PRINCIPI DI FISICA E TECNICHE DI INDAGINE MEDIANTE

ECOGRAFIA

Genova, 15 febbraio 2014

DEFINIZIONE

Tecnica di Diagnostica per immagini basata sugli echi prodotti da un fascio di ultrasuoni che attraversa un organo o un tessuto

ULTRASUONI

• La natura ha ispirato le prima applicazioni degli ultrasuoni

ULTRASUONI

• Prime applicazioni di tipo militare, 1920-1930 :• SONAR: Sound Navigation And Ranging

ULTRASUONI

• Prime applicazioni in campo medico, 1960 :• Panscanner: sonda immersa nell’acqua che

ruota interno al paziente

ULTRASUONI

Sono onde sonore ad altissima frequenza, non udibili dall’orecchio umano.

(ULTRA)SUONOForma di energia meccanica che si trasmette in un mezzo fisico con onde di compressione e di rarefazione

SUONO

• Energia meccanica: movimento fisico di molecole all’interno di un mezzo.

SUONO

• SORGENTE: oggetto elastico messo in vibrazione da una forza meccanica

SUONO

CARATTERISTICHE

Parametri percettivi Grandezza fisica

Altezza frequenza

Intensità ampiezza

Timbro spettro

SUONO

• FREQUENZA: numero di oscillazioni che l’onda compie in un secondo (Hertz)

• AMPIEZZA: massimo spostamento che le molecole del mezzo di propagazione compiono al passaggio dell’onda rispetto alla posizione di equilibrio (INTENSITA’ – DeciBel)

• LUNGHEZZA D’ONDA: distanza tra due picchi

• VELOCITA’ DI PROPAGAZIONE: frequenza x lunghezza d’onda

ULTRASUONI

• Onde sonore ad altissima frequenza: >20kHz

ULTRASUONI

ULTRASUONI

ULTRASUONI

Impulso elettrico cristalli piezolettrici onde meccaniche

Onde meccaniche cristalli piezolettrici Impulso elettrico

EMISSIONE (1%) e ASCOLTO (99%)

ULTRASUONI• Velocità di propagazione dell’onda dipende dalla densità

anatomica ed elasticità del mezzo il quale oppone una resistenza (proporzionale alla densità stessa) alla propagazione: IMPEDENZA

ULTRASUONI

Attraversando la materia l’energia (intensità) ultrasonora si attenua, per tre meccanismi:

- Riflessione

- Trasmissione

- Rifrazione

L’attenuazione aumenta all’aumentare del percorso e della frequenza

ULTRASUONIFORMAZIONE DEGLI ECHI:

La riflessione avviene in corrispondenza del passaggio tra tessuti con diversa impedenza INTERFACCE ACUSTICHE oltre le quali l’ultrasuono prosegue con ridotta intensità

Maggiore è la differenza di impedenza, maggiore sarà la riflessione: all’interfaccia con osso o aria gli ultrasuoni vengono tutti riflessi (gel!)

ULTRASUONIFORMAZIONE DEGLI ECHI:

A seconda del ritardo con cui arrivano alla sonda, gli echi vengono disposti nella matrice dell’immagine (echi precoci = zone vicine; echi tardivi = zone profonde)

FORMAZIONE DELLE IMMAGINI:

Gli echi prodotti possono essere visualizzati con diverse modalità

• A-mode

• B-mode

• M-mode o TM-mode

• Doppler

ULTRASUONI

A-mode (Amplitude = Ampiezza)Prima modalità di visualizzazione, adottata nei SONAR

L’eco viene rappresentato con dei picchi la cui altezza è proporzionale all’intensità dell’eco mentre la profondità alla distanza delle interfacce che hanno generato l’eco.

ULTRASUONI

B-mode (Brightness = luminosità)Gli echi vengono rappresentati in sequenza lungo una linea a seconda della loro distanza dalla sorgente

Intensità viene presentata in scala di grigi: il bianco corrisponde al massimo mentre il nero all’assenza di echi

ULTRASUONI

B-mode Real Tima La singola linea di scansione è affiancata a molte altre così da formare un pennello o ventaglio che fornirà quindi immagini bidimensionali di sezioni di un organo o tessuto (immagine di tipo tomografico)

ULTRASUONI

TM-mode (Time Motion = movimento nel tempo)

B-mode con una linea di scansione fissa con continui refresh della posizione dei vari echi che si affiancano senza sovrapporsi per dare informazioni sulla motilità del tessuto indagato lungo la stessa linea di scansione nel tempo

ECOCARDIOGRAFIA

ULTRASUONI

Color-DopplerSfruttando l’effetto Doppler permette lo studio dei fluidi in movimento all’interno del corpo, valutandone la presenza e la direzione

ROSSO = fluido in avvicinamento alla sonda

BLU = fluido in allontanamento dalla sonda

ULTRASUONI

Risoluzione spaziale: capacità di differenziare strutture tra loro molto vicine o indagare strutture molto piccole

• Assiale: lungo la direzione del fascio (profondità); dipende dalla frequenza degli ultrasuoni

• Laterale: perpendicolare alla direzione di propagazione; dipende dalla dimensioni dei cristalli piezolettrici

Risoluzione di contrasto: capacità di risolvere tramite gradazioni di grigio diverse, due oggetti adiacenti di riflettività simile (tessuti simili)

SEMEIOTICA ECOGRAFICA

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 a bassa

intensità• Ecogeno = presenza di echi di intensità

intermedia• Iperecogeno = presenza di echi molto intensi

(bianchi)

SEMEIOTICA ECOGRAFICA

L’ecogenicità è comunque un concetto relativo al tessuto in studio

SEMEIOTICA ECOGRAFICA

ARTEFATTI

Regioni dell’immagine non rappresentanti fedelmente il tessuto riprodotto

- Dovuti alle apparecchiature- Dovuti all’interazione con la materia

- Utili ai fini diagnostici- Fonte di errore

EFFETTI DANNOSI

ULTRASUONI