ANATOMIA PER IMMAGINI UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI CASSINO FACOLTA’ DI SCIENZE MOTORIE Corso di Laurea L-22 ANATOMIA PER IMMAGINI TOMOGRAFIA E RISONANZA AA 2009-2010 Dr.ssa Veronica Papa

RIEPILOGO LEZIONE PRECEDENTE L’IMMAGINE RADIOGRAFICA L’immagine radiografica è, quindi, la risultante del passaggio di fotoni attraverso il distretto corporeo da analizzare. In particolare, l’immagine viene generata non tanto dal passaggio dei fotoni, quanto dalla loro interazione con i tessuti: si genereranno, infatti, contrasti differenti a seconda della densità del tessuto e del suo spessore, oltre che della densità del raggio. Più raggi arrivano ad impressionare la pellicola, più questa risulterà nera; viceversa più il fascio viene attenuato dall’interazione con la materia, più l’immagine risulterà chiara. Dr.ssa Veronica Papa

Maggiore attenuazione del fascio di raggi X =aree chiare (radioopacità) Minore attenuazione del fascio di raggi X =aree scure (radiotrasparenza). Attenzione! Radiopacità e radiotrasparenza sono, comunque, termini relativi, non assoluti: una struttura anatomica sarà radioopaca o radiotrasparente rispetto ad un’altra struttura, ma il suo livello di grigio dipenderà anche da altri fattori (energia dei raggi X, tipo di pellicola). Dr.ssa Veronica Papa

Dr.ssa Veronica Papa

PERCHE’ SI FA Lo studio radiografico delle ossa ha lo scopo di analizzare la morfologia e la struttura delle componenti scheletriche in esame e di valutarne la correttezza dei rapporti articolari. Le alterazioni ossee evidenziabili con l'indagine radiografica sono molteplici. Fra queste, ricordiamo le malformazioni scheletriche, gli esiti di traumi recenti o pregressi (fratture, lussazioni e loro reliquati), le flogosi ossee o articolari, i processi degenerativi o neoplastici a partenza dai diversi componenti dell'apparato osteoarticolare. Dr.ssa Veronica Papa

Dr.ssa Veronica Papa

Dr.ssa Veronica Papa

METALLO Dr.ssa Veronica Papa

L’ECOGRAFIA Le immagini ecografiche si producono per effetto della riflessione degli ultrasuoni da parte dei tessuti; si sfruttano, cioè, le variazioni dell’impedenza acustica (ovvero l’opposizione al flusso di energia acustica da parte del mezzo di trasmissione) per visualizzare i diversi piani tissutali. E’ un’indagine routinaria, usata sia in ambito radiologico che chirurgico e ostetrico. La sua diffusione è stata favorita dalla innocuità ed economicità di questa tecnica che ha, però, lo svantaggio di essere fortemente operatore-dipendente sia per l’acquisizione delle immagini che per la loro interpretazione. In campo ortopedico, l’ecografia trova ampia applicazione nello studio delle patologie mio-tendinee, mentre non ha praticamente alcun ruolo nell’imaging dell’osso o degli organi circondati da aria che gli ultrasuoni non sono in grado di attraversare. Dr.ssa Veronica Papa

PERCHE’ SI FA L'ecografia può essere utilmente impiegata nello studio di numerosi organi (fra i principali, tiroide, mammella, muscoli, fegato e vie biliari, pancreas, milza, rene, prostata, vescica, utero ed ovaie) dei quali è in grado di precisare le alterazioni strutturali conseguenze di numerose malattie. In particolare, l'ecografia può evidenziare noduli di diversa natura,purché raggiungano dimensioni apprezzabili. L'ecografia non è indicata nello studio di organi circondati da osso o aria (che gli ultrasuoni non possono attraversare) e va preceduta da altre indagini in determinate condizioni (ad esempio, l'ecografia della mammella va eseguita dopo la mammografia nelle donne di età superiore ai 35 - 40 anni). Dr.ssa Veronica Papa

Durante il funzionamento, la sonda trasmette piccoli “pacchetti” di ultrasuoni. Gli echi ritornati alla sonda generano la produzione di un segnale elettrico. 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). Dr.ssa Veronica Papa

Dr.ssa Veronica Papa

Dr.ssa Veronica Papa

RIFLESSIONE DIRETTA E IMMAGINE DI PARETE Dr.ssa Veronica Papa

RIFRAZIONE Dr.ssa Veronica Papa

SCATTERING E IMMAGINE DI PARENCHIMA Dr.ssa Veronica Papa

Dr.ssa Veronica Papa

CONO D'OMBRA POSTERIORE Strutture con impedenza acustica particolarmente elevata possono causare la completa riflessione del fascio ultrasonoro. Tale fenomeno produce posteriormente un’ombra acustica priva di echi, dovuta al fatto che i tessuti situati in piani posteriori non vengono raggiunti dal fascio di US. Può essere prodotto da calcoli, gas, strutture ossee e strutture fibrose dense (cicatrici). Dr.ssa Veronica Papa

RINFORZO DI PARETE POSTERIORE L’artefatto consiste nell’aumento di intensità degli echi posti nella zona a valle di una raccolta liquida. Il fascio di US, che attraversa un liquido, non viene nè assorbito nè attenuato e non produce echi. Nei tessuti che stanno a lato della raccolta liquida il fascio subisce invece i normali fenomeni di attenuazione. Ne deriva che a valle della raccolta liquida arrivano segnali di diversa intensità, essendo più intensi quelli che hanno attraversato la raccolta stessa: il tessuto situato posteriormente alla raccolta liquida emette segnali molto più intensi rispetto ai circostanti. Dr.ssa Veronica Papa

TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA E' un esame diagnostico che impiegando una complessa apparecchiatura a raggi X consente di ricostruire al computer "sezioni" della regione corporea indagata. La tomografia computerizzata (TC) utilizza tubi radiogeni e file di rivelatori che ruotano intorno al paziente. Le misurazioni dell’assorbimento dei raggi X vengono poi processate matematicamente e tradotte in un’immagine. È una tecnica, quindi, non invasiva che fornisce una serie di immagini assiali del corpo distinguendo i vari organi e tessuti in base alla loro DENSITÀ grazie ad un fascio di radiazioni X che attraversa il corpo da differenti punti di vista. Dr.ssa Veronica Papa

TOMOGRAFIA VS RADIOGRAFIA Svantaggi della radiologia tradizionale Sovrapposizione delle strutture specialmente se di densità simile (differenza di densità necessaria per distinguere due strutture: 5%). Vantaggi della tomografia computerizzata L'utilizzo di un fascio collimato fornisce un segnale quasi privo di radiazioni diffuse. I detettori risentono del rumore meno dei tradizionali sistemi schermo-pellicola. Le immagini assiali sono libere da sovrapposizioni. Dr.ssa Veronica Papa

PERCHE’ SI FA E' un esame definito "di secondo livello", cioè volto a chiarire dubbi diagnostici di una certa importanza, ai quali gli esami radiologici ed ecografici più semplici e meno costosi non sono arrivati a dare una risposta definitiva. La Tomografia Computerizzata può essere utilizzata in qualsiasi distretto corporeo: essa è generalmente capace di visualizzare con sufficiente completezza lo scheletro e le articolazioni senza necessità di far ricorso al mezzo di contrasto. Per i restanti distretti è invece assi spesso necessario utilizzare il mezzo di contrasto con somministrazione endovenosa e, per lo studio dell'addome, anche del contrasto per via orale. Ha assunto particolare valore in alcune patologie traumatiche come le fratture del bacino e dell’acetabolo o nelle fratture articolari complesse dove una definizione dettagliata del danno era di difficile acquisizione. Dr.ssa Veronica Papa

COME SI ESEGUE Per eseguire l'esame il paziente viene invitato a sdraiarsi sul lettino, a rilassarsi ed a ridurre al minimo i movimenti volontari. In tutto l'esame non supera generalmente i 30-40 minuti. In molte circostanze al paziente può essere chiesto di restare in apnea per pochi secondi. Durante l'esame il lettino su cui il paziente è sdraiato viene fatto scorrere all'interno di una "ciambella" molto larga, che contiene la strumentazione necessaria alla acquisizione delle immagini. Nel corso dell'esame il movimento di alcuni componenti all'interno della "ciambella" produce un leggero rumore, che comunque non è fastidioso. Dr.ssa Veronica Papa

PRIMA DELL’ESAME In rapporto al tipo di esame, può essere necessario eseguire esami di laboratorio per documentare la funzionalità renale ed epatica e ottenere il tracciato elettroforetico delle proteine plasmatiche. Nell'eventualità di dover far ricorso al mezzo di contrasto, il giorno dell'esame è opportuno essere digiuni da almeno 6 ore. Inoltre, per le pazienti in età fertile, l'esame va eseguito solo se sia possibile escludere lo stato di gravidanza. Dr.ssa Veronica Papa

Cosa dire al medico radiologo E' molto importante riferire i sintomi che hanno portato all'esecuzione dell'esame ed esibire tutti gli esami radiologici ed ecografici eseguiti in precedenza. Nel caso che l'esame sia ripetuto a distanza di tempo è necessario riportare la TC precedente. Il medico radiologo deve poter consultare il risultato di eventuali altri esami strumentali o visite specialistiche e - se disponibili - della relazione del curante o di lettere di dimissioni emesse in occasione di precedenti ricoveri. E' inoltre necessario segnalare al medico radiologo l'esistenza di eventuali allergie e se in passato vi sono state reazioni al mezzo di contrasto. Dr.ssa Veronica Papa

COME FUNZIONA LA TC Uno strato più o meno sottile del corpo viene attraversato da un fascio di raggi X altamente, prodotto da un tubo che ruota intorno al paziente, in maniera consensuale a dei rivelatori posti al di là del paziente. I dati relativi all’attenuazione del fascio, ottenuti dai diversi “punti di vista”, vengono inviati ad un elaboratore che, attraverso complessi algoritmi matematici, ricostruisce le immagini delle strutture anatomiche presenti nello strato considerato. La visualizzazione a strati delle strutture anatomiche elimina il problema della sovrapposizione presente invece nell’esame radiografico. Dr.ssa Veronica Papa

Dr.ssa Veronica Papa

VOXEL Ogni strato corporeo viene suddiviso dalla macchina in unità di volume elementari (VOlume x Element = Voxel). L’attenuazione del fascio viene calcolata per ogni singolo voxel. Dr.ssa Veronica Papa

SCALA E UNITÀ DI HUNSFIELD La densità dei tessuti viene espressa da una scala di grigi costruita sulla base delle unità (o numeri) di Hunsfield (UH), così dette in onore dell’inventore della TC. L’unità di Hunsfield o numero TC è un valore adimensionale proporzionale alla densità del tessuto. E’ alla densità dell’acqua che per convenzione è pari a 0. Al di sopra e al di sotto di tale valore si localizzano le densità dei diversi tessuti della materia vivente. Negli esami TC si parla di densità: gli organi ed i tessuti potranno essere iperdensi, ipodensi o isodensi in relazione ad un altro organo o tessuto o alla densità di riferimento dell’acqua. Dr.ssa Veronica Papa

Dr.ssa Veronica Papa

FORMAZIONE DELL’IMMAGINE TC Dietro alle variazioni cromatiche di una immagine TC, ci sono, quindi, dei numeri che possono essere letti che possono dare delle informazioni quantitative oggettive sulla densità del tessuto considerato. La modalità di visualizzazione delle immagini TC può essere variata ed aggiustata, con le tecniche di post-processing in maniera tale da esaltare o sopprimere informazioni presenti nelle immagini stesse. È così possibile discriminare anche piccole differenze di densità (fino a 0,5%) e rappresentarle con livelli di grigi differenti. Ciò si traduce in una maggiore risoluzione di contrasto rispetto all’esame RX. Dr.ssa Veronica Papa

RISONANZA MAGNETICA La Risonanza Magnetica (RM) è una moderna tecnica diagnostica usata in medicina che fornisce immagini dettagliate del corpo umano. Permette di visualizzare e diagnosticare facilmente molte malattie e alterazioni degli organi interni. La RM utilizza onde radio a campi magnetici e pertanto non presenta rischio di radiazioni X. La RM produce immagini di sezioni del corpo che vengono visualizzate attraverso l'uso di un monitor televisivo e originate grazie all'aiuto di un computer che trasforma gli impulsi radio nelle immagini anatomiche. Dr.ssa Veronica Papa

PERCHE’ SI FA La RM può essere usata per la diagnosi di una grande varietà di condizioni patologiche che coinvolgano gli organi e i tessuti del corpo. Questa metodica è particolarmente utile nella diagnosi delle malattie del cervello e della colonna vertebrale, dell'addome e pelvi (fegato e utero) dei grossi vasi (aorta) e del sistema muscolo-scheletrico (articolazioni, osso, tessuti molli). Dr.ssa Veronica Papa

Nel caso che un medico prescriva un esame RM non significa necessariamente che il paziente sia affetto da qualche grave patologia. Esistono infatti parti del corpo e condizioni patologiche (anche benigne) che possono essere dimostrate molto bene e con maggiore precisione . In tali casi quindi il ricorso alla RM rappresenta un risparmio di tempo ed una migliore e più precisa diagnosi. Prima di essere sottoposti all' indagine RM il paziente verrà intervistato allo scopo di prevenire eventuali danni causati dall'esposizione del paziente al forte campo magnetico prodotto dalla macchina di RM. In particolare dovrà essere accertata la presenza di pace-maker cardiaco, pompe di infusione interne, neurostimolatori, protesi all'orecchio interno che possono subire danneggiamenti sotto l'azione del campo magnetico. Dr.ssa Veronica Papa

Analogamente possono costituire controindicazione all'esame la presenza di schegge metalliche all'interno del corpo e in particolare in vicinanza degli occhi, clips metalliche a seguito di interventi chirurgici al cervello o al cuore. E' bene segnalare l'eventuale stato di gravidanza, specie se nel primo trimestre, ed eventuali allergie specie ai metalli. Prima dell'indagine è bene togliere oggetti di metallo, orologio, schede magnetiche, trucco al viso, lenti a contatto, chiavi, monete e tutt'altro di metallico indossato. Dr.ssa Veronica Papa

COME SI SVOLGE Dopo il colloquio con il medico radiologo, il paziente verrà accompagnato all'interno della sala diagnostica; verrà fatto sdraiare in un lettino e in relazione al tipo di organo da studiare potranno essere posizionate all'esterno del corpo le cosiddette "bobine di superficie“. In relazione al tipo di patologia da studiare, potrà essere somministrato un mezzo di contrasto (mdc) A differenza di altre indagini diagnostiche (come per esempio l'angiografia o la TC) la quantità di mdc generalmente necessaria per la diagnosi è modesta. Queste sostanze contrastografiche possono in casi molto rari procurare effetti collaterali di tipo allergico. L'indagine RM ha una durata variabile; mediamente la permanenza all'interno della macchina è di circa 30’. Terminato l'esame diagnostico il paziente può tornare a casa senza particolari problemi. Dr.ssa Veronica Papa

Dopo l'esame Le immagini del corpo in sezione ottenute durante la permanenza del paziente all'interno della macchina RM vengono visualizzate in un schermo televisivo, e quindi in un secondo tempo "stampate" su di una pellicola simil-radiografica. Tale pellicola verrà utilizzata dal Radiologo per la diagnosi che verrà poi trascritta nel Referto. Il referto scritto e le immagini su pellicola verranno poi consegnate al paziente a distanza di un paio di giorni dall'esame o inviate al medico curante. Dr.ssa Veronica Papa

RM vs TC Modalità di formazione delle immagini: Radiografia e TAC si basano sulla trasmissione di Raggi X; la RM rileva e analizza l’emissione di segnali indotti dall’organismo a seguito dell’applicazione di un campo magnetico e di radiofrequenze. La RM produce immagini a risoluzione intrinseca piuttosto bassa, ma tende a mettere in evidenza le differenze tra tessuti diversi (si dice che ha un'"alta risoluzione di contrasto“). La TC ha un'alta "risoluzione spaziale" ovvero ti distingue nettamente due punti come diversi, ma ti da poche informazioni sulle differenze tra tessuti. Dr.ssa Veronica Papa

RISONANZA MAGNETICA NUCLEARE I nuclei di alcuni elementi con numero dispari di protoni e/o neutroni (es. 1H) sono dotati di spin intrinseco, cioè ruotano intorno a se stessi. Dato che ogni carica elettrica in movimento produce un campo magnetico, anche questi nuclei, carichi elettricamente e dotati di spin, sono associati ad un campo magnetico microscopico detto momento magnetico nucleare o dipolo magnetico. I sistemi RM producono immagini utilizzando le proprietà magnetiche del nucleo dell’idrogeno, che è l’elemento più abbondante nell’organismo. Il campo magnetico terrestre non è sufficientemente forte per influenzare l’orientamento dei dipoli magnetici. Se i vettori magnetici sono disposti in maniera casuale nello spazio, il vettore magnetico risultante dalla loro somma è nullo. Dr.ssa Veronica Papa

In presenza di un forte campo magnetico esterno stazionario (B0), i protoni tendono ad orientarsi parallelamente alla direzione del campo magnetico esterno. Si produce così una magnetizzazione risultante M, orientata parallelamente a B0. Inoltre sempre per effetto di B0, il momento magnetico di ciascun protone comincia a ruotare, cioè a precedere attorno alla direzione di B0 nello stesso modo in cui l’asse di una trottola ruota intorno alla direzione della forza di gravità. Dr.ssa Veronica Papa

Dr.ssa Veronica Papa

La frequenza con cui i protoni ruotano attorno alla direzione di B0 è detta frequenza di precessione o di Larmor In condizioni di equilibrio, in presenza di un campo magnetico uniforme, tutti i protoni hanno la stessa frequenza, ma non la stessa fase di precessione. Lo stato di equilibrio appena descritto può essere alterato mediante l’applicazione di radiofrequenze (RF), cioè di onde elettromagnetiche, la cui frequenza sia uguale a quella di precessione dei protoni (frequenza di Larmor). Solo in tali condizioni si verifica il fenomeno della risonanza magnetica nucleare , cioè il passaggio di energia dalla RF ai protoni. Dr.ssa Veronica Papa

Una volta cessato l’impulso RF, si verificano due seguenti fenomeni inversi che tendono a ritornare allo stato di equlibrio. Il tempo che gli e- impiegano a ritornare allo stato di equilibrio viene è responsabile della generazione delle immagini: Il T2 o tempo di rilassamento trasversale è un misura del tempo richiesto ai protoni (spin) per desincronizzarsi in relazione al reciproco scambio di energia. Grosse molecole hanno T2 più brevi. Il T1 o tempo di rilassamento longitudinale è un misura del tempo richiesto ai protoni per tornare alle condizioni di equilibrio iniziale, grazie alla cessione di energia al microambiente circostante (lattice).Il valore di T1 per un dato tessuto dipende dall’intensità del campo magnetico principale e la dimensione della molecola stessa. Dr.ssa Veronica Papa

I segnali di RMN vengono utilizzati per formare un’immagine in cui le tonalità di grigio dei tessuti rappresentati sono tanto più chiare quanto più intenso è il segnale da essi emesso e viceversa. Dr.ssa Veronica Papa