Ultrasonografie v porodnictví

Zobrazovací metody v porodnictví

Úvod:

Mezi hlavní zobrazovací metody v porodnictví patří ultrasonografie, bez které se dnešní porodnictví neobejde. Využití nachází během téměř každé kontroly v těhotenství, při porodu i v šestinedělí. Oproti například rentgenovém vyšetření se nejedná o zdraví škodlivou vyšetřovací metodu, která je dnes již dostupná v celé České Republice.

Historie ultrazvuku:

Ultrazvuk má nečekaně dlouhou historii, během které se bohužel na patřičně dlouhou dobu pozapomněl oproti jiným vyšetřovacím metodám v medicíně i v samotném porodnictví. Mezi hlavní milníky v objevu a vývoji ultrazvuku patří na konci 18. století teorie italského vědce Lazzara Spalzaniho o schopnostech netopýrů vysílat ultrazvukové vlny a tím se orientovat v naprosté tmě. Tato teorie se potvrdila až v roce 1847 příchodem magnetostrikce, která umožňovala generaci ultrazvuku do frekvence 200 kHz. Jedním z hlavních přínosů v celé ultrasonografii byl objev piezoelektrického jevu (viz Fyzikální princip) v roce 1880 bratry Jacques a Pierre Curie. Bohužel se po objevu piezoelektrického jevu slehla zem po jakémkoliv využití. Ke prvním zmínkám využití došlo až těsně před druhou světovou válkou po tragické havárii lodě Titanicu, který nebyl schopný identifikovat rozměry ledovce pod vodní hladinou v Severním ledovém oceánu. První přístroj využívající ultrazvukové vlny k detekci předmětů v určitě vzdálenosti se nazýval ASDIC (Anti Submarin Detection and Investigation Committee), sloužící k detekci německých ponorek v průběhu 1. světové války. Na ASDIC navázali vědci během druhé světové války, s přístroje používaným dodnes, nazývaný SONAR (Sound Navigation and Ranging), který je jen zdokonalenou verzí ASDIC s větším dosahem a s lepší přesností. Vraťme se ale zpátky k medicínské historii a následnému využití ultrazvuku. Ve světě se ultrazvukové přístroje dostávali do nemocnic během 40. let 20. století, ale bohužel nebyly postaveny na solidních vědeckých základech, kvůli kterým docházelo k nesmyslným diagnostickým využitím, například v Německu v roce 1949 byla využívána k destrukci nádorových ložisek, což se ukázalo jako zcela neúčinné. Již v roce 1940 byla popsána a o deset let později správně diagnosticky použita ultrazvuková vyšetření v A-módu (viz Fyzikální princip). Ve stejném časovém období se objevují první zmínky o pokusech s ultrazvukovými přístroji na území tehdejší Československé Republiky. Švédové Edlerová a Hertz se stali v roce 1954 zakladateli ultrasonografie po úspěšném využití jednorozměrného (A-mód) i dvourozměrného obrazu (B-mód) způsobu ultrasonografie. První zpráva z porodnické a gynekologické oblasti v literatuře byla uveřejněna v roce 1958 doktory Donald, Mac, Vicar a Brown ze Skotska, týkající se nálezů v břišní dutině (tumory, ascites,...). Stejní autoři se zasloužili o rozvoj A i B obrazu v porodnictví a gynekologii v následujících letech. V ČR se ultrazvuk začal používat na přelomu 70. a 80. let a to výhradně na operačních sálech a pro nejdůležitější prenatální diagnostiku. Do gynekologické praxe se dostal až o pár let později. Dnes je téměř každý gynekolog vybaven ultrazvukovým zařízením a každá porodnice se neobejde bez několika kvalitních ultrazvuků, bez kterých by se již dnes tato praxe nedala provádět.

Fyzikální princip:

Frekvence zvuku mezi 20 kHz až 10 GHz se nazývá ultrazvuk. V různých tkáních dle jejich hustoty a pružnosti se zvuková vlna šíří různě rychle (echogenita). Při postupu dochází k jejímu útlumu a na tkáňových rozhraních dochází k jejímu částečnému nebo úplnému odrazu a lomu. Tyto odražené vlny jsou opět zachyceny. Druhým využívaným principem je Dopplerův jev, který popisuje změnu frekvence a vlnové délky přijímaného oproti vysílanému signálu, způsobenou nenulovou vzájemnou rychlostí vysílače a přijímače. (z Porodnictví pro studenty všeobecného lékařství a porodní asistence, Olomouc: AED – Olomouc s.r.o., 2016)

1. A – mód (amplitude)

A-mód, A obraz, nebo také amplitudové zobrazení je nejstarší typ ultrazvukového zobrazení, kvůli jeho snadným technickým požadavkům. Jde o krátké vysílací pulzy sondou na základě piezoelektrického jevu, které se zobrazuje ve formě grafu na obrazovce daného přístroje neboli periferii. Na vodorovné ose je znázorněn čas a na svislé ose se zobrazují amplitudy jednotlivých zpětných odrazů na tkáňových rozhraních. Je zde také důležité zmínit, že se jedná o statické měření sondou, oproti pohyblivému měření v případě B-módu.

2. M – mód (motion)

Jde o technicky stejné měření, jako je amplitudové, ale rozdíl najdeme ve svislé ose, která nám nezobrazuje jednotlivé hodnoty amplitud, ale stupně šedi. Toto měření se využívá hlavně v echokardiografii pro anatomická měření srdečních oddílů, posouzení kontraktility myokardu atd. Výsledek je plošně zobrazován na periferii, na kterém lze snadno pozorovat pohyblivé struktury. V některé literatuře (převážně anglosaské) se používá pro tento způsob zobrazení název TM-obraz/mód. Dnes již nahrazen 2D zobrazením, neboli B-obraz.

3. B – mód (brightness)

Nejpoužívanější typ zobrazení ultrazvukových paprsků při jakémkoliv vyšetření. V echokardiografii se používá alternativní název 2D-obraz. Jedná se o dvourozměrný, případně trojrozměrný, obraz, který se zasloužil o strmý vzrůst aplikace ultrazvukové diagnostiky do každodenní medicíny nejen v porodnictví. Dvojrozměrný obraz vzniká spojením hodnot z dvou či více os, které se snímají danou sondou. Hodnoty jsou zpracovány v tzv. scanconverter, česky scan-konvertor, do digitální podoby zobrazené na monitory přístroje. Aby byli dané výpočtu uskutečnitelné, je zapotřebí veliká interní paměť (frame memory), která po jednotlivém obdržení ultrazvukového paprsku, jako odezvy od pozorované tkáně, byla schopná udržet všechny výsledky v mezipaměti a nadále je využít pro konstrukci vícerozměrného obrazu. Rozlišujeme čtyři různé osy, ve kterých lze získávat potřebné hodnoty:

Axiální - jedná se osu shodnou se směrem osy sondy
Laterální - kolmá na axiální osu
Transverzální - kolmá na laterální i axiální osu paprsků
Časová - není určena geometrickou pozicí UZ paprsků, ale schopností přístroje při zpracování signálu. Je zapotřebí, aby daný přístroj disponoval časovou schopností, pracovat s frekvencí 40 snímků/s. Dnes mají UZ přístroje běžně hranici snímkových rychlostí okolo 40-50 snímků/s.

Dle získaných informací je zřetelné, že z hlediska geometrie pohybu vysílače mohou vzniknout různé obrazy na periferii. V praxi se ujaly čtyři základní tvorby obrazu B:

Sektorové – Všechny akustické vektory generuje jeden vysílač, který vykonává kývavý nebo rotační pohyb kolem své osy. Tím je zaručené nejmenší možné „akustické okno“ u všech sond (akustické okno je místo akustického kontaktu sondy s pacientem). Zároveň disponuje výhodou zobrazování jednotlivých UZ svazků blízko u sebe v centrální části snímání. Proto se používá zejména v echokardiografii a transkraniální ultrasonografii (dopplerovské vyšetření).
Lineární – Opak sektorového snímání. Obraz zajišťuje vysokofrekvenční sonda o malých rozměrech s vysokým počtem elementů. Provádí se periodickým pohybem sondy kolmo na směr vysílaných UZ paprsků. Je zde zapotřebí brát v potaz větší akustické okno, které nazýváme apertura v tomto případě. Používá se převážně na menší části těla (vyšetření končetinových cév).
Konvexní – Určitý kompromis mezi lineární a sektorovým zobrazením. Dnes nejvíce využívaný typ, převážně pro abdominální sonografii. Počet elementů a poloměr konvexního prohnutí určují vhodnost dané sondy pro jednotlivá vyšetření. Většinou přístroj v praxi disponuje několika konvexními sondami.
Trapezoidní – výjimečně používaný typ zobrazování UZ v praxi. Jedná se o hybrid lineární sondy, která nám dává obraz ve tvaru kosočtverce, přičemž ostrost si zachovává převážně v centrální oblasti.

4. 3D/4D zobrazení

3D zobrazení je analogií B obrazu. Prvotní metoda se nazývala „Freehand 3D“, ve které záviselo na zručnosti vyšetřujícího při práci se sondou. Předem se musela nastavit rychlost snímání a její rozsah, respektive typ zobrazování (většinou lineární), které musel dodržet vyšetřující při výkonu práce. Pokročilejší metodou 3D je se snímačem polohy, která vylučuje nepřesnost pohybu sondou operátorem. V současnosti se používají 3D sondy obsahující mechanismus, který sám pohybuje vysílačem. Výsledky jsou díky tomu mnohem přesnější.
4D zobrazení = live 3D jak již název napovídá, je 3D zobrazení v reálném čase. Toho je možno dosáhnout při vysokém výkonu jak řídícího, tak grafického procesoru daného UZ přístroje, aby byl schopný číst RAW snímky v dostatečném tempu, a ještě je replikoval na periferii. V nejlepších přístrojích se dnes objevují tzv. matrixové sondy, které obsahují elementy ve více řadách, než je tomu u běžných sond. Lze tak získal snadnější elektronické ostření obrazu pomocí *fokuzace jednotlivých elementů.
fokuzace neboli zaostření nám umožňuje pozorovat struktury v různé hloubce. Je to jeden z primárních parametrů, které operatér nastavuje na příslušném zařízení.

5. Dopplerovské zobrazení

Je založeno na Dopplerovském jevu, tedy na změně frekvence při vzájemném pohybu vysílače a ozařované plochy. Proto se při tomto zobrazení musí dbát na úhel dopadu, který je pro praktické využití klíčový. Dle přiloženého vzorce je jasné, že dopplerovský posun = ( dopplerovský frekvenční zdvih ve starší literatuře) fd je přímo úměrný cos α. Z toho odvozujeme, že pro cos 90°=0. Nemůžeme tedy při dopplerovském vyšetření pokládat sondu kolmo na směr pohybujících se tkáně (většinou krevní elementy), kterou chceme pozorovat. Z uvedeného grafu nám vychází, že při dodržení úhlu do 30°, je relativní odchylka výpočtu přístroje do 10 %, což je v současnosti jedna z nejpřesnějších hodnot. Dopplerovské zobrazení dělíme do tří kategorií, které se v praxi aplikují.

CW doppler = („continuous wave“) Metoda, která je založena na souvislém signálu s definovanou frekvencí a výkonem vysílaném z jedné sondy, tzv. vysílací (generující), a na druhé, která signál přijímá, tzv. přijímací. Hlavní nevýhodou CW Dopplera je, že z důvodu kontinuální generace signálu nelze určit, z jaké hloubky se vrací odražený signál. Narazí-li tedy svazek paprsků na více pohybujících se reflektorů, je výsledný dopplerovský posuv superpozicí všech dílčích posuvů od dílčích reflektorů. Většinou se výsledný dopplerovský signál převedl do audio záznamu, který byl reprodukován skrze reproduktory u přístroje. Dnes se CW v gynekologii a porodnictví prakticky nevyužívá.

PW doppler = („pulsed wave“) Pulzní systém, který využívá jen jednu sondu jako generátor i příjemce signálu. Po vyslání signálu se automaticky přepne do módu přijímače. Tato doba je podstatně delší nežli vysílací a během této doby dochází ke zpoždění, z kterého je přístroj schopný vypočítat hloubku pozorované struktury. Nutnost frekvence vysílaných signálů je největší omezení této metody, protože zároveň limituje maximální měřenou rychlost = maximální dopplerovský posun. Čím větší hloubka zkoumaného objektu je, tím nižší musí být pulzní frekvence vysílaného signálu (označován na přístrojích jako PRF = pulse repetition frequency). Na výsledky se dá koukat ve dvou rovinách (časové a kmitočtové), které se ale v praxi téměř nevyužívají. Téměř všechny výsledky se zobrazují pomocí jasového neboli B – zobrazení.

Barevné dopplerovské mapování – Umožňuje v reálném čase zobrazit tok v B – módu a ještě ho odlišit od okolních prostor barevně. Červeně je zobrazená tkáň (krev), která jde směrem k sondě, kdežto modře je označena tkáň, která se pohybuje směrem od sondy. Žlutě jsou označeny přídatné turbulence – t.j. oranžová – turbulence k sondě, zelená – turbulence od sondy. Z fyzikálního hlediska se tato metoda potýká s mnoha problémy, které jsou řešeny zprůměrováním daných výsledků v procesoru daného přístroje, díky čemuž výsledky odpovídají střední rychlosti v daném místě a čase. Pro zvýšení citlivosti za cenu ztráty směru proudění se používá tzv. Power doppler, který je založený na odlišných fyzikálních principech, nežli klasický barevný doppler. Power doppler se využívá hlavně u malých struktur, které nejeví takovou fyzickou aktivitu, abychom ji mohli snímat pomocí běžného barevného Dopplera, například kapilární řečiště, perfuze placenty.

Využití ultrasonografie v porodnictví:

V porodnictví a gynekologii se využívají dva typy sond – abdominální a vaginální Při počítání délky těhotenství se vždy bere datum od prvního dne poslední menstruace, přičemž prvotní číslo značí počet týdnů a druhotné číslo značí počet dnů k počtu týdnů. Příklad: 16 + 2 znamená šestnáctý týden + dva dny od poslední menstruace. V těhotenství využíváme ultrazvuk k jeho diagnostice event. diferenciální diagnostice mimoděložního těhotenství, k určení vitality a počtu plodů, k dataci těhotenství (určení pravděpodobného data porodu), ke screeningu chromozomálních a strukturálních vrozených vad, díky biometrii a dopplerometrii k diagnostice a sledování patologických stavů, především růstových poruch plodu či fetální anémie, k provádění invazivních metod prenatální diagnostiky (amniocentéza, biopsie choria, kordocentéza), k fetální echokardiografii, k uložení placenty a posouzení množství plodové vody, k cervikometrii a uložení plodu. Povinná vyšetření v průběhu těhotenství jsou tři: v I. trimestru, v 18. až 22. týdnu a v 30. až 32. týdnu těhotenství. Ostatní vyšetření jsou doporučená.

Diagnostika těhotenství

Úkolem vyšetření v I. trimestru těhotenství je zjistit, zda je žena těhotná a zda se jedná o nitroděložní těhotenství. Dále zda je plod vitální (přítomnost srdeční akce), četnost gravidity a v případě vícečetného těhotenství jeho charakter, tj. určení počtu plodů, choriocyty (počtu placent) a amniocyty (počtu amniálních dutin). Změřením fetálního pólu (CRL – temeno-kostrční vzdálenost) datujeme těhotenství a odhadujeme pravděpodobné datum porodu. Prvním ultrazvukovým obrazem nitroděložního těhotenství je od pátého týdne těhotenství (12. až 17. den po fertilizaci, 26. až 31. den po poslední menstruaci) přítomnost gestačního vaku s dvojitou konturou v dutině děložní, uloženého vždy excentricky. V gestačním vaku je první zobrazitelná struktura plodu žloutkový váček a následně fetální pól (struktura plodu). Srdeční akce je viditelná v 6. týdnu a svědčí o vitalitě plodu. Od 9. týdne jsou pozorovatelné pohyby. Naopak nepřítomnost srdeční akce a nepravidelný tvar gestačního vaku svědčí pro zamlklé těhotenství. Gestační vak jednoduché kontury symetricky uložený v centru dělohy bez struktur plodu je typický ultrazvukový obraz mimoděložního těhotenství.

1) Screening v prvním trimestru (11+0 až 13+6)

Toto vyšetření se provádí mezí 11+0 až 13+6 týdnem těhotenství, jehož cílem je screening chromosomálních aneuploidií a diagnostika některých vrozených vad plodu. Výpočet rizika fetálních aneuploidií je dán kombinací věku matky, sérových hladin hormonů volné β-hCG a PAPP-A a změření šíjového projasnění plodu (NT – nuchální translucence). Rozšířená hodnota NT dále souvisí s celou řadou vrozených vad, genetických syndromů a zvýšených rizikem morbidity a mortality plodu. K dalším ultrazvukovým markerům, které slouží k posouzení výše uvedených rizik jsou: přítomnost nosní kosti, průtoky přes ductus venosus a průtoky na trikuspidální chlopni.

2) Ultrazvukové vyšetření v 18. až 22. týdnu těhotenství

Jedná se o screeningové vyšetření, jehož cílem je především zachycení vrozených vad plodu. Při každém vyšetření se stanoví počet plodů a posoudí jejich vitalita (akce srdeční, pohyby). Provede se biometrie plodu změřením biparietálního průměru (BPD), obvodu hlavičky (HC), obvodu břicha (AC) a délky femuru (FL). Podrobně se prohlédne sonoanatomie plodu (přímé a nepřímé známky vrozených vad). Zhodnotí se množství plodové vody, lokalizace a vzhled placenty.

3) Ultrazvukové vyšetření ve 30. až 32. týdnu těhotenství

Screeningové vyšetření ve III. trimestru má za cíl diagnostikovat a sledovat vrozené vývojové vady, posouzení proporcionálního růstu plodu a odhad hmotnosti, zhodnocení funkce fetoplacentární jednotky, posouzení množství plodové vody a uložení placenty.

4) Biometrie plodu

Standardně měříme biparietální průměr (BPD), obvod hlavičky (HC), obvod břicha (AC) a délku femuru (FL). Z těchto naměřených hodnot se počítá tzv. odhadovaná hmotnost plodu (EFW). Naměřené hodnoty v milimetrech pak srovnáváme s růstovými grafy, kde naměřená hodnota odpovídá příslušnému percentilu pro daný gestační týden. Úkolem biometrie je ověřit gestační stáří plodu, zjistit velikost a hmotnost plodu, zhodnotit proporcionální růst a včas zachytit růstovou poruchu plodu.

5) Cervikometrie

Vyšetření děložního hrdla (cervikometrie) vyšetřujeme obvykle vaginální sondou a posuzujeme jeho délku. Délka hrdla pod 15 mm ve 20. až 24. týdnu těhotenství signalizuje zvýšené riziko předčasného porodu. Jako dilataci vnitřní branky označujeme pojmem nálevka (funelling). V období termínu porodu, můžeme naopak cervikometrií posoudit úspěšnost vaginálního porodu.

6) Šestinedělí

Ultrazvukové vyšetření po porodu zahrnuje zobrazení dělohy a vyloučení zbytků placentární tkáně po porodu, posouzení jizvy po císařském řezu a v malé pánvi detekce hematomů po komplikovaných porodech.

7) Invazivní vyšetření pod kontrolou ultrazvuku

Jedná se o výkony diagnostické (odběr choriových klků, odběr plodové vody, odběr krve z pupečníku) a terapeutické - intrauterinní transfuze, odlehčovací punkce, zavádění shuntů (cévní přístupy) u obstrukčních vad, okluze trachey balónkem u brániční hernie, laserové operace u monochoriálních dvojčat. Terapeutické indikace jsou vzácné a provádějí se na specializovaných pracovištích. Indikace k invazivní prenatální diagnostice je nejčastěji genetická na základě pozitivního screeningového testu chromosomálních aberací v prvním nebo druhém trimestru anebo abnormální ultrazvukový nález u plodu, který je asociovaný s chromosomální aberací. Odběr choriových klků (CVS biopsie choria) se provádí mezi 10. až 14. týdnem těhotenství, odběr plodové vody (amniocentéza) se provádí po 15. týdnu gravidity. Riziko potratu při těchto výkonech je 0,5 až 1 %.

Rizika ultrasonografie:

I přes vysokou bezpečnost ultrazvukového vyšetření se stále jedná o mechanické vlnění, které může v nadměrné míře změnit stavební strukturu, nebo sekundárně tepelně namáhat vyšetřovanou tkáň. Stále se ale jedná o velice bezpečnou vyšetřovací metodu, která oproti rentgenovému či jinému izotopnímu vyšetření negeneruje žádné ionizující záření.

Termální zátěž – je způsobena absorpcí energie, tudíž je závislí na frekvenci signálu a na dané tkáni. Absorpce je odlišná u různých druhů tkáně, ve vodě a ve vzduchu je minimální, kdežto v kostní tkáni je největší. Tento fakt je důležité brát v potaz při vyšetřování fetu s osifikovanými kostmi, na kterém bude termální zátěž vyšetření mnohem průkaznější nežli u plodu bez osifikace kostí. V praxi je zaveden tzv. Teplotní index (TI), který udává hodnotu termální zátěže na pacientovi. Hodnoty TI se pohybují v rozmezí 0,1 – 2,0.
Mechanická zátěž – Nasává kombinací několika jevů, z nichž nejzásadnější je jev kavitace. Tento jev nastává v prostředí, které obsahuje bubliny obsahující jakýkoliv plyn, který by měl rozměry srovnatelné s vlnovou délkou procházející akustické vlny. Při určité energii akustická vlna způsobuje nevratné poškození elasticity tkáně, či její úplně prasknutí. Největší riziko je u tkání, které mají největší schopnost elasticity a svým pohybem připomínají strukturu kapaliny. Díky tomu může docházet ke kavitaci, tedy k eventuálnímu poškození tkáně i při nízkých výkonech. V praxi nám hodnotu mechanické zátěže poskytuje hodnota mechanického indexu (MI), které nám udává průměrnou hodnotu rizika poškození dané tkáně. Běžně se pohybuje v rozmezí 0,4-1,5.

Oba typy zátěže se řídí principem ALARA (As Low As Reasonably Available), který v praxi zvážením použití daného typu sondy, nastavení samotného vyšetřovacího přístroje, snížením výkonu atd.

Zdroje:

Ultrazvuková diagnostika v těhotenství a gynekologii, Doc. MUDr. P. Calda, PhD., MUDr. M. Břešťák, MUDr. D. Fischerová, PhD + kol., © Aprofema, Praha 2010, str. 25-52, druhé přepracované vydání
Základy sonografie v porodnictví a gynekologii, I. Doležal a kol., Univerzita Palackého v Olomouci, Olomouc 1998, str. 9-91, první vydání
Porodnictví pro studenty všeobecného lékařství a porodní asistence, Univerzita Palackého v Olomouci, Martin Procházka a Radovan Pilka, Olomouc s.r.o. 2016, str. 46-49, první vydání