Ultrasonography in nursing practice

Zarys historyczny

Ultrasonograf (USG) służy do wykonywania badań ultrasonograficznych [1]. Pierwszym urządzeniem działającym na zasadzie dzisiejszych aparatów ultrasonograficznych był wynaleziony przez Paula Langevina w 1915 r. hydrofon, który stosowano do wykrywania okrętów podwodnych podczas I wojny światowej. W latach 50. XX w. położnik Ian Donald zaczął wykorzystywać ultrasonografię do diagnozowania zmian w jamie brzusznej [2, 3]. Na przestrzeni dziesięcioleci nastąpił znaczący rozwój ultrasonografii, poczynając od badania guzów mózgu i tkanek miękkich (1952 r.), koncentrując się na położnictwie, kardiologii, okulistyce, internie (1955–1957 r.). Lata 1970–1980 XX w. to wynalezienie nowych głowic, konweksowej i liniowej, a także jest to początek badań przepływowych krwi z użyciem zjawiska Dopplera oraz rozwój badań endorektalnych i endowaginalnych. Jest to moment, kiedy ultrasonografia stawała się coraz bardziej mobilna i można ją było zastosować bezpośrednio przy łóżku pacjenta [2, 4, 5].

Działanie ultrasonografu

Radiologia diagnostyczna w obrazowaniu wykorzystuje promienie X, natomiast ultrasonografia w adekwatny sposób korzysta z ultradźwięków [5]. Fala akustyczna o wysokiej częstotliwości wpadając w drgania mechaniczne, prowadzi do powstania fal ultradźwiękowych. Zakres tych fal zaczyna się powyżej 16 kHz (próg słyszalności), tzn. są to drgania mechaniczne o częstotliwości 16 000 Hz/s. W ultrasonografii wykorzystuje się częstotliwość fal na poziomie 2–15 MHz, czyli 2 000 000–15 000 000 drgań/s [6].
Ultrasonograf jest narzędziem diagnostycznym, który wykorzystuje fale dźwiękowe o różnej prędkości do wizualizacji struktur wewnętrznych organizmu. Prędkości fal ultradźwiękowych dla tkanek miękkich to 1540 m/s, tkanki tłuszczowej – 1460 m/s, w zależności od rodzaju kości jest to zakres od 1500–4300 m/s, natomiast najmniejsza prędkość występuje w tkance płucnej – 650 m/s. Oprócz impedancji akustycznej istotnym parametrem jest natężenie fali, od którego zależy zakres głębokości obrazowanych tkanek. W zależności od rodzaju badanej tkanki wiązki ultradźwiękowe podlegają działaniom różnych zjawisk: odbiciu, załamaniu, absorpcji czy rozproszeniu. Odbicie dotyczy sytuacji, w której fala ultradźwiękowa pada prostopadle na badany ośrodek. Wiązka ultradźwiękowa praktycznie w całości zostaje odbita z powodu różnej impedancji ośrodków, przez co może utrudniać dalszą penetrację. Ma to szczególne znaczenie w sytuacji, gdy stykają się dwa ośrodki – tkanki miękkie z tkankami kostnymi lub gazami. Do zjawiska załamania dochodzi w sytuacji, gdy fala ultradźwiękowa przechodzi przez dwa różne ośrodki pod kątem innym niż kąt prosty. W konsekwencji zmienia się prędkość wiązki, co skutkuje zmianą kąta nachylenia. Zjawiska, o których mówi się, że działają tłumiąco, to rozproszenie i absorpcja. Rozproszenie powstaje, gdy długość fali jest większa niż przeszkoda rozpraszająca. Absorpcja zaś jest skutkiem przemiany energii wiązki ultradźwiękowej w ciepło, powodując nieodwracalne straty energii [6–8].
Źródłem fal ultradźwiękowych w aparacie ultrasonograficznym jest głowica. W głowicy fale ultradźwiękowe są generowane, emitowane i odbierane za pośrednictwem przetworników piezoelektrycznych. Te przetworniki wykorzystują zjawisko piezoelektryczności, które polega na zdolności niektórych materiałów do generowania napięcia elektrycznego pod wpływem mechanicznego naprężenia oraz na odwrotnym efekcie tego zjawiska, czyli przekształcaniu napięcia elektrycznego na drgania mechaniczne. W kontekście ultrasonografii przetworniki piezoelektryczne działają zarówno jako źródło emisji ultradźwięków, jak i odbierają sygnały odbite od badanych tkanek [5, 9].
Gdy częstotliwość fali jest wysoka, powstaje obraz wysokiej jakości (głowica liniowa), lecz uwidaczniający struktury płytko leżące. Natomiast gdy częstotliwość fali ultradźwiękowej jest niska (głowica konweksowa, sektorowa), rozdzielczość obrazu jest również niska, jednakże większa jest głębokość penetracji [10, 11].
Wyróżnia się trzy rodzaje głowic. Głowica liniowa – obraz prostokątny, konweksowa – obraz trapezoidalny, sektorowa – obraz sektorowy (ryc. 1).
Zjawisko Dopplera jest wykorzystywane w badaniach ultrasonograficznych naczyń krwionośnych. Fale ultradźwiękowe, które padają na krwinki w naczyniach, zmieniają częstotliwość w zależności od prędkości krążącej krwi oraz kierunku przepływu. Dzięki tym badaniom można wykrywać zaburzenia hemodynamiczne i mierzyć prędkość przepływu krwi [5, 8].

Cechy aparatu ultrasonograficznego

Podczas wyboru USG do użytku przy łóżku pacjenta istotne są cechy takie, jak uniwersalność, rozmiar, mobilność i sposób zasilania urządzenia. W szpitalach przestrzeń wokół łóżek szpitalnych jest często ograniczona, dlatego ultrasonografy powinny być odpowiedniej wielkości, aby można je było łatwo umieścić w pobliżu pacjenta. Prostota interfejsu użytkownika oraz obecność dedykowanych presetów zaprogramowanych dla konkretnych sytuacji są istotne, aby umożliwić korzystanie z urządzenia przez klinicystów bez konieczności zgłębiania tajników ultrasonografii. Dodatkowo ważnym czynnikiem jest łatwość utrzymania czystości aparatu i przeprowadzenia jego dezynfekcji [12]. Obecne urządzenia ultrasonograficzne przy niewielkich rozmiarach potrafią być przystępne cenowo, mieć możliwości zbliżone do aparatów ultrasonograficznych standardowych rozmiarów, dodatkowo są mobilne i kompaktowe, a nie tracą przy tym na jakości. Pojęcie „sonda kieszonkowa” oznacza głowicę ultradźwiękową, która jest lekka, przenośna, niedroga i łatwa w użyciu (ryc. 2) [2, 13].

Point of care ultrasonography

Point of care ultrasonography (POCUS) to ultrasonografia w miejscu opieki realizowana w czasie rzeczywistym przy łóżku pacjenta, co daje możliwość natychmiastowej interpretacji emitowanych obrazów. Badanie ultrasonograficzne jest badaniem nieinwazyjnym, bezbolesnym, a w dodatku nie wymaga użycia środków cieniujących do uwidocznienia badanych struktur [14–16]. Badanie fizykalne i wywiad (w tym pielęgniarski) nie zawsze wskazują na pełne rozpoznanie nagłych stanów zagrażających zdrowiu i życiu pacjentów, a także potrzeb pielęgnacyjnych, dlatego możliwość skorzystania z szybkich metod obrazowania rozwiązuje ten problem [14].
POCUS nie zastępuje tradycyjnego badania ultrasonograficznego wykonywanego przez lekarza radiologa czy też lekarza innej specjalności (z certyfikatem potwierdzającym nabycie umiejętności) i nie służy do pełnej diagnostyki. Jego celem jest udzielenie odpowiedzi na konkretne kliniczne pytania, które mają charakter binarny – „tak” lub „nie”. Dzięki temu dostarcza informacji jakościowych, a nie ilościowych. POCUS pozwala na szybkie wykluczenie lub potwierdzenie stanów zagrażających życiu, umożliwiając podejmowanie decyzji bez konieczności przewożenia pacjenta do sali diagnostycznej czy narażania go na dodatkowe promieniowanie jonizujące. Pozwala także na ograniczenie zbędnego wykonania inwazyjnych procedur pielęgniarskich lub racjonalnego ich podejmowania ze zmniejszoną traumatyzacją i ryzykiem zakażenia [14, 17, 18].
POCUS może posłużyć także do przeprowadzania procedur medycznych, które do tej pory były wykonywane „na ślepo” lub zapobiegawczo, a nie ze względu na wskazania. Ultrasonografia stała się nieodłącznym elementem opieki w stanach nagłych, szczególnie w medycynie ratunkowej. Literatura informuje o umiejętnościach pielęgniarek w zakresie obrazowania ultrasonograficznego, dzięki czemu poprawiły się bezpieczeństwo i skuteczność wykonywanych procedur pielęgniarskich [19].

Protokół FAST

Protokół FAST (ang. focused assessment with sonography for trauma) jest badaniem skoncentrowanym na ocenie pacjentów z podejrzeniem obrażeń jamy brzusznej i klatki piersiowej. Badanie to ma na celu szybkie wykrycie płynu w jamie otrzewnowej, a także opłucnej i osierdziu, co może wskazywać na uszkodzenia narządów wewnętrznych, takich jak wątroba, śledziona, nerki czy pęcherz, oraz klatki piersiowej i narządów klatki piersiowej [20, 21].
Podczas badania FAST ultrasonograf wykorzystuje się do przeskanowania czterech obszarów: prawego górnego kwadrantu oraz lewego górnego kwadrantu jamy brzusznej, miednicy z przyłożenia nadłonowego, a także osierdzia z przyłożenia pod wyrostkiem mieczykowatym, by stwierdzić obecność płynu w osierdziu. Obecności płynu może być objawem krwawienia lub innych poważnych obrażeń wewnętrznych [20, 21]. Protokół FAST jest ważnym narzędziem diagnostycznym w triażu urazowym i pozwala na szybkie podjęcie decyzji dotyczących dalszego postępowania medycznego. Jest to skuteczna metoda oceny urazu jamy brzusznej, która może przyczynić się do szybkiego rozpoznania i leczenia życia potencjalnie zagrożonych pacjentów.

Cewnikowanie naczyń obwodowych

Cewnikowanie obwodowych naczyń żylnych to powszechnie stosowana procedura medyczna, która umożliwia podawanie leków, płynów i krwi pacjentom hospitalizowanym. Skuteczna implementacja cewnika obwodowego (ang. peripheral intravenous catheter) może zwiększyć zaufanie pacjenta do personelu medycznego i poprawić poczucie bezpieczeństwa chorego [22, 23]. Ultrasonografia może być bardzo pomocna u pacjentów z problemami z dostępem żylnym ocenianym jako trudny w skali A-DIVA. Jest to metoda bezinwazyjna i bezbolesna, która pozwala na uwidocznienie naczyń krwionośnych w czasie rzeczywistym. Jednym z najważniejszych atutów zastosowania USG w przypadku pacjentów z trudnym dostępem dożylnym jest poprawa bezpieczeństwa procedury cewnikowania obwodowego. Użycie obrazowania ultrasonograficznego w procesie kaniulacji pozwala na wizualizację położenia igły w naczyniu krwionośnym, co umożliwia prawidłowe wprowadzenie cewnika naczyniowego [24, 25]. Głowica liniowa wykorzystywana jest do kaniulacji naczyń krwionośnych. Dostępne są dwie techniki prowadzenia igły z wykorzystaniem aparatu USG: in plane (ryc. 3) oraz out of plane (ryc. 4).
Technika in plane polega na wprowadzeniu igły do naczynia w tym samym kierunku, w którym skierowana jest głowica USG. W tej technice głowica USG pozostaje nieruchoma, a igła i jej manewrowanie są widoczne na ekranie od momentu wkłucia.
Technika out of plane polega na wprowadzeniu igły do naczynia pod kątem 45º względem głowicy USG. W tej technice głowica USG jest ustawiona prostopadle do naczynia, a na ekranie widoczny jest przekrój naczynia. Igła jest wprowadzana w punkcie wskazanym markerem, który znajduje się w połowie długiego boku głowicy. Gdy igła pojawi się na ekranie, należy odsunąć głowicę i kontynuować wprowadzanie aż do nakłucia naczynia [25].

Ocena pęcherza moczowego

Cewnikowanie pęcherza moczowego jest zabiegiem, który niesie ryzyko zakażenia układu moczowego (ZUM). Jest to częste powikłanie szpitalne, stanowi nawet 20–30% wszystkich zakażeń. Zakażenie układu moczowego może wydłużyć hospitalizację pacjenta nawet o 21 dni. Najskuteczniejszą metodą zapobiegania ZUM jest przestrzeganie wytycznych dotyczących cewnikowania pęcherza moczowego oraz wystrzeganie się jego niepotrzebnego stosowania [26]. Jeśli pęcherz moczowy nie jest odpowiednio wypełniony, trudno jest ocenić położenie cewnika z powodu braku wypływu moczu. W takim przypadku konieczne jest wykonanie kolejnych prób, aż do uzyskania próbki moczu. Cała procedura może być bardzo stresująca dla pacjenta i personelu medycznego, zwłaszcza ze względu na intymny charakter zabiegu [27].
Ultrasonografia jest skuteczną metodą oceny objętości moczu w pęcherzu moczowym. Skanery pęcherza moczowego BS (ang. bladder scan) działają na zasadzie odbijania fal ultradźwiękowych od tkanek ciała. Pęcherz moczowy wypełniony moczem jest dobrze widoczny w obrazie ultrasonograficznym, ponieważ ma inną gęstość niż otaczające tkanki. Skaner BS składa się z sondy i jednostki głównej. Sondę przykłada się nad spojeniem łonowym, a jednostka główna przetwarza sygnały ultradźwiękowe i wyświetla obraz pęcherza moczowego na ekranie. Skanery BS są bardzo dokładne, jednak mają pewne ograniczenia. Torbiele czy inne płyny ustrojowe mogą zostać błędnie zidentyfikowane jako pęcherz moczowy, co może prowadzić do zafałszowania wyniku [28, 29].
Pomiar objętości moczu w pęcherzu moczowym za pomocą aparatu USG wymaga dokonania dwóch pomiarów: średnicy poprzecznej i przednio-tylnej. Pomiary te są wykonywane z wykorzystaniem głowicy ultrasonograficznej ułożonej w orientacji poprzecznej [27] (ryc. 5). W międzynarodowych badaniach wykazano, że pielęgniarki są w stanie skutecznie wykonywać tego typu pomiary. W Japonii pomiar objętości moczu w pęcherzu moczowym za pomocą aparatu USG jest jedną z podstawowych umiejętności pielęgniarek i jest finansowany przez ubezpieczenie zdrowotne w zakresie opieki nad pacjentem z nietrzymaniem moczu [28, 30, 31].

Ocena perystaltyki jelit

Przeglądy systematyczne i metaanalizy wykazały, że w ocenie jelit i ich chorób ultrasonografia jest równie dokładna, jak tomografia komputerowa i rezonans magnetyczny, przy jednocześnie niższym koszcie wykonania [32–36].
Badanie USG motoryki jelit to nieinwazyjna metoda obrazowania, która pozwala na ocenę ruchów perystaltycznych jelita cienkiego. Badanie wykonuje się u pacjenta w pozycji leżącej. Głowica ultrasonograficzna jest przykładana do jamy brzusznej w różnych miejscach, w zależności od obszaru, który ma zostać oceniony. Badanie USG motoryki jelit polega na obserwacji ruchów perystaltycznych jelita cienkiego w czasie rzeczywistym. Metoda ta pozwala ocenić amplitudę, częstotliwość i kierunek ruchów perystaltycznych [37, 38]. Badanie ruchów perystaltycznych jelit odbywa się zarówno w projekcji in plane, jak i out of plane (ryc. 6, 7).

Ocena objętości zalegającej w żołądku

Ocena objętości zalegającej w żołądku ma szeroki zakres zastosowań w praktyce pielęgniarskiej. Za pomocą ultrasonografii można ocenić, czy żołądek jest wystarczająco opróżniony przed zabiegiem chirurgicznym oraz do badania pooperacyjnych zaburzeń czynności żołądka, a także u pacjentów leczonych na oddziałach intensywnej terapii [39–44]. Powszechną metodą jest obrazowanie odźwiernika żołądka. Badanie pacjenta odbywa się w pozycji półsiedzącej za pomocą głowicy konweksowej w celu znalezienia odcinka, w którym aorta, żyła krezkowa górna i odźwiernik są jednocześnie widoczne. Objętość żołądka można wyliczyć z formuły Perlasa [39, 40]:
Objętość żołądka (ml) = 27,0 + 14,6 – powierzchnia przekroju poprzecznego odźwiernika żołądka (cm²) – 1,28 wiek (lata)
Wzór wydaje się skomplikowany, jednak nowsze aparaty ultrasonograficzne mają wgrane oprogramowanie, które wylicza objętość zalegającą w żołądku.

Podsumowanie

Ultrasonografia jest bezpieczną i dokładną metodą diagnostyczną, która jest powszechnie stosowana w medycynie, w tym w pielęgniarstwie. Jest wykorzystywana do wspomagania procesów kaniulacji, obserwacji perystaltyki jelit i zalegania w żołądku, cewnikowania pęcherza moczowego czy oceny wypełnienia pęcherza moczowego, a także podczas działań resuscytacyjnych. Ze względu na brak promieniowania jonizującego ultrasonografia jest szybką i bezpieczną metodą obrazowania dla wszystkich pacjentów, w tym dzieci i kobiet w ciąży.
Autorzy deklarują brak konfliktu interesów.

Piśmiennictwo