Rozwiązywanie problemów z akwizycją obrazu FoCUS: pozycjonowanie pacjenta, manipulacja przetwornikiem i optymalizacja obrazu

Podsumowanie

Tutaj prezentujemy protokół, który pozwala dostawcom na wykonywanie skoncentrowanych ultrasonografów serca (FoCUS) w środowisku klinicznym. Opisujemy metody manipulacji przetwornikiem, omawiamy typowe pułapki związane z ruchami przetwornika i sugerujemy wskazówki dotyczące optymalizacji wykorzystania przetwornika Phased Array.

Streszczenie

Skoncentrowane ultrasonografie serca (FoCUS) to ograniczone, wykonywane przez klinicystów zastosowanie echokardiografii do dodawania informacji w czasie rzeczywistym do opieki nad pacjentem. Te badania przyłóżkowe są zorientowane na problem, wykonywane szybko i wielokrotnie oraz w dużej mierze jakościowe. Kompetencja w zakresie FoCUS obejmuje opanowanie umiejętności stereotaktycznych i psychomotorycznych wymaganych do manipulacji przetwornikiem i akwizycji obrazu. Kompetencja wymaga również umiejętności optymalizacji konfiguracji, rozwiązywania problemów z akwizycją obrazu i zrozumienia ograniczeń ultrasonograficznych wynikających ze złożonych środowisk klinicznych i patologii pacjenta. W tym artykule przedstawiono koncepcje skutecznej, wysokiej jakości akwizycji obrazów dwuwymiarowych (w trybie B) w FoCUS.

Koncepcje wysokiej jakości pozyskiwania obrazów można zastosować do wszystkich ustalonych okien ultrasonograficznych egzaminu FoCUS: przymostkowej długoosiowej (PLAX), przymostkowej krótkiej (PSAX), czterokomorowej wierzchołkowej (A4C), czterokomorowej podżebrowej (SC4C) i żyły głównej dolnej (IVC). Wspomniano o widokach wierzchołkowych pięciokomorowych (A5C) i podżebrowych krótkoosiowych (SCSA), ale nie omówiono ich dogłębnie. Dostarczono również pragmatyczną figurę ilustrującą ruchy przetwornika Phased Array, która służy jako pomoc kognitywna podczas akwizycji obrazu FoCUS.

Wprowadzenie

Skoncentrowane ultrasonografie serca (FoCUS) to ograniczone, wykonywane przez klinicystów zastosowanie echokardiografii, które dostarcza natychmiastowych informacji anatomicznych, fizjologicznych i funkcjonalnych do opieki nad pacjentem. Egzaminy te, składające się z pięciu klasycznych widoków, są zorientowane na problem, wykonywane w czasie rzeczywistym przy łóżku pacjenta i nie zastępują kompleksowych badań echokardiograficznych^1,2. Biorąc pod uwagę ukierunkowany charakter tych badań, są one często wykonywane wielokrotnie, gdy wymagane są zmiany stanu klinicznego lub monitorowanie seryjne. Ważne jest, aby mieć ustandaryzowane szkolenie i uzyskać odpowiednie obrazy wszystkich pięciu widoków, jeśli to możliwe, ponieważ niektóre widoki mogą dostarczać ograniczonych informacji w zależności od indywidualnego pacjenta i patologii.

Użycie FoCUS szybko się rozwija. Wiele środowisk klinicznych, takich jak anestezjologia okołooperacyjna, intensywna terapia i medycyna ratunkowa^1,2,3, obecnie rutynowo korzysta z FoCUS. Szpitalne oddziały medyczne i ambulatoryjna opieka kliniczna również korzystają z tego narzędzia, aby usprawnić praktykę kliniczną^4,5,6. W związku z tym kilka organizacji społecznych, takich jak Amerykańskie Towarzystwo Echokardiografii, Towarzystwo Medycyny Intensywnej Terapii i Amerykańskie Kolegium Lekarzy Ratunkowych, opublikowało wytyczne i zalecenia dotyczące kompetencji FoCUS i zakresu praktyki^7,8,9. Chociaż te wytyczne i zalecenia nie są skodyfikowane, większość treści jest spójna i wpływa na programy szkoleniowe FoCUS¹⁰.

Poza dydaktyką i interpretacją obrazów, kompetencja w FoCUS obejmuje opanowanie zestawów umiejętności stereotaktycznych i psychomotorycznych. Umiejętność stereotaktyczna odnosi się do dokładnego pozycjonowania przetworników ultradźwiękowych na ciele, w oparciu o trójwymiarowe cechy anatomiczne. Umiejętność psychomotoryczna opisuje związek między funkcją poznawczą a ruchem fizycznym, który wpływa na koordynację, zręczność i manipulację. Poszerzanie wiedzy i świadomości na temat tych umiejętności wspiera rozwój stażystów FoCUS.

Ten artykuł przedstawia koncepcje pozyskiwania wysokiej jakości obrazów w FoCUS, zarówno z pragmatycznymi względami, jak i zwróceniem uwagi na zestawy umiejętności stereotaktycznych i psychomotorycznych. W szczególności omówiono optymalne ułożenie pacjenta, manipulację przetwornikiem i zasugerowano wskazówki dotyczące optymalizacji wykorzystania przetwornika Phased Array. Na koniec bada optymalizację obrazu pod kątem trybów 2-wymiarowych (tryb B lub tryb 2-D) i trybów ruchu (tryb M).

Protokół

Ten materiał jest oryginalnym dziełem autorów, które nie było wcześniej publikowane nigdzie indziej. Opisany protokół służy do użytku klinicznego, a nie do celów badawczych. Obrazy pozbawione elementów identyfikujących uzyskano z modelu ochotniczego w środowisku nieklinicznym. Autorzy nie starali się o formalne określenie "Nieregulowane" od IRB zgodnie z polityką instytucjonalną, ponieważ działalność ta wykracza poza definicje Common Rule i FDA dotyczące badań z udziałem ludzi.

1. Przetwornik

1. Użyj przetwornika Phased Array. Jest to przetwornik 4-12 MHz, który wnika głęboko w przestrzeń piersiową, ze względu na niską częstotliwość w porównaniu z innymi przetwornikami ultradźwiękowymi.
   1. Wybierz przetwornik Phased Array za pomocą przycisku Exam (Egzamin) na urządzeniu i wybierz badanie kardiologiczne lub równoważne dostępne badanie.
2. Ćwicz z przetwornikami różnych dostawców, aby zdobyć doświadczenie i udoskonalić swój zestaw umiejętności poznawczych w zakresie manipulacji przetwornikami.
3. Ćwicz manipulowanie przetwornikiem obiema rękami, aby rozwinąć oburęczność, która może być wymagana podczas pracy w ograniczonych środowiskach klinicznych.
4. Zakotwicz rękę dominującą, trzymając głowicę ultrasonograficzną na pacjencie, z poduszką tłuszczową przyśrodkowej części dłoni.
   UWAGA: Zapewnia to dodatkową stabilność i zmniejsza błędy spowodowane dużymi ruchami. Trzymanie przetwornika za podstawę, bez zakotwiczenia, powoduje niezamierzone ruchy, uniemożliwiające utrzymanie osi i orientacji obrazu.
5. Użyj dwóch rąk do manipulacji przetwornikiem, aby poprawić ultraprecyzyjne regulacje, które często są wymagane dla uzyskania optymalnych widoków. Umieść rękę dominującą na podstawie przetwornika, a rękę niedominującą na ogonie przetwornika, zapewniając dodatkową stabilność i kierowany ruch.

2. Ułożenie pacjenta

1. Uzyskaj widoki PLAX, PSAX, A4C, SC4C i IVC w pozycji leżącej.
2. Poinstruuj pacjenta, aby wyciągnął lewą rękę ponad głowę i położył się na lewym boku oraz uzyskał obrazy w tej pozycji, jeśli nie można ich uzyskać w pozycji leżącej.
   UWAGA: Powoduje to rozszerzenie przestrzeni międzyżebrowych dla większych okien obrazowania.
   1. Umieść klin lub rolkę koca za prawą górną częścią tułowia pacjenta, jeśli pacjent nie może łatwo obrócić się do 45° lub zmienić pozycji kończyn. Pacjenci na oddziałach pooperacyjnych i intensywnej terapii często potrzebują wsparcia, aby utrzymać odpowiednią pozycję do badania FoCUS.
3. Ułóż pierś zgodnie z życzeniem pacjenta i upewnij się, że pacjentka jest świadoma, gdzie zostanie umieszczony przetwornik przed rozpoczęciem badania.
4. Manipuluj tkanką piersi, aby umożliwić optymalne uzyskanie obrazu.
   1. Jeśli to możliwe, poinstruuj pacjentkę, aby pomogła w poruszaniu tkanką piersi prawą ręką.
5. Należy wcześniej omówić zasadność usunięcia lub przeniesienia monitorów z pielęgniarkami przyłóżkowymi i innymi odpowiednimi świadczeniodawcami.
6. Nie zmieniaj ani nie usuwaj rurek, przewodów ani odpływów do celów obrazowania. Należy omówić czas użytkowania urządzeń z odpowiednimi dostawcami i rozważyć ponowne wykonanie obrazowania pacjenta po ich usunięciu.

3. Manipulacja przetwornikiem

1. Doceń i zrozum definicje ruchów przetworników, aby umożliwić optymalne pozyskiwanie obrazu i zapewnić spójną terminologię do komunikacji między dostawcami, zwłaszcza podczas nauczania (Rysunek 1 i Tabela 1).

4. Optymalizacja obrazu 2D

1. Dostosuj głębokość (około 12-16 cm, w zależności od widoku), aby zobaczyć interesującą Cię strukturę.
2. Dostosuj wzmocnienie, aby zoptymalizować jasność obrazu.
3. Dostosuj ostrość do głębokości interesującej Cię struktury, aby poprawić rozdzielczość.

5. Tryb ruchu (tryb M)

1. Użyj trybu M, aby wyświetlić pojedynczą linię skanowania (w miejscu, w którym znajduje się kursor) obrazu w trybie B (oś Y) w funkcji czasu (oś X).
   UWAGA: Ten tryb może pomóc operatorom zrozumieć dynamiczne relacje różnych struktur w czasie i jest przydatny w wielu różnych ocenach, w tym wielkości i zmienności IVC oraz separacji przegrody w punkcie E (EPSS).
2. Użyj przycisku z literą "M", aby włączyć tryb M.
   UWAGA: Tryb M będzie przyciskiem włączania/wyłączania unikalnym dla każdego urządzenia.

6. Długa oś przymostkowa (PLAX)

UWAGA: PLAX odnosi się do uzyskania obrazu, który znajduje się wzdłuż długiej osi serca (Rysunek 2).

1. Ułożyć pacjenta w pozycji leżącej. W przypadku trudności z uzyskaniem obrazu PLAX należy położyć pacjenta na lewym boku i w miarę możliwości wyciągnąć rękę nad głowę.
2. Umieść przetwornik pod kątem ukośnym między trzecią a piątą przestrzenią międzyżebrową lewego obszaru przymostkowego, tak aby znacznik przetwornika był skierowany na prawe ramię pacjenta.
   1. Na tym obrazie wizualizuj prawą komorę, lewą komorę, lewy przedsionek, zastawkę mitralną, drogę odpływu lewej komory, zastawkę aortalną i zstępującą aortę piersiową.
   2. Wizualizuj zastawkę mitralną i zastawkę aortalną otwierające się i zamykające razem, aby upewnić się, że obraz nie zostanie skrócony. Skrót perspektywiczny to sytuacja, w której płaszczyzna ultradźwięków nie przecina prawdziwego wierzchołka struktury, zmieniając postrzegany obraz.
3. Optymalizacja obrazu 2D
   1. Zacznij od początkowej głębokości około 15-20 cm. Dostosuj głębokość tak, aby końcówka zastawki mitralnej znajdowała się w środku obrazu, a aorta piersiowa zstępująca (głęboko do lewego przedsionka) była widoczna.
   2. Dostosuj wzmocnienie, aby zmaksymalizować widoczność mięśnia sercowego i zastawki mitralnej.
   3. Przenieś fokus do obszaru zainteresowania, najbardziej skoncentrowanego na głębokości zastawki mitralnej.
   4. Użyj trybu M do skracania EPSS lub ułamkowego.

7. Krótka oś przymostkowa (PSAX; Rysunek 3)

1. Umieścić pacjenta w tej samej pozycji dla PSAX, jaka jest używana dla PLAX.
2. Umieść przetwornik pod kątem około 90° w stosunku do przetwornika w PLAX.
   1. Uzyskaj optymalny PLAX i powoli obracaj przetwornik w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara, nie podnosząc głowicy z klatki piersiowej pacjenta, aż głowica zostanie ukośnie pochylona w poprzek trzeciej do piątej przestrzeni międzyżebrowej obszaru przymostkowego, ze znacznikiem przetwornika skierowanym na lewe ramię pacjenta.
      UWAGA: Nadmierna rotacja powyżej 90° może prowadzić do spłaszczenia przegrody międzykomorowej i fałszywie wyglądać na objętość prawej komory lub przeciążenie ciśnieniowe.
   2. Przechyl głowicę, aż mięśnie środkowe brodawkowate zostaną uwidocznione w celu oceny FoCUS.
      UWAGA: Mięśnie brodawkowate powinny poruszać się synchronicznie ze ścianą lewej komory. Jeśli mięśnie brodawkowate wydają się podskakiwać lub trzepotać niezależnie od ściany lewej komory, może to oznaczać, że obraz rejestruje płatek zastawki mitralnej w wyniku przesunięcia osi.
   3. Przechyl przetwornik w kierunku podstawy serca, aby uwidocznić początkowo dwupłatkową zastawkę mitralną, a następnie trójpłatkową zastawkę aortalną.
3. Optymalizacja obrazu 2D
   1. Zacznij od głębszego obrazu (około 16 cm), aby zidentyfikować wysięk opłucnowy.
   2. Dostosuj głębokość, aby obejmowała pełną głębokość lewej komory i kilka centymetrów dalej, aby upewnić się, że wysięk osierdziowy będzie w pełni uwidoczniony.
   3. Dostosuj wzmocnienie, aby zmaksymalizować wizualizację przegrody i mięśni brodawkowatych.
   4. Dostosuj ostrość do mięśni brodawkowatych.

8. Widok wierzchołkowy czterokomorowy (A4C; Rysunek 4)

UWAGA: Obrazy u pacjentów z przewlekłą obturacyjną chorobą płuc (POChP) i innymi stanami zapalnymi klatki piersiowej są uzyskiwane bardziej przyśrodkowo, a obrazy u pacjentów z przerostem lewej komory (LVH) lub niewydolnością serca ze zmniejszoną frakcją wyrzutową (HFrEF) mają widok bardziej boczny.

1. Ułóż pacjenta z lewą ręką wyciągniętą nad głową i leżącą na lewym boku. Jeśli obecny jest znaczący artefakt, poproś pacjenta o wydech i wstrzymanie oddechu, aby zminimalizować artefakt płucny.
2. Umieść przetwornik w przestrzeni międzyżebrowej od czwartej do szóstej wzdłuż lewej przedniej linii pachowej (dolno-bocznej w stosunku do lewego mięśnia piersiowego), ze znacznikiem przetwornika skierowanym w stronę lewej pachy. W razie potrzeby przesuń przetwornik w stronę poprzeczną, przyśrodkową lub ogonową, aby uzyskać optymalny widok A4C.
   1. Podnieś tkankę piersi i w razie potrzeby popchnij górnie wzdłuż fałdu podpiersiowego.
   2. Jeśli wierzchołek lewej komory nie jest w pełni uwidoczniony, przesuń przetwornik na bok, jednocześnie kierując przetwornik w stronę prawego ramienia.
   3. Umieść znacznik na przetworniku Phased Array między pozycją godziny drugiej i trzeciej. W normalnym sercu wierzchołek lewej komory znajduje się na górze i pośrodku sektora, prawa komora jest trójkątna i mniejsza, a mięsień sercowy powinien być jednolity od wierzchołka do zastawek przedsionkowo-komorowych. Jeśli tak nie jest, obraz może zostać skrócony i powinien zostać zoptymalizowany i uzyskany z niższej przestrzeni międzyżebrowej.
   4. Przechyl głowicę przetwornika o około 60°, tak aby widok A4C mógł uchwycić obraz serca A4C, który obejmuje zarówno przedsionki, komory, przegrodę międzykomorową, jak i boczne części pierścienia trójdzielnego i mitralnego. Zastawka aortalna i droga odpływu z lewej komory nie powinny być obecne w widoku A4C, a jedynie w widoku wierzchołkowym pięciokomorowym.
   5. Wizualizuj zastawkę mitralną, zastawki trójdzielne i przegrodę międzykomorową na obrazie A4C. Jeśli zarówno zastawki, jak i przegroda międzykomorowa nie są uwidocznione, obraz powinien być dodatkowo zoptymalizowany.
   6. Przesuń przetwornik w górę lub w dół o przestrzeń żeber i przechyl podstawę przetwornika w dół (czaszkowo), aby poprawić obraz zaworów. Jeśli podstawa przetwornika jest przechylona zbyt daleko w dół (czaszkowo), pojawi się wierzchołkowy widok z pięciu komór, w tym zastawki aortalnej, a przetwornik powinien być przechylony z powrotem w górę (doogonowo), aby zoptymalizować widok A4C. Jeśli podstawa głowicy jest przechylona zbyt mocno do góry (doogonowo), pojawi się zatoka wieńcowa, a głowica powinna być pochylona z powrotem w dół (czaszkowo).
   7. Obróć podstawę przetwornika w kierunku linii środkowej pacjenta, aby zoptymalizować położenie przegrody międzykomorowej, która powinna znajdować się pionowo w środku obrazu. Powinien być wymagany minimalny obrót. W przypadku nadmiernego obrócenia obserwowany będzie widok dwukomorowy.
3. Optymalizacja obrazu 2D
   1. Zwiększ głębokość, aby objąć oba przedsionki w najgłębszym punkcie obrazu, a także pomieścić lewą i prawą wolną ścianę komory (w przybliżeniu początkowa głębokość 20 cm).
   2. Dostosuj wzmocnienie, aby zmaksymalizować widoczność, co często skutkuje zwiększoną echogenicznością mięśnia sercowego, pierścienia zastawkowego mitralnego i pierścienia zastawkowego trójdzielnego.
   3. Dostosuj ostrość do głębokości pierścieni zastawkowych (najczęściej stosuje się pierścień trójdzielny). Ta głębia będzie również odpowiednia podczas przechodzenia do widoku pięciu wierzchołków, jeśli jest to pożądane.

9. Widok czterokomorowy subkopalny (SC4C; Rysunek 5)

1. Ułóż pacjenta na wznak do widoku z czterech komór podżebrowych. Zegnij kolana pacjenta i podeprzyj je, aby utrzymać zgiętą pozycję, aby zmniejszyć napięcie mięśni brzucha i ułatwić kompresję głowicy.
2. Umieść przetwornik prawie płasko na brzuchu podmieczykowatym pacjenta, tak aby ręka operatora znajdowała się na górze przetwornika, zapewniając ciśnienie głowowe. Znajdź wątrobę, a następnie upuść przetwornik pod płytszym kątem (często mniejszym niż 30°) na podmieczykowatą część brzucha pacjenta w sposób głowowy, ze znacznikiem przetwornika po lewej stronie pacjenta, w przybliżeniu wskazując godzinę trzecią. Uwzględnij wątrobę na obrazie, aby można ją było wykorzystać jako okno akustyczne w celu uzyskania tego obrazu.
   1. Trzymaj boczne aspekty przetwornika palcami, a nie pod przetwornikiem, aby odpowiednio spłaszczyć przetwornik. Użyj palca wskazującego, aby wywrzeć nacisk w dół.
3. Optymalizacja obrazu 2D
   1. Zacznij od początkowej głębokości 18-24 cm. Dostosuj głębokość, aby uwzględnić wątrobę jako okno ultrasonograficzne dla USG. Optymalna głębokość różni się w zależności od pacjenta w zależności od budowy ciała, budowy ciała i wielkości wątroby.
   2. Zmniejsz wzmocnienie, ponieważ wątroba często stanowi dobre medium do przesyłania fal dźwiękowych.
   3. Zwiększ punkty ogniskowe, aby skupić się na interesujących strukturach serca poniżej wątroby.
   4. Poinstruuj niezaintubowanych pacjentów, aby wykonali wstrzymanie wdechu, ponieważ często poprawia to jakość obrazu.

10. Żyła główna dolna (IVC; Rysunek 6)

1. Ustawić pacjenta na wznak do widoku IVC.
2. Zacznij od widoku podżebrowego, a następnie obróć przetwornik w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, aż docenisz zbieg prawego przedsionka i IVC, a przetwornik zostanie umieszczony wzdłużnie w górnej części brzucha, po prawej stronie linii środkowej pacjenta. Zoptymalizuj obraz, przechylając przetwornik, aż IVC zostanie w pełni uwidoczniony, a następnie kołysząc głowicą przetwornika, aż zbieg IVC i prawego przedsionka zostanie w pełni uwidoczniony. Wyreguluj przetwornik (najczęściej z minimalnym obrotem), aż IVC zostanie zobrazowany na całym ekranie.
   1. Wizualizacja prawego przedsionka, IVC, wątroby i żyły wątrobowej w optymalnym widoku.
   2. Nie należy mylić IVC z aortą. Aorta jest lewa po stronie IVC i nie dotyka wątroby. IVC zawsze dotyka wątroby i często jest otoczony wątrobą po obu stronach.
      1. Doceń fakt, że żyły wątrobowe często można zobaczyć wchodzące do IVC, co stanowi kolejny sposób udowodnienia, że obrazowana struktura to IVC.
      2. Użyj prędkości fali tętna, aby zobrazować przebieg żylny (w porównaniu z tętniczym) i potwierdzić, że obrazowane naczynie to IVC, a nie aorta.
3. Zmierz średnice IVC w linii środkowej i w połowie wydechu. Nie mierz średnicy IVC z boku, ponieważ może to spowodować niedoszacowanie średnicy IVC.
4. Optymalizacja obrazu 2D
   1. Zminimalizuj głębokość, aby uwzględnić tylko IVC. Nie uwzględniaj grzbietu na obrazie.
   2. Dostosuj wzmocnienie tak, aby było takie samo jak w widoku podżebrowym.
   3. Dostosuj ostrość do głębokości IVC.
   4. Umieść kursor w odległości 1-3 cm od zbiegu IVC i prawego przedsionka i zastosuj tryb M, aby ocenić zmienność oddechową IVC.

Wyniki

Reprezentatywne obrazy uzyskane z protokołu zogniskowanego ultrasonografii serca przedstawionego powyżej są przedstawione w Rysunek 2, Rysunek 3, Rysunek 4, Rysunek 5, oraz Rysunek 6, wykazując wykonalność opisanej techniki. Obrazy te zostały wykonane za pomocą przetwornika Phased Array 5-1 MHz. Obraz przymostkowej osi długiej (PLAX) uzyskany z sekcji ...

Dyskusja

Celem niniejszej publikacji jest przedstawienie praktycznych zaleceń i najlepszych praktyk w celu uzyskania optymalnych obrazów FoCUS w trudnych warunkach klinicznych. Formalne seminaria ultrasonograficzne, doświadczenia kliniczne i obserwacje uczniów podczas praktycznego nauczania dały wgląd w pułapki i mniej optymalne tendencje. W rezultacie uwidoczniło się wiele czynników, które wpływają na zdolności stereotaktyczne i psychomotoryczne. Chociaż materiał ten jest opisany w odniesieniu do badań FoCUS, wiele zasad można z...

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule

Nazwa	Firma	Numer katalogowy	Komentarze
Żel do ultradźwięków Aquasonic	Parker	30592052	https://dr.graphiccontrols.com/en/catalog/ultrasound-gel/parker-laboratories-01-50-aquasonic-100-gel-5l-1332e66e/
Philips Sparq ultrasonograf	Phillips		https://www.usa.philips.com/healthcare/product/HC795090CC/sparq-ultrasound-system#documents