Ecotomografia Diagnostica per immagini Corso di Laurea Magistrale in Medicina e Chirurgia Anno accademico 2015-2016 L'ecotomografia o ecografia è una metodica di imaging che impiega onde ultrasonore, cioè onde meccaniche elastiche longitudinali caratterizzate da lunghezze d'onda piccole e frequenze elevate. L’ecotomografia sfrutta il principio dell'emissione di eco e della trasmissione di onde ultrasonore o di ultrasuoni. Dipartimento di Scienze Chirurgiche, Radiologiche e Odontostomatologiche – S.C. Radiologia 2 - Università degli studi di Perugia - Dir. Prof. M. Scialpi

Ecotomografia Diagnostica per immagini Corso di Laurea Magistrale in Medicina e Chirurgia Anno accademico 2015-2016 Periodo (t): distanza tra due creste, è il tempo impiegato da una particella per tornare nello stesso punto dopo aver cominciato lo spostamento (indica cioè la durata di una oscillazione completa). Ampiezza: distanza dalla cresta all'asse delle ascisse, indica la distanza massima percorsa dalla particella a partire dalla sua posizione di riposo durante l'oscillazione. Dipartimento di Scienze Chirurgiche, Radiologiche e Odontostomatologiche – S.C. Radiologia 2 - Università degli studi di Perugia - Dir. Prof. M. Scialpi

Ecotomografia Diagnostica per immagini Corso di Laurea Magistrale in Medicina e Chirurgia Anno accademico 2015-2016 Lunghezza d'onda : distanza tra due punti consecutivi che, nello stesso istante, hanno identica ampiezza e senso di moto. Frequenza: numero di oscillazioni complete compiuti nell'unità di tempo; è misurata in Hertz (Hz). Onde acustiche con frequenza compresa tra 20 e 20.000 Hz sono quelle udibili dall’orecchio umano; frequenze inferiori a 20 Hz si dicono infrasuoni e onde acustiche di frequenza superiore a 20 kHz si dicono ultrasuoni. In ecotomografia si utilizzano frequenze comprese tra 1 e 10-20 Mega Hertz (MHz, cioè un milione di Hertz). Velocità di propagazione: dipende dall'elasticità e dalla densità del mezzo (es. corpo umano) che attraversano. La velocità di propagazione di un'onda è data dal prodotto della sua frequenza per la sua lunghezza d'onda (vel = freq x lunghezza d'onda). La velocità media degli ultrasuoni nei tessuti biologici è di circa 1540 m/s. Velocità degli ultrasuoni nei tessuti Dipartimento di Scienze Chirurgiche, Radiologiche e Odontostomatologiche – S.C. Radiologia 2 - Università degli studi di Perugia - Dir. Prof. M. Scialpi

Ecotomografia Caratteristiche della propagazione delle onde Diagnostica per immagini Corso di Laurea Magistrale in Medicina e Chirurgia Anno accademico 2015-2016 Caratteristiche della propagazione delle onde Impedenza acustica (IA): resistenza intrinseca della materia ad essere attraversata dagli ultrasuoni; condiziona la velocità di propagazione degli ultrasuoni nella materia ed è direttamente proporzionale alla densità del mezzo moltiplicata per la velocità di propagazione degli ultrasuoni nel mezzo stesso. (IA= vel x densità) E’ il principale fenomeno fisico che interviene nella formazione dell’immagine in ecotomografia. Nei punti di passaggio tra tessuti ad impedenza acustica diversa (INTERFACCIA), parte del fascio di U.S. viene riflessa verso la sorgente(S), parte viene trasmessa (rifratta) ai tessuti sottostanti. Riflessione-rifrazione: Si verifica quando l’U.S. passa da un materiale ad un altro di impedenza acustica diversa. La percentuale di ultrasuoni che viene riflessa (eco) consente di ottenere informazioni sulla differenza di impedenza tra i due tessuti. Aria e acqua hanno bassa impedenza acustica; grasso, fegato e muscolo intermedia e osso altissima. Aria o gas bassa impedenza acustica, riflessione totale zone d’ombra. L’elevata impedenza acustica dell’osso non consente all’ecotomografia di visualizzare tutto ciò che è situato posteriormente. Dipartimento di Scienze Chirurgiche, Radiologiche e Odontostomatologiche – S.C. Radiologia 2 - Università degli studi di Perugia - Dir. Prof. M. Scialpi

Ecotomografia Diagnostica per immagini Corso di Laurea Magistrale in Medicina e Chirurgia Anno accademico 2015-2016 Per questo motivo l’aria e l’ osso costituiscono i due principali ostacoli alla propagazione degli US nel contesto delle strutture corporee. aria tra trasduttore e superficie corporea: interposizione di gel idrosolubili. -osso e aria : individuazione di finestre acustiche idonee al fine di studiare ogni organo profondo evitando che il fascio US incontri osso e aria. Attenuazione: riduzione della intensità delle onde sonore a causa dell’assorbimento. La frequenza del fascio di ultrasuoni è direttamente proporzionale all’attenuazione. All’aumentare della frequenza aumenta l’attenuazione, viceversa al diminuire della frequenza diminuisce l’attenuazione. -Frequenze alte ( > 7,5 Mega Hertz) hanno maggiore capacità risolutiva: valutazione dei tessuti superficiali (tiroide, mammella, scroto ecc.) -Frequenze basse (tra 3 e 5 MHz) studio degli organi addominali. Dipartimento di Scienze Chirurgiche, Radiologiche e Odontostomatologiche – S.C. Radiologia 2 - Università degli studi di Perugia - Dir. Prof. M. Scialpi

Ecotomografia Apparecchiature e formazione dell’immagine Diagnostica per immagini Corso di Laurea Magistrale in Medicina e Chirurgia Anno accademico 2015-2016 Apparecchiature e formazione dell’immagine Un ECOGRAFO è costituito da: SONDA (trasmette e riceve il segnale) SISTEMA ELETTRONICO (genera l’impulso, riceve l’eco di ritorno, rielabora il segnale ricevuto) SISTEMA DI VISUALIZZAZIONE Gli ecotomografi si distinguono in: Carrellati (consentono il massimo delle prestazioni e degli accessori disponibili) Portatili: sono compatti e leggeri (in genere intorno ai 7-10 kg); sono in genere dotati di più sonde, del Doppler, color-Doppler, etc.; c) ultraportatili: sono estremamente compatti e maneggevoli. Dipartimento di Scienze Chirurgiche, Radiologiche e Odontostomatologiche – S.C. Radiologia 2 - Università degli studi di Perugia - Dir. Prof. M. Scialpi

Ecotomografia Generazione degli ultrasuoni Diagnostica per immagini Corso di Laurea Magistrale in Medicina e Chirurgia Anno accademico 2015-2016 Generazione degli ultrasuoni In ecotomografia gli ultrasuoni vengono generati grazie alla possibilità di convertire energia elettrica in energia meccanica (e viceversa) attraverso elementi dotati di proprietà piezoelettriche. L’effetto piezoelettrico è la proprietà di alcuni cristalli di quarzo o di alcuni tipi di ceramiche, di vibrare ad alta frequenza se collegati ad una tensione elettrica e se attraversati da una corrente elettrica alternata. Viceversa, ultrasuoni che fanno vibrare i cristalli piezoelettrici determinano l'induzione di un voltaggio nel relativo circuito elettrico. La sonda ecografica, o trasduttore, contiene i cristalli piezoelettrici e posta a contatto con la cute o i tessuti del soggetto, emette fasci di ultrasuoni e riceve il segnale degli echi riflessi. Dipartimento di Scienze Chirurgiche, Radiologiche e Odontostomatologiche – S.C. Radiologia 2 - Università degli studi di Perugia - Dir. Prof. M. Scialpi

Ecotomografia Tipi di trasduttore Diagnostica per immagini Corso di Laurea Magistrale in Medicina e Chirurgia Anno accademico 2015-2016 Tipi di trasduttore trasduttori lineari: necessitano di un’ampia finestra acustica, danno un’immagine rettangolare e sono particolarmente utili nello studio delle strutture superficiali o di media profondità. trasduttori settoriali: richiedono finestre acustiche limitate, danno un’immagine conica e sono molto utili nello studio di strutture anche molto profonde. trasduttori convex danno un’immagine trapezoidale, richiedono finestre acustiche poco più ampie di quelle necessarie per le sonde settoriali e sono molto utili nello studio di strutture a media profondità. Esistono poi trasduttori dedicati come gli endocavitari (sonde endorettali, transvaginali, transuretrali, endovascolari, endoscopici e laparoscopici) e quelli intraoperatori. Dipartimento di Scienze Chirurgiche, Radiologiche e Odontostomatologiche – S.C. Radiologia 2 - Università degli studi di Perugia - Dir. Prof. M. Scialpi

Ecotomografia Terminologia ecografica Diagnostica per immagini Corso di Laurea Magistrale in Medicina e Chirurgia Anno accademico 2015-2016 Terminologia ecografica Dipartimento di Scienze Chirurgiche, Radiologiche e Odontostomatologiche – S.C. Radiologia 2 - Università degli studi di Perugia - Dir. Prof. M. Scialpi

Ecotomografia Diagnostica per immagini Corso di Laurea Magistrale in Medicina e Chirurgia Anno accademico 2015-2016 Quando nell’immagine sono presenti degli echi significa che la struttura in esame ha un’organizzazione non omogenea e presenta pertanto interfacce più o meno numerose (si pensi al parenchima epatico o renale). L’assenza di tali echi dimostra invece che la struttura in esame ha una struttura omogenea e non presenta alcuna interfaccia (si pensi al sangue o all’urina). Risulta quindi chiaro che i diversi organi presentano una ecostruttura specifica a seconda delle loro caratteristiche anatomo-patologiche. Dipartimento di Scienze Chirurgiche, Radiologiche e Odontostomatologiche – S.C. Radiologia 2 - Università degli studi di Perugia - Dir. Prof. M. Scialpi

Ecotomografia Possiamo quindi distinguere le seguenti ecostrutture: Diagnostica per immagini Corso di Laurea Magistrale in Medicina e Chirurgia Anno accademico 2015-2016 Possiamo quindi distinguere le seguenti ecostrutture: solida omogenea: tipica dei parenchimi; solida disomogenea: con echi di varia entità distribuiti in maniera disordinata. Tipica del tessuto adiposo, mammella, alterazioni diffuse infiammatorie, tumori maligni, etc. ; solida fibrillare: strutture tendinee e legamentose; solida fascicolare: tipica dei grossi nervi periferici; liquida pura: assenza totale di echi, tipica di urina, cisti sierose, etc. ; liquida corpuscolata: presenza di echi in un contesto liquido, tipica della bile densa, emorragie, ascessi empiemi mista: componente solida e liquida insieme, tipica di alcuni tumori; calcificazioni e strutture a contenuto gassoso, tipica la prima dei calcoli, la seconda di ascessi, lume intestinale; Dipartimento di Scienze Chirurgiche, Radiologiche e Odontostomatologiche – S.C. Radiologia 2 - Università degli studi di Perugia - Dir. Prof. M. Scialpi

Ecotomografia Effetto Doppler Diagnostica per immagini Corso di Laurea Magistrale in Medicina e Chirurgia Anno accademico 2015-2016 Effetto Doppler Fenomeno fisico che consiste nella variazione apparente della frequenza o della lunghezza d'onda di un'onda, percepita da un osservatore che si trovi in movimento o in quiete rispetto alla sorgente delle onde stesse, anch'essa in movimento o in quiete. La frequenza aumenta se la sorgente in movimento si avvicina all’osservatore in grado di rilevarla e viceversa. Le frequenze di emissione e ricezione rimangono invece uguali esclusivamente se la distanza tra sorgente e corpo analizzato rimane costante. Dipartimento di Scienze Chirurgiche, Radiologiche e Odontostomatologiche – S.C. Radiologia 2 - Università degli studi di Perugia - Dir. Prof. M. Scialpi

Ecotomografia Diagnostica per immagini Corso di Laurea Magistrale in Medicina e Chirurgia Anno accademico 2015-2016 L’effetto Doppler è regolato dalla seguente relazione: 2v fi cosα Δf= ---------------- c Δf= Doppler shift (fi-fr) v= Velocità struttura bersaglio fi= frequenza onda incidente fr= frequenza onda riflessa α= angolo di incidenza del fascio c= velocità di propagazione degli ultrasuoni Dipartimento di Scienze Chirurgiche, Radiologiche e Odontostomatologiche – S.C. Radiologia 2 - Università degli studi di Perugia - Dir. Prof. M. Scialpi

Ecotomografia Diagnostica per immagini Corso di Laurea Magistrale in Medicina e Chirurgia Anno accademico 2015-2016 Acquisizione ad onda continua: il trasduttore è costituito da due cristalli montati sullo stesso supporto; l’uno continuamente emittente e l'al­tro a ricezione continua. Doppler ad emissione pulsata: la sonda è dotata di un solo cristallo che funziona sia da trasmetti­tore che da ricevitore. Eco-color-Doppler: la tecnica consente di associare alla normale immagine ecografica in scala di grigi la rappresentazione diretta del flusso ematico. Il codice cromatico rosso è tarato per i flussi in avvicinamento alla sonda, il blu per quelli in allontanamento. Power-Doppler: il colore e la luminosità dei segnali power-Doppler sono in relazione al numero delle emazie in movimento nell'interno del vaso in esame e al loro spostamento. Dipartimento di Scienze Chirurgiche, Radiologiche e Odontostomatologiche – S.C. Radiologia 2 - Università degli studi di Perugia - Dir. Prof. M. Scialpi

Ecotomografia Ecotomografia 3D Diagnostica per immagini Corso di Laurea Magistrale in Medicina e Chirurgia Anno accademico 2015-2016 Ecotomografia 3D Consente una ri­costruzione volumetrica di tipo trapezoidale. L'acquisizione del segnale 3D viene operata da un convertitore di scansione interpolato con il tempo di ritorno del fascio e quindi convertito su algoritmi desunti dai dati otte­nuti. Lo stesso meccanismo si applica alla mappa dei color-Doppler e quindi alla visualizzazione della distribuzione vascolare. Aumento del campo di visualizzazione (extended field of imaging wiew), utile nello studio del distretto muscolare per evidenziare tutto il muscolo in esame. Ricostruzione multiplanare (MPR), par­ticolarmente utile in ostetricia per lo stu­dio delle camere cardiache. Volume rendering per lo studio della palatoschisi.   Dipartimento di Scienze Chirurgiche, Radiologiche e Odontostomatologiche – S.C. Radiologia 2 - Università degli studi di Perugia - Dir. Prof. M. Scialpi

Ecotomografia Modalità operative Diagnostica per immagini Corso di Laurea Magistrale in Medicina e Chirurgia Anno accademico 2015-2016 Modalità operative Modulazione di ampiezza (Amplitude Mode = A-Mode): consente un’analisi monodimensionale del segnale ecografico. Ogni eco è rappresentato come una deflessione della linea di base, come un "picco", la cui ampiezza corrisponde all'intensità del segnale che lo ha generato. Time Motion Mode (TM-Mode): consente di ottenere immagini bidimensionali dinamiche in cui ogni eco è rappresentato da un punto luminoso. La tecnica è simile all'A-Mode, con la differenza che viene registrato anche il movimento dell'eco. Modulazione di luminosità (Brightness Mode o B-Mode): consente immagini bidimensionali con differenti tonalità ed è il risultato degli echi provenienti da una sezione del distretto corporeo in esame. Le apparecchiature ecotomografiche consentono un imaging dinamico di almeno 16 scansioni complete al secondo. Tecnica elastografica: consente di valutare le proprietà elastiche dei tessuti (tiroide, mammella, prostata e fegato) con l’obiettivo di differenziare lesioni benigne e maligne. Più recentemente l’elastografia ARFI (acoustic radiation force impulse) è stata utilizzata nella valutazione della fibrosi epatica nei pazienti con epatopatia cronica. Dipartimento di Scienze Chirurgiche, Radiologiche e Odontostomatologiche – S.C. Radiologia 2 - Università degli studi di Perugia - Dir. Prof. M. Scialpi

Ecotomografia Esecuzione dell’esame Diagnostica per immagini Corso di Laurea Magistrale in Medicina e Chirurgia Anno accademico 2015-2016 Esecuzione dell’esame Addome: decubito dorsale perché la disposizione degli organi endoaddominali è simmetrica e meglio interpretabile. Torace: paziente seduto sul lettino perché, in questa posizione, eventuali raccolte liquide tendono a portarsi verso il basso. Strutture più superficiali: la posizione del paziente dipenderà dalla regione oggetto di indagine. L’ambiente in cui si effettua un esame ecografico deve essere in penombra di modo che si possa osservare al meglio le immagini che scorrono sul monitor. L’operatore è seduto di fronte all’apparecchio con il paziente alla sua destra, se destrimano, o alla sua sinistra, se mancino. Dipartimento di Scienze Chirurgiche, Radiologiche e Odontostomatologiche – S.C. Radiologia 2 - Università degli studi di Perugia - Dir. Prof. M. Scialpi

Ecotomografia Indicazioni/Controindicazioni Diagnostica per immagini Corso di Laurea Magistrale in Medicina e Chirurgia Anno accademico 2015-2016 Indicazioni/Controindicazioni   Dolore addominale, ai fianchi o alla schiena; Segni o sintomi ascrivibili a patologie di pertinenza addominale (es. ittero o ematuria); Masse palpabili, come masse addominali o organomegalia; Alterazioni di valori emato-chimici o reperti anomali riscontrati con altre tecniche di imaging e suggestivi di patologia addominale; Follow-up di patologie note in sede addominale; Ricerca di metastasi o neoplasie primitive occulte; Valutazione di sospette anomalie congenite; Trauma addominale; Valutazione pre- e post-trapianto; Pianificazione e guida di procedure interventistiche; Ricerca di raccolte e falde fluide peritoneali e retroperitoneali. Non esistono controindicazioni assolute. Dipartimento di Scienze Chirurgiche, Radiologiche e Odontostomatologiche – S.C. Radiologia 2 - Università degli studi di Perugia - Dir. Prof. M. Scialpi