Ultraschalltechnische Aspekte: Wie man die Sichtbarkeit der Nadel verbessert - NYSORA

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Ultraschalltechnische Aspekte: Wie man die Sichtbarkeit der Nadel verbessert

Der Einsatz von Ultraschall bei interventionellen schmerzmedizinischen Eingriffen hat viele Vorteile. Die Ultraschalltechnologie wächst derzeit exponentiell aufgrund ihrer vielen Vorteile einer verbesserten und hochauflösenden Ultraschallbildgebung in Echtzeit, die zu erfolgreichen Schmerzbehandlungsmaßnahmen führt. Darüber hinaus vermeidet die Verwendung von Ultraschall für interventionelle Schmerzbehandlungsverfahren die vielen Risiken, die mit der Strahlenbelastung sowohl für den Patienten als auch für den Arzt verbunden sind. Mit entsprechender Ausbildung und Erfahrung kann die zuverlässige und zwanghafte Verfolgung eines eingeführten Nadelschafts und einer eingeführten Nadelspitze gemeistert werden, die beide für wirksame und sichere schmerzmedizinische Eingriffe entscheidend sind. Die fehlende Visualisierung der Nadel, insbesondere der Nadelspitze, während des Nadelvorschubs ist einer der häufigsten Fehler bei ultraschallgeführten interventionellen Verfahren (UGIP). Die Manipulation der Nadelpositionierung während eines Eingriffs zur Schmerzbehandlung, Injektion von Lokalanästhetika/Steroiden oder anderen Medikamenten, Hochfrequenz- oder Kryoablationsverfahren und andere Eingriffe ohne angemessene Visualisierung der Nadelspitze können oft zu unbeabsichtigten vaskulären, neuralen und viszeralen Verletzungen führen. Beispielsweise wurde die Rate unbeabsichtigter Gefäßpunktionsverletzungen während der Platzierung peripherer Nervenblockaden von 40 % bei den herkömmlichen anatomischen Orientierungspunkttechniken auf 10 % durch die Einführung der Echtzeit-Visualisierung der vorrückenden regionalen Blocknadel unter Ultraschall reduziert. Auszubildende können während ultraschallgeführter Verfahren zur Platzierung von interventionellen Nervenblockaden häufig wiederholt Fehler machen und ein potenziell kompromittierendes technisches und sicherheitstechnisches Verhalten zeigen, das möglicherweise durch Techniken behoben werden kann, die die Visualisierung der Nadel verbessern können. Ein Praktiker kann nicht davon ausgehen, dass eine interventionelle/prozedurale Nadel basierend auf den unterschiedlichen Eigenschaften und Größen der mehreren metallischen Nadeln immer eindeutig identifiziert wird. Die Vielfalt der verwendeten Nadeltypen erzeugt oft ein deutliches Signal oder „Echo“ unter dem Ultraschallbild. Eine effektive Visualisierung der Verfahrensnadel, sobald sie unter die Haut eingeführt wurde, ist aus mehreren Gründen eine Herausforderung: Variabilität in der Echogenität von Nadeln, unterschiedliche Bildverarbeitungstechnologien von Ultraschallgeräten durch die vielen Ultraschallhersteller und Variabilität der Schallkopfsondeneigenschaften. Diese Gründe können zusammen mit anderen Faktoren manipuliert und modifiziert werden, um die Sichtbarkeit der Nadel zu verbessern, und werden in diesem Kurs besprochen.

 

1. TRAINING UND PHANTOM-SIMULATION

Ausbildung mit angemessener Betreuung

Eine ausreichende Kenntnis der menschlichen Anatomie und die Fähigkeit, „typische“ anatomische Schnittbilder während der Sonographie anzufertigen, reichen in der Regel nicht aus, um unter allen Umständen eine adäquate Nadelvisualisierung zu ermöglichen. Die Möglichkeit, die Nadelplatzierung und -vorschub zusammen mit mehreren anderen Verfahrensmanipulationen unter Ultraschallführung in Echtzeit zu beobachten, kann sowohl für den erfahrenen Arzt als auch für den Anfänger eine herausfordernde Aufgabe sein, da dies eine Reihe neuer Fähigkeiten erfordert. Sites et al. hat gezeigt, dass die simultane Nadelmanipulation zusammen mit dem Gerätebetrieb trotz anderer Tendenzen, einfache Trainingsstrategien für die Verwendung von Ultraschall durch Nicht-Radiologen zu definieren, ein dediziertes Training erfordert [2, 3] [8]. Die Amerikanische Gesellschaft für Regionalanästhesie und Schmerzmedizin und das Gemeinsame Komitee der Europäischen Gesellschaft für Regionalanästhesie und Schmerztherapie schlugen vor, dass die Visualisierung der Nadelpassage zusammen mit der Lokalanästhesie-Injektion eine der vier wichtigen Kategorien von Fähigkeiten ist, die für die Beherrschung von UGIP erforderlich sind, einschließlich des Verständnisses der Gerätebedienung , Bildoptimierung und Bildinterpretation [9] (Abb. 1).

Abb. 1 Zu den wichtigsten didaktischen Kategorien im UGIP-Training gehören die Visualisierung der Nadeleinführung und Injektion von Lokalanästhesielösung, das Verständnis der Gerätebedienung sowie die Bildoptimierung und -interpretation. UGIP ultraschallgeführte interventionelle Verfahren.

Um diese vier technischen Fähigkeiten besser beherrschen zu können, muss der Arzt eine angemessene Ausbildung absolvieren, die ein kontinuierliches medizinisches Weiterbildungsprogramm unter Aufsicht und Anleitung durch Mentoren umfasst. Um die Fähigkeiten weiterzuentwickeln, die erforderlich sind, um mit UGIP besser vertraut zu werden, sollte man auch Ultraschalluntersuchungen an sich selbst und Kollegen durchführen und an Simulatoren und Phantomen üben, bevor man UGIP an Patienten durchführt [9].

Phantoms

Zwei häufige Fehler während des UGIP-Trainings wurden identifiziert, und das sind sie auch

1. Versäumnis, die Verfahrensnadel während des Vorschubs in Richtung ihres Ziels sichtbar zu machen und

2. Bewegung der Ultraschallsonde ohne korrekte Visualisierung der Nadel [3].

Ein Ultraschallphantom ist ein Simulationswerkzeug, das mehrere Eigenschaften menschlichen Gewebes nachahmt, einschließlich der taktilen Textur und Komprimierbarkeit der menschlichen Haut, zusätzlich zum typischen Aussehen und Gefühl der Nadel, wenn sie unter Ultraschall geführt wird. Die UGIP-Phantomsimulation kann auch einige wichtige Bedenken hinsichtlich der Patientensicherheit angehen, indem sie die Fähigkeiten zur Nadelmanipulation verbessert und Fähigkeiten mit der Visualisierung der Nadelspitze weiterentwickelt, die viele der Stressoren lindern, die mit der Anwendung von UGIP bei Patienten verbunden sind. Das Üben der ultraschallgeführten Nadelspitzenvisualisierung auf einem Phantomsimulator wird beginnen, die Entwicklung der erforderlichen Fähigkeiten für UGIP in einer weniger stressigen und risikoarmen Umgebung zu fördern [10].

Es wurden verschiedene Modalitäten beschrieben, um ein "gewebeähnliches" Erscheinungsbild von Übungsphantomen für Ultraschall zu erreichen. Phantome werden typischerweise durch ihre „Wiedergabetreue“ identifiziert, die beschreibt, wie genau das Phantom die genaue Textur von anatomischem Gewebe nachbilden kann. Ein High-Fidelity-Phantom wäre beispielsweise eine Leichenprobe, und ein Low-Fidelity-Phantom würde durch ein Wasserbad dargestellt [11]. Low-Fidelity-Phantome wurden aus vielen verschiedenen Materialien hergestellt, darunter Wasserballons oder Wasserbäder (Abb. 2), Tofu (Abb. 3), Gelatine oder Agar oder leicht verfügbare Materialien wie chirurgische Gelpads (Abb. 4). Es wurden andere Simulatoren beschrieben, darunter Schwämme, Käse, Hühnchen, Truthahn, Schweinephantome und andere Objekte [5, 11–14]. Diese Strategien spiegeln ein wachsendes Interesse an der Weiterentwicklung neuer High-Fidelity-Phantomtechnologien wider.

Abb. 2 Aussehen der Nadel im Wasserbadphantom (a, b). Dies ist ein Wasserbadphantom (a); die Nadel (Pfeile) ist gut sichtbar (b).

Abb. 3 Aussehen der Nadel im Tofu-Phantom (a, b). Tofu ist ein kostengünstiges Ultraschall-PhantomBildunterschrift (a), bei dem die Nadel (Pfeile) leicht sichtbar ist (b).

Abb. 4 Aussehen der Nadel im chirurgischen Gelpolster (a, b). Dies ist ein chirurgisches Gelpad-Phantom (a). Hier ist die Nadel (Pfeile) gut sichtbar (b).

Die Low-Fidelity-Phantome haben eine begrenzte Haltbarkeit, und es können auch Einschränkungen in der sonografischen Wiedergabetreue vorhanden sein. In letzter Zeit hat sich die Phantomsimulationstechnologie verbessert, und Phantome können aus Polymerkunststoffen, Polyurethan und anderen Vinylmaterialien hergestellt werden. Als weiteres Beispiel ist das Blaue Phantom (Abb. 5) (Redmond, WA) und ATS-Labors Phantome (Bridgeport, CT) (Abb. 6) erscheint unter Ultraschallbildgebung „gewebeartig“ und kann auch Gefäße umfassen, während einige andere Phantomnerven oder Wirbelsäule umfassen können (Abb. 7) [10, 15].

Abb. 5 Aussehen der Nadel in Blue Phantom (a, b). Blue Phantom ist ein Ultraschallphantom, das Strukturen enthält, die Nerven und Gefäße simulieren (a). Hier ist die Nadel (Pfeile) gut sichtbar (b).

Abb. 6 Aussehen der Nadel in ATS-Laborphantomen (a, b). Das ATS-Phantom enthält Kunststoffröhrchen, die Gefäße simulieren (a). Die Nadel (Pfeile) ist gut sichtbar (b).

Abb. 7 Aussehen der Nadel im HWS-Wasserbad-Phantomsimulator (a, b). Ein Wasserbad-Halswirbelsäulen- und Lendenwirbelsäulen-Phantom simuliert knöcherne Strukturen der Wirbelsäule. Tafel (a) zeigt ein Halswirbelsäulenmodell in einem Wasserbad. Panel (b) zeigt die Halswirbelsäule unter Ultraschall mit Nadel (Pfeile) leicht visualisiert.

 

2. HIGH-FIDELITY-SIMULATION

Der ultraschallgeführte Regional Anästhesie Das interaktive Tool (IT) zum Simulationsphantom (U-GRASP), eine neuere Art von Ultraschallsimulator, wurde von den Autoren für die Auszubildenden entwickelt, die ihre Nadelvisualisierungstechnik beherrschen (Abb. 8). Das U-GRASP IT enthält ein korrektes Phantom, das die Bewegung der Extremitäten nachahmen kann, wenn das ultraschallgeführte Ziel erreicht und eine erfolgreiche Neurostimulation erreicht wird. Zusätzlich liefert das Phantom eine Rückmeldung in Form eines aktivierenden Summers und einer aufleuchtenden Leuchtdiode, wenn ein erfolgreicher Block durchgeführt wurde. Die Zukunft der Simulator-Phantome wird sich weiter ausdehnen und möglicherweise eine Fehler- und Fertigkeitsbewertung beim gezielten Nadelvorschub beinhalten, und die Daten können auch verwendet werden, um das UGIP-Training zu bewerten und zu verfolgen, wobei der Schwerpunkt auf der Verbesserung der UGIP-Ergebnisse liegt. Vor kurzem wurden virtuelle und 3D/4D-UGIP-Phantome entwickelt, die denen ähneln, die in der chirurgischen Ausbildung verwendet werden [16–20].

Abb. 8 Ultraschallgeführtes Regionalanästhesie-Simulationsphantom (U-GRASP) Interactive Tool (IT). Dies ist ein High-Fidelity-Ultraschallsimulator, der die Dokumentation der Leistung des Auszubildenden bei der Nadelpositionierung während simulierter Verfahren ermöglicht. Darüber hinaus bietet es dem Trainierenden eine unmittelbare Rückmeldung durch eine Licht- und Tonanzeige, die aktiviert wird, wenn die Nadelspitze sich der anatomischen Zielstruktur nähert.

Einige der Ultraschallgeräte für UGIP bieten Multimedia-Tools, um das Erlernen des UGIP zu erleichtern. Die Geräte ermöglichen die Verwendung einer Bank mit voreingestellten Bildern und Videos typischer Eingriffe und anatomischer Querschnitte, die während des Eingriffs Ihrer Wahl verwendet werden können, um in Echtzeit eine hochwertige Referenz und Unterstützung bei der Bildinterpretation bereitzustellen (Abb. 9).

Abb. 9 Echtzeit- und Bildinterpretationsunterstützungssystem (eZONO). Das eZONO-Gerät ermöglicht es dem Bediener, eine Bank gespeicherter voreingestellter Bilder und Videos sowie anatomischer Querschnitte zu verwenden, die während des Verfahrens seiner Wahl verwendet werden können, um in Echtzeit eine hochwertige Referenz und Bildinterpretationsunterstützung bereitzustellen. Verwendet mit Genehmigung von eZONO.

 

3. KOMBINIERTE ULTRASCHALL- UND FLUOROSKOPISCHE PHANTOM-SIMULATOREN

Viele Schmerztherapeuten sind mit UGIP nicht vertraut und haben keine Erfahrung oder wenig Verständnis für die Ultraschall-Nadelvisualisierung und Nadelmanipulationen unter Ultraschall. Diese Personen erlernten und übten dann höchstwahrscheinlich den Erwerb von Nadelverfolgungsfähigkeiten, die für die vielen verschiedenen Arten von Injektionen (z. B. Hals- und Lendenwirbelsäule) erforderlich sind, durch simultane Simulation von röntgenbasierten Techniken und einem Ultraschallsimulator. Diese Kombination erwies sich als hilfreich beim Übergang von computertomographiegestützten Injektionen bei Kreuzschmerzen zum sich jetzt entwickelnden Bereich der UGIP [21]. Anatomische und Tierlabor-Ultraschallphantome mit hoher Wiedergabetreue sind derzeit jedoch am häufigsten in Universitätszentren oder auf speziellen Konferenzen und Seminaren zu finden und nicht allgemein zugänglich. Ein Prototyp eines kombinierten Ultraschall- und Fluoroskopie-Phantoms für zervikale transforaminale Injektionen wurde von den Autoren entwickelt. Es wird aus einem im Handel erhältlichen anatomischen Modell der Halswirbelsäule hergestellt, das in ein Polyvinylmedium getaucht wird, das menschliches Gewebe sonographisch simuliert. Darüber hinaus enthält dieses Phantom eine anatomische Untersuchung und nimmt bei versehentlicher Injektion einen fluoroskopischen Farbstoff auf (Abb. 10). Dieses einfach zu reproduzierende High-Fidelity-Simulationssystem kann die Kenntnisse der Auszubildenden in der Nadelvisualisierung während der kombinierten ultraschallgeführten und fluoroskopischen UGIP verbessern.

Abb. 10 Kombiniertes Ultraschall- und Durchleuchtungsphantom für zervikale transforaminale Injektionen. Dieses Phantom enthält anatomisch korrekte, mit Flüssigkeit gefüllte Wirbelarterien, die bei einer Ultraschall-Doppler-Untersuchung einen gepulsten Fluss aufweisen und einen fluoroskopischen Farbstoff aufnehmen, wenn sie versehentlich durch eine Verfahrensnadel injiziert werden. Das Bild zeigt das von einem niedergelassenen Arzt verwendete Phantom.

Es gibt eine wachsende Zahl von Beweisen zusammen mit nachgewiesenen Vorteilen sowohl für die Verbesserung der technischen als auch der „praktischen“ Fähigkeiten, wenn die Simulation der Nadellokalisierung während UGIP in der Chirurgie, Notfallmedizin, interventionellen Radiologie und Anästhesiologie eingeführt wird [2–9, 22–24 ]. Um den Nutzen und die Kosteneffizienz von technologisch fortschrittlichen Simulatoren zu ermitteln, müssen zukünftige Studien High-Fidelity- und Low-Fidelity-Modelle vergleichen [25]. Darüber hinaus gibt es viele andere medizinische Fachrichtungen, die den Vorteil der Simulation bei der Verbesserung der manuellen Geschicklichkeit gezeigt haben, was zu verbesserten Verfahrensergebnissen führen kann. Das Gebiet der Schmerzmedizin schreitet schnell voran und wird sicherlich von der Einbeziehung der Simulation in die Ausbildung und Schulung der Schmerzmedizin profitieren, die auch eine ertragreiche Strategie zur Überwindung einiger der Herausforderungen der Nadelvisualisierung während der UGIP bieten kann.

 

4. VERFAHRENSNADEL: ZUGEHÖRIGE SICHTBARKEITSFAKTOREN

Grundlegende Sonographie und Nadelbildinterpretation

Eine der wichtigen Komponenten eines Ultraschallgeräts ist der Ultraschallwandler (als Sonde oder Scankopf bezeichnet). Diese Ultraschallsonde sendet Schallwellen aus, die in einem Schallstrahl gipfeln, der durch ein elektrisches Wechselfeld erzeugt wird, das an kleine piezoelektrische Kristalle angelegt wird, die sich unter der Oberfläche des Ultraschallwandlers befinden. Typische Schallwellenfrequenzen, die bei UGIP verwendet werden, sind „ultra“ hoch, im Bereich von 3–15 MHz, daher die Terminologie von Ultraschall [26, 27]. Der Ultraschallstrahl wird von der Aufstandsfläche des Wandlers weggerichtet und kann das Gewebe in Abhängigkeit von der Gewebezusammensetzung in unterschiedlichem Maße durchdringen. Ein akustischer Strahl kann Muskeln, Sehnen und andere weiche Gewebe in unterschiedlichem Ausmaß durchdringen, abhängig von der Dichte des jeweiligen Gewebes, aber Schallwellen können extrem dichtes Gewebe wie Knochen nicht durchdringen. Die zum und durch das Gewebe erzeugten Schallwellen werden dann (in unterschiedlichem Maße) zum Ultraschallwandler zurückreflektiert. Daher entsteht ein Ultraschallbild, wenn der von der Ultraschallsonde ausgesendete Schallstrahl zum Ultraschallwandler zurückreflektiert wird. Die Ultraschallsonde dient nicht nur als Generator des Ultraschallstrahls, sondern auch als Empfänger des „Echos“, das Daten an die Konsole und den Bildschirm zurückleitet, um ein Bild zu formulieren. Wenn ein UGIP-Eingriff durchgeführt wird, reflektiert die eingesetzte Verfahrensnadel Schallwellen zurück zur Ultraschallsonde, die dann die piezoelektrischen Kristalle des Schallkopfs verformt, um einen elektrischen Impuls oder ein „Echo“ zu erzeugen. Die Zeit, die ein akustischer Ultraschallstrahl benötigt, um zur Ultraschallsonde zurückzukehren, ist proportional zu der Tiefe, in der der Strahl reflektiert wird. Diese Beziehung wird als „Impuls-Echo-Prinzip“ bezeichnet und dient als Grundlage für die Echtzeit-Visualisierung von UGIP. Das Verständnis der grundlegenden physikalischen Prinzipien der Sonographie wird es dem Arzt ermöglichen, die adäquate Nadelvisualisierung während UGIP weiter zu verbessern, und bleibt entscheidend für die Durchführung sicherer und effektiver UGIP-Eingriffe [26, 27].

 

5. AKUSTISCHE IMPEDANZ ALS GRUNDLAGE FÜR DIE PROZEDURNADEL-VISUALISIERUNG

Ein weiterer wesentlicher Aspekt der Nadelvisualisierung in UGIP ist das Verständnis der Faktoren, die die Sichtbarkeit von Ultraschallbildern verändern oder verändern können, wie z. B. die akustische Impedanz. Die akustische Impedanz von Körpergeweben hängt von der Dichte des Gewebes und der Geschwindigkeit ab, mit der sich der Ultraschallstrahl durch dieses bestimmte Medium bewegt. Je nach Körpergewebe, das der Ultraschallstrahl durchdringt, ändert sich die Schallgeschwindigkeit und kann zwischen 1500 und 1600 m/s liegen. Diese kleinen Schwankungen der Ultraschallstrahlgeschwindigkeit sind für Schwankungen der Signalintensität oder -helligkeit verantwortlich. Beispielsweise erzeugt ein Teil der Verfahrensnadel, der in ein mit Flüssigkeit gefülltes Gefäß platziert wurde, ein helles echoreiches Signal, da ein großer Unterschied zwischen der akustischen Impedanz jeder der Strukturen (Nadel und Flüssigkeit) besteht. Bestehen deutliche Unterschiede in der akustischen Impedanz zwischen zwei verschiedenen Gewebearten, beispielsweise zwischen weichen Körpergeweben und einer metallischen Nadel oder einem Knochen, so wird das sonographische Signal der Nadel umso heller bzw. echoreicher. Dieser Unterschied der akustischen Impedanz zwischen einer Nadel und weichem Gewebe liefert eine zusätzliche Basis für eine verbesserte Visualisierung der Nadel.

 

6. GRÖSSE (MASSE) DER VERFAHRENSNADEL UND IHRE ECHOGENITÄT

Eine Operationsnadel mit größerem Kaliber lässt sich aus zwei wichtigen Gründen typischerweise leichter unter Ultraschall sichtbar machen als eine Nadel mit kleinerem Durchmesser. Erstens hat eine große Nadel (G) eine größere Oberfläche, die eine signifikantere Änderung der akustischen Impedanz erzeugt als eine kleinere G-Nadel, und dies kann zu einem helleren Bild auf dem Ultraschallbildschirm führen. Zweitens kann die größere Oberfläche einer größeren G-Nadel den Ultraschallstrahl abfangen, und folglich besteht eine höhere Wahrscheinlichkeit, dass der Ultraschallstrahl zurück zum Schallkopf reflektiert wird, wodurch ein helleres Signal erzeugt wird als bei kleineren G-Nadeln (Abb. 11). Infolgedessen wurden Nadeln mit größerem Durchmesser, die für Schmerzbehandlungsverfahren geeignet sind, für eine verbesserte Nadelsichtbarkeit während UGIP empfohlen [28]. Es muss jedoch daran erinnert werden, dass eine größere G-Eingriffsnadel mit mehr Unbehagen für den Patienten während des Durchgangs der Nadel durch das Gewebe verbunden sein kann. Obwohl während einer von Campos et al. Zur Behandlung chronischer Leistenschmerzen wurden eine 14-G-Nadel und eine Kryoablationssonde verwendet und in Richtung des N. genitofemoralis vorgeschoben, was eine verbesserte Sichtbarkeit der Nadel unter Ultraschall ermöglichte. Die Beschwerden des Patienten wurden durch die Hautinfiltration mit Lokalanästhetikum vor der Nadelpassage reduziert [29]. Die geeignete Auswahl der Verfahrensnadel G und der Nadellänge (später in diesem Kapitel besprochen) sollte basierend auf der UGIP-Aufgabe gewählt werden, und es ist wichtig zu beachten, dass eine größere G-Nadel nicht unbedingt zu einer Beeinträchtigung der Patientensicherheit führt. Beispielsweise wurde in einer ultraschallgeführten Milzbiopsiestudie festgestellt, dass die Sicherheit von 21- und 18-G-Nadeln gleich ist [30].

Abb. 11 Gauge (G) der Nadel und ihre Sichtbarkeit (a, b). Je größer die Nadel ist, desto größer ist die Reflexion des Ultraschallstrahls, was dann die Visualisierung der Nadel verbessert. Tafel (a) zeigt eine 21-G-Nadel (Pfeile), während eine 18-G-Nadel (Pfeile) in Tafel (b) gezeigt wird. Selbst eine kleine Erhöhung der Nadelstärke macht es sichtbarer. Schweinephantom.

 

7. DIE AUSGEWÄHLTE HAUTEINFÜHRUNGSSTELLE UND DER WINKEL DES NADELDURCHGANGS

Der gewählte Winkel und die Einstichstelle einer Verfahrensnadel für die anfängliche Penetration/Insertion der Haut spielen eine entscheidende Rolle bei der Optimierung der Visualisierung der Nadel auf einem Ultraschallbildschirm. Eine schlechte Wahl der Nadeleinstichstelle und des Nadelwinkels in Bezug auf die Aufstandsfläche der Ultraschallsonde kann eine optimale, klare und genaue Visualisierung der Nadel auf dem Ultraschallbildschirm verhindern. Dieser Aspekt des Verhaltenstrainings war eines der fünf qualitätsmindernden Muster, die von Sites et al. während des UGIP-Trainee-Verhaltens [3]. Wenn der Einführwinkel der Verfahrensnadel im Verhältnis zur Fußabdruckfläche der Ultraschallsonde zu steil oder spitz ist, wird ein kleinerer oder kürzerer Teil des Ultraschallstrahls von der Nadel zum Schallkopf zurückreflektiert, was zu einer verringerten Sichtbarkeit der Nadel führt (Abb. 12) [28]. Ein einfacher Ansatz, der vorgeschlagen wird, um dieses Hindernis zu überwinden, besteht darin, die Verfahrensnadel in einem möglichst senkrechten Einführwinkel zur Ultraschallsondengrundfläche/Ultraschallstrahlrichtung einzuführen. Um das optimale sonographische Bild einer Verfahrensnadel zu erhalten, sollte sich der Ultraschallstrahl der Nadel nähern und in einem senkrechten Winkel (90°) zur Ultraschallsonde zurückreflektiert werden. Wenn der Schallstrahl der Ultraschallsonde und die Verfahrensnadel in einem 90°-Winkel zueinander stehen, maximiert der Wandler den Empfang des von der Nadel reflektierten Ultraschallstrahls. Eine alternative Möglichkeit, die Eingriffsnadel und die Ultraschallsonde so nahe wie möglich bei 90° zueinander zu positionieren, besteht darin, das gegenüberliegende Ende des Ultraschallkopfs mit dem „Heel-in“-Manöver zu drücken oder zu kippen [31] (Abb. 13).

Abb. 12 Der Winkel des Nadeleinstichs und seine Sichtbarkeit (a, b). Je steiler der Einstichwinkel der Nadel ist, desto geringer ist die Reflexion des Ultraschallstrahls, was dann die Visualisierung der Nadel verschlechtert. Feld (a) zeigt einen steileren Einführwinkel, während Feld (b) eine bessere Sichtbarkeit derselben Nadel zeigt, die unter einem geringeren Winkel eingeführt wurde. Schweinephantom.

Abb. 13 Sondenferse nach innen, um den Winkel zu ändern (a, b). Das Ferseneinwärtsmanöver erhöht den Einfallswinkel von der Sonde zur Nadel, wodurch die Reflexion der Nadel und die Visualisierung verbessert werden. Tafel (a) demonstriert einen linearen Sondenansatz in der Ebene. Bild (b) zeigt ein Fersenmanöver in der Ebene. Feld (c) zeigt das Aussehen der Nadel (Pfeile) mit dem linearen Sondenansatz in der Ebene. Feld (d) zeigt das Aussehen der Nadel (Pfeile) mit der in der Ebene liegenden Ferse im Manöver.

Viele Regionalanästhesie- und UGIP-Verfahren werden mit einer linearen Ultraschallsonde durchgeführt. Die lineare Array-Sonde kann jedoch während des Kipp- oder Ferseneinwärtsmanövers, das verwendet wird, um eine optimale Ausrichtung der Verfahrensnadel zur Ultraschallsonde zu erreichen, zusätzliches Unbehagen für den Patienten hervorrufen. Diese erhöhte Empfindlichkeit gegenüber Manipulationen mit der Ferse kann insbesondere für bestimmte chronische Schmerzpatienten gelten, und eine mögliche Lösung für die Beschwerden dieser Patienten ist die Verwendung einer krummlinigen Ultraschallsonde. Die krummlinige Sonde ermöglicht bei fast allen Patienten ein relativ schmerzloses Fersenmanöver, während gleichzeitig eine hervorragende Ausrichtung der Verfahrensnadel und der Ultraschallsonde erreicht und die Visualisierung von Gewebe und Verfahrensnadel maximiert wird [32] (Abb. 14). Es muss jedoch beachtet werden, dass die krummlinige Ultraschallsonde (idealer für tiefere Strukturen) kein optimales Scanbild für oberflächlichere Ziele liefert, wie dies bei einem Ultraschallwandler mit linearem Array der Fall ist.

Abb. 14 Gekrümmte vs. lineare Sonde (a, b). Das Fersenhereinmanöver wird durch eine gebogene Ultraschallsonde ergonomisch verbessert und hat den zusätzlichen Vorteil, dass es weniger Beschwerden beim Patienten verursacht. Bild (a) zeigt das Ferseneinwärtsmanöver mit einer linearen Sonde. Bild (b) zeigt das Ferseneinwärtsmanöver mit einer gekrümmten Sonde.

Der optimalste Winkel für eine Eingriffsnadel zur Hautoberflächenschnittstelle ist die Leistung eines Nadeleinführwinkelbereichs zwischen 30° und 45° [32]. In verschiedenen klinischen Situationen ist es möglicherweise nicht möglich, diese optimale Winkelschnittstelle für die Nadeleinführung zu erreichen, daher wurden echogene Nadeln entwickelt, um einige dieser Situationen zu überwinden (nicht in der Lage, angemessenere Winkel für die Nadeleinführung zu erhalten). Diese echogenen Nadeln können aufgrund der besonderen echogenen Eigenschaften der Verfahrensnadeln bereits bei kleinen oder steilen Einstichwinkeln zur Haut in einem Bereich von 15–30° sichtbar gemacht werden [33].

 

8. NADELN FÜR ECHOGENES VERFAHREN

Bei richtiger Abbildung erzeugt fast jede Verfahrensnadel ein Ultraschallbild oder gibt ein Echo unter Ultraschallabtastung zurück. Es wurden jedoch Nadeln mit speziellen Eigenschaften für die Verwendung in Verbindung mit Ultraschall entwickelt und konstruiert, die ihre Ultraschallbildqualität verbessern und optimieren und als echogene Verfahrensnadeln bezeichnet werden. Viele neuere Fortschritte haben zusätzliche Eigenschaften in der Nadeltechnologie bereitgestellt, die die Echogenität der Nadel verbessern werden. Kleine winklige Vertiefungen oder Kerben wurden im Nadelschaft erzeugt, was zu einer unregelmäßigen Oberfläche der Verfahrensnadel führt, die die Streuung von Ultraschallwellen erhöht. Theoretisch liefert die unregelmäßige oder gekerbte Oberfläche der Verfahrensnadel ein helleres Signal und ein klareres Ultraschallbild bei variablen Einstichwinkeln der Nadel in die Haut (Abb. 15). Die größere Anzahl von Vertiefungen oder Kerben, die im Schaft einer Verfahrensnadel erzeugt werden, führt möglicherweise zu einer verbesserten Visualisierung der Nadel auf dem Ultraschallbildbildschirm [34]. Mit zunehmender Anzahl der Einkerbungen steigt jedoch gleichzeitig der Rauhigkeitsgrad des Schafts der Eingriffsnadel, was mit einer größeren Reibung an der Nadel-Gewebe-Grenzfläche einhergehen kann. Die Reibung an der Nadel-Gewebe-Grenzfläche kann den Prozess der reibungslosen Nadelbewegungen stören, die während eines Nervenblockadeverfahrens erforderlich sind, und sich als nachteilig erweisen und/oder zusätzliche Beschwerden für den Patienten verursachen [35].

Abb. 15 Vertiefung verbessert die Reflexion des Ultraschalls (a, b). Diese echogene Nadel hat eine Vertiefung am Nadelschaft, die die Reflexion des Ultraschallstrahls bei variableren Einführwinkeln verbessert. Feld (a) zeigt eine generische nicht echogene Nadel (Pfeile) bei einem spitzen Einfallswinkel. Feld (b) zeigt eine gerillte echogene Nadel (Pfeile) in einem spitzen Einfallswinkel mit verbesserter Sichtbarkeit (Pajunk, USA). Blaues Phantom.

Die polymerumhüllte Verfahrensnadel ist ein weiterer technologischer Fortschritt, der die Echogenität der Nadel verbessert [36]. Eine spezielle Polymer-Nadelbeschichtung, die mit einem Blasenbildner behandelt wurde, erzeugt während des Einführens und Durchführens der Nadel Mikrobläschen auf der Oberfläche des Nadelschafts. Wenn die Verfahrensnadel in und durch Gewebe vorgeschoben wird, wird daher eine Erhöhung der akustischen Impedanz zwischen der Gewebe-Nadel-Schnittstelle erzeugt, und diese Maßnahme kann die Echogenität der Nadel und die Ultraschallbildqualität verbessern (Abb. 16). Wenn außerdem polymerbeschichtete Nadeln während der Nervenstimulation und gezielten Nervenlokalisierungsverfahren verwendet werden, dient die auf den Schaft der Verfahrensnadel aufgebrachte Polymerbeschichtung als Isolator für die elektrische Stimulation und minimiert die Stimulation des Gewebes um den Schaft der Verfahrensnadel herum. Die Kombination der oben beschriebenen technologischen Fortschritte im Design von Verfahrensnadeln (Einkerbungen und Polymerbeschichtung) hat eine Grundlage für die Entwicklung der modernen echogenen Nadeln geschaffen, die derzeit auf dem Markt erhältlich sind (Abb. 17). Derzeit werden weitere technische Innovationen entwickelt, um die Sichtbarkeit der Verfahrensnadel für UGIP zu verbessern. Einer dieser neueren Ansätze besteht in der Installation eines Niederfrequenzgenerators am Ende der Eingriffsnadel, gegenüber der Spitze der Eingriffsnadel [35]. Dieser Generator erzeugt Schwingungen mit großer Amplitude entlang des Nadelschafts, wodurch die Verfahrensnadel unter Ultraschallbildgebung besser sichtbar wird. Die Wirksamkeit dieser und einiger anderer vielversprechender Nadeldesignentwicklungen wird derzeit untersucht.

Abb. 16 Polymerbeschichtete vs. echofreie Nadel (a, b). Eine polymerbeschichtete echogene Nadel im Vergleich zu einer nicht echogenen Nadel. Tafel (a) zeigt eine 21 G nicht echogene Nadel (Pfeile). Panel (b) zeigt eine 21 G polymerbeschichtete echogene Nadel (Pfeile). Schweinephantom.

Abb. 17 Nadel mit Vertiefungen, bedeckt mit Polymer (a, b). Dies sind Muster von Neurostimulationsnadeln mit kombinierter Polymerbeschichtung und Vertiefungen im Schaft, die die Echogenität der Nadel und die anschließende Visualisierung weiter verbessern. Panel (a) A Braun, B Havels, C Pajunk-Nadeln. Panel (b), eine Probe der echogenen Nadel mit Neurostimulationseigenschaften (B Braun).

Eine Studie von Phelan et al. Der Vergleich von echogenen Nadeln mit nicht echogenen Standardnadeln ergab keine messbare objektive Leistungsverbesserung für UGIP während des Kurzachsenansatzes für interventionelle Verfahren [23]. Ein potenzieller Nachteil einer hellen echogenen Nadel ist die potenzielle Zunahme unerwünschter Abschattungen durch die Verfahrensnadel auf dem Ultraschallbild sowie einige andere Artefakte [31]. Um Artefakte zu reduzieren, die durch den Nadelschaft des Verfahrens entstehen, und um die Visualisierung der Nadelspitze während des UGIP weiter zu verbessern, konzentrieren sich neue Technologien auf Entwicklungen zur Verbesserung der Sichtbarkeit der Nadelspitze und nicht auf den gesamten Nadelschaft.

 

9. VERFAHREN NADELSPITZE

Die genaue Visualisierung der UGIP-Nadelspitze ist von größter Bedeutung und entscheidend, um unbeabsichtigte Gefäßverletzungen oder Injektionen und andere Komplikationen im Zusammenhang mit Nerven- und Gewebeschäden, die durch Verfahrensnadeln verursacht werden, zu minimieren oder zu vermeiden. Sites et al. haben kürzlich gezeigt, dass der häufigste Fehler von Auszubildenden während der UGIP auftrat, während die Bewohner die Nadel vorrückten und die Visualisierung der Nadelspitze auf dem Ultraschallbildschirm nicht aufrechterhielten. Die zusätzlichen häufig durchgeführten Fehler waren eine unzureichende Nadelvisualisierung und Identifizierung der Nadelspitze während intramuskulärer Injektionen, die als eines der fünf qualitätsmindernden Verhaltensmuster von Bewohnern während UGIP-Techniken identifiziert wurden [3].

Die abgeschrägte Nadelspitze des Verfahrens streut normalerweise den Ultraschallstrahl aufgrund der Unregelmäßigkeit der Nadelspitzenoberfläche im Vergleich zum Nadelschaft und auch aufgrund des weniger steilen Winkels der Nadelspitze im Vergleich zum proximalen Nadelschaft. Es war sekundär zu der Erkenntnis, dass das Verfahren Nadelabschrägung nach oben die Visualisierung der Nadelspitze des Ultraschallbildes verbesserte, die die Entwicklung von echogenen Nadeln mit gerilltem Schaft einleitete (Fig.18). Andere zusätzliche technologische Fortschritte wurden entwickelt, um die Sichtbarkeit der Nadelspitze und die Ultraschallbildqualität zu verbessern. Ein spezieller Transducer-Empfänger, der an der Nadelspitze platziert wurde, hat in einer Studie die Visualisierung der Nadelspitze signifikant verbessert [37]. Der an der Nadelspitze platzierte Sensor bestand aus einem piezoelektrischen Polymer, das Ultraschallwellen erfasste und sie in ein elektrisches Signal umwandelte, das zurück an den Empfänger der Ultraschallsonde übertragen wurde, um die Bildqualität bei der Positionierung der Nadelspitze zu unterstützen. Leider funktionierte dieses Wandler-Empfänger-Nadelspitzen-Design-Gerät bei 4 von 16 Patienten nicht richtig und wurde nicht weit verbreitet. Es wurden jedoch andere neue Prototypen fortschrittlicher piezoelektrischer Nadelkonstruktionen entwickelt. Die Platzierung eines piezoelektrischen Aktuators auf einer maßgeschneiderten isolierten 18-G-Tuohy-Nadel hat in einer kürzlich durchgeführten Studie eine bessere Visualisierung der distalen Nadelspitze ermöglicht [38].

Abb. 18 Abschrägung nach oben vs. Abschrägung nach unten oder seitliche Abschrägung (a, b). Die abgeschrägte Position nach oben bietet eine verbesserte Visualisierung der Nadelspitze, da der Ultraschallstrahl in dieser Position maximal reflektiert wird. Feld (a) zeigt eine helle Nadelspitze, wenn sich die Nadel in der abgeschrägten Position nach oben befindet (Pfeil). Feld (b) zeigt genau dieselbe Nadel, die in die abgeschrägte Position gedreht wurde, und zeigt eine verschlechterte Visualisierung der Nadelspitze (Pfeil).

Es wurde auch eine deutliche und erhöhte Echogenität erzielt, indem Dellen oder größere Unregelmäßigkeiten nur in der Nadelspitze erzeugt und der Schaft der Verfahrensnadel ausgespart wurden. Die Platzierung oder Einarbeitung dieser Kerben in Verfahrensnadelspitzen wird auf ähnliche Weise wie bei der oben beschriebenen Nadeltechnologie für das Design mit erhöhter Textur erzeugt. Diese Nadeln mit gekerbter Spitze dienen dazu, die Echogenität der Nadelspitze vom Rest des Nadelschafts hervorzuheben, und infolgedessen ist die Nadelspitze unter Ultraschallbildgebung besser sichtbar (Abb. 19).

Abb. 19 Echogene Spitze. Diese Nadel mit echogener Spitze von Havels verwendet Rillen in der Nadelspitze, um die Echogenität der Nadelspitze zu verbessern. Feld (a) zeigt die Havels-Nadel mit Rillen in der distalen Nadelspitze. Bild (b) zeigt die stark echogene Nadelspitze in einem Ultraschallphantom (Pfeil). Blaues Phantom.

Hervorragendes Design der Nadelspitzenbildqualität und Sichtbarkeit des Nadelschaftbildes sind die Faktoren, die für eine ideale Verfahrensnadel für Nervenblockaden und UGIP-Techniken zu berücksichtigen sind. Ein weiterer entscheidender Faktor für eine ideale UGIP-Nadel wäre ihre Vielseitigkeit. Die UGIP-Nadel sollte für alle Gewebearten verwendbar sein, in jedem Winkel leicht sichtbar sein, eine scharfe Darstellung des Nadelrands beibehalten, eine geringe Artefaktbildung ohne Abschattung erzeugen und Eigenschaften aufweisen, die eine gute Erkennung und Differenzierung von den umgebenden Geweben und Strukturen aufrechterhalten [39]. Viele der aktuell verwendeten echogenen Nadeln, die getestet wurden, sind noch weit von einem idealen echogenen Design entfernt. Jüngste technologische Fortschritte schließen jedoch schnell die Lücke zwischen dem aktuellen Design der echogenen Nadel und der idealen echogenen Nadel zur Verwendung bei Regionalanästhesie- und UGIP-Verfahren [40].

 

10. DAS ULTRASCHALLGERÄT UND DIE SICHTBARKEIT DER VERFAHRENSNADEL

Artefakte in der Ultraschallbildgebung und Sichtbarkeit der Verfahrensnadel

Die Ultraschallbildgebung der Nadelsichtbarkeit hängt nicht nur von den Eigenschaften der verwendeten Verfahrensnadel ab, sondern auch von der Technologie und den Fähigkeiten sowohl des Ultraschallwandlers als auch des Ultraschallgeräts. Die sich bei einer Ultraschalluntersuchung ergebende Bildauflösung des Ultraschallkopfes ist abhängig von der piezoelektrischen Kristalldichte des Schallkopfes, seinem Kristalltyp und den Empfängereigenschaften des Schallkopfes. Die Auflösung des Ultraschallbildes hängt auch von der Leistung des Bildprozessors des Ultraschallgeräts ab [31, 41]. Fortschritte sowohl bei Ultraschallwandlern als auch bei Ultraschallbildprozessortechnologien unterstützen den Arzt weiterhin bei der Visualisierung der Verfahrensnadel. Es ist jedoch unbedingt erforderlich, dass der Arzt Kenntnisse über potenzielle Artefakte aus der Nadelbildgebung und Erfahrung in ihrer Interpretation erlangt.

Sonographische Artefakte im Zusammenhang mit der Erfassung und Verarbeitung des Bildes durch ein Ultraschallgerät können sowohl die Gewebestrukturen als auch die Sichtbarkeit der Verfahrensnadel auf verschiedene Weise beeinträchtigen. In einigen Fällen kann ein echoreiches Ziel echoarm oder echoarm erscheinen, wenn die zurückkehrenden Ultraschallwellen abgeschwächt sind, was eine Auswirkung einer Fehlausrichtung des Schallstrahls sein kann und als Anisotropie bezeichnet wird. Anisotropie kann sekundär zu aberranter Reflexion und/oder Brechung (unten beschrieben) sein und bleibt unabhängig von der Fehlausrichtung des akustischen Strahls des Bedieners. Die Reflexion von einer glatten Oberfläche, wie z. B. einer Verfahrensnadel, wird als spiegelnde Reflexion bezeichnet. Die Reflexion von einer unregelmäßigen Oberfläche kann zu einer Streuung des Ultraschallstrahls mit anschließender Verschlechterung des empfangenen Ultraschallsignals führen, was als Streuung bezeichnet wird (Abb. 20). Streuung kann Bildverschlechterung und Artefakte verursachen; Streuung kann jedoch mit den neu entwickelten echogenen Verfahrensnadeln vorteilhaft genutzt werden. Wenn mehrere Oberflächen einen Ultraschallschallstrahl zwischen sich und dem Ultraschallwandler reflektieren, spricht man von Nachhall (Abb. 21). Werden Ultraschallwellen von ihrer Einfallsbahn abgelenkt und dann von einer tiefer liegenden Struktur reflektiert, spricht man von Refraktion. Die Dämpfung ist ein weiterer Faktor, der eine Verschlechterung des akustischen Ultraschallstrahls verursachen kann. Dämpfung wird als Abnahme der Ultraschallsignalstärke oder -amplitude beschrieben, wenn es bestimmte Gewebetypen durchdringt, und kann durch viele der oben aufgeführten Faktoren verursacht werden, einschließlich Reflexion, Brechung und Streuung. Die additiven oder verzerrenden Effekte der Dämpfung, aberranter Reflexionen und weniger der Brechung können das angezeigte Ultraschallbild verzerren und dazu führen, dass sowohl die Verfahrensnadel als auch umgebende anatomische Strukturen sowie die Nähe der Nadel zu anderen Gewebestrukturen nicht korrekt identifiziert werden können.

Abb. 20 Streuung verringert die Sichtbarkeit der Nadel. Nadelstreuung kann die Visualisierung der Nadel verringern. Die roten Pfeile stellen die Streuung des Ultraschallstrahls dar, die Artefakte verursachen und die Visualisierung der Nadel (blaue Pfeile) verschlechtern kann. Hier wird die Nadel in ein Wasserbad eingeführt.

Abb. 21 Nachhall verringert die Sichtbarkeit der Nadel. Nachhall kann eine Reflexion der Nadel von den darunter liegenden Strukturen verursachen und die Visualisierung der Nadel beeinträchtigen. Hier wird die Nadel (blaue Pfeile) in ein chirurgisches Gelpad-Phantom platziert, und es gibt ein deutliches Artefakt, das als Nachhall bezeichnet wird (rote Pfeile). Chirurgisches Gelphantom.

 

11. AUSWIRKUNGEN VERSCHIEDENER SONOGRAFISCHER MODI AUF DIE SICHTBARKEIT DER VERFAHRENSNADEL

Zusammengesetzte Raum- und Frequenzbildrekonstruktion nach akustischer Strahlsteuerung und variabler Frequenz

Eine häufig verwendete Lösung zur Überwindung des Problems der Ablenkung, die durch ein von einer Verfahrensnadel reflektiertes Ultraschallsignal erzeugt wird, ist die Verwendung eines strahlsteuernden sonografischen Systems, das die Erzeugung einer zusammengesetzten räumlichen Bildgebung ermöglicht. Strahllenkungs-Ultraschallsysteme lenken im Wesentlichen den Schallstrahl, der von der Verfahrensnadel weg reflektiert wird, zurück zur Ultraschallsonde, indem sie den inneren Einfallswinkel des Ultraschallstrahls verändern (Abb.. 22). Ältere Ultraschallsonden sind auf eine mechanische Steuerung beschränkt, aber die neueren modernen Sonographiegeräte mit breitbandigen Wandlern haben spezifische Funktionen, die den Sendefokus ändern können. Schallköpfe mit großer Bandbreite ermöglichen es der Ultraschallsonde, im automatischen Modus Ultraschallsignale in verschiedenen Winkeln zu erzeugen und zu akzeptieren, was zu einem verbesserten sonographischen Bild führen kann [42].

Abb. 22 Beam Steering kann die Sichtbarkeit der Nadel verbessern. Die Strahllenkung verbessert die Visualisierung der Nadel, indem der Einfallswinkel zwischen Sonde und Nadel vergrößert und somit die Sichtbarkeit der Nadel erhöht wird. Auf Abbildung (a) wird der Strahl nicht zur Nadel gelenkt, und weniger der Ultraschallstrahlen in Blau werden in Rot zurück zum Schallkopf reflektiert. Auf dem Bild (b) werden die Ultraschallstrahlen in Blau auf die Nadel gelenkt und in Gelb zurückreflektiert.

Die zusammengesetzte räumliche Bildgebung wird durch den Rechenprozess erreicht. Dies wird durch mechanisches Beam-Steering durchgeführt, das dann drei oder mehr Frames aus unterschiedlichen Lenkwinkeln zu einem einzigen Frame kombiniert. Die zusammengesetzte räumliche Bildgebung ermöglicht eine größere Klarheit, Auflösung und eine bessere Konturdefinition der Verfahrensnadel [43].

Die Frequenz-Compound-Sonographie erhält Scans von mehreren verschiedenen Frequenzen, wodurch in jedem Bild variable Speckle-Artefaktmuster erzeugt werden. Die erzeugten Frames werden dann gemittelt, wodurch das bei der herkömmlichen Sonographie beobachtete Speckle- und körnige Erscheinungsbild reduziert wird. Dieses Ergebnis ist ein verbessertes anatomisches Ultraschallbild von Gewebestrukturen, aber keine Verbesserung der Bildgebungsqualität durch die Verfahrensnadel [44].

 

12. FREQUENZ DER ULTRASCHALLSONDE (AKA TIEFE) SCHALLLEISTUNG UND VERSTÄRKUNG

Die am häufigsten während der UGIP verwendete Ultraschallsonde ist ein 5–10-MHz-Frequenzwandler. Es ist bekannt, dass diese spezielle Ultraschallkopffrequenz eine gute räumliche Auflösung für Nerven und Nervengeflechte in einer Tiefe von 1–5 cm bietet [45]. Eine Ultraschallsonde mit niedrigerer Frequenz, 2–5 MHz, wird häufig verwendet, um tiefere Nerven- und Nervengeflechtstrukturen sichtbar zu machen. Allerdings wird die Auflösung sowohl der anatomischen Strukturen als auch der Eingriffsnadel mit zunehmender Tiefe und der Verwendung von Ultraschallköpfen mit niedrigerer Frequenz weniger eindeutig. Die höherfrequente Ultraschallsonde mit Schallkopffrequenzen von bis zu 18 MHz wird am häufigsten für Eingriffe an den oberflächlichsten Strukturen wie Hand- und Unterarmnerven eingesetzt [46]. Ultraschallgerätesteuerungen, die Tiefe, Schallleistung und Verstärkung einstellen können, ermöglichen eine oder mehrere Optionen, um den Ultraschallstrahl auf ein optimales Niveau zu fokussieren und ein verbessertes Ultraschallbild zu liefern. Dieses Anpassungspotential des Ultraschallgeräts kann jedoch außerhalb seiner regelmäßigen Optimierung des sonografischen Bildes nur einen begrenzten Einfluss auf die Sichtbarkeit der Eingriffsnadel haben.

 

13. ZEITGEWINNKOMPENSATION UND HARMONISCHE BILDGEBUNG

Die Steuerungsoptionen für die Zeitverstärkungskompensation an einem Ultraschallgerät ermöglichen die Anpassung der Bildhelligkeit in variablen Tiefen. Darüber hinaus können Änderungen und Anpassungen, die bei der Verstärkungskompensation vorgenommen werden, viele der sonographischen Artefakte minimieren, die erzeugt werden, wenn der akustische Ultraschallstrahl durch die Haut und andere oberflächliche Schichten wandert. Die Zeitverstärkungskompensationssteuerungsoption kann nicht nur Rauschen reduzieren, das durch Gewebeartefakte erzeugt wird, sondern kann auch Artefakte von dem Hauptsignal der Verfahrensnadel reduzieren.

Eine weitere Funktion der moderneren Ultraschallgeräte ist die harmonische Bildgebung. Diese Funktion bietet die Möglichkeit, Nachhall und verschiedene andere Arten von Rauschartefakten zu unterdrücken, die von Haut- und Körperwandstrukturen erzeugt werden. Die Harmonic-Imaging-Technologie basiert auf dem Verständnis, dass Körpergewebe ein schwaches, aber nutzbares harmonisches Signal erzeugt, das vom Ultraschallgerät erkannt und verstärkt werden kann. Die Funktion zur harmonischen Bildgebung verwendet dann diese erkannten harmonischen Signale und wendet niederfrequentes Rauschen mit hoher Amplitude an, das zur Verbesserung eines Ultraschallbildes verwendet werden kann [47]. Die Berichte, die sich aus der harmonischen Bildgebung der Visualisierung der Verfahrensnadel ergeben, sind gemischt und variieren von überlegener Ultraschallbildgebung bis zu Bildern der Verfahrensnadel, die im Vergleich zu einem herkömmlichen Ultraschallgerät ohne harmonische Bildgebungsfähigkeit als minderwertig angesehen werden [44, 48]. Die Auswirkungen der neuen Art der harmonischen Bildgebung, der Breitbandtechniken, sollen untersucht werden.

 

14. HELLIGKEITS-, BEWEGUNGS- UND DOPPLER-MODUS

Der konventionelle B-Modus (B steht für Brightness) dient als derzeit verwendete Graustufen-Sonographiegerät-Modalität, die typischerweise bei der Durchführung von UGIP verwendet wird. M-Modus-Ultraschallgeräte (M steht für Bewegung) werden verwendet, um die Bewegung von Strukturen innerhalb des Körpers zu bewerten. Typischerweise zeigen moderne Ultraschallgeräte das M-Modus-Bild neben einer kleineren Version des ursprünglichen B-Modus-Bildes auf dem Anzeigebildschirm an. Bei der Verwendung von 2D-Ultraschallgeräten konzentriert sich der M-Modus auf die Zielstruktur und zeigt ihre Bewegung im Laufe der Zeit in Form einer wellenförmigen Linie an, die sich entsprechend den sich bewegenden Gewebestrukturen ändert. Der M-Modus kann während UGIP nur eingeschränkt verwendet werden und beeinträchtigt oder verbessert die Sichtbarkeit der Verfahrensnadel nicht.

Eine dritte Bildgebungsmodalität, mit der moderne Ultraschallgeräte ausgestattet sind, ist der Doppler-Modus, bestehend aus Doppler-Empfindlichkeit und Power-Doppler. Die Doppler-Modus-Fähigkeit kann den Blutfluss in Blutgefäßen von anderen ähnlich aussehenden Gewebestrukturen unterscheiden und kann verwendet werden, um theoretisch ein unbeabsichtigtes Eindringen in ein Gefäß oder ein Trauma durch eine Verfahrensnadel zu verhindern, da das Blutgefäß identifiziert werden kann (Abb. 23). Die Doppler-Fähigkeiten können auch verwendet werden, um die Qualität und Klarheit der Bildgebung mit der Verfahrensnadel in Verbindung mit anderen Methoden und Werkzeugen zu verbessern, die im Abschnitt „Verbesserung“ beschrieben werden.

Abb. 23 Doppler kann helfen, eine versehentliche Gefäßpenetration oder intravasale Injektion zu verhindern (a, b). Die Verwendung von Doppler kann bei der Visualisierung von zu vermeidenden Gefäßen bei ultraschallgeführten Verfahren helfen. Panel (a) zeigt die Detektion des Blutflusses mit Doppler in der A. vertebralis (roter Pfeil) auf Höhe der Halswirbelsäule C7 in Bauchlage. Feld (b) zeigt eine Nadel (weiße Pfeile), die das zuvor identifizierte Gefäß (roter Pfeil) im Doppler-Ultraschall in seitlicher Position vermeidet. Kombiniertes Ultraschall- und Durchleuchtungsphantom für zervikale transforaminale Injektionen

 

15. 3D- UND 4D-ULTRASCHALLBILDGEBUNG

Eine typische 2D-Ultraschallbildgebung erfasst und zeigt ein flaches Ultraschallbild in zwei Ebenen an und ist analog oder ähnlich der gegenwärtigen Fluoroskopie. Die 3D-Ultraschalltechnologie erfasst Bilder in mehreren Ebenen und aus verschiedenen Winkeln. Das resultierende 3D-Ultraschallbild kann dann in einer 3D-Darstellung oder einem Schema von gescannten Strukturen angezeigt werden. Vorteile der statischen 3D-Bildgebung werden von Clendenen et al. beim Vergleich der Unterschiede zwischen reiner Röntgenbildgebung (analog zur 2D-Sonographie) und konventioneller Computertomographie (analog zur statischen 3D-Ultraschallbildgebung) [49]. Die 3D-Ultraschallbildgebung in Echtzeit (dynamisches 3D und manchmal auch als 4D-Bildgebung bezeichnet) fügt Zeit als vierte Achse zu den traditionellen X-, Y- und Z-Dimensionen hinzu. Die dynamische 3D-Bildgebung (4D) ermöglicht die Echtzeitverfolgung eines Eingriffs, die mit Echtzeit-CT- oder -MRT-Technologien vergleichbar ist, jedoch mit einem schwer zu vergleichenden Grad an Einfachheit, Sicherheit und Kosten. Die aktuelle 4D-Ultraschalltechnologie hat Einschränkungen in Bezug auf das Scannen und die Sichtbarkeit oberflächlicher Eingriffe, die auf denselben aktuellen Einschränkungen beruhen, die mit der 3D-Ultraschallsondenfrequenz verbunden sind [49]. Wir haben jedoch in letzter Zeit erhebliche Verbesserungen in der Ultraschalltechnologie erlebt und gehen davon aus, dass sich diese Technologie weiterhin schnell verbessern wird.

Anfänglich wurde die 3D-Ultraschallbildgebung durch eine freihändige Bewegung der normalen 2D-Ultraschallsonde über die Haut erzeugt. Diesem Manöver folgte dann ein Rekonstruktionsverfahren, das dem der Computertomographie ähnelt, aber umständlich und zeitintensiv ist [50]. Trotz der Einführung spezieller 2D-Schallköpfe, die mit einem rotierenden Empfänger in der Ultraschallsonde ausgestattet sind und hervorragende biplane und multiplane 3D-Bilder liefern, ist die Bildwiedergabe statisch und wird nicht in Echtzeit abgebildet. Bei der 4D-Ultraschallbildgebung gibt es eine kleine, aber merkliche Verzögerung im Echtzeit-3D-Bild der Eingriffsnadel. Darüber hinaus wurden keine offensichtlichen Vorteile in Bezug auf eine bessere Visualisierung der Verfahrensnadel mit den speziellen 2D-Ultraschallwandlern [31] berichtet, und diese Wandler sind für UGIP-Zwecke umständlich.

Die derzeitigen technologischen Einschränkungen von 3D-Ultraschallwandlern ergeben sich aus der Schwierigkeit, kleine und manövrierfähige Ultraschallsonden herzustellen, die in der Lage sind, die erforderlichen und fortschrittlichen mechanischen Scanmaschinen aufzunehmen (Abb. 24). Die Echtzeitverfolgung von Verfahrensnadeln mit diesen Arten von Ultraschallwandlern könnte jedoch den Bildern, die mit aktuellen sonografischen Technologien erzeugt werden, möglicherweise überlegen sein, insbesondere in erfahrenen Händen (Abb. 25).

Abb. 24 3D-Nadelultraschall und Sichtbarkeit der Nadel. Dies ist eine 3D-Ultraschallsonde. Gegenwärtig sind 3D-Ultraschallsonden größer als ihre 2D-Pendants. Neuere, kleinere 3D-Ultraschallsonden sind jedoch in der Entwicklung.

Abb. 25 3D-Bild der Nadel im Phantom. Dabei wird eine Nadel innerhalb eines Ultraschallphantoms unter 3D-Ultraschall in Echtzeit, auch 4D-Ultraschall genannt, sichtbar gemacht. Die Nadel ist auf der linken Seite (linker roter Pfeil) deutlich in 3D dargestellt und auf der rechten Seite (rechter roter Pfeil) unter konventionellem Ultraschall weniger sichtbar.

Ein weiterer neuerer Fortschritt in der 3D-Ultraschalltechnologie ist der Matrix-Array-Schallkopf. Die Erstellung von 3D- und 4D-Ultraschallbildern wurde unabhängig von der mechanisch gesteuerten Array-Ultraschallsonde unter Verwendung eines Matrix-Array-Schallkopfs entwickelt. Diese Sonden sind kleiner und leichter und haben bessere ergonomische Profile. Die Entwicklung von Matrix-Array-Ultraschallwandlern hat zu kleineren Wandlern geführt und gleichzeitig die Geschwindigkeit der Datenerfassung und -verarbeitung um etwa das Dreifache gegenüber einem herkömmlichen mechanisch gesteuerten Array-Ultraschallwandler erhöht. Dies führt zu einem echten 4D-Erlebnis und könnte zu einer verbesserten Manövrierbarkeit des Schallkopfs und einer verbesserten Visualisierung der Verfahrensnadel führen [49, 51].

 

16. JÜNGSTE FORTSCHRITTE IN DER ULTRASCHALLBILDGEBUNG UND DER SICHTBARKEIT DER NADELN

Komplexe Signalverarbeitung, Breitbandwandler, erhöhte Scannerbandbreite, aktualisierbare Software und andere neuere technologische Entwicklungen haben zu wissenschaftlichen Verbesserungen der Ultraschallbildqualität geführt [52–54]. Eine Erhöhung der Ultraschallstrahlfrequenz von Sonographiesystemen auf bis zu 50 MHz könnte zu einer verbesserten Bildqualität führen, insbesondere wenn die UGIP-Zielstrukturen oberflächlich sind oder während UGIP in der pädiatrischen Patientenpopulation [55]. Die Kombination von Ultraschall mit anderen bildgebenden Verfahren wie Fluoroskopie, Computertomographie und Magnetresonanztomographie [56, 57] kann eine ertragreiche Strategie für eine bessere Lokalisierung von Verfahrensnadeln während eines UGIP-Eingriffs darstellen. Eines der neuesten dualen Bildgebungssysteme, die derzeit entwickelt werden, ist eine Kombination aus photoakustischer und Ultraschallbildgebung [58]. Diese Fortschritte befinden sich zusammen mit anderen Technologien in der sonografischen Bildgebung im Übergang von der Forschung zu einer möglichen klinischen Umsetzung, und die Auswirkungen dieser Technologien auf die Sichtbarkeit der Verfahrensnadel müssen noch bestimmt werden.

Um eine optimale Sichtbarkeit des sonografischen Nadelbildes zu erhalten, ist es zunächst wichtig, manuelle Geschicklichkeit zu erwerben, die fortschrittlichen Ultraschalltechnologien anzuwenden und erfahrene Manipulationen mit Nadeln/Ultraschallwandlern beizubehalten. Zusätzliche Maßnahmen zur Unterstützung einer verbesserten Visualisierung der Verfahrensnadel sind automatische Optimierungstechnologien des Ultraschallbildes, die entwickelt wurden und auf modernen Ultraschallgeräten verfügbar sind. Diese automatischen Optimierungstechnologien ermöglichen es dem Arzt, zwischen voreingestellten Modi zu wählen, die optimiert sind, um bestimmte Gewebe und Strukturen wie Gefäße, Muskeln, Brust und andere zu visualisieren [59]. Jüngste Fortschritte in der sonografischen Grenzerkennung haben zu einer Technologie geführt, die eine automatische Farbmarkierung von Nerven (gelb), Muskeln (braun), Arterien (rot) und Venen (blau) erkennen und annehmen kann und möglicherweise in naher Zukunft verfügbar sein wird [60 , 61].

Die Einbindung von UGIP-Systemen in das Internet-Netzwerk kann spezifische klinische Vorteile bieten, indem sie Echtzeit-Online-Konsultationen durch Schmerzbehandlungsspezialisten, Vorschläge zur Verbesserung der Bildgebung der Zielstruktur, Unterstützung bei der Visualisierung der Verfahrensnadel und Bestätigung durch erfahrene Ultraschallpraktiker ermöglicht [62]. Die Bildoptimierung von sonographischen Zielstrukturen bietet jedoch nicht automatisch eine angemessene Sichtbarkeit der Verfahrensnadel. Trotz der vielen Fortschritte, die bei technologischen Verbesserungen der Ultraschallbildgebung gemacht wurden, hat dies nicht immer zu einer besseren Visualisierung der Verfahrensnadeln geführt [31]. Eine wahrscheinliche Erklärung für die Trennung zwischen der Optimierung der Ultraschallbildgebung mit gezielter Struktur und Fortschritten in Richtung einer Verbesserung der Visualisierung von Verfahrensnadeln ist, dass sich die traditionelle Anwendung von Ultraschall in der Medizin typischerweise auf Bildgebung und Diagnose konzentriert. Obwohl weiterhin einige Anstrengungen unternommen und Versuche unternommen werden, sonografische Systeme zu verbessern, so dass sie angepasst werden können, um Interventionsinstrumenten und Verfahrensnadeln zu ermöglichen, eine optimalere Sichtbarkeit unter Ultraschallbildgebung zu erzeugen. Leider waren solche Systeme in der Regel auf die Verbesserung der sonografischen Visualisierung von chirurgischen Instrumenten oder computergestützten Bildgebungseinheiten und die Entwicklung von Robotersystemen für UGIP beschränkt [63–66]. Die Fortschritte in der Ultraschalltechnologie und die Verbesserung der Entwicklung von Verfahrensnadeln für UGIP scheinen etwas voneinander getrennt zu sein, möglicherweise aufgrund der engen Spezialisierung von Verfahrensnadeln und Herstellern von Ultraschallgeräten. Diese Lücke wurde jedoch kürzlich aufgrund der Tatsache verringert, dass eine wachsende Zahl verbesserter Verfahrensnadeln und UGIP in verschiedenen Bereichen der Medizin entwickelt wird. Es wurden Fortschritte bei der Entwicklung von Technologien erzielt, die sonografische Artefakte verringern können, die durch das Gas der Hochfrequenzablation und durch Eingriffe im Zusammenhang mit der Kryoablation erzeugt werden, die für die Schmerzmedizin relevant bleiben [29, 67].

Es gibt Grund zu der Annahme, dass eine konzertierte Koordinierung der Bemühungen mit Herstellern von Verfahrensnadeln und sonografischen Geräten zur Verbesserung der Nadelsichtbarkeit bei UGIP-Eingriffen im Gange ist. Solche Entwicklungsbemühungen werden wahrscheinlich zu einer Verbindung mit sonografischer Technologie führen, die speziell für das wachsende Feld der interventionellen Schmerzmedizin entwickelt wurde, und könnte eine vielversprechende, praktische, wissenschaftliche und geschäftliche Nische für das Fachgebiet darstellen. Das aktuelle wichtige Problem, das eine entscheidende Variable bleibt, ist die Notwendigkeit, weitere Technologien zu entwickeln, die die konsistente Sicherstellung einer angemessenen Ausrichtung der Verfahrensnadel mit dem Ultraschallwandler verbessern. Dies bleibt einer der wichtigen Aspekte der UGIP und der interventionellen Schmerzmedizin, der, wenn er gemeistert wird, am Ende zu einem erfolgreichen interventionellen Verfahren für den Patienten führt [31].

 

17. NADEL-PROBE-AUSRICHTUNG

Notwendigkeit einer Ausrichtung der Verfahrensnadel und der Ultraschallsonde

Eine typische Ultraschallstrahlbreite, die von einer Ultraschallsonde emittiert wird, beträgt nur etwa 1 mm (Abb. 26). Daher kann die Bildgebung einer Verfahrensnadel aufgrund einer Fehlausrichtung des Ultraschallstrahls und der Nadel während einer „In-Plane“-Technik der Regionalanästhesie und UGIP-Verfahren oft kompliziert sein. Es bleibt relativ leicht, dass die Verfahrensnadel unter dem schmalen Ultraschallstrahl abweicht, daher bleibt Sorgfalt erforderlich, da selbst kleine Bewegungen der Ultraschallsonde oder -nadel zu einem Verlust des Bildes der Verfahrensnadel auf dem Ultraschallbildschirm führen. Aufgrund der Unfähigkeit, das Ultraschallbild einer Eingriffsnadel aufrechtzuerhalten, können sowohl Regionalanästhesie- als auch UGIP-Techniken zu verlängerten Eingriffszeiten oder zu einer erhöhten Komplikationsrate aufgrund unbeabsichtigter Gewebe- und Strukturschäden führen. Daher bleibt die erfolgreiche Visualisierung der Ultraschallverfahrensnadel wichtig, und eine sorgfältige Nadelpositionierung, -vorschub und -manipulation in Bezug auf die Ultraschallsonde sind von entscheidender Bedeutung [4, 31].

Abb. 26 Die Notwendigkeit der Ausrichtung. Die Ultraschallsonde (blauer Pfeil) sendet einen sehr schmalen Strahl (abgerundete Form) von fast 1 mm Breite (rote Pfeile) aus, der sich mit zunehmendem Abstand von der Sonde verbreitert. Dieser kleine Bereich kann es schwierig machen, die Nadel (schwarzer Pfeil) zu sehen, wenn sie falsch ausgerichtet ist. Tofu-Phantom.

 

18. NADELANSATZ „IN-PLANE“ UND „OUT-OF-PLANE“: KLASSISCHE SONDEN-NADEL-INTERPOSITIONEN

Es wurden mehrere Strategien für die Ultraschallvisualisierung und -bildgebung mit Verfahrensnadeln vorgeschlagen, es gibt jedoch zwei klassische Techniken, die als „In-Plane“ (IP)-Ansatz und „Out-of-Plane“-Sondenfußabdruck bekannt sind. Der IP-Ansatz basiert auf einem Konzept der Visualisierung der Eingriffsnadel als echoreiche helle Linie. Der OOP-Ansatz wird erreicht, indem die Nadel unter der Mittellinie (normalerweise) und senkrecht zum Fußabdruck der Ultraschallsonde in einer kurzen Achse zum Ultraschallstrahl eingeführt wird, wo die Nadelspitze/der Schaft als heller echoreicher Punkt erscheint (Abb. 27).

Abb. 27 In-Plane (IP) und Out-of-Plane (OOP) Techniken. Dies ist die In-Plane-Technik. Die Nadel wird parallel zur Sonde eingeführt gehalten (a) und ist im Ultraschall (b) in der Längsachse zu sehen (weiße Pfeile). Die Out-of-Plane-Technik wird in Bild (c) demonstriert. Die Annäherung außerhalb der Ebene wird erreicht, indem die Nadel in die kurze Achse des Strahls eingeführt wird, und daher erscheint die Nadelspitze (weißer Pfeil) als heller echoreicher Punkt (d). N Ischiasnerv oberhalb der Kniekehle.

Ein identifizierter Nachteil des IP-Ansatzes, der oft zitiert wird, besteht darin, dass die Verfahrensnadel leichter vom schmalen Ultraschallstrahl abweichen und zu potenziellen Komplikationen führen oder verursachen und die Blockverfahrenszeit verlängern kann, wenn die Nadel nicht während des gesamten ausgewählten Schmerzbehandlungseingriffs abgebildet werden kann . Ein weiterer potenzieller Nachteil des IP-Ansatzes ist der damit verbundene Nachhall, der von der Längsachse des Nadelschafts erzeugt wird und die Erkennung von Strukturen unter dem Nadelschaft des abgebildeten Verfahrens beeinträchtigen kann. Ein Nachteil des OOP-Ansatzes ist mit der Unfähigkeit oder erhöhten Schwierigkeit verbunden, der Verfahrensnadel genau zum ausgewählten Ziel zu folgen. Eine weitere Komplikation im Zusammenhang mit der OOP-Technik ist der Mangel an Gewissheit oder die Unfähigkeit zu bestätigen, ob der echoreiche Punkt, der auf dem Ultraschallbild zu sehen ist, eine Annäherung an die Spitze der Verfahrensnadel oder eine Annäherung an den Nadelschaft ist. Eine wichtige Überlegung beim Vergleich oder der Auswahl zwischen den beiden Techniken (IP oder OOP) ist, dass der IP-Ansatz eine zwei- bis dreimal längere Einführung der Nadel erfordert, um das gewünschte Ziel zu erreichen, verglichen mit dem OOP-Ansatz, zusammen mit dem damit verbundenen Potenzial, zusätzliche Patienten zu schaffen leichte Schmerzen. Es bleibt klar, dass sowohl die IP- als auch die OOP-Nadelansätze bei der Durchführung von Regionalanästhesie und UGIP einige Nachteile haben. Daher ist es notwendig, Erfahrungen mit beiden Ansätzen zu sammeln, um die am besten geeignete Technik für das jeweilige Verfahren auszuwählen. Als zusätzliche Alternative ist der Ansatz mit der schrägen Ebene eine weitere Technik, die bei der Auswahl einer ultraschallgeführten Schmerzbehandlung in Betracht gezogen werden kann, um einige der Nachteile eines IP- oder OOP-Ansatzes für die Visualisierung der Verfahrensnadel zu minimieren oder zu beseitigen [68].

 

19. ANSATZ MIT OBLIQUE PLANE NEEDLE ZUR ULTRASCHALLGESTÜTZTEN SCHMERZBEHANDLUNG

Der Zugang mit der Schrägebene wird erreicht, indem die anatomischen Zielstrukturen (einschließlich Nerven und Gefäße) in der kurzen Achse betrachtet werden und die Verfahrensnadel in der langen Achse zur Ultraschallsonde platziert wird. Dieser Ansatz ermöglicht dem Operateur eine optimale Sicht auf das darunter liegende Ziel und die umgebenden Strukturen, während eine kontinuierliche Visualisierung der Verfahrensnadel und des Nadelschafts während der Bewegung und Manipulation aufrechterhalten wird [68, 69] (Abb. 28). Der Ansatz mit der schrägen Ebene hat sich bei bestimmten Eingriffen als nützlich erwiesen, bei denen der Zielnerv normalerweise schwer sichtbar zu machen ist. Als Beispiel für eine solche Situation hat der N. femoralis (seitlich und unterhalb der A. femoralis) typischerweise eine dickere Form, da er zwischen dem M. iliacus und der echoreichen Faszie eingekeilt ist, was zu einem gewissen Grad an Behinderung einer optimalen sonographischen Sicht führen kann. Der schräge Zugang behält oft die Vorteile der OOP-Technik bei und ermöglicht gleichzeitig eine klarere Sicht auf den Schaft und die Spitze der Eingriffsnadel während des Vorschiebens [68].

Abb. 28 Die Oblique-Plane-Technik (a, b). Der Ansatz mit der schrägen Ebene wird erreicht, indem die Kurzachsenansicht betrachtet wird, um die anatomischen Zielstrukturen, einschließlich Nerven und Gefäße, zu visualisieren, aber die Nadel in der Längsachse der Sonde platziert wird. Feld (a) zeigt die Nadel- und Sondenpositionierung für die Schrägansicht. Panel (b) zeigt das Bild der Nadel (Pfeile) im Ultraschall in der Schrägansicht. Blaues Phantom.

 

20. BIPLANE-NADEL-BILDGEBUNGSANSATZ ZUR ULTRASCHALLGESTÜTZTEN SCHMERZBEHANDLUNG

Einige der 2D-Ultraschallgeräte und -geräte mit 3D-Fähigkeiten ermöglichen die Kombination von Bildern in verschiedenen Ebenen (in „Echtzeit“) auf demselben Ultraschallbildschirm. Dadurch kann der Arzt sowohl anatomische Strukturen als auch die Nadel in zwei oder mehr Ebenen gleichzeitig beobachten. Beispielsweise könnte ein Gefäß entweder in Längsachse oder in Querachse gleichzeitig auf einer geteilten Ultraschallbildschirmanzeige betrachtet werden. Für 2D-Ultraschall wird ein Doppelebenen-Schallkopf verwendet, und 3D-Ultraschallsonden erzeugen Bilder in mehreren Ebenen. Sowohl Bi- als auch Multiplane-Bildgebungstechniken können ein großes Potenzial zur Verbesserung der Nadelvisualisierung und UGIP-Verfahren haben, aber da die Technologie noch relativ neu ist, muss ihr Nutzen noch nachgewiesen werden. Es ist jedoch unwahrscheinlich, dass die Biplane-Bildgebungsfähigkeiten die Eckpfeilertechniken der grundlegenden Nadel- und Schallkopfausrichtung ersetzen, die die Sichtbarkeit der Nadelspitze und des Schafts erheblich verbessern [26].

 

21. NADELFÜHRUNGEN FÜR MECHANISCHE UND OPTISCHE VERFAHREN

Die Bedeutung der Ausrichtung der Verfahrensnadel mit dem Ultraschallsondenstrahl hat die Überlegung und Entwicklung verschiedener Arten von Führungen zur Nadelstabilisierung und zur Richtung der Nadelbahn veranlasst. Diese Verfahrensnadelführungen dienen der Ausrichtung und Synchronisierung der Nadel mit der Position der Ultraschallwandlersonde und halten den Nadelweg im Wesentlichen unter dem Ultraschallstrahl. Es wurden mehrere Arten von Verfahrensnadelführungen beschrieben, wie z. B. die mechanische Nadelführung, bei der es sich um eine Vorrichtung handelt, die direkt an der Ultraschallsonde angebracht ist und zum Ausrichten der Verfahrensnadel verwendet wird, damit ihre Bahn unter dem Ultraschallstrahl bleibt. Solche Führungsvorrichtungen für die Verfahrensnadel sind so konzipiert, dass sie zu bestimmten Arten von Ultraschallsonden passen, und mit der Absicht, dass die Verfahrensnadel beim Vorschieben in einen Pfad unter dem Ultraschallstrahl geführt wird (Abb. 29). Ursprünglich wurden diese Arten von Führungsgeräten in die klinische Praxis für die Durchführung von Biopsien eingeführt, und die Führungsgeräte trugen dazu bei, die von weniger erfahrenen Ärzten durchgeführten Verfahren zu erleichtern [70]. Das entwickelte Ultraschall-Nadelführungsverfahren wird in der Literatur regelmäßig erwähnt, da es Techniken zur Optimierung der Nadelvisualisierung unter Ultraschall für die Regionalanästhesie beschreibt [26].

Abb. 29 Mechanische Nadelführungen (a, b). Mechanische Nadelführungen können die Sichtbarkeit der Nadel erheblich verbessern, indem sie sowohl den Schallkopf als auch die Nadel stabilisieren. Bild (a) zeigt die mechanische Nadelführung von CIVCO. Panel (b) zeigt die Nadel (Pfeile) unter mechanischer Führung.

Es hat sich gezeigt, dass die mechanische Nadelführung die für die sichere Durchführung von UGIP-Verfahren erforderliche Zeit erheblich (2×) verkürzt. Die Verwendung solcher Geräte hat auch eine überlegene Nadelvisualisierung gezeigt, wenn sie von unerfahrenen Bewohnern getestet wurde, die simulierte UGIP-Verfahren an Schweinephantomen durchführten. Die Sichtbarkeit der Nadel erwies sich bei der Verwendung von Nadelführungsvorrichtungen für mechanische Verfahren als etwa 30 % besser, und die Auszubildenden stuften ihre Zufriedenheit mit Nadelführungsvorrichtungen signifikant höher ein als mit „Freihand“-Techniken [13, 71]. Die routinemäßige Durchführung von UGIP erfordert jedoch typischerweise häufige Anpassungen der Nadelpfadrichtung(en), was ein potenzieller Nachteil einer starren mechanischen Führungsvorrichtung sein könnte. Es ist möglicherweise nicht einfach, eine optimale Visualisierung des umgebenden Gewebes, der Nervenzielstrukturen und der Richtung der Verfahrensnadel bei Verwendung einer starren mechanischen Nadelführungsvorrichtung zu erreichen, da es oft notwendig und erforderlich ist, dass während der UGIP dynamische Nadelanpassungen durchgeführt werden [31]. Daher ist die Rolle starrer mechanischer Nadelführungsvorrichtungen zur Erleichterung der Visualisierung der Verfahrensnadel bei Eingriffen und Eingriffen zur Schmerzbehandlung noch unbestimmt [31].

Einstellbare mechanische Nadelführungsvorrichtungen wurden entwickelt und erprobt, um die Nachteile starrer mechanischer Vorrichtungen zu überwinden [72]. Verschiedene Arten von mechanischen Vorrichtungen zur Führung von Verfahrensnadeln haben eine Grundlage geschaffen und die Produktion von robotergeführten UGIP-Systemen angeregt. Praktische Anwendungen von robotergeführten Ansätzen für UGIP scheinen derzeit jedoch begrenzt zu sein. Eine mögliche Lösung für die Mängel der verschiedenen Nadelführungsvorrichtungen wurde von Tsui anhand eines auf einem Lasersystem basierenden Geräts entwickelt und beschrieben. Das Laserführungsgerät wurde entwickelt, um die Ausrichtung der UGIP-Nadel und der Ultraschallsonde zu erleichtern [73]. Diese optische Nadelführung für Verfahren besteht aus einem Laserstrahl, der eine einfache Anpassung der Position der Verfahrensnadel nach Bedarf ermöglicht (Abb. 30). Es wurde festgestellt, dass diese optische Nadelführung eine unzweideutige visuelle Spur der genauen Nadelstrahlausrichtung liefert und daher beim Lehren und Entwickeln der bimanuellen Koordination für Auszubildende nützlich sein kann. Typischerweise sind bei Verwendung dieses Lasergeräts längere Verfahrensnadeln erforderlich, da ein größerer Teil des Schafts der Verfahrensnadel während des UGIP-Verfahrens aus der Haut herausragen sollte, um eine Ausrichtung der Nadel und des Laserstrahls zu ermöglichen [31].

Abb. 30 Optische Nadelführung (a, b). Das Tsui-Gerät verbessert die Visualisierung der Nadel durch verbesserte Ausrichtung. Panel (a) zeigt das Tsui-Gerät, das den Eintrittswinkel und die Nadeln in Bezug auf die Sonde mit dem Lichtstrahl (rot) klar abgrenzt. Feld (b) zeigt das Einführen der Nadel (Pfeile) unter der Optikführung.

 

22. NADELPOSITIONIERUNGSSYSTEME FÜR FORTGESCHRITTENE VERFAHREN

Die meisten erfahrenen Praktiker, die Ultraschall verwenden, ziehen es vor, UGIP mit „Freihand“-Techniken durchzuführen, bei denen der Bediener den Ultraschallwandler mit einer Hand und die Eingriffsnadel mit der anderen Hand frei manipulieren kann. Die Freihandtechnik bietet Flexibilität bei der Positionierung der Verfahrensnadel während ihrer Platzierung und dem Vorschieben in Richtung der Zielstruktur(en) [31]. Selbst für einen erfahrenen Arzt kann es manchmal schwierig sein, sowohl die Nadel als auch das Ziel im Auge zu behalten und gleichzeitig verschiedene Gewebestrukturen, Blutgefäße und andere Nervenstrukturen zu vermeiden [2–4, 74].

Eine potenzielle Lösung zur Verbesserung der Anleitung eines Praktikers zur Vorhersage der Bahn einer Verfahrensnadel ist ein fortschrittliches Positionierungssystem, das optische oder elektromagnetische Tracking-Systeme verwendet [75–78]. Dieses spezielle Verfolgungssystem verwendet einen Sensor, der an einer Ultraschallsonde angebracht ist, und einen weiteren Sensor, der an der Nabe der Verfahrensnadel angebracht ist. Dieses Gerät verwendet ein elektromagnetisches Verfolgungssystem und führt Berechnungen durch, die die Trajektorie der Verfahrensnadel vorhersagen können, die dann extrapoliert und (auf dem Bildschirm) als Schätzung eines voraussichtlichen Weges der Verfahrensnadel angezeigt wird.

Die anfänglichen Entwicklungen für das elektromagnetische Tracking-System wurden als separate Einheiten beschrieben, die entwickelt wurden, um Ultraschallbilder von herkömmlichen Ultraschallgeräten zu erfassen, die einen Ausgangsanschluss haben [79]. Diese Art von Positionierungssystem würde sonografische Bilder, die von dem Ultraschallgerät erhalten wurden, reproduzieren und dieses tatsächliche Bild mit dem vorhergesagten Nadelweg auf dem separaten Bildschirm kombinieren. Die neueste Technologie ermöglicht die Integration fortschrittlicher Positionierungssysteme in aktuelle Ultraschallgeräte (Abb. 31). Die meisten Hersteller von sonografischen Geräten entwickeln aktiv diese spezielle Art von Technologie für fortschrittliche Positionierungsverfahren, die in UGIP für 2D-, 3D- und 4D-Systeme verwendet werden sollen. Kombinierte Ultraschall- und CAT-Scans oder Ultraschall- und MRT-Hochfrequenzablationen zusammen mit anderen schmerzmedizinischen Eingriffen könnten in naher Zukunft fortschrittliche interventionelle Werkzeugpositionierungssysteme einsetzen [66, 77].

Abb. 31 Ultraschall (US) Advanced Positioning Systems (a, b). Vorausschauende US-Positionierungssysteme verwenden optische oder elektromagnetische Verfolgungstechnologien, die den Nadelvorsprung berechnen, der dann als Vorhersage des zukünftigen Weges der Nadel auf dem Bildschirm angezeigt wird. Panel (a) zeigt die Nadel in einem Ansatz in einer schiefen Ebene (blauer Pfeil + grüner Pfeil) und extrapoliert die Richtung der Nadel, die durch die gepunktete grüne Linie gezeigt wird. Die Spitze der Nadel ist durch den roten Gerätepfeil gekennzeichnet. Feld (b) zeigt die Nadel in einem Out-of-Plane-Ansatz und extrapoliert erneut die Richtung der Nadel (blauer Pfeil), die durch eine gepunktete grüne Linie (grüner Pfeil) angezeigt wird. Auch hier ist die Nadelspitze per Gerät markiert (roter Pfeil). Ultraschall-GPS, verwendet mit Genehmigung von Ultrasonix. Blaues Phantom.

 

23. DIE „KUNST“ DES SCANNENS FÜR BESSERE PROZEDURNADELVISUALISIERUNG

Fortschritte bei Nadelpositionierungssystemen, die es UGIP ermöglichen, effizienter, interaktiver, sicherer und objektiver zu werden, so dass es wahrscheinlich einige der derzeitigen Schwierigkeiten und Mängel beim Erlernen von UGIP kompensieren wird, werden sich weiterentwickeln. Es ist jedoch unwahrscheinlich, dass ein solches Positionierungssystem die derzeit praktizierten Fähigkeiten zur Ausrichtung von Nadel-Wandlern ersetzen wird, da sie ein integraler Bestandteil der UGIP-Leistung bleiben werden. Marhofer und Chan beschrieben verschiedene Bewegungen des Ultraschallwandlers, die die Visualisierung der Nadelspitze des Verfahrens verbessern können, und sie betonen, dass solche Bewegungen des Wandlers und der Nadel bewusst und langsam erfolgen sollten. Marhofer und Chan betonen ferner, dass der Arzt jeweils nur einen Teil des Systems bewegt oder manipuliert (dh nur den Ultraschallwandler oder die Nadel bewegt, um die Visualisierung der Nadelspitze des Verfahrens zu optimieren). Diese langsamen und absichtlichen Bewegungen sollten getrennt oder unabhängig voneinander gehalten werden (entweder Nadel oder Sonde bewegen), um Neupositionierungsschritte oder -manöver (Sondengleiten, Neigen, Drehen) zu minimieren, die die UGIP-Leistung verlängern können. Das Kapitel beschreibt weiterhin die „ART“ der Ultraschallscantechniken als nützliches Werkzeug für effektive Bewegungen des Ultraschallwandlers, wobei (1) das Gleiten als Ausrichtung (A) bezeichnet wird, entweder in der Ebene oder außerhalb der Ebene, wenn der Schallkopf auf der Haut gleitet Oberfläche, (2) Drehung (R) bezieht sich auf die Bewegung des Ultraschallwandlers im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn, und (3) Neigung (T) bezieht sich auf das Anwinkeln des Wandlers, um das Ultraschallstrahlsignal zu maximieren und den bestmöglichen Einfallswinkel beizubehalten bei 90° (Abb. 32).

Abb. 32 Sonden- und Nadelausrichtung durch Drehen, Verschieben und Kippen. Sonden- und Nadelausrichtung durch Drehen, Gleiten und Neigen sind wichtige Faktoren für eine erfolgreiche Nadelvisualisierung. Feld (a) zeigt die Sonde und die Nadel, die in der In-Plane-Technik ausgerichtet sind. Die Tafeln (b) und (c) drehen die Sonde im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn. Die Felder (d) und (e) neigen die Sonde nach vorne und hinten. Blaues Phantom.

 

24. ERGONOMIE FÜR BESSERE SICHTBARKEIT DER NADEL

Eine unbeabsichtigte oder unabsichtliche Bewegung der Ultraschallsonde stellte sich als der zweithäufigste Fehler heraus, der von Auszubildenden während Regionalanästhesie- und UGIP-Verfahren begangen wurde [3]. Ein zufriedenstellendes Ultraschallbild der Zielstrukturen (z. B. Nerv) und der Verfahrensnadel kann leicht und schnell schon bei geringfügigen oder kleinen Manipulationen (Verschieben) der für Regionalanästhesie und UGIP vorbereiteten (in Ultraschallgel platzierten) Ultraschallsonde verloren gehen. Diese scheinbar unbedeutenden oder geringfügigen Bewegungen der Ultraschallsonde, die z. B. häufig beim Versuch, nach Zubehör zu greifen, oder bei schlechter Ergonomie verursacht werden, sind Fehler, die berücksichtigt werden müssen, um die Leistung des UGIP-Verfahrens nicht zu verlängern. Sites et al. zeigten, dass unerfahrene Praktiker Fehler verursachten (ca. 10 %), die sich aus schlechter Ergonomie und Ermüdung des Bedieners zusammensetzten [3]. Die Ermüdung des Bedieners während der UGIP zeigt sich typischerweise als die Notwendigkeit, die Hände zu wechseln, die die Ultraschallsonde während der Durchführung eines Eingriffs halten, die Notwendigkeit, beide Hände an der Ultraschallsonde zu halten, und Zittern oder Zittern der Hand. Diese Ermüdungsprobleme und kleine oder geringfügige Bewegungen der Ultraschallsonde können möglicherweise die Visualisierung der Verfahrensnadel sowie die Effizienz und den Erfolg von UGIP weiter beeinträchtigen.

Um einige Probleme zu überwinden, die den UGIP-Erfolg beeinträchtigen, sollte die Ultraschallsonde manipuliert und Maßnahmen ergriffen werden, um die Positionierung der Ultraschallsonde richtig zu stabilisieren, während gleichzeitig Maßnahmen ergriffen werden, um die Ermüdung des Bedieners zu minimieren. Um die Techniken zur Stabilisierung der Ultraschallsonde zu verbessern, sollte der Bediener während UGIP-Verfahren Freihandtechniken anwenden. Freihandtechniken werden durchgeführt, indem die Ultraschallwandlerhand des Bedieners sowohl als Ultraschallwandlerstabilisator als auch zum Lokalisieren und Halten der Zielstruktur auf dem Ultraschallbildbildschirm fungiert. Der Arzt kann auch erwägen, mit den ruhenden Fingern der Hand, mit der die Ultraschallsonde gehalten wird, Druck nach unten auszuüben, wodurch die Sondenbewegung minimiert und die Ermüdung des Bedieners verringert werden kann (Abb. 33). Die Freihandtechnik kann auch das Verrutschen der Ultraschallsonde auf der mit Gel bedeckten Hautoberfläche verringern.

Abb. 33 Freihandtechnik. Freihandtechniken werden durchgeführt, indem die Ultraschallwandlerhand des Bedieners sowohl als Ultraschallwandlerstabilisator als auch zum Lokalisieren und Halten der Zielstruktur auf dem Ultraschallbildbildschirm fungiert. Der Arzt kann auch erwägen, mit den ruhenden Fingern der Hand, die zum Halten der Ultraschallsonde verwendet wird, Druck nach unten auszuüben, wodurch die Sondenbewegung minimiert und die Ermüdung des Bedieners verringert werden kann. Die Technik kann auch ein Verrutschen der Ultraschallsonde auf der mit Gel bedeckten Hautoberfläche verringern.

Bei der Durchführung von UGIP-Verfahren ist es immer nützlich, vor dem Eingriff einen Ultraschallscan der Zielstrukturen und des umgebenden Gewebebereichs durchzuführen und dann die optimale Sondenposition (auf der Haut des Patienten) zu markieren oder zu identifizieren, indem der Fußabdruck der Ultraschallsonde umrissen wird, der dort positioniert ist, wo das idealste Zielbild am besten ist visualisiert. Diese schnelle, einfache und vorteilhafte Maßnahme kann übermäßige Ultraschallsonden- und Nadelbewegungen während des UGIP-Eingriffs minimieren oder vermeiden, die zu ineffizienten und zeitaufwändigen UGIP-Verfahren sowie zu möglichen unbeabsichtigten strukturellen Schäden führen könnten (Abb. 34). Um die Ultraschall-Visualisierung der Verfahrensnadel weiter zu optimieren und die Ermüdung des Bedieners zu verringern, sollten einfache Maßnahmen ergriffen werden, um die Ergonomie des Arztes zu verbessern. Einige einfache Maßnahmen zur Verbesserung der Ergonomie des Bedieners bestehen darin, alle erforderlichen Materialien vorzubereiten, bevor die Ultraschallsonde vorbereitet und in eine sterile Hülle gelegt wird, sowie das Bett des Patienten anzuheben, um die richtige Körperhaltung des Bedieners beizubehalten. Um die Ausrichtung der Verfahrensnadel und der Ultraschallsonde weiter zu verbessern, zusätzlich zur Verringerung der Ermüdung des Bedieners, gibt es spezielle Wagen, die für UGIP, Ultraschall-Haftgele und stabilisierende mechanische Arme entwickelt wurden, um die Bewegungen des Ultraschallwandlers zu minimieren [60, 80–83] (Abb. 34).

Abb. 34 Markierung der Haut. Die Markierung der Hautstelle des Patienten bietet dem Bediener eine verbesserte Ausrichtung. Dies gilt insbesondere in Fällen, in denen sich der Patient bewegt oder die vorherige Ausrichtung der Sondennadel verloren gegangen ist.

 

25. VERBESSERUNG UND TECHNIKEN ZUR VERBESSERUNG DER LOKALISIERUNG DER VERFAHRENSNADEL

Grundlegender sonografischer Enhancement-Effekt

Verstärkung ist die Beschreibung dessen, was auftritt und was auf einem Ultraschallbild zu sehen ist, wenn Gewebe mit niedriger akustischer Impedanz, wie z. B. Blut innerhalb einer Gefäßstruktur, seine umgebende Gefäßwand als Ultraschallsignal verstärkt, wodurch es echoreich erscheint. In ähnlicher Weise kann das Konzept der Verbesserung auch die Visualisierung einer Verfahrensnadel innerhalb einer Gefäßstruktur oder bestimmter Gewebe (z. B. Fett) verbessern, die im Vergleich zur Nadel eine niedrigere akustische Impedanz aufweisen (Abb. 35).

Abb. 35 Nadelverstärkung. Eine Nadelanreicherung innerhalb der Gefäßwand tritt aufgrund eines erhöhten Unterschieds in der akustischen Impedanz zwischen Nadel und Gefäßflüssigkeit auf. Der Nadelschaft an der Eintrittsstelle in die Gefäßwand verstärkt sich nicht so hell wie die Spitze innerhalb der Gefäßwand.

Ein Verständnis und eine Anwendung des Verbesserungskonzepts könnte in Situationen wertvoll sein, in denen sich die Lokalisierung und Verfolgung der Verfahrensnadel während UGIP-Verfahren als schwierig erweisen könnte. Trotz der Verwendung von echogenen Verfahrensnadeln und fortschrittlicher sonographischer Technologie zusammen mit fachkundiger und erfahrener Nadel- und Ultraschallsondenmanipulation reicht die Durchführung von UGIP in allen Situationen möglicherweise nicht aus, um mit der vorgeschlagenen Intervention erfolgreich zu sein [4, 26, 31, 84]. Die Anwendung der nützlichen Strategie der Verbesserung und anderer unten beschriebener Techniken kann sich als vorteilhaft erweisen, um die Lokalisierung der Verfahrensnadel unter Ultraschall hervorzuheben.

 

26. VERBESSERUNG DURCH PRIMIEREN, EINFÜHREN VON STYLET ODER FÜHRUNGSDRAHT UND VIBRATION

Es gibt Fälle, in denen sich die Eingriffsnadel trotz korrekter Ausrichtung und Positionierung der Eingriffsnadel und des Ultraschallwandlers als schwierig erweisen kann. In einigen dieser Situationen, in denen es schwierig ist, die Nadelvisualisierung aufrechtzuerhalten, kann eine Verfahrensnadel lokalisiert werden, indem einfach die gesamte Nadel (oder ein Mandrin/Führungsdraht, der im Lumen der Nadel platziert wurde) bewegt wird. Chapmanet al. beschreibt die Bewegung der eingeführten Verfahrensnadel in kurzen „Seit-zu-Seit“- und „Ein-und-Aus“-Bewegungen, die benachbarte Gewebe ablenken und die Visualisierung des Nadelwegs und der Trajektorie verbessern können [26]. Die Bewegung der gesamten Verfahrensnadel kann jedoch zusätzliche Beschwerden beim Patienten verursachen und zu unbeabsichtigten strukturellen Gewebeschäden führen, wenn die Nadelspitze nicht sichtbar ist [31].

Wenn das kontinuierliche Ultraschallscannen der Einführung der Verfahrensnadel und des Durchgangs zu einer Zielstruktur nicht erfolgreich ist, kann die Nadelspitze lokalisiert werden, indem ein kleiner Führungsdraht oder ein Mandrin durch die Nadel bis zur Nadelspitze eingeführt wird. Chapmanet al. beschreibt das Vorbereiten einer Verfahrensnadel durch Eintauchen der Nadel in steriles Wasser, was zu einer Verstärkung der Nadel während der Ultraschalluntersuchung führen kann [26]. Eine andere Technik, die verwendet werden kann, ist die Doppler-Funktion des Ultraschallgeräts, um Vibrationen der Verfahrensnadel zu erkennen [85]. Bei aktivierter Farbfluss-Doppler-Funktion des Ultraschallgeräts wird ein leicht gebogener Mandrin in die Verfahrensnadel eingeführt und dann gedreht, wodurch die Nadel seitlich vibriert. Diese Vibration der Nadel wird vom Farbflussdoppler erkannt und visualisiert und kann dazu beitragen, die Sichtbarkeit der Verfahrensnadel auf dem Echtzeit-Ultraschallbildschirm zu verbessern (Abb. 36). Es sind jetzt Vorrichtungen im Handel erhältlich, die dieses Prinzip des Vibrierens der Verfahrensnadel verwenden, um die Sichtbarkeit der Nadel zu verbessern. Eine solche Technologie wird verwendet, indem ein kleines Gerät auf den Schaft der Eingriffsnadel angebracht wird, das bei Aktivierung kleine Vibrationen an der Nadelspitze erzeugen kann (maximale Amplitude 15 mm, die nicht berührbar sind), die dann ein Signal mit Farbflussdoppler erzeugen [31].

Abb. 36 Verbesserte Visualisierung der Verfahrensnadel unter Doppler-Ultraschall (a, b). Das Anwenden von Vibrationen auf die Nadel bei eingeführtem und bewegtem Mandrin führt zu einer leichten Nadelbewegung und verbessert die Visualisierung unter Doppler-Ultraschall. Panel (a) zeigt die Nadel unter Ultraschall ohne Vibration. Feld (b) zeigt das Farbdopplersignal mit Bewegung des Nadelmandrins.

Ein weiterer Ansatz, der die Visualisierung der Verfahrensnadel (bei Verwendung von Doppler) verbessern kann, wurde erreicht, indem Vibrationswirkungen auf das Gewebe um die Zielstruktur statt auf die Nadel ausgeübt wurden. Durch Aktivieren der Farbfluss-Doppler-Option wird die Ultraschallsonde oder der Wandler aktiviert, um bei verschiedenen Frequenzen zu vibrieren. Dann wird die Menge an Gewebevibration, die durch die Ultraschallsonde bei jeder der Frequenzen verursacht wird, gemessen, indem ein quantitativer Power-Doppler-Algorithmus verwendet wird, der in den Scanner eingebaut ist [86]. Diese fortschrittliche Ultraschall-Bildgebungstechnik könnte zu einer besseren Lokalisierung der Verfahrensnadel beitragen und möglicherweise bei vielen Schmerzbehandlungsverfahren und -interventionen eingesetzt werden.

 

27. HYDROLOKALISIERUNG DER VERFAHRENSNADEL

Es gibt mehrere Studien, die die Injektion einer kleinen Flüssigkeitsmenge (0.5–1 ml) durch die Nadel beschreiben, um die Position oder Position der Nadelspitze zu bestätigen. Dieses Manöver wird normalerweise durchgeführt, indem zuerst die eingeführte Verfahrensnadel bewegt und die Bewegung des umgebenden Gewebes beobachtet wird und dann eine Flüssigkeitsinjektion durchgeführt wird, während auf das Auftreten einer kleinen echoarmen oder echofreien Tasche an der Stelle der Nadelspitze geachtet wird, die durch die injizierte Flüssigkeit erzeugt wird [5, 6, 87, 88]. Hydrolokalisierung ist der Begriff oder Name, der diesem Manöver von Bloc et al. [88]. Sie kann mit sterilem Wasser, physiologischer Kochsalzlösung, einer Injektion eines Lokalanästhetikums oder 5 % Dextrose (Abb. 37). Die Verwendung einer 5%igen Dextroselösung, um die motorische Funktion und Reaktionsfähigkeit zu erhalten, ist am optimalsten für kombinierte Ultraschall-geführte und Nervenstimulationstechniken während der Durchführung von peripheren Nervenblockaden [83, 89, 90].

Abb. 37 Hydrolokalisierungstechnik (a, b). Die Hydrolokalisierung wird durchgeführt, indem die Flüssigkeit injiziert wird, die die Visualisierung der Nadelspitze verbessern kann, indem zuerst eine echofreie Tasche gebildet wird, die dann die Nadelspitze verstärkt. Panel (a) zeigte, dass die Spitze der Verfahrensnadel (rechter Pfeil) (linker Pfeil) schwer zu visualisieren ist. Durch die in Bild (b) gezeigte Flüssigkeitsinjektion konnte die Spitze (linker Pfeil) der Verfahrensnadel (rechter Pfeil) leicht lokalisiert werden.

 

28. VERFAHREN SICHTBARKEIT DER NADEL DURCH RÜHRENDER LÖSUNGEN ODER MIT ULTRASCHALLKONTRASTMITTELN

Ähnlich wie bei der oben beschriebenen Hydrolokalisierung wird bei der Injektion von Mikrobläschen ein kleiner Bolus bewegter Kochsalzlösung durch die Verfahrensnadel platziert. Diese Technik kann die ultraschallgeführte Sichtbarkeit der Nadelspitze unterstützen und die Visualisierung und Lokalisierung sowohl der Verfahrensnadel als auch des Gewindekatheters weiter verbessern [91, 92] (Abb. 38). Mikrobläschen können eine Nadelverstärkung erzeugen, indem sie die akustische Impedanz-Fehlanpassung zwischen injizierten Mikrobläschen und dem umgebenden Gewebe ausnutzen [93]. Die Mikrobläschen-Injektionstechnik wurde jedoch bei der Durchführung von UGIP kritisiert, da sie den potenziellen Nachteil hat, einen akustischen Schatten zu erzeugen und möglicherweise das Bild der Zielstrukturen zu verdecken [31].

Abb. 38 Mikrobläschen-Injektionstechnik (a, b). Die Mikrobläschen-Injektionstechnik verwendet einen kleinen Bolus bewegter Kochsalzlösung, die durch die Nadelspitze injiziert wird und die Visualisierung und Lokalisierung der Nadel weiter verbessern kann. Feld (a) zeigt die Nadel vor der Injektion. Feld (b) zeigt die Nadelspitze und den umgebenden Bereich nach der Injektion der Mikrobläschen. Mikrobläschen können die Visualisierung der Struktur tief in den Mikrobläschen stören, die in Bild (b) zu sehen sind. Schweinephantom.

Die Mikrobläschen stellen eine der Varianten von Ultraschallkontrastmitteln dar. Die vorgefertigten Ultraschallkontrastmittel sind auf dem Markt erhältlich und verwenden typischerweise eingekapselte Nanopartikel auf Lipidbasis oder polymere Mizellen [93]. Diese injizierbaren Kontrastmittel können die Menge der Ultraschall-Rückstreubildgebung erheblich erhöhen, und dies kann die Sichtbarkeit der Verfahrensnadel unter herkömmlichem Ultraschall oder Farbflussdoppler verbessern. Die Nachteile der Injektion von Kontrastmitteln sind die mit den Mitteln verbundenen Kosten, da sie teuer sind und eine zusätzliche intravenöse Injektion erfordern. Es wurden keine Studien durchgeführt, die die Verwendung dieser Kontrastmittel zur verbesserten Visualisierung der Nadel in der Regionalanästhesie oder Schmerzmedizin beschreiben, aber sie können potenziell nützlich sein, wenn sie für UGIP-Verfahren eingesetzt werden. Es besteht Einvernehmen darüber, dass, wenn die Ultraschallkontrasttechnologie entwickelt wird, diese Technik ein nützliches Hilfsmittel oder Werkzeug zur Verbesserung der Visualisierung der Nadelspitzen des Verfahrens werden könnte.

 

29. LOKALISIERUNG DER PROZEDUR-NADELSPITZE MITHILFE DER NERVENSTIMULATION

Es ist bekannt, dass es manchmal schwierig sein kann, die Nähe der Nadelspitze des Eingriffs in Bezug auf anvisierte Nervenstrukturen auf dem Ultraschallbildschirm zu bestimmen. Tsuiet al. berichteten, dass die Nervenstimulation verwendet werden kann, um die UGIP-Trainingseinstellungen zu unterstützen und die Position der Nadelspitze in Bezug auf Nervenstrukturen zu überprüfen [89, 90]. Chantzi et al. haben bestätigt, dass die kombinierte Technik mit Ultraschall und perkutaner Nervenstimulation als zuverlässige Methode zur Überprüfung der Position der Nadelspitze dienen kann [94]. Kombinierte Ultraschall- und Nervenstimulationstechniken durch Anästhesisten und Anästhesisten, die keine Erfahrung mit ultraschallgeführten Verfahren oder mit wenig Ultraschallerfahrung haben, können möglicherweise ihre Fähigkeiten verbessern, wenn sie versuchen, Nervenstrukturen in Situationen zu identifizieren, in denen die Lokalisierung der Nadelspitze schwierig ist. Es wurde gezeigt, dass UGIP in Kombination mit Nervenstimulation die Erfolgsrate von Interventionen zur Schmerzbehandlung erhöht [95, 96].

Da außerdem Verfahrensnadeln, die bei Nervenstimulationstechniken verwendet werden, polymerbeschichtet sind, sind sie definitionsgemäß echogen und bleiben attraktiv für die Verwendung mit UGIP-Verfahren. Einer der Nachteile dieser Technik besteht darin, dass durch die Kombination von UGIP und Nervenstimulation die Verfügbarkeit sowohl eines Ultraschallgeräts als auch der notwendigen Ausrüstung für die Neurostimulation erforderlich ist, die alle im sterilen Bereich verfügbar sein müssen. Ein weiterer potenzieller Nachteil der kombinierten Technik besteht darin, dass sich die Nervenstimulationssteuerungen und der Ultraschallbildbildschirm auf zwei separaten Anzeigefeldern (Ultraschall und Neurostimulator) befinden, was zu Schwierigkeiten bei der Visualisierung und gleichzeitigen Kalibrierung auf zwei einzelnen Geräten führen kann. Die Prozesse, die zum Einstellen und Ändern der Geräteanpassungssteuerungen erforderlich sind, könnten möglicherweise zu einer unbeabsichtigten Bewegung der Verfahrensnadel oder der Ultraschallsonde führen. Eine mögliche Lösung für dieses Problem wäre ein Ultraschallgerät, das auch die Fähigkeit besitzt, die Mechanik eines Nervenstimulators zu integrieren [97]. Wenn daher Verfahrensnadeln und Perineuralkatheter stimuliert werden, um anatomische Lokalisationen und die Nähe zu Zielstellen während Nervenblockadetechniken zu bestätigen, gäbe es zusätzliche Vorteile sowohl der begleitenden Sonographie als auch der Nervenstimulation, die gleichzeitig kontrolliert werden könnten [98]. Wenn sowohl die Nadel als auch das Ziel angemessen abgebildet werden, kann die Nervenstimulation zusätzlich zur Ultraschallführung möglicherweise eine begrenzte Rolle spielen, da eine positive motorische Reaktion auf die Nervenstimulation die Erfolgsrate der Blockade nicht erhöht. Darüber hinaus hat die Nervenstimulation in Kombination mit UG eine hohe falsch-negative Rate, was darauf hindeutet, dass diese Blockaden normalerweise wirksam sind, selbst wenn keine motorische Reaktion vorliegt [99, 100]. Mögliche Probleme mit einer angemessenen Neurostimulation bei Verwendung in Verbindung mit UGIP könnten mit dem Ultraschallgel zusammenhängen. Wenn 5 % Dextrose als nichtleitendes Medium verwendet wurde, beeinflusste es die elektrische Leitung während der elektrischen Stimulation nicht. Daher ist es wichtig, die Verwendung von Kochsalzlösung oder Gel als Schallmedium zu vermeiden, da dies nachfolgende Versuche, den Nerv elektrisch zu stimulieren, behindern kann [90].

 

30. ZUSAMMENFASSUNG

Um die Verfahrensnadel unter dem Ultraschall eindeutig zu visualisieren und die Nadel effektiv zu manipulieren, müssen neue Fähigkeiten erworben werden. Diese Fähigkeiten sind die entscheidenden Vorteile, die wahrscheinlich nie durch fortschrittliche Ultraschalltechnologie und verbesserte Verfahrensnadeln ersetzt werden. Die in diesem Kapitel besprochenen Techniken sollen dazu beitragen, die Visualisierung der Nadel während der UGIP zu verbessern. Sie sollten je nach Art und Lokalisation des Eingriffs in Kombination verwendet werden.

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GENIKULÄRE BLOCKIERUNGEN, SPINALER ULTRASCHALL UND NEURAXIALE INTERVENTIONEN

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Autoren: Dmitri Souza, Imanuel Lerman und Thomas M. Halaszynski