Цифровая трансформация ультразвуковой диагностики

Для цитирования:

Лебедев Г.С. Шадеркин, И.А., Шадеркина А.И. Цифровая трансформация ультразвуковой диагностики. Российский журнал телемедицины и электронного здравоохранения

2022;8(4):21-45; https://doi.org/10.29188/2712-9217-2022-8-4-21-45

Сведения об авторах:

• Лебедев Г.С. – д.т.н., профессор, заведующий кафедрой информационных и интернет-технологий Первого Московского государственного медицинского университета им. И.М. Сеченова (Сеченовский университет); заведующий отделом инновационного развития и научного проектирования ФГБУ «Центральный научно-исследовательский институт организации и информатизации здравоохранения» МЗ РФ; Москва, Россия; РИНЦ AuthorID 144872 
• Шадеркин И.А. – к.м.н., заведующий лабораторией электронного здравоохранения Института цифровой медицины Первого Московского государственного медицинского университета им. И.М. Сеченова (Сеченовский университет); Москва, Россия; РИНЦ AuthorID 695560 
• Шадеркина А.И. – студентка 4го курса Института клинической медицины направление «Персонализированная медицина» Первого Московского государственного медицинского университета им. И.М. Сеченова (Сеченовского университета); Москва, Россия; РИНЦ AuthorID 1064989 

ВВЕДЕНИЕ

Ультразвук является одним из наиболее часто применяемых методов диагностики в медицине, поскольку обладает высокой доступностью, неинвазивностью и низкой стоимостью. 

По отчету главного внештатного специалиста Минздрава России по лучевой и инструментальной диагностике Тюрина И.Е., в 2020 году было выполнено более 326 млн. лучевых исследований, при этом в структуре данных исследований преобладает ультразвуковое исследование – 43% [1]. Всего в 2020 году было проведено 151693220 диагностических и профилактических ультразвуковых исследований. 

FDA (Food and Drug Administration) в рамках «Инициативы по снижению ненужного радиационного излучения от медицинских приборов» рекомендует применение УЗИ для диагностики заболеваний [2]. 

В сравнении с экономически развитыми странами в России доля ультразвуковых исследований в 2 раза выше. В связи с большой нагрузкой на ультразвуковую диагностику и значительным ее вкладом в постановку диагноза необходимо повышение эффективности проведения ультразвуковых исследований и оптимизации работы с данными. 

В данной статье приведен обзор того, как цифровые технологии трансформируют ультразвуковую диагностику. 

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Обзор литературы проводился на основе базы данных Pubmed и открытых интернет-источников. В анализ были включены данные за последние 5 лет. Запросы включали в себя такие формулировки, как: 

«artificial intelligence in ultrasound» – 18205 результатов; 
«fusion technologies» – 15454 результата; 
«digital ultrasound» – 10997 результатов; 
«remote ultrasound» – 1960 результатов; 
«POCUS» – 1661 результат; 
«DICOM and ultrasound» – 543 результата; 
«wearable ultrasound» – 441 результат; 
«tele ultrasound» – 158 результатов. 

Несомненно, что цифровые технологии являются сквозными технологиями и проходят через все аспекты медицинского оборудования, включая ультразвук. В связи с этим, разбирая данный вопрос, мы исключили из обзора цифровые технологии, связанные в целом с развитием оборудования, повышением его качества, появлением дополнительных возможностей. В данной работе в первую очередь был сделан акцент на таких направлениях, как телемедицина, робототехника, работа с большими данными, искусственный интеллект (ИИ). 

Основная часть 

Проведенный анализ выявил, что с точки зрения оценки технологий по запросам нам чаще выявлялись такие технологии, как POCUS и телеУЗИ, поэтому мы считаем необходимым дать определение эти двум понятиям. 

В настоящее время во врачебной практике все чаще применяется POCUS или Point-of-care Ultrasound, представляющий собой выполнение ультразвукового исследования врачом у постели пациента с последующей интерпретацией результатов. Многие авторы называют POCUS «новым стетоскопом», поскольку уменьшение размеров новых аппаратов УЗИ делают возможным проведение данного вида исследования вне кабинета врача ультразвуковой диагностики. 

Другим важным термином, используемым авторами статей, является teleultrasound или телеультразвук (телеУЗИ) – УЗИ, проводимое с передачей данных для анализа специалистом, находящимся на любом расстоянии от места сбора данных. Телеультразвук может быть как синхронным, то есть с параллельным удаленным анализом получаемых данных, либо асинхронным, в таких случаях интерпретация визуальных данных может быть проведена в любое время от момента их сбора. 

I. Способы сбора информации 

Диагностика заболеваний с помощью ультразвукового исследования в структуре всех диагностических методов занимает одно из первых мест по частоте применения. В настоящее время вся данная область применения ультразвука находится в компетенции врача ультразвуковой диагностики и неоспоримо, что именно данный специалист занимается сбором и анализом информации, получаемой во время исследования. В данном обзоре нашей целью является рассмотрение новых возможностей в УЗИ, в том числе его применение другими участниками диагностического и лечебного процесса – врачами других специальностей (например, лечащим врачом), средним медицинским персоналом и даже пациентами. Поскольку этап сбора информации с помощью ультразвукового датчика врачом ультразвуковой диагностики является рутинным, мы не рассматриваем его как отдельный раздел данной статьи. 

Сбор информации не специалистами ультразвуковой диагностики 

Сделать сбор данных независимым от кабинета врача позволяет использование портативных или ручных (handheld) УЗИ датчиков. Наиболее широкое применение такие датчики получили в экстренной медицине, поскольку небольшие размеры и масса устройства, в некоторых случаях использование беспроводной передачи визуальной информации на смартфон, низкая стоимость относительно стандартных аппаратов УЗИ упрощают их использование в экстренных ситуациях, включая природные и техногенные катастрофы. 

Сбор данных ручным датчиком может осуществляться в местах, где ограничен доступ к инвазивной медицинской помощи. Помимо удаленных населенных пунктов, такими местами становятся круизные корабли, где невозможно осуществление экстренных хирургических вмешательств. В работе Boniface K.S. представлен клинический случай применения ручного УЗ-датчика на круизном корабле. Пациентка 25-ти лет, с жалобами на абдоминальные боли, была исследована корабельном врачом с телеконсультацией врача-специалиста. С помощью УЗИ была диагностирована эктопическая беременность, а также наличие свободной интраперитонеальной жидкости в правом верхнем квадранте живота. Пациентка была экстренно транспортирована на вертолете в ближайшее медицинское учреждение на берегу. С момента ее поступления к корабельному врачу и начала эвакуации прошло два часа. Пациентке была успешно проведена лапароскопическая сальпингэктомия. Данный случай показывает возможности успешного применения телеультразвука в ситуациях, где в условиях ограниченной диагностики и изоляции от основных транспортных путей необходимо осуществление срочной медицинской помощи, и, следовательно, принятие быстрого решения о транспортировке пациента в медицинское учреждение. 

В некоторых случаях УЗИ требуется в местах, где нет врачей-специалистов. Например, для космонавтов, длительно пребывающих на космической станции, необходим контроль мышечной массы, осуществляемый самостоятельно и с помощью УЗ-датчика. Стандартное обследование мышечной массы проводится до и после полета, однако высокий процент потери мышечной массы, до 20%, требует продолжительного мониторинга в течение всего полета для улучшения показателей здоровья и снижения длительности реабилитации космонавтов на Земле. В исследование Scott J.M. и соавт. был применен телеультразвук для мониторинга мышечной массы космонавтов в течение полета. Оценка мышечной массы обычно осуществляется с помощью ультразвукового исследования прямой мышцы бедра и мышц голени в нескольких их отделах, и для более точного определения пути движения датчика были созданы «гайды» – гибкие пластины, прикрепляемые на бедро и голень и ограничивающие место постановки и движения датчика, а также были улучшены протоколы самостоятельного проведения исследования. Каждое УЗИ проходило под контролем двусторонней аудиовидеосвязи. В исследовании приняли участие 11 космонавтом, которым до и после полета были выполнены УЗИ и МРТ врачами-специалистами. Среднее время полета составило 168 ± 57 дней, в ходе которых было выполнено 74 телеультразвуковых исследования и получено 492 изображения. Результаты исследования показали отсутствие значимых различий между самостоятельным исследованием, проведенным за 7 дней до приземления, и исследования экспертом после полета [10]. 

Другим применением телеУЗИ на международной космической станции является использование моторизированного УЗИ-датчика, управляемого удаленно врачом-специалистом на Земле. Автоматизация сбора информации позволяет минимизировать возможные ошибки со стороны космонавта, не имеющего опыта работы с ультразвуковыми диагностическими аппаратами. Таким образом, космонавт только держит датчик в выбранной области, а все остальные процессы исследования проводятся удаленно врачом ультра-звуковой диагностики, находящимся на Земле. 

Систематический обзор применения портативного ультразвука для космонавтов в диагностике заболеваний дыхательной системы также показывает потенциал применения, поскольку позволяет выявить угрожающие для жизни состояния и быстро определить дальнейшую тактику ведения пациента. Более ранние исследования также показывают широкие возможности применения телеультразвука на международной космической станции для диагнос- тики заболеваний различных систем органов, включая опорно-двигательную систему и диагностику изменений позвоночника в условия невесомости. 

ЧИТАТЬ СТАТЬЮ ПОЛНОСТЬЮ