ГЛАВА 14. Оценка безопасности применения ультразвука в медицине
Г. тер Хаар
14.1. Введение
Как научные, так и профессиональные интересы обязывают ученых выяснить, какую опасность для пациента и оператора представляет использование ультразвука, аналогично тому, как это делается в случае других физических полей, передающих энергию в тело человека. Такие исследования идут с первых дней применения ультразвука как в терапии, так и в диагностике, и поскольку абсолютных доказательств безопасности любого данного метода быть не может, эта тема, вероятно, будет постоянным предметом споров и обсуждений.
Цель главы — рассмотреть различные аргументы, которые можно привлечь для решения вопроса. При этом будет необходимо обсудить не только соответствующие биологические аспекты, но и сами понятия «безопасность» и «риск» в контексте как терапевтической, так и диагностической практики. Мы сделаем также обзор некоторых указаний и рекомендаций, подготовленных различными группами экспертов, в том числе и международными.
Ниже мы сначала попробуем несколько продвинуть обсуждение (см. разд. 3.8) методов измерений ультразвуковых экспозиций в медицинской практике. Затем рассмотрим биологические результаты, причем это будет удобно сделать в порядке возрастания сложности в организации объектов.
14.2. Практика и уровни облучения
Величину экспозиции для тканей человека, подвергающихся облучению при использовании ультразвукового медицинского оборудования, оценить сложно. Параметры на выходе аппаратуры обычно измеряются в водяной ванне в условиях свободного поля. Для полного описания ультразвукового поля требуется много параметров. Они могут включать частоту, размеры излучателя, коэффициент заполнения при импульсном режиме, среднюю по времени мощность, пространственную и временную пиковые интенсивности.
Эти параметры и их определения обсуждались в разд. 3.8.
Характерные величины параметров облучения для различных типов медицинских ультразвуковых приборов показаны в табл. 14.1. Разумеется, это не полный список, но он дает величины для сравнения.
Во время ультразвукового облучения энергия передается в ткань через какую-либо контактную среду. Для большинства диагностических исследований контакт осуществляется с помощью геля, который намазывают на поверхность кожи. В случае неудобных геометрий либо облучаемый объект погружается в ванну с дегазированной водой, либо к коже прикладывается мягкий мешок с водой, сглаживающий неровности поверхности.
Контактное сканирование неизбежно приводит к облучению тканей областью ближнего поля преобразователя. В этой области имеются резкие максимумы интенсивности, особенно при непрерывном излучении, и если пучок не перемещается постоянно или прерывисто, то могут быть получены высокие дозы облучения. Чтобы избежать эффектов ближнего поля, к поверхности преобразователя иногда присоединяют удлинительную трубу, наполненную контактным веществом.
В научных публикациях стало хорошей практикой описывать уровни ультразвуковых экспозиций при изучении биоэффектов посредством усредненных по пространству и по времени интенсивностей, измеренных в условиях свободного поля в точке расположения биологического образца, а когда возможно, представлять детали профиля пучка в этой точке и величины пиковых по пространству и времени интенсивностей. Пока все это не обеспечивает полного описания поля, но позволяет сделать его разумную оценку. Ранее уже указывалось (см. разд. 3.8), что пока невозможно выделить какой-либо количественный показатель биологической эффективности ультразвука, подобно тому, как в биологии ионизирующего излучения для этой цели служит показатель поглощенной дозы. Использование интенсивности ультразвука в этом смысле необоснованно, так как ее значение обычно не связано однозначно с биологическими эффектами. В особенности это стало очевидным из обсуждений в гл. 12 того факта, что акустическое давление может быть более адекватным параметром в некоторых случаях, особенно когда возникает кавитация. Любопытно, что в публикациях такого рода редко сообщается об акустических давлениях, хотя оно часто измеряется, например, гидрофонами. Соотношение 
хотя оно справедливо лишь для условий плоской бегущей волны (см.
(кликните для просмотра скана)
разд. 1.3.4), может быть полезным приближением во многих ситуациях.
Хотя наилучшие работы по исследованию биоэффектов содержат точные описания условий ультразвукового облучения, однако поглощенная доза еще не может быть количественно охарактеризована. Более того, из-за влияний поглощения, рассеяния и отражения условие облучения в свободном поле может не быть в точности соблюдено при облучении биологического образца in situ даже в лабораторном эксперименте.
