principi e fisica ultrasuoni. ecografia e un indagine diagnostica assolutamente innocua infatti...
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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