FoCUS 图像采集故障排除:患者定位、换能器操作和图像优化

摘要

在这里，我们提出了一种协议，允许提供者在临床环境中进行聚焦心脏超声（FoCUS）。我们将介绍探头操作方法，回顾探头移动的常见陷阱，并提出优化相控阵探头使用的技巧。

摘要

聚焦心脏超声 （FoCUS） 是一种有限的、由临床医生执行的超声心动图应用，用于为患者护理添加实时信息。这些床旁检查以问题为导向，快速且反复进行，并且在很大程度上是定性的。FoCUS的能力包括掌握换能器操作和图像采集所需的立体定向和精神运动技能。能力还需要能够优化设置、排除图像采集故障以及了解由于复杂的临床环境和患者病理学而导致的超声限制。本文介绍了在FoCUS中成功进行高质量二维（B模式）图像采集的概念。

高质量图像采集的概念可应用于 FoCUS 检查的所有已建立的超声窗口:胸骨旁长轴 （PLAX）、胸骨旁短轴 （PSAX）、心尖四腔 （A4C）、肋下四腔 （SC4C） 和下腔静脉 （IVC）。提到了顶端五腔 （A5C） 和肋下短轴 （SCSA） 视图，但未深入讨论。本文还提供了一个实用的图，说明了相控阵探头的运动，作为FoCUS图像采集过程中的认知辅助工具。

引言

聚焦心脏超声 （FoCUS） 是一种有限的、由临床医生执行的超声心动图应用，可为患者护理提供即时的解剖、生理和功能信息。这些检查由五个经典视图组成，以问题为导向，在床边实时进行，不能取代全面的超声心动图检查^1，2。鉴于这些检查的重点性质，当临床状态改变或需要连续监测时，通常会重复进行。在可能的情况下，进行标准化培训并获得所有五个视图的足够图像非常重要，因为某些视图可能提供有限的信息，具体取决于个体患者和病理。

FoCUS的使用正在迅速扩大。许多临床领域，如围手术期麻醉学、重症监护和急诊医学¹、^{2、3，现在}常规使用 FoCUS。住院病房和门诊临床护理机构也正在采用此工具来加强临床实践⁴，^5，6。因此，一些社会机构，如美国超声心动图学会、重症监护医学学会和美国急诊医师学会，已经发布了关于 FoCUS 能力和实践范围的指南和建议⁷，^8，9。虽然这些指南和建议没有编纂成文，但大部分内容是一致的，并影响了FoCUS培训课程¹⁰。

除了教学和图像解释之外，FoCUS的能力还包括掌握立体定向和精神运动技能。立体定向技能是指根据三维解剖特征将超声换能器准确定位在身体上。精神运动技能描述了认知功能与影响协调、灵巧和操作的身体运动之间的关系。扩大对这些技能的知识和认识支持FoCUS学员的发展。

本文介绍了在FoCUS中进行高质量图像采集的概念，既有实用的考虑，也有对立体定向和精神运动技能的关注。具体而言，本文讨论了最佳患者定位、探头操作，并提出了优化相控阵探头使用的技巧。最后，它研究了二维（B模式或2D模式）和运动模式（M模式）的图像优化。

研究方案

本材料是作者的原创作品，以前未在其他地方发表过。所描述的方案用于临床用途，而不是研究目的。去识别化的图像是从非临床环境中的志愿者模型获得的。作者没有根据机构政策向IRB寻求正式的"不受监管"决定，因为该活动超出了共同规则和FDA对人类受试者研究的定义。

1. 换能器

1. 使用相控阵探头。这是一个 4-12 MHz 的换能器，由于与其他超声换能器相比频率较低，因此可以深入胸腔。
   1. 使用机器上的 "检查" 按钮选择相控阵探头，然后选择心脏检查或同等可用的检查。
2. 使用来自不同供应商的换能器进行练习，以获得经验并完善一个人的认知技能，以进行换能器操作。
3. 用双手练习换能器操作以发展双柔和性，这在有限的临床环境中工作时可能需要。
4. 将惯用手固定在患者身上，同时将超声换能器固定在患者身上，用手内侧的脂肪垫固定。
   注意: 这提供了额外的稳定性并减少了由大运动引起的误差。将换能器固定在底座上而不固定会导致意外移动，从而无法保持图像轴和方向。
5. 使用双手进行换能器操作，以改善最佳视图通常需要的超精细调整。将惯用手放在换能器的底座上，非惯用手放在换能器的尾部，以提供额外的稳定性和引导运动。

2. 患者定位

1. 在仰卧位获取 PLAX、PSAX、A4C、SC4C 和 IVC 视图。
2. 指导患者将左臂伸过头顶并躺在左侧，如果无法在仰卧位获得图像，则获取该位置的图像。
   注意:这导致肋间空间扩大，以获得更大的成像窗口。
   1. 如果患者不能轻易旋转到 45°，或重新调整肢体位置，请将楔形或毯子卷放在患者右上躯干后面。术后和重症监护病房患者通常需要支持，以保持适当的体位进行FoCUS检查。
3. 根据患者的意愿悬垂乳房，并确保患者在开始检查之前知道换能器的位置。
4. 操纵乳房组织以实现最佳图像采集。
   1. 如果可以，指导患者用右手协助移动乳房组织。
5. 事先与床边护士和其他相关提供者讨论拆除或重新安置监护仪的适当性。
6. 请勿出于成像目的更改或移除管子、管线或引流管。与相关提供者讨论设备的持续时间，并考虑在移除设备后对患者进行重新成像。

3. 换能器操作

1. 理解并理解换能器运动的定义，以实现最佳图像采集，并为提供者之间的通信提供一致的术语，尤其是在教学期间（图 1和 表1）。

4. 二维图像优化

1. 调整深度（大约 12-16 厘米，取决于视图）以查看感兴趣的结构。
2. 调整增益以优化图像的亮度。
3. 将焦点调整到感兴趣结构的深度以提高分辨率。

5. 运动模式（M 模式）

1. 使用 M 模式显示 B 模式图像（Y 轴）与时间（X 轴）的单条扫描线（光标所在的位置）。
   注意:此模式可以帮助操作员了解不同结构随时间变化的动态关系，并且在许多不同的评估中很有用，包括IVC大小和变异性以及E点隔膜分离（EPSS）。
2. 使用带有字母"M"的按钮打开 M 模式。
   注意:M 模式将是每台机器独有的开/关按钮。

6. 胸骨旁长轴

注意:PLAX是指获得沿心脏长轴的图像（图2）。

1. 将患者置于仰卧位。如果难以获得 PLAX 图像，请将患者放在左侧，如果可能，将手臂伸过头顶。
2. 将换能器斜放在左侧胸骨旁区域的第三和第五肋间隙之间，换能器标记指向患者的右肩。
   1. 在此图像中可视化右心室、左心室、左心房、二尖瓣、左心室流出道、主动脉瓣和降胸主动脉。
   2. 可视化二尖瓣和主动脉瓣一起打开和关闭，以确保图像不会被透视缩短。透视缩短是指超声平面没有穿过结构的真正顶点，从而改变感知的图像。
3. 2-D 图像优化
   1. 从大约 15-20 厘米的初始深度开始。调整深度，使二尖瓣的尖端位于图像的中心，并且可以看到下降的胸主动脉（深至左心房）。
   2. 调整增益以最大限度地提高心肌和二尖瓣的可见性。
   3. 将焦点移动到感兴趣的区域，最集中在二尖瓣的深度。
   4. 使用 M 模式进行 EPSS 或分数缩短。

7.胸骨旁短轴（PSAX; 图3）

1. 将患者置于与 PLAX 相同的 PSAX 位置。
2. 将换能器相对于换能器放置在PLAX中约90°。
   1. 获得最佳 PLAX 并以顺时针方式缓慢旋转换能器，而无需将换能器从患者胸部抬起，直到换能器斜穿过胸骨旁区域的第三至第五肋间隙，换能器标记指向患者的左肩。
      注意:过度旋转超过90°可导致室间隔扁平，并错误地表现为右心室容量或压力超负荷。
   2. 倾斜换能器，直到看到状中部肌肉以进行 FoCUS 评估。
      注意:肌应与左心室壁同步移动。如果肌似乎独立于左心室壁而弹跳或扑动，则可能表示图像由于偏离轴而捕获二尖瓣小叶。
   3. 将换能器向心脏底部倾斜，以观察最初是双叶二尖瓣，然后是三瓣主动脉瓣。
3. 2-D 图像优化
   1. 从更深的图像（约 16 cm）开始，以识别任何胸腔积液。
   2. 调整深度以包括左心室的整个深度和几厘米以外的深度，以确保心包积液完全可见。
   3. 调整增益以最大限度地提高鼻中隔和肌的可视化效果。
   4. 将焦点调整到肌。

8.顶端四室视图（A4C; 图4）

注意:慢性阻塞性肺疾病 （COPD） 患者的影像和其他胸腔发炎的影像更偏内侧，左心室肥厚 （LVH） 或射血分数降低型心力衰竭 （HFrEF） 患者的影像视野更偏侧。

1. 将患者置于左侧，左臂伸过头顶并躺在左侧。如果存在明显的伪影，让患者呼气并屏住呼吸，以尽量减少肺伪影。
2. 将换能器沿左腋前线（左胸肌下外侧）放置在第四至第六肋间隙，换能器标记指向左腋窝。根据需要横向、内侧或尾部移动换能器，以获得最佳的 A4C 视图。
   1. 根据需要抬起乳房组织并沿乳下褶皱向上推。
   2. 如果左心室心尖未完全可见，则在将换能器朝向右肩的同时将换能器向外侧移动。
   3. 将标记器放在相控阵探头的两点钟和三点钟位置之间。在正常心脏中，左心室的顶端位于扇区的顶部和中心，右心室呈三角形且较小，心肌从心尖到房室瓣膜应均匀。如果不是这种情况，图像可能会被透视缩短，并且应该优化并从较低的肋间隙获取。
   4. 将换能器头颅倾斜约 60°，以便 A4C 视图可以捕获 A4C 心脏图像，包括心房、心室、室间隔以及三尖瓣和二尖瓣环的外侧部分。主动脉瓣和左心室流出道不应出现在 A4C 视图中，而仅存在于心尖五腔视图中。
   5. 在 A4C 图像上可视化二尖瓣、三尖瓣和室间隔。如果瓣膜和室间隔均未可视化，则应进一步优化图像。
   6. 向上或向下滑动换能器肋骨空间，并将换能器的底座向下（颅骨）倾斜以改善瓣膜的图像。如果换能器的底部向下倾斜得太远（颅骨），则会出现包括主动脉瓣在内的心尖五腔视图，并且换能器应向上倾斜（尾部）以优化 A4C 视图。如果换能器的基部向上倾斜得太远（尾部），就会出现冠状窦，换能器应向下倾斜（颅骨）。
   7. 将换能器的底座朝向患者的中线旋转，以优化室间隔位置，该位置应垂直位于图像中心。应要求最少的旋转。如果过度旋转，将观察到两个腔室视图。
3. 2-D 图像优化
   1. 增加深度以包括图像最深处的两个心房，此外还要容纳左右心室游离壁（初始深度约为 20 厘米）。
   2. 调整增益以最大限度地提高心肌、二尖瓣环和三尖瓣环的可见度，这通常会导致回声增加。
   3. 将焦点调整到瓣环的深度（最常用的是三尖瓣环）。如果需要，在过渡到顶点五视图时，此深度也是合适的。

9.肋下四腔视图（SC4C; 图5）

1. 将患者仰卧位，以获得肋下四腔视图。弯曲患者的膝盖，并支撑他们保持屈曲的姿势，以降低腹肌张力，以便更容易地进行换能器按压。
2. 将换能器几乎平放在患者的剑突下腹部，操作者手放在换能器顶部提供头顶压力。找到肝脏，然后以头状方式将换能器与患者腹部的剑突下部分倾斜到较浅的角度（通常小于 30°），换能器标记在患者左侧，大约指向三点钟位置。在图像中包括肝脏，以便它可以用作获得该图像的声学窗口。
   1. 用手指握住换能器的侧面，而不是在换能器下方，以适当地压平换能器。用食指向下按压。
3. 2-D 图像优化
   1. 从 18-24 厘米的初始深度开始。调整深度以包括肝脏作为超声的超声窗口。最佳深度因患者而异，具体取决于患者的体型和肝脏大小。
   2. 降低增益，因为肝脏通常提供传递声波的良好介质。
   3. 增加焦点以关注肝脏下方感兴趣的心脏结构。
   4. 指导未插管的患者进行吸气保持，因为这通常会提高图像的质量。

10.下腔静脉（IVC; 图6）

1. 将患者仰卧位置于 IVC 视图。
2. 从肋下视图开始，然后逆时针旋转换能器，直到右心房和IVC汇合，并将换能器纵向放置在患者中线右侧的上腹部。通过倾斜换能器直到IVC完全可视化，然后摇动换能器头，直到IVC和右心房的汇合完全可视化来优化图像。调整换能器（最常见的是最小旋转），直到IVC在整个屏幕上可视化。
   1. 以最佳视图可视化右心房、IVC、肝脏和肝静脉。
   2. 不要将IVC与主动脉混淆。主动脉位于IVC的左侧，不会接触肝脏。IVC总是会接触肝脏，并且经常被两侧的肝脏包围。
      1. 欣赏肝静脉经常可以看到进入IVC，提供了另一种方法来证明正在成像的结构是IVC。
      2. 使用脉搏波速度可视化静脉（与动脉）波形，并确认成像的血管是IVC而不是主动脉。
3. 测量中线和中呼气时的IVC直径。不要测量IVC的直径到可能低估IVC直径的一侧。
4. 2-D 图像优化
   1. 最小化深度以仅包括IVC。不要在图像中包含脊柱。
   2. 将增益调整为与肋下视图相同。
   3. 将焦点调整到IVC的深度。
   4. 将光标放在距离IVC和右心房汇合处1-3厘米处，并应用M模式评估IVC的呼吸变化。

结果

从上述聚焦心脏超声方案获得的代表性图像如图2、图3、图4、图5和图6所示，证明了所述技术的可行性。 这些图像是用相控阵5-1 MHz探头捕获的。从协议部分7获得的胸骨旁长轴（PLAX）图像如图2所示。从协议部分8获得的胸骨旁短轴（PSAX）图像如图...

讨论

本出版物的目的是提供实用的建议和最佳实践，以在具有挑战性的临床环境中获得最佳FoCUS图像。正式的超声研讨会、临床经验和实践教学中对学习者的观察已经深入了解了陷阱和不太理想的趋势。因此，影响立体定向和精神运动技能的许多因素变得明显。虽然本材料是针对FoCUS检查描述的，但许多原则可以应用于其他护理点超声检查和超声换能器类型。除了影响学习者之外，教师还可以将这些概...

材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
Aquasonic ultrasound gel	Parker	30592052	https://dr.graphiccontrols.com/en/catalog/ultrasound-gel/parker-laboratories-01-50-aquasonic-100-gel-5l-1332e66e/
Philips Sparq ultrasound machine	Phillips		https://www.usa.philips.com/healthcare/product/HC795090CC/sparq-ultrasound-system#documents