Leonardo Meomartino » 12.Ultrasuoni ed ecografia: Sonde ed apparecchi ecografici, semiologia degli echi

Apparecchio ecografico

Un ecografo è costituito da:

• una sonda che trasmette e riceve il segnale;

• un sistema elettronico che:
  • pilota il trasduttore;
  • genera l’impulso di trasmissione;
  • riceve l’eco di ritorno alla sonda;
  • tratta il segnale ricevuto convertendolo in un segnale digitale;

• un sistema di visualizzazione.

Tipi di sonde

La sonda (o trasduttore) contiene i cristalli piezoelettrici e produce gli ultrasuoni e riceve gli echi prodotti nei tessuti del paziente. Le sonde possono essere classificate secondo diversi criteri.
1) A seconda della presenza o meno di parti in movimento potremo avere:
Sonde meccaniche;
Sonde elettroniche.
2) A seconda della disposizione dei cristalli piezoelettrici potremo avere:
Sonde settoriali;
Sonde lineari;
Sonde curvilinee (Convex o Microconvex);
Sonde annulari.
3) A seconda della zona di applicazione potremo avere:
Sonde transcutanee;
Sonde endocavitarie.
4) A seconda della frequenza:
Sonde a bassa frequenza;
Sonde ad alta frequenza;
Sonde multifrequenza.

Tipi di sonde

Nelle moderne sonde elettroniche, a seconda del tipo di stimolazione dei cristalli, potremo avere:

• Sonde non phased-array;
• Sonde phased-array.

Il principale vantaggio delle sonde phased-array risiede nella possibilità di variare non solo la profondità ed il numero dei fuochi, come per le altre sonde elettroniche, ma anche l’angolo di incidenza del fascio senza dover modificare la posizione della sonda. Le sonde phased-array sono molto utilizzate in ecocardiografia.
La recente introduzione dell’ecografia 3D ha visto la commercializzazione di sonde che presentano più file di cristalli (sonde Multiplex) che perciò acquisiscono gli echi provenienti da un volume e non solo da una fetta di tessuti o organi.

Tipi di sonde

Le immagini sul monitor sono diverse a seconda del tipo di sonda utilizzata.
Le sonde lineari forniscono immagini rettangolari o quadrate. Le sonde settoriali, annulari e convex forniscono delle immagini triangolari, cioè, il campo di vista è stretto vicino alla sonda per poi allargarsi mentre ci si allontana da essa.
Le sonde lineari non determinano nessun tipo di distorsione delle immagini mentre le altre, seppure via software gli apparecchi correggono in parte il problema, le strutture sono molto distorte soprattutto nei campi vicini.

Tipi di apparecchi

Possiamo distinguere almeno 3 tipi di apparecchi ecografici:

• carrellati;
• portatili;
• ultraportatili.

I sistemi carrellati sono piuttosto grandi e rappresentano, di solito, il top della gamma, per prestazioni ed accessori. Attualmente, la miniutarizzazione sempre più spinta delle componenti elettroniche permette di costruire apparecchi ecografici di alta gamma ma di dimensioni contenute. Gli apparecchi portatili sono caratterizzati dalla compattezza e dalla leggerezza (in genere intorno ai 7-10 kg). Grazie alla loro portatilità si prestano all’uso sul campo, nel caso dei grossi animali, o a domicilio, nel caso dei piccoli animali da affezione. Tuttavia, se muniti di carrello, possono essere utilizzati anche in una clinica. I moderni apparecchi ecografici portatili sono in genere dotati di più sonde, del Doppler, del colore, ecc.
Gli apparecchi ultraportatili sono estremamente compatti (possono stare nel palmo di una mano!). Questi apparecchi si stanno diffondendo nel campo dell’ecografia dell’apparato genitale femminile dei grossi animali da reddito perché la loro maneggevolezza ne facilita l’uso da parte di un solo operatore senza bisogno di aiuti.

Esecuzione dell’esame

L’esecuzione di un esame ecografico richiede una preparazione del paziente e dell’ambiente in cui si svolge.
Il paziente deve essere tricotomizzato sulla parte oggetto di indagine (l’unica eccezione è l’occhio). Nel caso di soggetti indocili, poco collaborativi o di esecuzione di manovre interventistiche ecoguidate, è necessario ricorrere ad un contenimento farmacologico.
Il paziente può essere posizionato in più decubiti ma, per l’esame dell’addome, si consiglia il decubito dorsale perché la disposizione degli organi endoaddominali è simmetrica e meglio interpretabile. Per il torace, di solito, è preferibile il decubito sterno-addominale, perché in questa posizione, i polmoni tendono a portarsi verso l’alto mentre il cuore ed eventuali raccolte liquide, verso il basso. Nel caso di strutture più superficiali, la posizione del paziente dipenderà dalla regione oggetto di indagine.
L’ambiente in cui si effettua un esame ecografico deve essere in penombra di modo che si possa osservare al meglio le immagini che scorrono sul monitor. L’operatore, solitamente, data la lunghezza di un’indagine ecografica (di solito, tra 5 e 20 minuti), è seduto di fronte all’apparecchio con il paziente alla sua destra, se destrimano, o alla sua sinistra, se mancino.

Regolazione dei guadagni

La regolazione dei guadagni consente di modificare l’intensità degli ultrasuoni impiegati: aumentando l’intensità aumenterà l’intensità degli echi prodotti e, quindi, l’ecogenicità delle strutture esaminate. Aumentando l’intensità aumenta l’energia degli ultrasuoni e, quindi, le modificazioni nei tessuti indotte dagli ultrasuoni. Perciò, sia al fine di ridurre gli artefatti sia al fine di limitare gli eventuali danni cellulari, conviene regolare al minimo indispensabile i guadagni.

Regolazione del Time Gain Compensation (TGC)

Come abbiamo visto nella precedente lezione, gli echi avranno un’intensità direttamente proporzionale all’intensità dell’ultrasuono che li ha generati. Purtroppo, gli ultrasuoni si attenuano durante la loro progressione attraverso i tessuti, per cui gli echi provenienti dalle zone più profonde sono sempre meno intensi a prescindere dalla differenza di impedenza che li ha determinati: per cui due interfacce di uguale differenza di impedenza poste a differenti profondità apparirebbero sempre diverse sul monitor. Per correggere questo problema, negli apparecchi ecografici esiste un amplificatore che è regolato sul tempo che gli echi prodotti impiegano per ritornare alla sonda: maggiore è il ritardo, maggiore sarà l’amplificazione (Time Gain Compensation). In molti apparecchi ecografici, oltre alla regolazione automatica operata dalla macchina, e possibile regolare il TGC degli echi che ritornano alla sonda.

Campo di vista, fermo-immagine, misurazioni

La profondità del campo di vista dipende dalla frequenza impiegata. Come abbiamo detto nella precedente lezione, sonde a bassa frequenza permettono di esaminare regioni od organi profondi, sonde ad alta frequenza, invece, organi e tessuti superficiali. Nei moderni apparecchi ecografici, tuttavia, è possibile ridurre il campo di vista e, contemporaneamente, ingrandire l’immagine nel campo vicino o di aree profonde selezionate.
Un comando da sempre presente negli apparecchi ecografici è il fermo-immagine. Mediante questo comando è possibile bloccare la successione di frame dell’esame in tempo reale nel momento in cui, a giudizio dell’operatore, si sta visualizzando meglio un certa struttura od organo. A causa delle escursioni respiratorie può risultare difficile ottenere un fermo-immagine buono, non degradato da sfocatura da movimento. Per questo, negli apparecchi più moderni, esiste la possibilità di scegliere tra gli ultimi frames memorizzati, quello migliore (cine-scroll).
Sull’immagine “congelata” è possibile eseguire una serie di misurazioni, inserire delle note scritte, delle frecce o dei simboli, ecc.

Stampa e salvataggio delle immagini

Alla fine di queste operazioni, l’immagine può essere stampata. Solitamente, la stampa viene effettuata su carta termica, in bianco e nero. Esistono anche stampanti a colori.
Infine, le immagini e, in alcuni apparecchi, il video dell’esame ecografico potranno essere memorizzati sull’hard disk dell’apparecchio o su altri supporti digitali (dischi MO, DVD, CD). Se l’apparecchio non offrisse la possibilità di registrare dei video, è sempre possibile connetterlo ad un videoregistratore VHS o, anche, ad un DVD-recorder.

Terminologia scansioni

L’ecografia in B-mode RT fornisce immagini tomografiche: è necessario perciò definire l’orientamento delle scansioni.
Nella prima lezione, a proposito delle immagini tomografiche, abbiamo detto che esse si definiscono sulla base dei piani anatomici fondamentali (longitudinale sagittale, longitudinale dorsale, trasversale).
In ecografia, comunque, considerando che spesso il campo di vista è limitato, in alcuni casi le scansioni di un organo possono coincidere con quelle dell’organismo (ad esempio, le scansioni renali), in altri la disposizione dell’organo è tale che una sua scansione trasversale sia longitudinale rispetto all’organismo e viceversa (ciò accade, ad esempio, per lo stomaco).
Naturalmente, oltre alle scansioni lungo i piani anatomici fondamentali, sono possibili scansioni attraverso piani intermedi, obliqui rispetto ai precedenti.

Scansioni longitudinali sagittali

Nel caso delle scansioni lungo il piano longitudinale sagittale o un piano parasagittale, le immagini sullo schermo o stampate devono essere disposte in maniera tale che ventrale sia in alto, dorsale in basso, craniale a sinistra e caudale a destra.

Scansioni trasversali da ventrale

Nel caso delle scansioni trasversali, con sonda posta ventralmente al paziente, le immagini sullo schermo o stampate devono essere disposte in maniera tale che ventrale sia in alto, dorsale in basso, destra del paziente a sinistra e sinistra del paziente a destra.

Scansioni longitudinali dorsali

Nel caso delle scansioni longitudinali dorsali, le immagini sullo schermo o stampate devono essere disposte in maniera tale che laterale dx o sn sia in alto, il lato opposto al precedente in basso, craniale a sinistra e caudale a destra.

Scansioni trasversali da dx o da sn

Nel caso delle scansioni trasversali da destra, le immagini sullo schermo o stampate devono essere disposte in maniera tale che laterale dx sia in alto, il lato opposto al precedente in basso, ventrale a destra e dorsale a sinistra.
Nel caso delle scansioni trasversali da sinistra, le immagini sullo schermo o stampate devono essere disposte in maniera tale che laterale sn sia in alto, il lato opposto al precedente in basso, ventrale a sinistra e dorsale a destra.

Identificazione e annotazioni

Le immagini ecografiche sono poco “consuete” per la gran parte dei proprietari e, spesso, anche dei veterinari che richiedono l’esame ad uno specialista. Essendo, peraltro, solo dei singoli fotogrammi di un esame dinamico, costituito, perciò, da migliaia di immagini, spesso, hanno un valore solo formale (testimoniano che l’esame è stato eseguito) e, comunque, parziale.
Molte immagini ecografiche, inoltre, specie quando ottenute con campo di vista molto ristretto, possono essere interpretate in maniera non univoca (ad esempio una formazione cistica o un vaso sanguigno visto in scansione trasversale) per cui sono essenziali l’inserimento di note o commenti scritti sull’immagine e, alla fine dell’esame, una descrizione del reperto osservato.

Semiologia echi: ecogenicità

Per definire l’ecogenicità di un organo o di un tessuto, si usano una serie di termini:

• Anecogeno = assenza di echi.
• Ipoecogeno = presenza di echi di bassa intensità.
• Ecogeno = presenza di echi di intensità intermedia.
• Iperecogeno = presenza di echi molto intensi e, quindi, bianchi.

Semiologia echi: ecogenicità comparata

L’ecogenicità di un tessuto o di un organo è un concetto relativo. Come abbiamo visto, la sola regolazione dei guadagni o del TGC può far sì che un organo o un tessuto appaiono ipoanecogeni o iperecogeni. Per questo, quando si definisce l’ecogenicità di un organo o di un tessuto, è necessario che lo si faccia in termini comparativi.
Volendo stabilire una graduatoria dell’ecogenicità, procedendo da più ecogeno a meno ecogeno, in condizioni normali, nell’addome, avremo:

1. osso, gas, capsule;
2. pelvi renale, pareti vasali;
3. grasso strutturale (es. leg. falciforme);
4. prostata;
5. milza;
6. grasso di deposito;
7. fegato;
8. corticale renale;
9. midollare renale;
10. sangue;
11. bile, urina.

Semiologia echi: ecotessitura

Oltre all’ecogenicità, è utile definire anche l’ecotessitura, cioè, le dimensioni e la distribuzione degli echi dell’immagine dell’organo, del tessuto o della lesione oggetto di interesse.

A seconda delle dimensioni degli echi, potremo avere:

• echi fini;
• echi medi;
• echi grossolani.

Semiologia echi: ecotessitura

A seconda della distanza tra gli echi, potremo avere:

• echi ravvicinati;
• echi distanziati.

Semiologia echi: ecotessitura

A seconda della distribuzione, potremo avere:

• distribuzione omogenea;
• distribuzione disomogenea.

Manovre interventistiche ecoguidate.

Grazie alla possibilità di poter osservare in tempo reale le strutture esaminate, l’ecografia permette l’esecuzione di molte manovre di tipo interventistico (cateterismi, prelievi mediante ago-aspirazione o ago-infissione, biopsie, ecc.) visualizzando sul monitor lo strumento e la zona in cui viene effettuata la manovra.
Attualmente, in Veterinaria, l’ecografia è la tecnica maggiormente utilizzata per l’esecuzione di manovre interventistiche assistite.

Mezzi di contrasto ecografici.

Come abbiamo detto, la riflessione degli echi è proporzionale alla differenza di impedenza in corrispondenza di un’interfaccia. I gas hanno un’impedenza molto inferiore ai tessuti molli e ai liquidi. Inoltre, essi hanno una compressibilità che è circa 20.000 volte maggiore di un liquido!
Perciò, i gas vengono utilizzati come mezzo di contrasto (mdc) ecografico sotto forma di microbolle da iniettare per via parenterale. Naturalmente, queste microbolle devono avere dimensioni inferiori a quelle del calibro dei capillari del circolo polmonare (diametro inferiore ai 10 µm). Il mdc in circolo rende più ecogeni i tessuti (sani o patologici) irrorati, accentuando così eventuali differenze poco evidenti all’esame senza mdc.
Nei mdc ecografici si parla di prima, seconda e terza generazione. Nei mdc di prima generazione, le microbolle erano “nude” e, per questo, estremamente instabili, cioè, subito scoppiavano disciogliendosi nel plasma. Per renderle più stabili, le microbolle sono state “incapsulate” con shell di albumina o di galattosio (seconda generazione). Attualmente, si usano mdc ecografici di terza generazione, ottenuti aumentando la rigidità della shell (lipidi) oppure utilizzando gas a scarsissima miscelabilità nei liquidi. In questo modo si ottengono vite medie dell’ordine dell’ora.

Mezzi di contrasto e seconda armonica.

Tuttavia, gli echi prodotti dalle microbolle insonate presentano uno spettro nel quale è presente non solo la frequenza fondamentale (quella, cioè, uguale all’ultrasuono che ha generato l’eco) ma anche un certo numero di frequenze multiple di quella di insonazione, denominate “armoniche“. Con sonde dedicate, è possibile ricevere il segnale generato dal solo mezzo di contrasto, selezionando la frequenza di una sola armonica e cancellando tutto il “rumore” dovuto ai tessuti (cioè, alla frequenza fondamentale).
Dato che le armoniche sono progressivamente meno intense, di solito, si utilizza la seconda (un eco con frequenza doppia rispetto all’ultrasuono inviato) che possiede un’intensità sufficiente per essere rivelata.

Nuovi sviluppi: ecoendoscopia

La miniutarizzazione elettronica associata alla costruzione di cristalli piezoelettrici molto piccoli hanno permesso la produzione di apparecchi ecografici le cui sonde sono montate su cavi molto sottili dai quali è possibile immettere pinze o altri tipi di attrezzi con i quali effettuare manovre interventistiche sotto guida ecografica.

Nella prossima lezione

Ci occuperemo del Doppler in ecografia.