DISCLOSURE INFORMATIONMaria Chiara D’Auria

negli ultimi due anni ho avuto i seguenti rapporti anche di

finanziamento con soggetti portatori di interessi

commerciali in campo sanitario:

No, nessuno.

Dott.ssa Maria Chiara D’AuriaSC Radiologia Diagnostica e Interventistica Ospedale San Paolo, Savona

Cos’è un’immagine?

Immàgine (letter. imàgine) s. f. [dal lat. imago -gĭnis].

1. a. Forma esteriore degli oggetti corporei, in quanto viene percepita attraverso il senso della vista, o si riflette – come realmente è, o variamente alterata – in uno specchio, nell’acqua e sim., o rimane impressa in una lastra o pellicola o carta fotografica.b. Più genericamente, l’aspetto corporeo, la forma, la figura di una persona o di una cosa.c. Rappresentazione con mezzi artistici della forma esteriore di cosa reale o fittizia; quindi termine generico per indicare un quadro, un ritratto, una statua, ecc.:e. Modo, aspetto, serie di caratteristiche con cui un personaggio, un’azienda, un ente o anche un prodotto industriale si presentano o vengono presentati al pubblico, secondo certi criterî che tendono ad assecondare il più possibile i gusti e i desiderî del pubblico stesso: l’i. dell’azienda2. Rappresentazione alla mente di cosa vera o immaginaria, per opera della memoria o della fantasia: serbare viva nel cuore l’i. della persona amata;3. Traduzione in parole di un concetto elaborato e trasfigurato fantasticamente; quindi, in genere, immagini, le metafore del linguaggio poetico: stile ricco d’immagini; trovare un’i. felice; esprimersi con una potente i., con un’i. ardita; scrittore grande per la forza dell’espressione e la potenza delle immagini.

«Treccani»

RX

La scoperta dei raggi X fu casuale. Roentgen durante i suoi esperimenti era solito annotare le

sue osservazioni su un quaderno per appunti, utilizzando come segnalibro per questo la

chiave di un cassetto della scrivania. Un giorno, nella primavera del 1895, aveva

distrattamente appoggiato il quaderno con la chiave su alcune lastre fotografiche mentre

effettuava degli esperimenti con i raggi catodici. Dopo aver fatto qualche esperimento, era

sceso nel cortile dell'Istituto a fotografare fiori. Il giorno seguente trovò tra le fotografie dei

fiori che aveva sviluppato una foto che raffigurava la chiave della sua scrivania.

Nell'autunno dello stesso anno eseguì un esperimento con un tubo di Crookes e nella stanza

completamente buia osservò una luce verde proveniente da un pezzo di cartone ricoperto da

una sostanza luminescente se colpita da luce. Ma la stanza era buia e Roetgen non capiva

quale fosse la sorgente luminosa responsabile di quella luminescenza intuì però che doveva

essere in rapporto all'esperimento che stava facendo poichè la luminescenza scompariva o

appariva a seconda se nel tubo a vuoto veniva o meno fatta passare corrente.

Fece così due ipotesi: o si trattava di raggi catodici "speciali", oppure doveva trattarsi di una

nuova specie di raggi responsabili anche di avere impressionato la lastra fotografica. Roetgen

ripetè l'esperimento numerose volte successivamente e arrivò alla conclusione che doveva

trattarsi di raggi nuovi originatisi forse dall'interazione dei raggi catodici con le pareti del

vetro del tubo a vuoto. Poichè questi raggi erano sconosciuti li chiamò raggi X.

Iniziò tutto così…

Questi raggi dovevano avere proprietà particolari e per questo cercò per prima cosa di

stabilire "quanto" quei raggi fossero penetranti. Inizialmente pose tra il tubo e la lastra vari

oggetti di diverso spessore: un mazzo di carte, una grossa gomma. I raggi sembravano

oltrepassare tutti questi fino a che non mise una scatoletta di pesi di piombo e sulla lastra

fotografica comparve chiaramente la loro sagoma. Quasi istintivamente Röntgen mise la

propria mano davanti ai raggi e si accorse che sullo schermo si delineavano nitidi il carpo, i

metacarpi, le falangi: ciò significava che i raggi X attraversavano i tessuti molli ma non le

ossa, più dense. Roetgen intuì così l'importante uso che si poteva fare dei raggi X nella

diagnosi medica. Già a partire dal 1896 infatti i raggi X vennero utilizzati in medicina per

individuare le fratture ossee. La prima radiografia della storia fu effettuata da Roetgen che

immortalò la mano sinistra della moglie Anna Bertha: la radiografia rappresentava una mano

femminile con la vera all'anulare.

Per questa scoperta Roetgen ricevette importanti riconoscimenti

e il premio Nobel nel 1901.

Iniziò tutto così…

La radiografia si basa sulla capacità che hanno i raggi X di attraversare un corpo e

imprimere la sua immagine su una pellicola.

Il primo uso dei Raggi X come mezzo diagnostico fu fatto da John Hall-Edwards, medico

inglese, nel gennaio del 1896. Il mese successivo lo stesso Hall-Edwards iniziò ad usare i

raggi X durante le operazioni chirurgiche.

Nel 1913 venne costruito il primo tubo sottovuoto, chiamato Coolidge dal nome del suo

inventore. Un generatore di Raggi X, capace di raggiungere energie elevate.

I tubi radiogeni sono ancora oggi usati in medicina per scopi diagnostici.

Iniziò tutto così…

La radiografia

RX

L’ecografiaL’introduzione clinica dell’ecografia risale ai primi anni ‘60 ma solo a partire dal 1974 la

tecnica si è evoluta passando dalla scansione ecotomografica manuale alla scansione

dinamica in tempo reale, dalle immagini costituite da puntini bianchi e neri (differenziazione

solidi / liquidi) ad un’ampia scala di grigi che permette di definire gli aspetti ecostrutturali

degli organi parenchimatosi, ed è stato inoltre possibile effettuare la misurazione

velocimetrica dei flussi vascolari (color Doppler).

I cristalli di quarzo (presenti nel trasduttore o sonda) attraversati da una corrente elettrica

generano delle onde sonore: gli ultrasuoni. Gli ultrasuoni emessi se trovano un ostacolo,

tornano indietro. La sonda dell’ecografo non solo genera gli ultrasuoni, nello stesso tempo

può udire gli echi di ritorno. Gli ostacoli che gli ultrasuoni incontrano nel corpo umano, sono

gli organi interni che avendo struttura e natura differenti rimandano gli echi in misura

diversa. Il computer interno della macchina trasforma gli echi in puntini più o meno scuri,

secondo la forza dell’eco, che formano le immagini che si muovono sullo schermo.

La TC rappresenta un tipico esempio di invenzione o scoperta a cui pervengono

due scienziati o due gruppi di studi, in maniera indipendente.

• Negli Stati Uniti, intorno alla prima metà degli anni ‘60, il fisicoAllan

Cormack McLeod, pubblicava due lavori in cui descriveva le equazioni per

ricostruire immagini sulla base dell’attenuazione di un fascio di raggi X

attraversante un piano corporeo da diverse angolazioni.

• Nel Regno Unito, l’ingegnere elettrotecnico Godfrey Hunsfield, che lavorava

alla EMI, metteva a punto un sistema per l’elaborazione e la conversione in

immagini di multipli fasci di raggi X attraversanti un corpo nel medesimo

piano geometrico. (La leggenda vuole che le ricerche di Hunsfield fossero

finanziate con gli enormi guadagni che l’EMI realizzava in quel periodo

grazie ai Beatles!)

• Nel 1972, veniva messo in produzione il primo modello commerciale di

Tomografo, all’epoca prodotto dalla EMI.

• Nel 1979, a Cormack e a Hunsfield veniva conferito il premio Nobel per la

Medicina.

TC

Uno strato più o meno sottile del corpo viene attraversato da un fascio di raggi X

altamente collimato, prodotto da un tubo che ruota intorno al paziente, in maniera

consensuale a dei rivelatori posti al di là del paziente.

I dati relativi all’attenuazione del fascio, ottenuti dai diversi “punti di vista”, vengono

inviati ad un elaboratore che, attraverso complessi algoritmi matematici, ricostruisce

le immagini delle strutture anatomiche presenti nello strato considerato. La

visualizzazione a strati delle strutture anatomiche elimina il problema della

sovrapposizione presente invece nell’esame radiografico.

TC

TC

Inlet

Risonanza magnetica

• Risonanza Magnetica (RM) produce immagini di tipo tomografico digitale

utilizzando campi magnetici e radiofrequenze ed è una tecnica di Imaging

multiparametrica e multiplanare, che permette di acquisire immagini su piani

sagittali, dorsali o trasversali senza spostare il paziente.

• Nel 1946 i fisici americani Felix Bloch ed Edward Purcell, studiando i protoni,

scoprirono il fenomeno della risonanza e, per questo, nel 1952 ricevettero il

premio Nobel per la Fisica.

• Nel 1973 Paul Lauterbur, quasi per caso, si trovò a che fare con un campo

magnetico alterato dall’irregolarità in uno dei magneti e, cercando di

comprendere lo strano fenomeno provocato dall’incidente tecnico, scoprì

l’importanza dei gradienti applicati ai campi magnetici al fine di ottenere delle

immagini.

• Nel 2003 Paul C. Lauterbur e Peter Mansfield ricevettero il premio Nobel per la

Medicina.

Risonanza magnetica

GRE T1w “in” GRE T1w “out” HASTE T2 w

Mezzi di contrasto• Ecografia: sono dei Blood pool agents e non abbandonano il letto vascolare.

• TC: MdC vascolo-interstiziali, contente Iodio, capace di assorbire radiazioni ionizzanti e

fornire un “contrasto” atto a determinare variazioni densitometriche dei vasi e degli

organi. Gli effetti fisici dipendono dalla capacità di assorbire raggi X, gli effetti biologici-

farmacologici si verificano nell’interazione con il corpo anche possibili effetti tossici

che possono dipendere dalle concentrazioni dei MdC (che si riducono o scompaiono se

diluiti opportunamente) oppure dalle molecole.

• RM: mezzi di contrasto extracellulari o intracellulari a base di Gadolinio. Nei MdC

intracellulari sono compresi quelli epatospecifici che consentono una valutazione sia

morfologica che funzionale di una lesione epatica.

25” 60” 3’

• Nel 1968 Gramiak e Shah durante un esame ecocardiografico con cateterismo

cardiaco scoprirono accidentalmente che, iniettando una soluzione salina

nell’aorta ascendente era possibile ottenere un aumento dell’ecogenicità del

lume del vaso e delle camere cardiache. Studi successivi dimostrarono che,

questo fenomeno, era da ricondursi alla presenza di microbolle d’aria libere in

soluzione, generatesi, o per agitazione della soluzione stessa, o per fenomeni di

cavitazione durante l’iniezione in circolo.

• In seguito furono scoperte altre soluzioni in grado di determinare tale evento:

indocianina verde, renografin, soluzioni di anidride carbonica, emulsioni e

sospensioni colloidali (Burns, Testo Atlante, 2004). Le ricerche intraprese

dimostrarono che l’intensità del fenomeno variava in modo direttamente

proporzionale alla viscosità della soluzione: più era viscosa e maggiore era il

numero di microbolle intrappolate nel bolo per un tempo sufficientemente

lungo da essere apprezzate ecograficamente.

Mezzi di contrasto: ecografia

Mezzi di contrasto• Ecografia: sono dei Blood pool agents e non abbandonano il letto vascolare.

• TC: MdC vascolo-interstiziali, contente Iodio, capace di assorbire radiazioni ionizzanti e

fornire un “contrasto” atto a determinare variazioni densitometriche dei vasi e degli

organi. Gli effetti fisici dipendono dalla capacità di assorbire raggi X, gli effetti biologici-

farmacologici si verificano nell’interazione con il corpo anche possibili effetti tossici

che possono dipendere dalle concentrazioni dei MdC (che si riducono o scompaiono se

diluiti opportunamente) oppure dalle molecole.

• RM: mezzi di contrasto extracellulari o intracellulari a base di Gadolinio. Nei MdC

intracellulari sono compresi quelli epatospecifici che consentono una valutazione sia

morfologica che funzionale di una lesione epatica.

Mezzi di contrasto• Ecografia: sono dei Blood pool agents e non abbandonano il letto vascolare.

• TC: MdC vascolo-interstiziali, contente Iodio, capace di assorbire radiazioni ionizzanti e

fornire un “contrasto” atto a determinare variazioni densitometriche dei vasi e degli

organi. Gli effetti fisici dipendono dalla capacità di assorbire raggi X, gli effetti biologici-

farmacologici si verificano nell’interazione con il corpo anche possibili effetti tossici

che possono dipendere dalle concentrazioni dei MdC (che si riducono o scompaiono se

diluiti opportunamente) oppure dalle molecole.

• RM: mezzi di contrasto extracellulari o intracellulari a base di Gadolinio. Nei MdC

intracellulari sono compresi quelli epatospecifici che consentono una valutazione sia

morfologica che funzionale di una lesione epatica.

Mezzi di contrasto• Ecografia: sono dei Blood pool agents e non abbandonano il letto vascolare.

• TC: MdC vascolo-interstiziali, contente Iodio, capace di assorbire radiazioni ionizzanti e

fornire un “contrasto” atto a determinare variazioni densitometriche dei vasi e degli

organi. Gli effetti fisici dipendono dalla capacità di assorbire raggi X, gli effetti biologici-

farmacologici si verificano nell’interazione con il corpo anche possibili effetti tossici

che possono dipendere dalle concentrazioni dei MdC (che si riducono o scompaiono se

diluiti opportunamente) oppure dalle molecole.

• RM: mezzi di contrasto extracellulari o intracellulari a base di Gadolinio. Nei MdC

intracellulari sono compresi quelli epatospecifici che consentono una valutazione sia

morfologica che funzionale di una lesione epatica.

Fase porto-venosa 20’VIBE Fase arteriosa

Immagine radiologica…futura

Radiologia personalizzata: RADIOGENOMICS

morfologicofunzionale

Immagine di fusione

morfologico funzionale

fusione

• PET/RM : non sostitutiva

ma complementare alla

PET/TC

ambito:

a) pediatrico

b) oncologico

c) neurologico

d) cardiologico

Immagine radiologica…futura

TC PET TCPET

TRASFERIMENTO

INFORMAZIONI

Cos’è l’immagine…in radiologia

• La formazione dell’immagine richiede la manipolazione di «diversi» tipi di energia:

1. Radiografia: utilizzo di raggi X.

2. TC: utilizza raggi X.

3. Ecografia: ultrasuoni.

4. Risonanza magnetica: elabora il segnale elettromagnetico emesso dai nuclei di H dei

tessuti corporei in presenza di campi magnetici statici e variabili dopo eccitazione

con impulsi a radiofrequenza.

• Nuove tecnologie e nuove sfide

• Il vecchio e il nuovo radiologo.

RX

Grazie per l’attenzione