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
•
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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)
SUONO
Forma 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
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
ULTRASUONI
FORMAZIONE 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
ULTRASUONI
FORMAZIONE 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
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-Doppler
Sfruttando 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
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
EFFETTI DANNOSI
ULTRASUONI
