Polskie Towarzystwo Ginekologiczne zaleca wykonanie badania ultrasonograficznego płodu 3 razy w trakcie prawidłowo przebiegającej ciąży:

• 11-14 tydzień ciąży (USG prenatalne I-go trymestru)
• 18-22 tydzień ciąży (USG prenatalne II-go trymestru),
• 28-32 tydzień ciąży (USG prenatalne III-go trymestru).

W zależności od terminu mają one na celu określić obecność jaja płodowego, ocenę rozwoju płodu i ryzyko wystąpienia wad genetycznych oraz określenie masy, wieku ciążowego i położenia. Przy podejrzeniu nieprawidłowości lub w przypadku ciąży bliźniaczej ilość badań USG może ulec zwiększeniu.

Czy jest to badanie bezpieczne, niestanowiące zagrożenia dla rozwijającego się dziecka? Czy wiąże się z nim ryzyko?

Krótka historia zastosowania badania ultrasonograficznego w medycynie

Ultrasonografia pojawiła się pod koniec XIX wieku. Początkowo miała zastosowanie w nawigacji i pomiarze dystansu w wodzie oraz badaniu właściwości metali. Od lat 40 XX w. stosowana jest w medycynie, gdy za jej pomocą zostały podjęte próby wykrywania guzów mózgu. Już dekadę później znalazła szerokie zastosowanie w diagnostyce obrazowej, a w szczególności w położnictwie. W tym okresie nie udowodniono żadnego szkodliwego działania.

Podstawy fizyczne ultrasonografii, czyli jak tworzy się obraz

Badanie ultrasonograficzne (USG) jest szeroko rozpowszechnioną i nieinwazyjną metodą obrazowania. Przed procedurą należy odsłonić obszar ciała poddany badaniu, a lekarz prowadzący rozprowadza na nim żel ułatwiający transmisję wiązki fali.

Głowica USG zawiera kryształ piezoelektryczny, który emituje falę akustyczną niesłyszalną dla ucha ludzkiego o wysokiej częstotliwości (zależnie od rodzaju głowicy od 1 MHz do kilkunastu MHz). Sygnał, przechodząc przez ciało, odbija się od granic międzytkankowych i wraca do głowicy. Na podstawie wibracji fal zwrotnych (zależnych od prędkości rozchodzenia się sygnału w tkankach oraz czasu i sile wiązki powrotu) sygnał jest przetwarzany na impulsy elektryczne i zostaje utworzony obraz 2D na monitorze komputera. Dzięki rozwojowi technologicznemu i specjalnym aplikacjom istnieje możliwość utworzenia obrazu trójwymiarowego na podstawie obrazów 2D. Istnieje także obrazowanie 4D, które jest rozumiane jako obraz 3D w czasie rzeczywistym.

Innym rodzajem obrazowania ultrasonograficznego jest tzw. Doppler. Wykorzystując fizyczne zjawisko Dopplera, mierzy częstość zmiany odbijania wiązki w zależności od prędkości poruszającego się obiektu, np. elementów morfotycznych krwi. Większa częstotliwość jest związana z ruchem w kierunku do głowicy, niższa świadczy o odwrotnym kierunku. Stosowany jest dla obrazowania przepływu krwi oraz pracy mięśni.

Efekty mechaniczne

Bioefekty mechaniczne, takie jaka fala uderzeniowa wiązki, nie powodują wzrostu temperatury, a mogą wywoływać zjawiska fizyczne (kawitacja) oraz chemiczne (uwolnienie wolnych rodników). Najważniejszym z tych działań wydaje się być kawitacja. W jej przebiegu tworzą się mikropęcherzyki np. w jelitach czy płucach. Mikrowibracje spowodowane wiązką ultradźwięków mogą doprowadzić do zmian w rozmiarze pęcherzyków lub do ich całkowitego zapadnięcia, co w konsekwencji niesie ryzyko uszkodzenia tkanki, np. jeżeli znajdują się w komórkach krwi może pojawić się hemoliza, czyli rozpad krwinek. Ich pojawienie jest częstsze przy użyciu środka kontrastowego – nie jest używany w badaniach kontrolnych rozwoju płodu.
Mogą także pojawić się lokalne efekty biologiczne, takie jak krwawienie z mikronaczyń w jelitach, nerkach i płucach, czy przedwczesne skurcze mięśnia sercowego – obserwowane są jednak jedynie wśród zwierząt.
Dla kontroli w czasie badania stosuje się wskaźnik MI, który określa potencjalne efekty działania mechanicznego ultradźwięków na tkankę.

Efekty termiczne

Energia akustyczna pochodząca z głowicy zamienia się na energię termiczną, co może podwyższyć temperaturę tkanek żywych.

Organogeneza jest uporządkowanym procesem zachodzącym w pierwszym trymestrze ciąży. Jest ona szczególnie podatna na czynniki zewnętrzne. Najbardziej wrażliwy jest tworzący się ośrodkowy układ nerwowy, czyli mózg i rdzeń kręgowy. Podwyższona temperatura może doprowadzić do utraty zarodka i powstania wad rozwojowych, takich jak mikrocefalia (zmniejszony mózg), obniżona grubość kory mózgowej, niepełne zamknięcie cewy nerwowej oraz defekty kostne w obrębie twarzo-czaszki i kręgosłupa. Ich wystąpienie jest zróżnicowane w zależności od gatunku, długości ekspozycji oraz ilościowego wzrostu temperatury.

W badaniach na kobietach zaobserwowano, iż wzrost temperatury o 20 C powyżej normy (>390 C) wiąże się ze zwiększonym ryzykiem powikłań spowodowanych hipertermią.

W ramach podsumowania badań międzygatunkowych wpływu hipertermii na rozwój wad rozwojowych zasugerowano wzrost temperatury o 1,50 C jako czynnik teratogenny. Na jego kanwie powstała zasada ALARP (as low as reasonably possible), którą kierują się diagności w czasie badań. Polega na jak najmniejszej ekspozycji, w możliwie najkrótszym czasie, by móc uzyskać istotne diagnostycznie dane.
Największe ryzyko podwyższenia temperatury jest przed 8 tygodniem ciąży – jajo płodowe jest niewielkie i mieści się w zakresie pojedynczej wiązki ultradźwięków – brak jest ruchów głowicą, które umożliwiają przeniesienie wiązki na inne części i chłodzenie międzyekspozycyjne.

Aby zapobiec niekorzystnym zjawiskom związanym z efektem termicznym, ustanowiono wskaźnik TI (ang. Thermal Index), który jest widoczny na ekranie komputera w trakcie badania. Jest to stosunek wskaźnika fali w danym miejscu do wskaźnika fali w danych miejscu potrzebnym do wzrostu temperatury o 10 C.

Występuje w trzech formach:

• TIS – wskaźnik TI dla tkanek miękkich,
• TIB – wskaźnik TI dla kości,
• TIC – wskaźnik TI dla mózgu.

Ich dobór opiera się na wieku ciążowym oraz badanym obszarze. Przed 10 tygodniem ciąży, kiedy nie są jeszcze wykształcone struktury kostne korzysta się z TIS; w późniejszym okresie zastosowanie ma TIB. W trakcie obrazowania mózgowia zawsze korzysta się z TIC. Amerykański Instytut Ultrasonografii w Medycynie określił maksymalny czas, w którym ekspozycja na daną energię wiązki określoną przez TI jest bezpieczna dla osoby poddanej badaniu, w tym płodu.

Wnioski

W 2009 r. Światowa Organizacja Zdrowia opublikowała metaanalizę, czyli naukowe opracowanie podsumowujące 61 badań. Dotyczyła ona wpływu ultradźwięków na rozwój płodu i dziecka.

Prześledzono:

• dane okołoporodowe, takie jak wielkość, masę oraz obwód głowy noworodka,
• rozwój neurologiczny (w tym wzrok i słuch) i wzrost przez pierwsze osiem lat życia,
• rozwój mowy i występowanie dysleksji,
• osiągane wyniki w szkole oraz zdolności intelektualne w życiu dorosłym,
• obecność występowania problemów z zachowaniem,
• wystąpienie chorób psychiatrycznych i nowotworowych.

Nie wykazano zwiększonego ryzyka zaburzeń wśród dzieci, które zostały w okresie płodowym wystawione na działanie ultradźwięków. Zaobserwowano jedynie wśród chłopców częstsze występowanie leworęczności.

Warto zwrócić uwagę, że nie wykazano również żadnego działania niepożądanego u matek, które związane byłoby ze zwiększoną ilością hospitalizacji w czasie ciąży lub wyższą częstością powikłań po rozwiązaniu.

Rozwadze należy poddać każde badanie USG wykorzystujące zjawisko Doppler w pierwszym trymestrze ciąży. Płód w tym okresie jest szczególnie wrażliwy. Nie powinno się go używać rutynowo, lecz w wybranych przypadkach, np. w celu oceny ryzyka wystąpienia trisomii. TI, jeżeli to możliwe, powinno być poniżej 0,7.

Odradza się wykonywanie badań USG bez wskazań medycznych.

Bibliografia

1. Pietryga, M. et al. Rekomendacje Sekcji Ultrasonografii Polskiego Towarzystwa Ginekologicznego w zakresie przesiewowej diagnostyki ultrasonograficznej w ciąży o przebiegu prawidłowym–2015 r. Ginekol. Pol. 86, 551–559 (2015).
2. Echoson. Historia ultrasonografii. Available at: http://www.echoson.com.pl/pl/historia-ultrasonografii.html. (Accessed: 8th April 2017)
3. Chołubek, G., Wiktor, K. & Robak-chołubek, D. Praca Przeglądowa Ultradźwięki w położnictwie – bezpieczeństwo coraz większe ? Ultrasound in Obstetrics – More Safe ? 122, 100–103 (2012).
4. Feudenrich, C. C. How Ultrasound Works. Available at: https://www.physics.utoronto.ca/ ~jharlow/teaching/phy138_0708/lec04/ ultrasoundx.htm.  (Accessed: 8th April 2017)
5. Abramowicz, J. S. Ultrasound imaging of the early fetus : is it safe ? 1, 85–95 (2009).
6. Edwards, M. J., Saunders, R. D. & Shiota, K. Effects of heat on embryos and foetuses. Int. J. Hyperthermia 19, 295–324 (2003).
7. Harris, G. R., Church, C. C., Dalecki, D., Ziskin, M. C. & Bagley, J. E. Comparison of Thermal Safety Practice Guidelines for Diagnostic Ultrasound Exposures. Ultrasound Med. Biol. 42, 345–357 (2016).
8. American Institute of Ultrasound in Medicine. Recommended Maximum Scanning Times for Displayed Thermal Index (TI) Values. (2016). Available at: http://www.aium.org/officialStatements/65.
9. Torloni, M. R. et al. Safety of ultrasonography in pregnancy: WHO systematic review of the literature and meta-analysis. Ultrasound Obstet. Gynecol. 33, 599–608 (2009).
10. American Institue of Ultrasound in Medicine. Statement on the Safe Use of Doppler Ultrasound During 11–14 week scans (or earlier in pregnancy). Available at: http://www.aium.org/officialStatements/42. (Accessed: 8th April 2017)
11. Abramowicz, J., Brezinka, C. & Salvesen, K. ISUOG statement on the non-medical use of ultrasound. Ultrasound Obstet. Gynecol. 33, 617–620 (2009).