопов и клинических применений. Покупать новые аппараты, обновлять старые или расширять набор датчиков почти нигде не было легко. Критики быстро объявили субъективность недостатком; поддержки, необходимой для превращения её в источник силы, так и не появилось.

Пример из практики

29-летнюю женщину направили на обычное УЗИ первого триместра. Почему его делал я? Потому что обследую каждого пациента сам. Ещё меня лично интересует эмбриональное развитие. Почему направили именно ко мне? Не скажу, но направляющие коллеги знают: для меня нет исследования, которое можно считать просто рутинным.

Двурогая матка могла оказаться неожиданностью, но едва ли случайной находкой. И да, обе почки присутствовали. У новых акушерских пациенток я обычно начинаю с короткого обзора живота, не ожидая обязательно что-то обнаружить: он помогает успокоиться перед эмоционально насыщенной частью осмотра.

Впервые выявить воспалительное заболевание кишечника у человека ближе к тридцати годам — не самая обычная ситуация, но и не редкость. В оригинале я связывал воспалительные реакции с высвобождением митохондриальной ДНК в кишечнике. Пациент может не распознать обострение как проявление болезни, а после стихания симптомов — забыть о нём под грузом других забот.

В примере участвуют условно разные системы и интересы разных специальностей, но находятся они в одном анатомическом пространстве. Случайная ли это находка? Возможно — если считать единственной задачей раннего УЗИ число эмбрионов, внутриматочную локализацию и жизнеспособность. С медицинской точки зрения такой предел малоубедителен и не всегда служит интересам пациентки или направившего врача.

Многозадачность и цифровая магия

При любом взаимодействии врача с пациентом работает когнитивная многозадачность. Медицинское образование развивает её на основе доступных знаний и биомедицинской науки. Объяснять болезнь можно гуморами, жизненными силами или молекулярной генетикой, а лечить пиявками или роботизированной операцией — сам принцип сегодня столь же важен, как в древности.

Специализация расширяет базовую многозадачность, усиливая и обогащая определённые каналы восприятия. В одной из прежних статей я обсуждал особое восприятие изображений у радиологов. Был бы удивлён, если бы не существовало множества сходных работ о психиатрах и обработке слуховой информации.

Самый ранний и простой ультразвук был аналоговым. Одно- и двумерные решётки привели к гибридным цифровым и аналоговым системам. Теперь системы почти целиком цифровые — за исключением физических материалов датчика и дисплея, а также элементов питания.

Довольно легко воспроизвести гибридный аппарат 1990-х в маленьком корпусе с физически или функционально ограниченным набором датчиков. Несколько высокопоставленных сотрудников индустрии признавались мне: такие устройства не предназначены для радиологии. Целевые ниши — врачи первичного звена и специалисты, прежде не применявшие УЗИ, в собственной стране и в развивающемся мире; предполагается, что их устроят простые задачи. В конце концов, разве какое-то УЗИ не лучше, чем никакого?

Возможно, добавляется и представление, что это те же услуги, на которые годами направляли пациентов: один желчный пузырь, молочная железа, щитовидная железа или таз за раз. Теперь они доступны так, словно поблизости другой службы УЗИ нет.

Мы так долго жили в мире компетентного, сфокусированного, клинически простого ультразвука и столь узких направлений, что широкие поисковые применения потерялись. Узкое исследование уместно во многих ситуациях: травма здорового спортсмена, пневмоторакс недоношенного в реанимации. Оно может быть эффективным и у тяжёлого госпитализированного пациента, если не остаётся нерешённых диагностических вопросов.

Но противоположная ситуация — человек с небольшим количеством жалоб или вовсе без них, обращающийся за помощью. Врач одновременно решает несколько задач и собирает информацию для плана ведения; УЗ-изображения — только небольшая часть процесса. Это было очевидно в начале пути метода и остаётся верным для врача, ведущего пациента с серьёзной жалобой. Партнёрство начинается с текущей проблемы, но через профилактику простирается далеко вперёд.

Врачи первичного звена могли бы прекрасно использовать УЗИ в полном диагностическом режиме. Но для этого нужно подходящее оборудование: прежде всего эффективное подавление шума, особенно на высоких частотах, и возможность смотреть туда, куда по ходу осмотра ведут клиническая интуиция и подозрение. Хорошее качество ускоряет работу: нормальная картина становится очевиднее. От сканирующего врача можно ожидать непосредственного применения глубоких знаний патологии и патофизиологии.

Цифровая обработка переживает подростковый скачок роста и превращается во что-то инопланетное. На лекции New Horizons на RSNA 2017 Дэниел Содиксон описал цифровой ландшафт МРТ как место, «где всё становится всерьёз странным». Если цитата неточна, то очень близка. Затем он показал впечатляющие примеры неполной выборки и отбрасывания данных, не относящихся к искомому.

Некоторые производители УЗИ тихо оспаривают привычные принципы и получают гораздо более достоверные изображения. На момент написания существовало несколько полноразмерных многодатчиковых систем с регуляторным допуском FDA и маркировкой CE, а также один сверхпортативный планшет.

Новый взгляд на формирование луча и обработку требует огромных почти мгновенных вычислений и очень умного программирования. Традиционная система последовательно выполняла набор операций, формируя привычную картинку строка за строкой. Новое устройство может одновременно запускать несколько программ передачи и приёма и собирать изображение из фрагментов, оптимальных для разных областей.

Первые результаты — широкое поле фокусировки при высокой частоте кадров, существенно более чувствительный допплер, снижение помех и лучшая различимость пространственных и контрастных деталей.

Point of care — там, где врач сканирует

Индустрии, администраторам и регуляторам нужно понять: потребности врача гораздо шире отдельных кусочков информации из узкого ограниченного осмотра. Я предлагаю определять point-of-care ultrasound как УЗИ там, где врач находится и взаимодействует с пациентом.

Новейшая визуализация позволяет уйти из фиксированного кабинета без обязательной потери качества и диагностической отдачи. Связь даёт возможность передавать изображения и клипы прямо во время контакта — не только для радиологического описания, но и для помощи с ведением на месте. Телеконсультация может касаться операбельности очага, выбора антибиотика или направления на другой метод.

Радиологии стоит активнее предоставлять выездную диагностическую помощь врачами с высококлассными переносными аппаратами. Проверить такой подход достаточно просто в любом академическом отделении. По мере расширения выбора и улучшения характеристик радиология должна участвовать во внедрении УЗИ в ординатуру других специальностей, встраивая его в обучение врача соединять новые навыки со своим многозадачным клиническим мышлением.

Полный перевод авторского текста и подписей. Исторические цифры и оценки относятся к оригиналу 2018 года. Редакционные уточнения выделены отдельно.