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

SCOPO DEL CORSO Alla fine del corso, lo studente dovrà essere in grado di leggere, comprendere ed interpretare un referto. Non dovrà in nessun caso effettuare una diagnosi, cosa che oltre a non essere di sua competenza costituisce un reato penalmente rilevante. A questo scopo gli saranno fornite nozioni di base riguardanti le principali metodiche diagnostiche, quali Radiografia, Ecografia Risonanza magnetica e TAC . Dr.ssa Veronica Papa

STRUTTURA DEL CORSO Il corso prevede 4 lezioni frontali della durata di 4 ore ciascuna. Ha frequenza obbligatoria. L’ultima lezione sarà dedicata alla verifica dell’apprendimento tramite test scritto. Dr.ssa Veronica Papa

INTRODUZIONE ALL’IMAGING Nella maggior parte delle patologie a carico dell’apparato locomotore e muscolo scheletrico, la diagnostica strumentale si avvale esclusivamente di tecniche di imaging, ossia dell’insieme di quelle tecniche che consentono di studiare l’anatomia (normale o patologica) in vivo, mediante la formazione e l’analisi di immagini di distretti corporei. Viene utilizzato da qualificati operatori sanitari, quali Radiologi, Neuroradiologi e Medici Nucleari che, avvalendosi dell’aiuto del Tecnico Sanitario di Radiologia Medica, eseguono l’esame su richiesta del medico curante e scrivono il referto. Dr.ssa Veronica Papa

Radiologia convenzionale Tomografia Computerizzata (TC) Le tecniche di imaging, basate sul principio di interazione fra energia e materia, possono essere suddivise in base alla sorgente di energia che utilizzano come fonte. Si distinguono: Radiologia convenzionale Tomografia Computerizzata (TC) Risonanza Magnetica (RM) Ecografia. Denominazione delle indagini - Radiologia-> Radiografia, Radioscopia - Ecografia-> Ecografia (Doppler) - Tomografia computerizzata -> TAC / TC - Risonanza magnetica-> Risonanza (magnetica) Dr.ssa Veronica Papa

Tomografia Computerizzata TIPOLOGIA DI ESAME FONTE DI ENERGIA Radiografia Raggi X Tomografia Computerizzata Ecografia Ultrasuoni Risonanza Magnetica Campi magnetici e radiofrequenze Dr.ssa Veronica Papa

UN PO’ DI FISICA DELLE RADIAZIONI Si definisce radiazione (onda) la propagazione ondulatoria di energia da un punto ad un altro nello spazio. Nelle onde non si ha alcun trasporto di materia ma soltanto di energia. Una fondamentale classificazione delle onde le suddivide in: - Onde meccaniche (come le onde del mare, il suono) generate da un fenomeno meccanico necessitano di un mezzo di propagazione. - Onde elettromagnetiche (come la luce e le onde radio) che hanno alla base una variazione del campo elettrico e si propagano nel vuoto. Dr.ssa Veronica Papa

L’energia può essere trasferita sotto forma di: Quantità discrete di energia privi di massa (quanti) Particelle dotate di massa. Lo spostamento di energia sotto forma di quanti porta alla formazione di radiazioni elettromagnetiche a cui appartengono i raggi X e g. Dr.ssa Veronica Papa

LO SPETTRO ELETTROMAGNETICO Dr.ssa Veronica Papa

I RAGGI X Erano in grado di attraversare corpi opachi alla luce. La scoperta dei raggi X avvenne casualmente nel 1895 ad opera del fisico tedesco Wihelm Conrad Roentgen, che data la natura ignota di queste radiazioni le chiamò Raggi X. I raggi scoperti avevano le seguenti caratteristiche: Erano in grado di attraversare corpi opachi alla luce. Erano in grado di emettere fluorescenza se fatti interagire con sali di platino, zinco e altri metalli pesanti. Potevano impressionare una lastra fotografica. Dr.ssa Veronica Papa

LA PRIMA RADIOGRAFIA Roentgen ebbe, quindi, la geniale intuizione di provare a vedere cosa succedeva se tra una sorgente di raggi X e una lastra fotografica si interponeva un oggetto. Dr.ssa Veronica Papa

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FORMAZIONE DEI RAGGI X I raggi X si producono all’interno del tubo radiogeno dove un fascio di elettroni (e-) ad alta frequenza (e quindi energia) viene sparato contro atomi bersaglio di una placca metallica. Una volta colpiti gli atomi della placca vengono ionizzati, perdendo un e-. L’ e- perso viene rimpiazzato con un e- dell’orbitale più esterno che cedendo energia genera un fascio di raggi X. Dr.ssa Veronica Papa

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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

ATTENUAZIONE DEI RAGGI X L’attenuazione del fascio dei raggi X dipende sia dalla densità atomica dei tessuti attraversati sia dal loro spessore. In altre parole, quando il fascio attraversa tessuti di densità atomica differente, come ad esempio il tessuto muscolare ed il tessuto osseo, l’attenuazione, a parità di spessore, sarà maggiore da parte del tessuto osseo, più denso; quando, invece, viene attraversato una regione anatomica costituita da solo tessuto muscolare o, comunque, tessuti molli, l’attenuazione sarà direttamente proporzionale allo spessore. Dr.ssa Veronica Papa

TESSUTO DENSITA’ Muscolo 1 g/cm3 Tessuto adiposo 0,91 g/cm3 Tessuto osseo 1,85 g/cm3 Dr.ssa Veronica Papa

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La radiografia è la “somma“ delle ombre create dalla differenza di contrasto tra i tessuti. Lo spessore e la natura dei tessuti influenzano, infatti, l’attenuazione del raggio e la conseguente tonalità di grigio dell’immagine risultante Dr.ssa Veronica Papa

RADIOGRAFIA DELLO SCHELETRO La radiografia delle ossa e dell’apparato muscolo- scheletrico, è la più antica applicazione dei raggi X allo studio del corpo umano. Essa è, quindi, resa possibile dalla marcata radiopacità intrinseca delle ossa, determinata dall’elevato contenuto di calcio costituente la matrice. I componenti ossei più frequentemente esaminati sono il cranio, il rachide e le ossa degli arti e del bacino. Per mostrare immagini nette e definite, sono state elaborate proiezioni molto precise e tecniche di posizionamento del paziente: vige, infatti, la regola basilare delle due proiezioni ortogonali: l’indagine, quando possibile, deve essere effettuata in due incidenze proiettive perpendicolari fra loro allo scopo di ottenere una visione geometricamente completa della parte anatomica. 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), i processi degenerativi o neoplastici a partenza dai diversi componenti dell'apparato osteoarticolare. Dr.ssa Veronica Papa

PRIMA DELL’ESAME La radiografia scheletrica non richiede nessuna preparazione particolare. Il paziente non deve avere oggetti metallici o monili sulle regioni anatomiche da esaminare. L'indagine radiografica del rachide lombosacrale e del bacino non può essere effettuata in maniera corretta nei primi giorni successivi ad un esame contrastografico del tubo digerente, per la sovrapposizione del mezzo di contrasto baritato residuo. L'esame radiografico dei segmenti ossei si può effettuare anche durante immobilizzazione post-traumatica sotto gesso: in questo caso, tuttavia, si ha una notevole perdita di dettaglio della struttura dei componenti ossei contenuti nell'apparecchio gessato.   Dr.ssa Veronica Papa

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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

COME SI ESEGUE L'esame non è né doloroso né fastidioso: il medico radiologo spalma un gel conduttore sulla superficie cutanea sovrastante il tratto da esplorare e muove su di essa la sonda che emette/riceve ultrasuoni; l'esame dura 10 - 20 minuti, durante i quali il paziente deve evitare movimenti e deve, in certi momenti e su richiesta dell'esaminatore, trattenere il respiro. L'esame può essere accompagnato da un moderato fastidio solo nel corso di procedure speciali (inserimento della sonda nel retto o nella vagina nell'ecografia transrettale e transvaginale). Dr.ssa Veronica Papa

PRIMA DELL’ESAME Per lo studio degli organi addominali (in particolare, fegato e colecisti) è buona norma seguire, nei 3 giorni precedenti l'esame, una dieta povera di scorie (non assumere verdura e frutta, formaggi e bevande gassate) ed osservare il digiuno assoluto per almeno 5 ore prima dell'esame (acqua e medicinali possono essere assunti liberamente). Per lo studio degli organi pelvici, invece (vescica, utero ed ovaie, prostata), è necessario avere la vescica piena (aver finito di bere 1 litro di acqua circa 1 ora prima dell'esame). In particolari condizioni (studio di organi addominali e pelvici in pazienti sofferenti di stitichezza, ecografia transrettale per lo studio della prostata) è consigliabile effettuare un clistere di pulizia. Per tutti gli altri esami non è necessaria alcuna preparazione. Dr.ssa Veronica Papa

GLI ULTRASUONI Sono onde sonore ad altissima frequenza (al di sopra dei 20x103 Hertz), non udibili dall’orecchio umano che riesce a percepire tra i 20 e i 20x103 Hertz. Sono onde meccaniche; hanno cioè bisogno di un mezzo all’interno del quale propagarsi. A differenza della radiazione elettromagnetica, l’onda sonora, pur essendo accompagnata dallo spostamento di energia, non può propagarsi nel vuoto in assenza di materia. Come per la radiazione elettromagnetica, più il suono è intenso, più energia viene ceduta al mezzo attraverso cui si propaga. Dr.ssa Veronica Papa

PROPAGAZIONE DEGLI ULTRASUONI La velocità di propagazione di un’onda meccanica (sonora) dipende generalmente dalle caratteristiche fisiche del mezzo al cui interno questa si propaga. In particolare contano: Densità Capacità elastica (film cowboy) Generalmente, quindi, la velocità di propagazione (s/t) di un’onda è costante in un mezzo omogeneo ed è direttamente proporzionale alla sua densità. Ne consegue che le onde sonore si propagano meglio e più velocemente nei liquidi che nell’aria. L’ecografia è, quindi, particolarmente adatta allo studio dei tessuti molli (connettivi) data l’abbondante presenza di matrice. Dr.ssa Veronica Papa

IMPEDENZA ACUSTICA E’ una proprietà caratteristica di ogni mezzo; dà una misura dell’entità delle forze che si oppongono alla trasmissione dell’onda acustica al suo interno. Misura quindi la resistenza alla propagazione dell’onda sonora. E’ alla base della formazione degli echi. E’ direttamente proporzionale alla densità del mezzo L’importanza dell’impedenza acustica in diagnostica ultrasonografica è data dal fatto che in corrispondenza delle superfici di separazione ad impedenza acustica diversa, hanno luogo fenomeni ottici (riflessione, diffusione e rifrazione) da cui originano gli echi alla base della formazione delle immagini ecografiche. Dr.ssa Veronica Papa

GLI ECHI Si definisce eco, l’onda riflessa grazie alla discontinuità del mezzo di propagazione, che torna indietro con intensità e ritardo sufficienti da essere percepiti. Dr.ssa Veronica Papa

INTERAZIONI ULTRASUONI -MATERIA Una volta formati dalla sonda, gli ultrasuoni attraversano i tessuti con velocità dipendente dall’impedenza del tessuto stesso. In questo processo, l’energia dell’onda viene attenuata secondo 3 modalità: Riflessione Trasmissione Rifrazione La riflessione è il fenomeno per il quale, incontrando una superficie, l’onda incidente torna indietro con un angolazione equivalente (in caso di superficie piana); se il fascio incontra una superficie irregolare l’onda riflessa si orienterà secondo varie direzioni. Dr.ssa Veronica Papa

Ogni onda riflessa genera un’eco: per ogni variazione di impedenza acustica incontrata dal fascio, una parte viene riflessa e torna indietro generando un’eco, mentre la parte restante prosegue il suo percorso con un’intensità ridotta (Trasmissione) e con un angolo diverso (Rifrazione). Data l’interfaccia complessa dei tessuti, oltre alla riflessione principale vi saranno multipli echi diffusi, la maggior parte dei quali non torna indietro e non viene registrata e non contribuisce alla formazione dell’immagine. Per la formazione dell’immagine sono fondamentali solo gli echi che ritornano verso la sonda che può così registrarli. Dr.ssa Veronica Papa

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LA FORMAZIONE DEGLI ECHI La riflessione e la diffusione degli ultrasuoni avviene in corrispondenza dei punti in cui si ha il passaggio tra due tessuti con diversa impedenza (interfacce acustiche: zone in cui avviene un cambiamento nell’impedenza acustica; ad esempio tra cute e sottocute, tra tessuti molli e tessuti duri, ecc.); al di là dell’interfaccia, un ultrasuono con intensità ridotta prosegue il suo cammino verso le strutture più profonde per trasmissione/rifrazione. Dr.ssa Veronica Papa

MODALITÀ DI VISUALIZZAZIONE Gli echi prodotti dagli ultrasuoni, una volta raggiunta la sonda, possono essere visualizzati con diverse modalità. Le principali sono: A-mode (Amplitude mode): L’A-mode (amplitude = ampiezza) è stata la prima modalità di visualizzazione; in disuso, trova ancora residuali applicazioni nell’ecografia dell’occhio. 2) B-mode (Brightness mode); 3) B-mode Real Time (B-mode dinamica); 4) M-mode o TM-mode (Motion o Time Motion mode). Dr.ssa Veronica Papa

B-MODE Nella modalità B (Brightness = luminosità) gli echi vengono rappresentati a seconda della loro distanza dalla sorgente (determinata sulla base del ritardo con cui ritornano alla sonda). La loro intensità, viene presentata in scala di grigi: Il bianco corrisponde al massimo dell’intensità Il nero all’assenza di echi; Le sfumature intermedie rappresentano i vari livelli d’ intensità. Questa modalità di rappresentazione, è la modalità di visualizzazione degli echi più utilizzata in ecografia. 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

TM-MODE Negli organi provvisti di movimenti continui può essere utile visualizzare questi movimenti, soprattutto per effettuare misurazioni. Il modo TM (Time Motion = movimento nel tempo) è praticamente un B-mode in cui si hanno continui refresh della posizione dei vari echi che si affiancano in successione l’uno all’altro dando così informazioni sulla motilità della parte indagata. Questa modalità di visualizzazione è molto utilizzata in ecocardiografia. Dr.ssa Veronica Papa

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RIFLESSIONE DIRETTA E IMMAGINE DI PARETE Dr.ssa Veronica Papa

RIFRAZIONE Dr.ssa Veronica Papa

SCATTERING E IMMAGINE DI PARENCHIMA Dr.ssa Veronica Papa

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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