PRINCIPI E FISICA ULTRASUONI

ECOGRAFIA

E’ un’ indagine diagnostica assolutamente

innocua infatti l’esame ecografico non

comporta l’impiego di raggi X

Che cos’è l’ecografia?

L’ etimologia della parola, di origine greca,

corrisponde letteralmente a scrittura dei

suoni

I suoni sono dotati di un moto oscillatorio

periodico che si misura nell’ unità di tempo

in Hertz (Hz)

ECOGRAFIA

Si utilizzano un tipo particolare di suoni, gli

ultrasuoni, così denominati perché indicano

frequenze sonore poste al di sopra di

quelle normalmente percepite dall’orecchio

umano (16-20.000 Hz)

In ecografia si utilizzano frequenze variabili da 2 a 20 MHz

ECOGRAFIAPrincipi fisici

US

Onde meccaniche con frequenza

maggiore di 20.000 Hz

ECOGRAFIAPrincipi fisici

Ogni apparecchio utilizzato per eseguire

un esame ecografico (ecografo o

ecotomografo) è dotato di una sonda

(trasduttore) che emette fasci di

ultrasuoni

I trasduttori sono cristalli ceramici sintetici

Le onde US sono prodotte sfruttando

l’effetto piezoelettrico di questi cristalli

ECOGRAFIAPrincipi fisici

ECOGRAFIAPrincipi fisici

Effetto piezoelettrico

Fenomeno fisico che consente la

conversione dell’energia elettrica in

energia meccanica e viceversa

ECOGRAFIAPrincipi fisici

Tensione elettrica Cristalli ceramici

sintetici

Vibrazione

Produzione

ultrasuoni

ECOGRAFIAPrincipi fisici

Gli ultrasuoni, attraversando i vari tessuti

del corpo umano, generano fasci riflessi

che ritornano al trasduttore (echi di ritorno)

ECOGRAFIAPrincipi fisici

ECO

Componente del fascio US riflesso o diffuso

da una interfaccia che torna al trasduttore

ECOGRAFIAPrincipi fisici

Echi di ritorno Cristalli ceramici

sintetici

Deformazione

Produzione

energia elettrica

ECOGRAFIAPrincipi fisici

L’energia elettrica viene rielaborata dal computer e trasformata in

immagine

ECOGRAFIAPrincipi fisici

PARAMETRI FISICI US

• Frequenza

• Lunghezza d’onda

• Velocità di propagazione

ECOGRAFIAPrincipi fisici

Frequenza

Numero di cicli nell’unità di tempo

In diagnostica si utilizzano frequenze

comprese tra 1 e 20 milioni di Hz

ECOGRAFIAPrincipi fisici

Lunghezza d’onda

Distanza tra due cicli successivi

In diagnostica varia tra 0,007 e 1,5 mm

ECOGRAFIAPrincipi fisici

Velocità di propagazione

Prodotto tra frequenza e lunghezza d’onda

che si pone in relazione alla densità del

mezzo attraversato

ECOGRAFIAPrincipi fisici

Fattori che regolano il potere risolutivo di un sistema ultrasonoro

• Risoluzione assiale

• Risoluzione laterale

ECOGRAFIAPrincipi fisici

Risoluzione assiale

Capacità di distinguere punti vicini tra loro,

giacenti sull’asse di propagazione del

fascio US e su piani diversi ma paralleli

alla superficie emittente

ECOGRAFIAPrincipi fisici

Risoluzione laterale

Capacità di distinguere punti vicini tra loro

e giacenti su di un piano perpendicolare

all’asse di propagazione del fascio US

ECOGRAFIAPrincipi fisici

Ottimizzazione del fascio ultrasonoro

• Lunghezza d’onda

• Diametro del trasduttore

•Zona vicina o zona di Fresnel (zona di collimazione del fascio che mantiene un diametro simile a quello del trasduttore)•Zona lontana o zona di Fraunhofer (zona

di divergenza del fascio)

ECOGRAFIAPrincipi fisici

ZONA DI FRESNEL

Buona immagine ecografica

ECOGRAFIAPrincipi fisici

ZONA DI FRAUNHOFER

Cattiva immagine ecografica

ECOGRAFIAPrincipi fisici

Fattori che regolano la propagazione degli ultrasuoni nel mezzo:

• Impedenza acustica• Assorbimento• Riflessione• Rifrazione• Attenuazione• Interfaccia acustica

ECOGRAFIAPrincipi fisici

Impedenza acustica

Resistenza del mezzo alla propagazione

degli ultrasuoni; è in relazione alla sua

densità

L’unità di misura è il Rayl (Kg/ ms)

ECOGRAFIAPrincipi fisici

Assorbimento

Fenomeno fisico che comporta il

trasferimento di energia dal fascio US al

mezzo attraversato

ECOGRAFIAPrincipi fisici

Riflessione

Fenomeno fisico che si determina quando gli US incontrano una “interfaccia acustica”: la quantità di energia riflessa è direttamente proporzionale alla differenza d’impedenza acustica dei due mezzi

Riflessione speculare di un fascio all’interfaccia tra due mezzi a differente impedenza acustica

ECOGRAFIAPrincipi fisici

Rifrazione

Fenomeno fisico che comporta la

deviazione del fascio US quando questo

attraversa una interfaccia acustica;

è in relazione alla diversa velocità di

propagazione degli US nei due mezzi

Fenomeno della rifrazione all’interfaccia tra due mezzi con diversa velocità di attraversamento

ECOGRAFIAPrincipi fisici

Attenuazione

Fenomeno fisico che comporta la

riduzione dell’intensità del fascio US

nell’attraversamento di un mezzo, per

fenomeni di assorbimento, di rifrazione

e di riflessione

Fenomeno della rifrazione all’interfaccia tra due mezzi con diversa velocità di attraversamento

ECOGRAFIAPrincipi fisici

Principali componenti di un sistema ecografico

• trasduttore• amplificatore degli echi (TGC)• convertitore analogico-digitale o scan-converter• amplificatore video• monitor• sistema di stampa

ECOGRAFIAPrincipi fisici

I cristalli possono essere combinati a

realizzare sonde che differiscono per le

caratteristiche geometriche del fascio

ECOGRAFIAPrincipi fisici

• Sonda lineare

• Sonda convex

• Sonda sector

ECOGRAFIAPrincipi fisici

Lineari• Pregi: ridotto campo di vista buona risoluzione anche sui piani superficiali• Difetti:scarsa maneggevolezza risoluzione dell’immagine leggermente inferiore specie in profondità

ECOGRAFIAPrincipi fisici

Convex

• Pregi: buon campo di vista

buona risoluzione sui piani

superficiali, medi e medio-profondi

• Difetti:perdita di informazione nei piani più

profondi

ECOGRAFIAPrincipi fisici

Settoriali

• Pregi:elevata maneggevolezza

ottima risoluzione in profondità

• Difetti:perdita di informazione sui piani più

superficiali

campo di vista ridotto

Amplificatore degli echi (TGC)

Amplifica in maniera differenziata gli echi

di ritorno

ECOGRAFIAPrincipi fisici

ECOGRAFIAPrincipi fisici

Scan converter

Assegna il livello di grigio in base

all’ampiezza degli echi riflessi

ECOGRAFIAPrincipi fisici

Rappresentazione dell’immagine US

• A-mode

• B-mode

• TM-mode

ECOGRAFIAPrincipi fisici

A -mode

L’eco di ritorno è rappresentato come un

picco di altezza proporzionale all’intensità

ed in relazione alla profondità rispetto alla

superficie del trasduttore

ECOGRAFIAPrincipi fisici

B -mode

L’eco di ritorno è rappresentato come un

punto luminoso proporzionale all’intensità

ECOGRAFIAPrincipi fisici

TM -mode

L’eco di ritorno è rappresentato come un punto luminoso soggetto ad uno spostamento orizzontale in funzione del tempo

Rappresenta il movimento della componente corpuscolata nei fluidi

ECOGRAFIA

La maggior parte delle moderne

apparecchiature ecografiche è provvista

di sistemi Doppler che permettono di

studiare il flusso del sangue nei vasi

evidenziando la presenza di eventuali

ostacoli (es.trombosi, stenosi)

ECOGRAFIAPrincipi fisici

Effetto Doppler

Fenomeno fisico secondo il quale quando un’ onda sonora incidente incontra una struttura in movimento subisce una variazione della frequenza degli echi riflessi in relazione alla velocità e alla direzione dell’elemento riflettente

ECOGRAFIAPrincipi fisici

Color-Doppler

In presenza di particelle in movimento l’ecografo rileva l’effetto Doppler e produce una colorazione sullo schermo che convenzionalmente viene tarata con un codice cromatico rosso per i flussi in avvicinamento alla sonda e blu per quelli in allontanamento

ECOGRAFIAPrincipi fisici

Flussimetria Doppler

La variazione di frequenza del fascio US è

proporzionale alla velocità della struttura in

movimento

ECOGRAFIAPrincipi fisici

Power Doppler

Il colore e la luminosità dei segnali PD

sono in relazione al numero delle emazie

in movimento nell’interno del vaso in

esame e al loro spostamento

ECOGRAFIAPrincipi fisici

Power Doppler

lI vantaggio del PD è una maggiore

sensibilità ai flussi lenti con migliore

definizione dei piccoli vasi

Il limite è l’incapacità di distinguere la

direzione del flusso

• Apparecchi real time• Sonde convex, settoriali, o lineari• Generalmente sonde convex da 3,5-5,0 MHz• In casi particolari con sonde lineari da 7,5 MHz• Color-power doppler

APPARECCHIATURE

PREPARAZIONE DEL PAZIENTE

• Digiuno da almeno 6 ore (preferibilmente dalla sera precedente l’esame)

• Somministrazione di farmaci adsorbenti o antiemetici

• Dieta priva di scorie nei tre giorni precedenti l’esame

• Apnea

• Inspirio profondo

• Compressione dosata

• Riempimento gastrico

INTERAZIONE OPERATORE-PAZIENTE

• In clinostasi

• Vari decubiti• Decubito laterale sinistro

(aumenta la finestra acustica epatica ed ottimizza la visualizzazione della testa del pancreas)

• A paziente seduto o in stazione eretta (determina ptosi delle anse intestinali)

POSIZIONE PAZIENTE

SCELTA DELLA SONDA

•Profondità di campo che si desidera studiare•PRF (frequenza di ripetizione dell’impulso)

Sonde al alta frequenza per lo studio di strutture superficiali, a bassa frequenza per strutture profonde; pertanto lo studio di organi parenchimatosi, di notevole spessore o localizzati profondamente nell’addome, con sonde da 3,5-5 MHzGli organi localizzati in superficie, quali parete addominale peritoneo parietale anteriore, esofago cervicale, fondo della colecisti, anse intestinali con sonde da 7,5 MHz

Studio con sonde da 3,5 MHz integrato consonde da 7,5 MHz

• Pazienti particolarmente magri

• Studio della superficie anteriore di organi parenchimatosi quali fegato, milza e colecisti

SCELTA DELLA SONDA

Piani di scansione

• Scansioni longitudinali• Scansioni trasversali• Scansioni oblique• Scansioni coronali

ECOGRAFIA

Scansioni longitudinali

Longitudinale epigastrica

Longitudinali paramediane

SCANSIONI TRASVERSALI

Trasversale obliqua sottoxifoidea

Trasversale Epigastrica

Trasversale Ombelicale

Trasversale Sovrapubica

SCANSIONI OBLIQUE

Scansioni oblique sottocostali

Scansioni oblique paramediane

Scansioni oblique intercostali

Scansioni oblique in fossa iliaca

SCANSIONI CORONALI

Coronale destra

Coronale sinistra

TECNICA DI ESECUZIONE

Non esiste una tecnica migliore di un’altra E’ consigliabile, peraltro, che ogni operatore esegua sempre la medesima sequenza di visualizzazione degli organi addominali, per evitare errori di omissione in fase di esecuzione dell’US o in fase di refertazione

TECNICA DI ESECUZIONE

Utile iniziare l’indagine ecografica con un adeguato settaggio della profondità del fascio US che consenta una visione panoramica di tutti gli organi addominali

TECNICA DI ESECUZIONE

Successivamente, allo studio panoramico effettuato, l’indagine può essere completata con lo studio particolareggiato di un determinato organo, struttura anatomica o reperto patologico

DURATA DELL’ESAME

• < il livello di attenzione dell’operatore

• < la collaborazione del paziente

Non superiore ai 30 minuti

L’operatore non deve essere disturbato o interrotto durante l’esecuzione dell’indagine ecografica

IMMAGINE

•Adeguato contatto della sonda con la cute•Regolazione della scala dei grigi (guadagno)

•Regolazione luminosità•Focalizzazione•Freeze•Stampante

REFERTO

•Dati anagrafici del paziente•Informazioni utili al suo reperimento (indirizzo, numero telefonico, medico curante)•Motivo della richiesta di esecuzione dell’indagine

REFERTO

Il referto deve descrivere in modo dettagliato e preciso i reperti più significativi rilevati durante l’indagine ecografica

Il testo deve essere compilato con terminologia semeiologica ecografica appropriata

Deve includere una descrizione conclusiva che riassuma sinteticamente i dati più salienti rilevati dall’indagine

Scansione longitudinale

in soggetto sano

Scansione longitudinale: aumento

volumetrico del fegato

Scansione obliqua

Scansione sagittale

Scansione assiale

Scansioni trasversali in pancreas normale