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Research Article
Michael Turk1, Benjamin Catanese1, Brice Lefler2, Matthew A. Sparks1, Yuriy S. Bronshteyn3, Amber Bowman2
1Division of Nephrology,Duke University School of Medicine, 2Division of Hospital Medicine, Durham VA Health Care System, Division of General Medicine,Duke University School of Medicine, 3Department of Anesthesiology,Duke University School of Medicine
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Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
肾脏和泌尿生殖系统(肾-GU)的床旁超声(POCUS)可以帮助筛查肾功能障碍的某些原因。然而,尽管具有临床实用性,但由于临床医生缺乏培训,肾 GU POCUS 仍然未得到充分利用。为了解决这一差距,本文介绍了肾脏 GU 图像采集和解释。
涉及肾脏和膀胱的一系列疾病可能导致威胁器官的并发症,如果通过诊断性影像学检查及时诊断,这些并发症是可以预防的。常见的影像学检查方式包括计算机断层扫描或诊断性超声检查。传统上,肾脏泌尿生殖系统超声检查需要会诊团队,包括一名进行图像采集的超声医师和一名进行图像解读的放射科医生。然而,诊断性床旁超声 (POCUS) 最近已成为在床旁解决急性肾损伤的有用工具。研究表明,可以培训非放射科医生对一定数量的重要情况进行高精度的肾脏和膀胱诊断 POCUS。目前,肾脏泌尿生殖系统诊断性 POCUS 在实际临床实践中仍未得到充分利用。这可能是因为大多数临床医生在遇到急性肾损伤的专科中不熟悉该器官系统的图像采集,包括初级保健、急诊医学、重症监护、麻醉学、肾脏病学和泌尿学。为了解决这一多专业教育差距,本叙述性综述由一个多学科小组开发,旨在为肾脏泌尿生殖系统 POCUS 图像采集提供一个与专业无关的框架:适应症/禁忌症、患者定位、换能器选择、采集顺序和检查限制。最后,我们描述了肾脏泌尿生殖系统超声图像解释的基本概念,包括每个执行这种方式的床边临床医生都应该了解的关键异常发现。
急性肾损伤 (AKI) 由多种病因引起,是住院患者中常见的医学诊断。AKI 导致肾功能突然下降,导致细胞外液、尿素和其他含氮废物的积累,以及电解质失调。此外,AKI 的诊断预示着更差的短期和长期结果,并且与消耗更多的医疗保健资源有关1。根据美国肾脏数据系统 (USRDS) 的数据,在 2020 年医疗保险按服务收费受益人中,AKI 住院率为每 1000 名患者年 62 例2。此外,对采用肾脏病改善全球结局 (KDIGO) AKI 诊断标准的 154 项研究的系统评价发现,在这些试验的 3,585,911 人中,主要来自北美、北欧和东亚,不同住院环境中的 AKI 发病率为 20%-32%3。在住院环境中,AKI 通常在重症监护病房中被发现,并且与死亡率增加有关4。床旁超声 (POCUS) 机器在 ICU 等环境中很容易获得,但尽管诊断性肾 GU 超声能够快速评估 AKI5 的几种病因,但往往未得到充分利用。
与会诊超声相比,在会诊超声中,患者的主要提供者要求放射技师进行正式的超声检查并由放射科医生读取,而诊断性 POCUS 则由患者的主要提供者在护理点进行和解释6。越来越多的证据表明,非放射科医生可以有效和准确地将诊断 POCUS 用于各种疾病7。例如,2019 年住院医师手术加压超声检查:床旁超声研究 (HOCUS-POCUS) 前瞻性队列研究将住院医师进行的深静脉血栓形成 (DVT) 压迫 POCUS 与会诊技术人员/放射科医生进行的血管 DVT 超声检查进行了比较。该研究表明,住院医师进行的 POCUS 与技术员/放射科医生进行的会诊血管超声的准确性相似,敏感性为 100%,特异性为 96%8。同样,2020 年的一项研究发现,与计算机断层扫描扫描相比,由具有不同经验的急诊科提供者进行的肾 GU POCUS 在检测肾积水方面具有中等准确性(特异性为 72%,敏感性为 77%)9。重要的是,与技术人员/放射科医生成像相比,初级提供者执行的 POCUS 可以更及时地进行诊断和干预。
AKI 的病因可分为肾前性(血流动力学介导的损伤)、肾内(肾小球或间质病变)和肾后性(泌尿系统病因,最常见的是梗阻性尿路病)。尤其是后者,可以被诊断为 POCUS。梗阻性尿路病的年发病率为每 1000 人 1.7 例,估计约占急性和慢性肾病的 10%10。从前列腺增生到肾结石,尿路梗阻的原因有很多。这些病症在肾脏水平的主要病理表现是肾积水。这在 POCUS 上很容易可视化,并且诊断速度对于治疗急性肾衰竭患者至关重要。
除了 AKI,POCUS 仍然是评估慢性肾病的一种经济高效且安全的方式。POCUS 可用于识别指示肾细胞癌的病变,因为它能够可视化大于或等于 3 cm 的囊肿,并区分被认为与恶性肿瘤有关的特征11。POCUS 允许快速评估常染色体显性遗传性多囊肾病 (ADPKD),避免不必要的肾活检安排和昂贵的实验室工作。此外,与金标准基于磁共振的身高调整总肾体积测量 (htTKV) 相比,肾长的超声测量显示可预后早期 ADPKD 的进展风险 (htTKV)12。
虽然计算机断层扫描在检测肿瘤、结石和钙化方面具有优势,但尚未证实计算机断层扫描在诊断 AKI 病因方面优于超声检查13。此外,一些患者可能病得太重而无法走出他们的房间,从而无法运送到 CT 扫描仪甚至放射科套房,以便技术人员/放射科医生进行会诊超声检查。在这些情况下,POCUS 提供了一种安全可靠的诊断替代方案。尽管如此,诊断肾 GU POCUS 仍然是一种未得到充分利用的工具,可能是由于一线临床医生缺乏培训14。为了解决这一知识差距,本叙述性综述汇集了多个专业(医院医学、重症监护、麻醉学和肾病学)的专业知识,提出了一种循证肾脏 GU POCUS 图像采集方案,包括适应症/禁忌症、患者定位、换能器选择、采集顺序和检查限制。最后,我们描述了肾脏 GU 超声图像解释的基本概念,包括每个执行这种方式的床边临床医生都应该知道的关键异常发现。
本研究中涉及人类参与者的所有程序均符合杜克大学卫生系统机构研究委员会的道德标准以及 1964 年赫尔辛基宣言及其后来的修正案或类似的道德标准。根据机构标准,事先征得同意,纳入的图像是在作者自己身上进行的,以获得正常图像,并作为常规教育超声扫描的一部分进行,用于正面图像的教学目的。根据以下标准纳入患者: 任何急性肾损伤、尿量减少或任何其他怀疑肾功能异常原因的患者。排除标准包括腹部开放的患者。疼痛是超声检查的相对禁忌证,尤其是当疼痛严重到无法放置探针时(例如,腹内高压)。使用的试剂和设备列在 材料表中。
术语:身体的三个平面称为冠状面、矢状面和横向
这可能会令人困惑,因为后一个术语("横向")也可以用来指代单个器官的短轴,同时使用术语"纵向"来指代器官的长轴。为了尽量减少混淆,该协议将专门使用冠状、矢状和横向来指代人体的平面,并将使用长轴和短轴来指代肾脏的平面。此外,由于气囊的动态形状使其无法具有永久的长轴或短轴,因此气囊的两个视图将仅根据视图与物体平面对齐的两个视图之一来命名:矢状或横向。
1. 传感器选择
2. 机器设置
3. 模式和预设
4. 患者定位
5. 右肾成像
6. 左肾成像
7. 膀胱成像
超声检查正常
正常肾脏超声
肾包膜的回声性和有限的解剖变异性(除了偶尔的盆腔肾或更罕见的马蹄肾)使得床旁 POCUS 很容易识别肾脏。肾脏将具有典型的豆形外观,平均尺寸为 9-13 厘米,但大小随患者的身高和体重而变化(图 2, 视频 1)。外皮层相对于相邻的脾脏和肝脏通常为低回声。皮层内部是肾髓质,它由无声金字塔组成,皮质组织延伸到髓质并分隔金字塔。肾窦由肾盂、集合系统、鼻窦脂肪、血管和淋巴管组成。鼻窦脂肪导致肾脏该区域的高回声外观(图9)。通过将探针旋转 90 度所看到的肾脏的横轴或短轴,其特征是肾脏的中部呈 C 形图案,肾血管和输尿管位于(图 5、 图 10 和 视频 2、 视频 3 和 视频 4)。
膀胱超声正常
只要可行,应在横平面和矢状面上都能看到膀胱。横向视图是探头指示器指向患者右侧时获得的,通常以圆形横截面显示膀胱(图 7,左)。矢状膀胱视图是在探针指示器指向颅骨的情况下获得的,它通常将膀胱显示为不规则的结构,尾部较宽,颅骨部分较窄(图 7,右)。随着膀胱的扩张,矢状面将倾向于显示越来越圆形/卵形的膀胱形状。
主要异常发现
肾脏异常的主要发现
通过床旁超声识别肾脏异常可以为患者的病理和肾功能障碍的原因提供关键线索。评估肾脏大小、肾积水的存在和程度,以及结石、囊肿和肿块的识别是床旁超声的主要目标。
肾脏大小的评估
肾脏长度的测量可能有助于区分 AKI 与慢性肾脏病 (CKD) 或慢加急性肾损伤,因为预计肾脏大小会随着肾功能的下降而减小15。正常肾脏最长尺寸为 9-13 厘米,宽 3-7 厘米(在冠状平面上),厚 3-6 厘米(在横平面上)16。此外,由于成年人群的肾脏大小不同,左肾和右肾之间的大小差异可能表明它们之间的肾功能不同。众所周知,在 CKD 的情况下,肾皮层的大小会从正常的 7-10 毫米厚度减小,并且变得更有回声17 (视频 5)。某些肾脏病变也可能与肾脏大小的增加有关。炎症状态(如 AIN 或肾小球肾炎)和浸润过程可能与肾脏大小增加有关。
积水
导致肾盂扩张和肾盏的阻塞过程称为肾积水。相比之下,当肾盂和肾盏扩张而没有任何梗阻的证据时,使用术语盆腔扩张。POCUS 经常用于评估肾积水作为梗阻的指标。梗阻可能是由于肾脏远端的结石,例如肾盂输尿管交界处、输尿管或输尿管膀胱交界处。此外,阻塞输尿管膀胱交界处或尿道口的膀胱肿块(图11)、前列腺肿块或肥大可导致肾盂积水。最后,肿块或淋巴结肿大的外源性压迫是另一个潜在原因。肾脏肾盂积水,与病因无关,具有相似的超声表现。然而,应注意肾积水是单侧还是双侧,因为这将支持或反驳某些诊断。
如上所述,正常的肾实质包含脂肪,这使它看起来高回声。尿路梗阻导致集合系统膨胀,使肾脏的超声外观从高回声变为低回声,有时甚至是无回声。随着肾积水严重程度的增加,外观变得更加消声,向近端延伸至肾皮层。肾积水分为轻度、中度或重度。轻度肾盂积水的特征是肾盂和肾盏扩张(图 12A,视频 6)。随着肾积水进展为中度,由于尿量和尿压增加,肾金字塔的尖端变平并变得凹陷(图 12B,C,视频 7)。在严重肾积水的情况下,肾盂和肾盏进一步扩张,而皮质开始变薄,导致经常出现熊爪外观(图 12D 和图 13,视频 8)。此外,肾积水的一个重要假阳性是一种常见的正常变异,称为肾外盂18。这描述了位于肾脏本身外部的肾盂的发现,可能存在于多达 10% 的人群中18。肾外盂病例中的肾盏在超声上不可见,而肾盂积水中由于扩张而容易看到的肾盏(图 14,视频 9)。
肾囊肿
散发性和遗传性肾囊肿在 POCUS 上很常见,其特征为简单或复杂。观察到单纯性囊肿为圆形或椭圆形、边界清楚、薄壁结构,在远端壁上表现出声学增强(回声增加导致回声增强)。CT 成像(图 15、视频 10、视频 11)使用 Bosniak 标准对囊肿进行分类。虽然超声成像中对 Bosniak 标准的验证并不那么广泛,但它们通常用于将患者分为两组:需要随访成像的患者和不需要随访的患者。任何不符合以下标准的囊肿:椭圆形/圆形,薄壁无隔膜,远壁缺乏后部声学增强,应进行进一步的影像学评估19-22。如果双侧观察到多个囊肿,应考虑多囊肾病或获得性囊性肾病的可能性23。
肾脏肿块
如上所述,肾脏超声检查发现的异常与单纯性囊肿不一致时,应接受进一步的影像学评估。普遍的恶性肿瘤是肾细胞癌,其特征是具有异质性特征的部分囊性肿块(图16、视频 12 和视频 13)。良性肾脏肿块最常见的是血管平滑肌脂肪瘤和嗜酸细胞瘤24。
主要的膀胱异常发现
在评估少尿/无尿和/或 AKI 时,膀胱和肾脏 POCUS 有助于缩小鉴别诊断范围(图17)。流程中概述的第一步是确定患者是否有留置有创性尿路 (Foley) 导管。如果存在 Foley 导管,随后的检查包括检查膀胱中的导管球囊。如果球囊不可见,则表明导管放错位置(例如,导管尖端在尿道中)。如果导管球囊可见但膀胱膨胀(图18),则可能是梗阻。如果膀胱小/减压(图19),则表明完全性输尿管梗阻、肾前/内肾疾病或孤立肾患者的单侧梗阻。为了区分,肾脏超声至关重要;肾积水显著增加了输尿管梗阻的可能性,而不存在肾积水则反对肾积水。请注意,该算法是一种启发式诊断工具,而不是确定性诊断工具,因为一些低尿量和 AKI 病例可以共存,例如慢性肾积水患者发展为急性肾前/内源性肾病。
参考 图 17 中的算法,当患者没有留置导尿管时,低尿量和/或 AKI 的超声筛查从膀胱大小的定性或定量评估开始。膀胱严重膨胀(图20) 提示潜在原因,例如膀胱出口梗阻(例如良性前列腺增生)或逼尿肌活动无效(例如脊髓或硬膜外麻醉)。在膀胱小/减压的情况下,鉴别诊断反映了留置导尿管伴膀胱小/减压的诊断 - (1) 完全输尿管梗阻或 (2) 肾前性或肾内性疾病。为了区分这些可能性,如前所述,必须评估患者的肾脏是否有肾积水的体征。
在评估膀胱中导致低尿量的因素时,可以偶尔观察到膀胱腔内的回声密度。例如, 图 11 (另见 视频 14)说明了一个包含相当大的不规则回声密度的膀胱,确定为膀胱肿瘤和血栓的组合。在实践中,超声的使用在区分膀胱内的肿块和血凝块方面面临挑战。然而,这两种发现都被认为是严重异常的,需要进一步的影像学检查和/或咨询泌尿外科,以指导长期护理。

图 1:对右侧腋中线的曲线探头,以在纵向视图中可视化右肾。 探针标记指向患者的头部,因此在图像中不可见。 请单击此处查看此图的较大版本。

图 2:功能正常的右肾的纵视图。 可以看到右肾、肝脏和横膈膜的颅骨。在肾脏内侧,可以看到单个椎骨。 请单击此处查看此图的较大版本。

图 3:分别是右肾和左肾的纵视图。 每个肾脏的尺寸略高于 10 厘米。 请单击此处查看此图的较大版本。

图 4:曲线探头到右侧的腋中线,以在短轴视图中可视化右肾。 探针标记指向后方,因此在图像中不可见。 请单击此处查看此图的较大版本。

图 5:正常肾脏的短轴视图。 注意肾脏右侧的肋骨阴影。 请单击此处查看此图的较大版本。

图 6:对耻骨上区域的曲线探针,以在横向观察膀胱。 探针标记指向患者的右侧,因此在图像中不可见。 请单击此处查看此图的较大版本。

图 7:大体正常的膀胱的横视图(左图)和矢状面(右图)。 该膀胱的三个直径测量为 9.2 cm(外侧到内侧)、6.1 cm(前到后)和 4.7 cm(颅至尾)。输入这三个直径和三角形气囊的校正因子 0.69(方案步骤 7.3.3.1),得到以下估计值,气囊体积 = 0.69 * 9.2 厘米 * 6.1 厘米 * 4.7 厘米 = 182 厘米3 (mL)。 请单击此处查看此图的较大版本。

图 8:对耻骨上区域的曲线探头,以在矢状方向上可视化膀胱。 探针标记指向患者的头部,因此在图像中不清晰可见。 请单击此处查看此图的较大版本。

图 9:肾皮层通常被视为肝脏低回声(未标记,高于肾脏)。 肾髓质在皮质远端可见,有可见的肾金字塔。由于肾窦脂肪,集合系统被视为高回声结构。 请单击此处查看此图的较大版本。

图 10:肾脏的短轴视图。 该图显示了中间的空心结构(左面板)。彩色多普勒证实这些结构代表肾血管系统(右图)。蓝色表示流离探针的流向,红色表示流向探针的流向(由助记词 "BART" 记住;蓝色离开,红色朝向)。 请单击此处查看此图的较大版本。

图 11:膀胱的横视图。 未标记(左图)和标记(右图)的膀胱横视图显示膀胱腔内有一个大的、不规则的回声密度,结果是肿瘤和血凝块的组合(另见 视频 14)。 请单击此处查看此图的较大版本。

图12:不同程度的肾盂积水。 (A) 显示轻度肾盂积水,(B,C) 中度肾盂积水,以及 (D) 重度肾盂积水。 请单击此处查看此图的较大版本。

图 13:右肾冠状视图显示严重肾积水。 右肾未标记(左图)和标记(右图)冠状图显示严重的肾积水,定义为大肾盏和小肾盏扩张和皮质变薄(另见 视频 8)。 请单击此处查看此图的较大版本。

图 14:右肾的超声检查结果。 右肾的未标记(左上, A)和标记(右上, B)视图,显示肾外盂的超声表现(黄色星号)。肾外盂是一种正常变异,见于多达 10% 的人群,其中肾盂位于肾脏外。肾外盂与肾盂积水相似,但在肾盂积水中,肾盏可见并扩张,而在肾外盂中,肾盏大小正常,因此不可见。为便于说明,底部面板显示了同一患者的 CT 扫描( C 中未标记, D 中未标记,双侧可见肾外盂( D 中为黄色星号)(另见 视频 9)。 请单击此处查看此图的较大版本。

图 15:右肾存在肾囊肿。 在长轴上查看右肾中心单纯性肾囊肿的未标记(左图)图像。右肾下极较大单纯性肾囊肿的未标记(右图)图像。 请单击此处查看此图的较大版本。

图 16:右肾的冠状视图显示肾脏肿块。 右肾的未标记(左图)和标记(右图)冠状视图显示来自肾皮层的肾脏肿块 (*),并且破坏了该视图中通常看到的预期正常椭圆形(见 视频 13)。 请单击此处查看此图的较大版本。

图 17:一种算法,显示了如何使用膀胱和肾脏联合超声来缩小少尿/无尿的鉴别诊断范围。请单击此处查看此图的较大版本。

图 18:未标记(左图)和标记(右图)膨胀的膀胱横向视图,内部可见 Foley 球囊。 这一发现与低尿量相结合,将少尿/无尿的鉴别诊断范围缩小到 Foley 导管阻塞(见 图17)。 请单击此处查看此图的较大版本。

图 19:空膀胱的未标记(左图)和标记(右图)横向视图,内部可见 Foley 球囊。 这一发现与低尿量相结合,将少尿/无尿的鉴别诊断缩小到 (1) 输尿管梗阻,(2) 肾内源性,或 (3) 肾前性疾病(见 图17)。 请单击此处查看此图的较大版本。

图 20:膀胱的横向视图(左图)和矢状视图(右图),内部没有 Foley 球囊,可见膀胱粗大扩张。 膀胱中的尿量可以通过本文讨论部分中描述的方法进行量化。为椭球体气囊选择 0.81 的校正因子后,在这种情况下,估计的气囊体积 = 0.81 x 直径1 x 直径2 x 直径3 = 0.81 * 10cm * 12cm * 13cm = 1,263mL +/- 13%。 请单击此处查看此图的较大版本。

图 21:游离腹膜液(在本例中为腹水)的未标记(左图)和标记(右图)图像。 这些在骨盆横视图的膀胱后方可以看到(另见 视频 15)。 请单击此处查看此图的较大版本。
视频 1:远景中穿过右肾扇形。请点击此处下载此视频。
视频 2:在短视图中通过右肾扇形。请点击此处下载此视频。
视频 3:肾血管系统从主动脉脱落。请点击此处下载此视频。
视频 4:彩色多普勒肾血管系统。请点击此处下载此视频。
视频 5:患有慢性内科肾病的远景肾。 注意肾脏的小尺寸。 请点击此处下载此视频。
视频 6:冠状面的右肾显示轻度肾积水。请点击此处下载此视频。
视频 7:冠状面的右肾显示中度肾积水,定义为大肾盏和小肾盏扩张,但没有皮质变薄。请点击此处下载此视频。
视频 8:冠状面的右肾显示严重的肾积水,定义为大肾盏和小肾盏扩张和皮质变薄。请点击此处下载此视频。
视频 9:双侧肾外盂患者的右肾。请点击此处下载此视频。
视频 10:纵视图上的右肾,中心有一个简单的囊肿。请点击此处下载此视频。
视频 11:纵视图上的右肾,肾下极有一个更大、看起来简单的囊肿。请点击此处下载此视频。
视频 12:纵视图中的右肾,中心有肿块。 请注意,它不像之前显示的囊肿那样低回声(视频 11)。 请点击此处下载此视频。
视频 13:冠状面上的右肾显示从肾皮层产生的肾脏肿块,并破坏了该视图中通常看到的预期正常椭圆形。请点击此处下载此视频。
视频 14:膀胱横向视图显示膀胱腔内有一个大的、不规则的回声密度,结果是肿瘤和血凝块的组合。请点击此处下载此视频。
视频 15:骨盆横视图显示膀胱后方的游离腹膜液(在本例中为腹水)。 另请参阅 图 21 以获取此视频的标记静止图像。 请点击此处下载此视频。
MAS 报告收到 Elsevier-Nephrology Secrets 的酬金;担任美国内科肾脏病学委员会的成员;因在 NephMadness 执行委员会任职而获得 NKF 的酬金;获得 Medscape 的 CKD 播客系列酬金;因担任 ASN Journals Portfolio(JASN、CJASN、Kidney360)的通信编辑而获得酬金。YSB 报告称,美国麻醉医师协会 (American Society of Anesthesilogists) 因编辑委员会在床旁超声方面的工作而获得酬金,并因创建与 POCUS 相关的教育内容而获得 OpenAnesthesia.org 酬金。其余作者没有披露。
肾脏和泌尿生殖系统(肾-GU)的床旁超声(POCUS)可以帮助筛查肾功能障碍的某些原因。然而,尽管具有临床实用性,但由于临床医生缺乏培训,肾 GU POCUS 仍然未得到充分利用。为了解决这一差距,本文介绍了肾脏 GU 图像采集和解释。
没有。
| 曲线传感器 | 飞利浦 | C5-2 USB | 2-5 MHz,也称为腹部探头 |
| 曲线传感器 | SonoSite | C5-1 | 1-5 MHz,也称为腹部探头 |
| Edge 1 超声机 | SonoSite | 用于获取图形和视频的子集 | |
| 控阵传感器 | 飞利浦 | 1-5 MHz,也称为心脏探头 | |
| 相控阵传感器 | SonoSite | P5-1 | 1-5 MHz,也称为心脏探头 |
| 超声系统 | 飞利浦 | Affiniti30 | 用于获取图形和视频的子集 |