Rivoluzione in ecografia:
nasce l’Ultrafast Imaging.
Dr. Alfredo Goddi
Specialista in Radiologia
Centro Medico SME
Diagnostica per immagini
E' una nuova tecnica di imaging
ecografico in grado di generare un numero
di immagini al secondo centinaia di volte
superiore alle apparecchiature
convenzionali.
L
a storia dell’ecografia è costellata da progressi legati allo sviluppo
dell’elettronica. A titolo
di esempio, negli anni
'70 l'introduzione delle
immagini ecografiche
in tempo reale è stata
possibile grazie all’avvento dei microprocessori; l’applicazione negli
anni '80 della modalità
Doppler, per lo studio
del flusso ematico nei
vasi, ha richiesto chip
di elaborazione digitale
in grado di rilevare contemporaneamente il debole segnale del sangue
e gli echi intensi generati
dai tessuti; il miglioramento della qualità delle
immagini raggiunto negli anni '90 va attribuito
ai convertitori analogico-digitali migrati dal
mondo dei televisori; la
disponibilità di ecografi
portatili ad alte prestazioni è
la diretta conseguenza della
miniaturizzazione della componentistica.
Oggi è in atto una svolta tecnologica basata sull’avvento
di processori con architettura cosiddetta “multicore” e
di schede grafiche sviluppate
per l’industria dei videogame che processano migliaia
F A R M A C I A
di canali in contemporanea.
Questa evoluzione delle piattaforme ha permesso ad un
gruppo di geniali ingegneri
di rivoluzionare il modo di
generare le immagini con ultrasuoni dando vita al cosiddetto Ultrafast Ultrasound
Imaging. Sebbene durante
l'ultimo decennio il concetto di imaging ultraveloce sia
stato esplorato nel mondo
F I D U C I A
accademico, le barriere tecnologiche non ne avevano
consentito l’applicazione.
Cos’è l’Ultrafast Imaging?
L’Ultrafast Imaging è una
nuova tecnica di imaging
ecografico in grado di generare un numero di immagini
al secondo centinaia di volte
superiore alle apparecchiature convenzionali. Gli ecografi
convenzionali, basati su
architettura seriale, costruiscono infatti ogni
singola immagine ecografica linea per linea,
utilizzando fasci focalizzati di ultrasuoni;
questa tecnica limita a
circa 20-150 il numero di immagini che si
possono generare per
ogni secondo. Tale limite diventa vincolante
quando vengono richieste numerose immagini
al secondo, ad esempio
in ecocardiografia per
l'analisi del movimento cardiaco, nonché in
ecografia 3D dove sono necessarie migliaia di
linee per costruire un
volume.
L’Ultrafast Imaging è invece basato su architettura parallela e prevede
l’emissione lungo tutto
il fronte del trasduttore di una singola onda
piana non focalizzata che insona tutta l'area di interesse.
Gli echi ricevuti vengono poi
processati da un sistema di
elaborazione dati estremamente potente, che calcola
ad alta velocità molte linee in
contemporanea per ricostruire l'intera immagine ecografica. Variando l’inclinazione
con cui le onde piane sono
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Rivoluzione in ecografia: nasce l’Ultrafast Imaging.
emesse è inoltre possibile calcolare a posteriori la focalizzazione per ognuno dei punti
che compongono l’immagine. Ciò aumenta l’omogeneità delle immagini rispetto al
metodo convenzionale che
prevede un numero limitato
di focalizzazioni.
Dato che il numero di onde
necessarie per ottenere un'immagine di qualità è circa 10
Applicazioni
ecografiche
Profondità
immagine
Addome
dal color Doppler e dall’analisi quantitativa dello spettro
Doppler, con considerevoli vantaggi specie in ambito
pediatrico e nei soggetti in
condizioni cliniche critiche; la
terza, chiamata Pulse Wave
Velocity (PWV), sfrutta la
palpazione virtuale dei
vasi arteriosi effettuata
dalla Shear Wave per
misurare in meno di un
Architettura
Convenzionale
da sapere
Argento in cosmetici
e alimenti potrebbe
essere dannoso.
Architettura
Ultrafast
Numero di
immagini al secondo
Numero di
immagini al secondo
20 cm
20
3.800
Cuore
15 cm
150
5.000
Mammella
5 cm
60
15.000
INNOVAZIONI
Ecografia
Real-time
Eco-Color
Doppler
Imaging
Armonico
Ecografi
portatili
Ultrafast
Imaging
ANNI '70
ANNI '80
ANNI '90
ANNI 2000
ANNI 2010
Microprocessori
CHIP per
elaborazione
digitale
TECNOLOGIA
volte inferiore rispetto all’ecografia convenzionale, ne consegue che il numero di immagini visualizzate sul monitor
aumenta da 30 ad oltre 300
al secondo. Ma questo è solo
uno dei vantaggi della nuova
tecnologia.
Quali sono le innovazioni introdotte dall’Ultrafast
Imaging?
L’Ultrafast Imaging apre la
strada a tre importanti innovazioni: la prima è una nuova
modalità di imaging, chiamata Elastografia Shear Wave
(2D-SWE), che fornisce l’analisi visco-elastica quantitativa
dei tessuti per differenziare le
alterazioni nodulari benigne
da quelle maligne oltre che per
l’analisi della fibrosi nelle epatopatie croniche; la seconda,
chiamata Ultrafast Doppler,
rappresenta un nuovo modo
di eseguire l’analisi Doppler
del flusso acquisendo in pochi
secondi l’insieme delle informazioni attualmente fornite
F A R M A C I A
Convertitori
Analogico/Digitali Miniaturizzazione
a basso costo
secondo la velocità delle onde
pulsatili trasmesse dal cuore.
Quali prospettive apre l’Ultrafast Imaging?
Elastografia Shear Wave e
Ultrafast Doppler sono due
novità importanti già disponibili in ambito clinico. A breve
anche la PWV sarà disponibile per uso clinico e consentirà
l’analisi della rigidità locale
della parete vasale quale indicatore del rischio cardio-vascolare. Altri ambiti potranno
beneficiare dell’Ultrafast Imaging: recenti lavori scientifici
hanno riportato che l'analisi dinamica della meccanica
cardiaca mediante elastografia Shear Wave migliora l’accuratezza nel rilevare alcune
Processori
Multicore.
Schede grafiche
per videogiochi
malattie cardiovascolari.
L’Ultrafast Imaging potrà
anche analizzare fenomeni
transitori, non adeguatamente esplorati con la tecnologia
convenzionale, quali la dissoluzione dei mezzi di contrasto
per ultrasuoni oppure il monitoraggio dell'attività cerebrale
con Doppler ultrasensibile in
fase di avanzato sviluppo.
Le informazioni contenute in questo articolo hanno
purtroppo una connotazione
tecnica che per certi aspetti può sembrare di difficile
comprensione, rappresentano tuttavia l’evidenza che
siamo testimoni di importanti
progressi tecnologici di cui
beneficeremo per migliorare
il nostro stato di salute.
Informazioni
Per maggiori informazioni sull'argomento trattato:
SME - Diagnostica per Immagini
Via Pirandello, 31 - Varese
Tel. 0332 224758 - Fax 0332 210420
[email protected] - www.sme-diagnosticaperimmagini.it
F I D U C I A
Le nanoparticelle di argento
contenute in alcuni cosmetici e
alimenti potrebbero penetrare
nelle cellule del corpo e danneggiarle, secondo una ricerca
condotta alla University of Southern Denmark ad Odense, in
Danimarca, pubblicata sulla rivista scientifica ACS Nano. "L'argento è un metallo ad azione
antibatterica sempre più impiegato dalle industrie alimentari
e cosmetiche in forma di nanoparticelle. Si può trovare nelle
bottiglie, nei cosmetici come i
dentifrici, nei cerotti, negli spazzolini da denti, ma anche nei
calzini da corsa, nelle lavatrici e
nelle confezioni per gli alimenti - spiega Frank Kjeldsen che ha
diretto l'indagine - Gli studiosi
hanno valutato gli effetti delle nanoparticelle di argento in
linee di cellule intestinali umane, simulando un ingestione
del metallo col cibo. "Il metallo
attiva la formazione di radicali
liberi nelle cellule, modificando
la forma e la quantità di alcune
proteine", spiegano i ricercatori.
"Molte patologie sono legate
ad una esagerata produzione di
radicali liberi, come l'Alzheimer
ed il Parkinson. Il nostro è uno
studio condotto in laboratorio
e non sappiamo se il fenomeno
si riscontra direttamente nelle persone, ma pensiamo che
si debba essere più prudenti
nell'usare le nanoparticelle di
argento su larga scala" conclude
Kjeldsen.
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