Problemen met FoCUS-beeldacquisitie oplossen: patiëntpositionering, transducermanipulatie en beeldoptimalisatie

Samenvatting

Hier presenteren we een protocol om zorgverleners in staat te stellen gerichte cardiale echografie (FoCUS) uit te voeren in de klinische omgeving. We beschrijven methoden voor transducermanipulatie, bekijken veelvoorkomende valkuilen van transducerbewegingen en stellen tips voor om het gebruik van phased array-transducers te optimaliseren.

Samenvatting

Focused cardiac ultrasound (FoCUS) is een beperkte, door clinici uitgevoerde toepassing van echocardiografie om real-time informatie toe te voegen aan de patiëntenzorg. Deze examens aan het bed zijn probleemgericht, snel en herhaaldelijk uitgevoerd en grotendeels kwalitatief van aard. Competentie in FoCUS omvat beheersing van de stereotactische en psychomotorische vaardigheden die nodig zijn voor transducermanipulatie en beeldacquisitie. Competentie vereist ook de mogelijkheid om de opstelling te optimaliseren, problemen met beeldacquisitie op te lossen en de echografische beperkingen te begrijpen vanwege complexe klinische omgevingen en patiëntpathologie. Dit artikel presenteert concepten voor succesvolle, hoogwaardige tweedimensionale (B-mode) beeldacquisitie in FoCUS.

Concepten van hoogwaardige beeldacquisitie kunnen worden toegepast op alle gevestigde echografische vensters van het FoCUS-examen: de parasternale lange as (PLAX), parasternale korte as (PSAX), apicale vierkamer (A4C), subcostale vierkamer (SC4C) en de inferieure vena cava (IVC). De apicale vijfkamer- (A5C) en subcostale korte-assige (SCSA) weergaven worden genoemd, maar worden niet diepgaand besproken. Een pragmatische figuur die de bewegingen van de phased array transducer illustreert, wordt ook geleverd om te dienen als een cognitief hulpmiddel tijdens FoCUS-beeldacquisitie.

Inleiding

Focused cardiac ultrasound (FoCUS) is een beperkte, door clinici uitgevoerde toepassing van echocardiografie die onmiddellijke anatomische, fysiologische en functionele informatie biedt aan de patiëntenzorg. Deze examens, bestaande uit vijf klassieke weergaven, zijn probleemgericht, worden in realtime aan het bed uitgevoerd en vervangen geen uitgebreide echocardiografie-examens ^1,2. Gezien de gerichte aard van deze onderzoeken, worden ze vaak herhaaldelijk uitgevoerd wanneer klinische statusveranderingen of seriële monitoring vereist is. Het is belangrijk om gestandaardiseerde training te hebben en adequate beelden van alle vijf de weergaven te verkrijgen, indien mogelijk, omdat sommige weergaven beperkte informatie kunnen bieden, afhankelijk van de individuele patiënt en pathologie.

Het gebruik van FoCUS breidt zich snel uit. Veel klinische landschappen, zoals perioperatieve anesthesiologie, intensive care en spoedeisende geneeskunde ^1,2,3, maken nu routinematig gebruik van FoCUS. Intramurale medische afdelingen en poliklinische klinische zorginstellingen gebruiken deze tool ook om de klinische praktijk te verbeteren ^4,5,6. Als gevolg hiervan hebben verschillende maatschappelijke instanties, zoals de American Society of Echocardiography, de Society of Critical Care Medicine en het American College of Emergency Physicians, richtlijnen en aanbevelingen gepubliceerd voor FoCUS-competentie en reikwijdte van de praktijk ^7,8,9. Hoewel deze richtlijnen en aanbevelingen niet zijn gecodificeerd, is veel van de inhoud consistent en beïnvloedt foCUS-trainingscurricula¹⁰.

Naast didactiek en beeldinterpretatie, omvat competentie in FoCUS beheersing van stereotactische en psychomotorische vaardigheden. Stereotactische vaardigheid verwijst naar de nauwkeurige positionering van ultrasone transducers op het lichaam, gebaseerd op driedimensionale anatomische kenmerken. Psychomotorische vaardigheid beschrijft de relatie tussen cognitieve functie en fysieke beweging die coördinatie, behendigheid en manipulatie beïnvloedt. Het vergroten van kennis en bewustzijn over deze vaardigheden ondersteunt de ontwikkeling van FoCUS-trainees.

Dit artikel presenteert concepten voor hoogwaardige beeldacquisitie in FoCUS, met zowel pragmatische overwegingen als aandacht voor stereotactische en psychomotorische vaardigheden. In het bijzonder bespreekt het de optimale positionering van de patiënt, de manipulatie van de transducer en suggereert het tips om het gebruik van phased array transducers te optimaliseren. Ten slotte onderzoekt het beeldoptimalisatie voor 2-dimensionale (B-modus of 2D-modus) en bewegingsmodi (M-modus).

Protocol

Dit materiaal is het originele werk van de auteurs, dat niet eerder elders is gepubliceerd. Het beschreven protocol is voor klinisch gebruik en niet voor onderzoeksdoeleinden. Geanonimiseerde beelden werden verkregen uit een vrijwilligersmodel in een niet-klinische omgeving. De auteurs streefden niet naar een formele "Niet gereguleerde" bepaling van de IRB in overeenstemming met het institutionele beleid, omdat de activiteit buiten de Common Rule en FDA-definities van onderzoek bij mensen valt.

1. De transducer

1. Gebruik de phased array transducer. Dit is een 4-12 MHz transducer die diep in de thoracale ruimte doordringt, vanwege de lage frequentie in vergelijking met andere ultrasone transducers.
   1. Selecteer de phased array transducer met behulp van de examenknop op het apparaat en selecteer het hartonderzoek of een gelijkwaardig beschikbaar examen.
2. Oefen met transducers van verschillende leveranciers om ervaring op te doen en iemands cognitieve vaardigheden voor transducermanipulatie te verfijnen.
3. Oefen transducermanipulatie met beide handen om ambidexteriteit te ontwikkelen, wat nodig kan zijn bij het werken in beperkte klinische omgevingen.
4. Veranker de dominante hand terwijl u de ultrasone transducer op de patiënt houdt, met het vetkussen van het mediale aspect van de hand.
   OPMERKING: Dit zorgt voor extra stabiliteit en vermindert fouten veroorzaakt door grote bewegingen. Het vasthouden van de transducer bij de basis, zonder verankering, resulteert in onbedoelde bewegingen, waardoor de mogelijkheid om de beeldas en oriëntatie te behouden wordt voorkomen.
5. Gebruik twee handen voor transducermanipulatie om de ultrafijne aanpassingen te verbeteren die vaak nodig zijn voor optimale weergaven. Plaats de dominante hand op de basis van de transducer met de niet-dominante hand op de staart van de transducer, voor extra stabiliteit en geleide beweging.

2. Positionering van de patiënt

1. Verkrijg de PLAX-, PSAX-, A4C-, SC4C- en IVC-weergaven in rugligging.
2. Instrueer de patiënt om zijn linkerarm boven zijn hoofd te strekken en op zijn linkerkant te liggen en beelden in deze positie te verkrijgen als ze niet in rugligging kunnen worden verkregen.
   OPMERKING: Dit resulteert in uitbreiding van de intercostale ruimtes voor grotere beeldvensters.
   1. Plaats een wig of dekenrol achter de rechter bovenromp van de patiënt als de patiënt niet gemakkelijk tot 45° kan draaien of zijn ledematen kan verplaatsen. Postoperatieve en intensive care-patiënten hebben vaak ondersteuning nodig om de juiste positionering voor FoCUS-onderzoek te behouden.
3. Drapeer de borst naar wens van de patiënt en zorg ervoor dat de patiënt weet waar de transducer zal worden geplaatst voordat hij aan het onderzoek begint.
4. Manipuleer het borstweefsel om optimale beeldacquisitie mogelijk te maken.
   1. Indien mogelijk, instrueer de patiënt om te helpen bij het bewegen van het borstweefsel met zijn rechterhand.
5. Bespreek de geschiktheid van het verwijderen of verplaatsen van monitoren vooraf met verpleegkundigen aan het bed en andere relevante zorgverleners.
6. Verander of verwijder geen buizen, leidingen of afvoeren voor beeldvormingsdoeleinden. Bespreek de duur van de apparaten met de relevante zorgverleners en overweeg de patiënt opnieuw te maken na het verwijderen ervan.

3. Transducer manipulatie

1. Waardeer en begrijp de definities van transducerbewegingen om optimale beeldacquisitie mogelijk te maken en zorg voor consistente terminologie voor communicatie tussen providers, vooral tijdens het lesgeven (figuur 1 en tabel 1).

4. 2D-beeldoptimalisatie

1. Pas de diepte aan (ongeveer 12-16 cm, afhankelijk van de weergave) om de structuur van belang te zien.
2. Pas de versterking aan om de helderheid van de afbeelding te optimaliseren.
3. Pas de focus aan op de diepte van de structuur van belang om de resolutie te verbeteren.

5. Bewegingsmodus (M-modus)

1. Gebruik de M-modus om een enkele scanlijn weer te geven (waar de cursor ook is geplaatst) van de B-modusafbeelding (Y-as) tegen de tijd (X-as).
   OPMERKING: Deze modus kan operators helpen de dynamische relatie van verschillende structuren in de loop van de tijd te begrijpen en is nuttig bij veel verschillende beoordelingen, waaronder IVC-grootte en -variabiliteit en E-punt septumscheiding (EPSS).
2. Gebruik de knop met de letter "M" erop om de M-modus in te schakelen.
   OPMERKING: M-modus is een aan/uit-knop die uniek is voor elke machine.

6. Parasternale lange as (PLAX)

OPMERKING: De PLAX verwijst naar het verkrijgen van een beeld dat zich langs de lange as van het hart bevindt (figuur 2).

1. Plaats de patiënt in rugligging. Als het moeilijk is om het PLAX-beeld te verkrijgen, plaatst u de patiënt aan de linkerkant en strekt u indien mogelijk zijn arm boven zijn hoofd uit.
2. Plaats de transducer in een schuine hoek tussen de derde en vijfde intercostale ruimte van het linker parasternale gebied, waarbij de transducermarker naar de rechterschouder van de patiënt wijst.
   1. Visualiseer de rechterventrikel, linker ventrikel, linker atrium, mitralisklep, linkerventrikel uitstroomkanaal, aortaklep en dalende thoracale aorta in deze afbeelding.
   2. Visualiseer dat de mitralisklep en de aortaklep samen openen en sluiten, om ervoor te zorgen dat het beeld niet wordt vervroegd. Foreshortening is waar het ultrasone vlak niet door de ware top van de structuur snijdt, waardoor het waargenomen beeld verandert.
3. 2D-beeldoptimalisatie
   1. Begin met een begindiepte van ongeveer 15-20 cm. Pas de diepte aan zodat de punt van de mitralisklep zich in het midden van het beeld bevindt en de dalende thoracale aorta (diep naar het linkeratrium) zichtbaar is.
   2. Pas de versterking aan om de zichtbaarheid van het myocard en de mitralisklep te maximaliseren.
   3. Verplaats de focus naar het interessegebied, het meest gericht op de diepte van de mitralisklep.
   4. Gebruik de M-modus voor EPSS of fractionele verkorting.

7. Parasternale korte as (PSAX; Figuur 3)

1. Plaats de patiënt in dezelfde positie voor de PSAX als voor de PLAX.
2. Plaats de transducer ongeveer 90° ten opzichte van de transducer in de PLAX.
   1. Verkrijg een optimale PLAX en draai de transducer langzaam met de klok mee zonder de transducer van de borst van de patiënt op te tillen, totdat de transducer schuin over de derde tot vijfde intercostale ruimte van het parasternale gebied is gericht, waarbij de transducermarker naar de linkerschouder van de patiënt wijst.
      OPMERKING: Overrotatie voorbij 90° kan leiden tot interventriculaire septumafplatting en ten onrechte verschijnen als rechterventrikelvolume of drukoverbelasting.
   2. Kantel de transducer totdat de midden-papillaire spieren worden gevisualiseerd voor de FoCUS-beoordeling.
      OPMERKING: De papillaire spieren moeten synchroon bewegen met de linker ventrikelwand. Als de papillaire spieren lijken te stuiteren of fladderen onafhankelijk van de linker ventriculaire wand, kan dit betekenen dat het beeld de mitralisklepfolder vastlegt als gevolg van het feit dat ze buiten de as zijn.
   3. Kantel de transducer naar de basis van het hart, om de bi-leaflet mitralisklep te visualiseren, aanvankelijk gevolgd door de driebladige aortaklep.
3. 2D-beeldoptimalisatie
   1. Begin met een dieper beeld (ongeveer 16 cm) om eventuele pleurale effusie te identificeren.
   2. Pas de diepte aan om de volledige diepte van de linker ventrikel en een paar centimeter daarbuiten op te nemen, om ervoor te zorgen dat een pericardiale effusie volledig wordt gevisualiseerd.
   3. Pas de versterking aan om de visualisatie van het septum en de papillaire spieren te maximaliseren.
   4. Pas de focus aan op de papillaire spieren.

8. Apicale vierkameraanzicht (A4C; Figuur 4)

OPMERKING: Beelden bij patiënten met chronische obstructieve longziekte (COPD) en anderszins ontstoken thoracale holtes worden meer mediaal verkregen en beelden bij patiënten met linkerventrikelhypertrofie (LVH) of hartfalen met verminderde ejectiefractie (HFrEF) hebben hun zicht meer lateraal.

1. Plaats de patiënt met zijn linkerarm gestrekt boven zijn hoofd en liggend op zijn linkerkant. Als er een significant artefact aanwezig is, laat de patiënt dan uitademen en zijn adem inhouden om pulmonale artefacten te minimaliseren.
2. Plaats de transducer in de vierde tot en met zesde intercostale ruimte langs de linker voorste oksellijn (inferolateraal naar de linker borstspier), met de transducermarker naar de linker oksel gericht. Verplaats de transducer lateraal, mediaal of caudaal, indien nodig om een optimaal A4C-beeld te verkrijgen.
   1. Til het borstweefsel op en duw superieur langs de inframammaire plooi als dat nodig is.
   2. Als de linkerventrikeltop niet volledig wordt gevisualiseerd, beweegt u de transducer lateraal terwijl u de transducer naar de rechterschouder oriënteert.
   3. Plaats de marker op de phased array transducer tussen de posities twee en drie uur. In het normale hart bevindt de top van de linker ventrikel zich aan de bovenkant en het midden van de sector, de rechterkamer is driehoekig en kleiner en het myocard moet uniform zijn van de top tot de atrioventriculaire kleppen. Als dit niet het geval is, kan het beeld worden verkort en moet het worden geoptimaliseerd en verkregen uit een lagere intercostale ruimte.
   4. Kantel de cephalad van de transducer ongeveer 60°, zodat de A4C-weergave een A4C-hartbeeld kan vastleggen dat zowel atria, ventrikels, het interventriculaire septum als de laterale delen van de tricuspidalis- en mitralisannuli omvat. De aortaklep en het linkerventrikeluitstroomkanaal mogen niet aanwezig zijn in een A4C-weergave en zijn alleen aanwezig in een apicale vijfkamerweergave.
   5. Visualiseer de mitralisklep, de tricuspidaliskleppen en het interventriculaire septum op het A4C-beeld. Als beide kleppen en het interventriculaire septum niet worden gevisualiseerd, moet het beeld verder worden geoptimaliseerd.
   6. Schuif de transducer omhoog of omlaag in een ribruimte en kantel de basis van de transducer naar beneden (craniaal) om het beeld van de kleppen te verbeteren. Als de basis van de transducer te ver naar beneden (craniaal) is gekanteld, verschijnt een apicale weergave met vijf kamers, inclusief de aortaklep, en moet de transducer weer omhoog worden gekanteld (caudaal) om de A4C-weergave te optimaliseren. Als de basis van de transducer te ver omhoog (caudaal) wordt gekanteld, verschijnt de coronaire sinus en moet de transducer terug naar beneden worden gekanteld (craniaal).
   7. Draai de basis van de transducer naar de middellijn van de patiënt om de interventriculaire septumpositie te optimaliseren, die verticaal in het midden van het beeld aanwezig moet zijn. Minimale rotatie moet vereist zijn. Bij over-gedraaid zal een tweekamerbeeld worden waargenomen.
3. 2D-beeldoptimalisatie
   1. Vergroot de diepte om beide boezems op het diepste punt van het beeld op te nemen, naast het accommoderen van de linker- en rechterventrikelvrije wanden (ongeveer een begindiepte van 20 cm).
   2. Pas de versterking aan om de zichtbaarheid te maximaliseren, wat vaak resulteert in verhoogde echogeniciteit, van het myocardium, de mitralisvalvulaire annulus en de tricuspidalisvalvulaire annulus.
   3. Pas de focus aan op de diepte van de valvulaire annuli (de tricuspidalis annulus wordt het meest gebruikt). Deze diepte zal ook geschikt zijn bij de overgang naar een apicale vijf-weergave, indien gewenst.

9. Subcostale vierkameraanzicht (SC4C; Figuur 5)

1. Plaats de patiënt liggend voor het subcostale vierkamerzicht. Buig de knieën van de patiënt en ondersteun ze om de gebogen positie te behouden, om de buikspiertonus te verminderen voor gemakkelijkere compressie van de transducer.
2. Plaats de transducer bijna plat op de subxiphoïde buik van de patiënt, waarbij de hand van de operator bovenop de transducer cefaladdruk levert. Zoek de lever en laat de transducer vervolgens in een ondiepere hoek (vaak minder dan 30 °) tegen het subxiphoïde deel van de buik van de patiënt op een cephalad-manier vallen, met de transducermarker aan de linkerkant van de patiënt, ongeveer wijzend naar drie uur. Neem de lever op in de afbeelding, zodat deze kan worden gebruikt als een akoestisch venster om dit beeld te verkrijgen.
   1. Houd de laterale aspecten van de transducer vast met de vingers, niet onder de transducer, om de transducer op de juiste manier af te vlakken. Gebruik de wijsvinger om neerwaartse druk uit te oefenen.
3. 2D-beeldoptimalisatie
   1. Begin met een begindiepte van 18-24 cm. Pas de diepte aan om de lever op te nemen als een echografisch venster voor de echografie. De optimale diepte varieert van patiënt tot patiënt op basis van de lichaamsgewoonte en levergrootte van de patiënt.
   2. Verminder de winst, omdat de lever vaak een goed medium biedt om geluidsgolven door te geven.
   3. Verhoog de brandpunten om zich te concentreren op de hartstructuren van belang onder de lever.
   4. Instrueer niet-geïntubeerde patiënten om een inspiratoire hold uit te voeren, omdat dit vaak de kwaliteit van het beeld verhoogt.

10. Inferieure vena cava (IVC; Figuur 6)

1. Plaats de patiënt liggend voor de IVC-weergave.
2. Begin met de subcostale weergave en draai de transducer vervolgens tegen de klok in totdat samenvloeiing van het rechteratrium en IVC wordt gewaardeerd en de transducer in de lengterichting in de bovenbuik wordt geplaatst, rechts van de middellijn van de patiënt. Optimaliseer het beeld door de transducer te kantelen totdat de IVC volledig is gevisualiseerd en vervolgens door de cephalad van de transducer te schommelen totdat de samenvloeiing van de IVC en het rechteratrium volledig is gevisualiseerd. Pas de transducer aan (meestal met minimale rotatie) totdat de IVC over het hele scherm wordt gevisualiseerd.
   1. Visualiseer het juiste atrium, IVC, lever en leverader in een optimaal beeld.
   2. Verwar de IVC niet met de aorta. De aorta wordt lateraal van de IVC achtergelaten en zal de lever niet raken. De IVC zal altijd de lever raken en is vaak aan beide zijden omgeven door lever.
      1. Waardeer dat leveraders vaak in het IVC kunnen worden gezien, wat een andere manier biedt om te bewijzen dat de structuur die wordt afgebeeld de IVC is.
      2. Gebruik pulsgolfsnelheid om de veneuze (versus arteriële) golfvorm te visualiseren en bevestig dat het vat dat wordt afgebeeld de IVC is en niet de aorta.
3. Meet IVC-diameters op de middellijn en het midden van de expiratie. Meet de diameter van de IVC niet aan de zijkant, wat de diameter van de IVC zou kunnen onderschatten.
4. 2D-beeldoptimalisatie
   1. Minimaliseer de diepte om alleen de IVC op te nemen. Neem de rug niet op in de afbeelding.
   2. Pas de versterking aan om hetzelfde te zijn als voor de subcostale weergave.
   3. Pas de focus aan op de diepte van de IVC.
   4. Plaats de cursor op 1-3 cm van de samenvloeiing van de IVC en het rechteratrium en pas de M-modus toe om de ademhalingsvariatie van de IVC te evalueren.

Resultaten

Representatieve beelden verkregen uit het hierboven gepresenteerde focuscardiale echografieprotocol zijn weergegeven in figuur 2, figuur 3, figuur 4, figuur 5 en figuur 6, die de haalbaarheid van de beschreven techniek aantonen. Deze beelden zijn gemaakt met de phased array 5-1 MHz transducer. De parasternale lange as (PLAX) afbeelding verkregen uit p...

Discussie

Het doel van deze publicatie is om praktische aanbevelingen en best practices te geven om optimale FoCUS-beelden te bereiken in uitdagende klinische omgevingen. Formele echografieseminars, klinische ervaring en observaties van leerlingen tijdens hands-on lesgeven hebben inzicht gegeven in valkuilen en minder optimale tendensen. Als gevolg hiervan zijn veel factoren die de stereotactische en psychomotorische vaardigheden beïnvloeden duidelijk geworden. Hoewel dit materiaal wordt beschreven in relatie tot FoCUS-onderzoeken...

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel

Naam	Bedrijf	Catalogusnummer	Opmerkingen
Aquasonic ultrasound gel	Parker	30592052	https://dr.graphiccontrols.com/nl/catalog/ultrasound-gel/parker-laboratories-01-50-aquasonic-100-gel-5l-1332e66e/
Philips Sparq echografieapparaat	Phillips		https://www.usa.philips.com/healthcare/product/HC795090CC/sparq-ultrasound-system#documents