Ecografia alla Trachea: Guida Completa alla Tecnica e Interpretazione Facile

Negli ultimi decenni, l'ecografia toracica ha destato una crescente attenzione in ambito clinico, particolarmente nel campo della medicina d’urgenza, terapia intensiva e pneumologia. L’ecografia è una modalità altamente sensibile e specifica per la diagnosi e il monitoraggio di differenti condizioni morbose del polmone e pleuriche, con costi contenuti e senza esposizione a radiazioni ionizzanti. È uno strumento semplice, versatile, facilmente utilizzabile a letto del malato anche come guida per le procedure interventistiche; la recente pandemia COVID ne ha esteso il suo impiego.

Introduzione all'Ecografia Toracica

L’impiego clinico dell’ecografia, iniziato negli anni ’60 del secolo scorso, ha avuto un progressivo sviluppo applicativo nella diagnostica morfo-funzionale di pratico utilizzo per radiologi e clinici. In pneumologia l’ecografia rappresenta oramai una tecnica consolidata configurandosi come un esame complementare all’esame obiettivo tradizionale eseguito al letto del paziente. Per rimarcare l’importanza di questo strumento basta pensare alla consolidata e diffusa applicazione della POCUS (Point of Care Ultrasound) nella gestione del paziente critico.

Nell’ambito della patologia polmonare l’avanzamento delle conoscenze ecografiche e lo sviluppo tecnologico degli strumenti ecografici, hanno permesso la definizione e caratterizzazione nosografica di specifici pattern anatomo-funzionali venendo a configurare una semeiotica ecografica delle patologie toraciche, dimostrando in alcuni scenari clinici maggiori sensibilità e specificità rispetto alla radiologia toracica tradizionale. La qualità ed attendibilità diagnostica dell’esame ecografico sono in gran parte legate alle abilità e conoscenze dell’operatore che “costruisce” e “interpreta” le immagini in tempo reale.

Questa metodica versatile ma “operatore-dipendente” necessita pertanto di un adeguato percorso di formazione e di acquisizione di competenze attualmente indispensabili nel bagaglio culturale-tecnico dello pneumologo moderno. Per queste ragioni l’ecografia toracica si è dimostrata inoltre essere, nell’ambito della recente pandemia da Novel Coronavirus Disease 19 (COVID-19), un prezioso strumento nelle mani del clinico sia per la precoce identificazione dei reperti di interessamento polmonare che per il monitoraggio evolutivo, aprendo nuovi e più ampi orizzonti alla standardizzazione dell’esame ecografico toracico nel paziente pneumologico.

Note Storiche sull'Ecografia Toracica

Il termine ecografia significa letteralmente “scrittura degli echi”, deriva infatti dai termini “eco” (fenomeno acustico per il quale un suono, riflesso da un ostacolo, ritorna ad essere udito in modo distinto nel punto in cui è stato emesso) e “grafia”, che significa scrittura. Quindi, l’ecografia o ultrasonografia è la trascrizione grafica (immagine) generata dall’interazione tra onde elastiche longitudinali (ultrasuoni) che si propagano con velocità variabile in base alla densità e all’impedenza acustica del mezzo fisico di trasmissione (strutture dell’organismo).

Le prime evidenze scientifiche sull’uso dell’ecografia sono riconducibili agli anni Sessanta del secolo scorso per la gestione dei versamenti pleurici. Il suo ruolo nella diagnosi di pneumotorace è stato mutuato da esperienze veterinarie; Rantanen fu il primo a riportare l’assenza dello sliding pleurico come reperto ecografico di pneumotorace nel cavallo, dato confermato qualche anno dopo in otto pazienti con evidenza radiologica di pneumotorace. Agli anni Novanta del secolo scorso si fa risalire lo sviluppo della semeiotica ecografica toracica.

Principi Fisici degli Ultrasuoni

Si può riassumere la relazione tra velocità, frequenza e lunghezza d’onda nella seguente equazione:

Velocità (m/sec) = frequenza (cicli/sec) × lunghezza d’onda.

Con questa equazione si possono ottenere le lunghezze d’onda per le frequenze delle sonde utilizzate comunemente nella pratica clinica.

Non potendo propagarsi nel vuoto, gli ultrasuoni richiedono un mezzo di propagazione per la loro diffusione; durante il loro percorso gli ultrasuoni alterano transitoriamente le forze elastiche di coesione delle particelle costitutive del mezzo di propagazione stesso e la loro propagazione viene progressivamente attenuata seguendo fenomeni fisici che sono alla base della formazione dell’immagine.

Elaborazione dell'Immagine Ecografica

Ogni ecografo è costituito fondamentalmente da tre elementi: una sonda (che trasmette e riceve il segnale real-time), un sistema elettronico (che genera l’impulso di trasmissione e riceve l’eco riflesso alla sonda elaborando il segnale ricevuto), un sistema di visualizzazione. In sintesi, l’apparecchio ecografico genera fasci di ultrasuoni diretti verso i tessuti. L’impatto degli US con i tessuti genera echi di ritorno che vengono registrati dalla sonda stessa e convertiti in segnale elettrico. Il segnale elettrico viene elaborato dal sistema centrale e trasformato in immagini ecografiche visibili dall’operatore tramite un monitor.

Ogni sonda si comporta come un trasduttore; essa è costituita da cristalli piezoelettrici, in grado di emettere US se attraversati da una corrente elettrica e raccogliere il segnale di ritorno, successivamente elaborato dall’ecografo. Il principio è del tipo “input-eco”, la sonda produce un input sonoro che poi rimane in attesa di ricevere gli echi provenienti dai tessuti biologici a differenti profondità e caratteristiche.

Gli echi di ritorno dai tessuti, trasformati in impulsi elettrici sono successivamente convertiti in un’immagine che rientra nella cosiddetta “scala dei grigi”. In pratica ad ogni pixel dell’immagine è assegnata una diversa luminosità proporzionale all’intensità degli echi corrispondenti; con la costruzione di immagini definite ipoecogene (area a bassa intensità di echi, intensità dell’immagine di tipo grigio scuro), iperecogene (area ad alta intensità di echi, intensità dell’immagine luminosa da grigio chiaro a bianco) o anecogene (area priva di echi, appare nera). In pratica, gli echi a scarsissima intensità corrispondono generalmente a strutture piene di liquido (dove l’assorbimento è basso-nullo) ed appaiono praticamente neri, quelli di media intensità hanno varie tonalità di grigio e corrispondono ad immagini riferibili a tessuti parenchimatosi, infine gli echi ad alta intensità appaiono da grigio chiaro fino al bianco riferendosi a strutture quali l’osso e le calcificazioni.

Il termine isoecogeno si riferisce invece a organi e tessuti che mostrano la stessa ecogenicità se esaminati a una stessa profondità e con le stesse impostazioni ecografiche.

Il tempo impiegato dagli US in andata, riflessione e ritorno viene elaborato dall’ecografo definendo anche profondità e dimensioni di organi e pareti. Tuttavia, l’eco di ritorno sarà tanto più debole quanto più distante sarà l’interfaccia riflettente.

Modalità B-mode e M-mode

B-mode (Brightness Mode): è la modalità più utilizzata, permette una rappresentazione bidimensionale attraverso una modulazione della luminosità. In pratica i segnali riflessi (echi di ritorno) appaiono sul monitor come punti, la cui luminosità o scala dei grigi è proporzionale all’ampiezza ed intensità degli echi di ritorno.
M-mode (Motion scan o Motion-Mode): la modalità M-mode trova la maggior parte delle indicazioni in ecocardiografia per esaminare il cuore. La modalità M-mode è adatta in particolare per lo studio di strutture in movimento, risulta utile per misurare con precisione le camere e le pareti cardiache, oltre che per una valutazione qualitativa del movimento delle valvole e delle pareti. Questa modalità può essere utile per valutare lo sliding polmonare ed escludere la presenza di pneumotorace. In condizioni normali il movimento sincrono dei foglietti pleurici (visualizzato in B-mode con un’immagine tipica indicativa dello “sliding”) viene visualizzata in M-mode con aspetto “sea shore”, non presente in caso di pnx.

La modalità M-mode consente inoltre di misurare mediante un approccio transtoracico l’efficienza diaframmatica ovvero la valutazione quali- e quantitativa dell’escursione diaframmatica nelle diverse fasi dell’atto respiratorio, di notevole importanza per le patologie ostruttive, restrittive e per il monitoraggio del paziente in ventilazione meccanica, in previsione di successivi tentativi di weaning. Nel malato critico la modalità M-mode è fondamentale per l’inquadramento emodinamico e dello stato di riempimento del paziente attraverso la misura della variazione respiratoria del diametro della vena cava inferiore.

Tipologie di Sonde Ecografiche

Gli apparecchi ecografici più moderni utilizzano sonde composte da numerosi cristalli piezoelettrici ordinati a costituire filiere con disegni geometrici variabili. In base al tipo di configurazione si identificano tre principali tipi di sonde lineari, convex (e microconvex), phased. Ogni sonda è caratterizzata da una frequenza fondamentale che è quella del fascio di ultrasuoni che emette. Le sonde attuali sono generalmente “multifrequenza”, in grado di emettere frequenze fondamentali in uno spettro ampio, con la possibilità di variarle secondo necessità dettate dal tipo di esame da effettuare.

Le immagini ecografiche sono visualizzate sul monitor in modo che nella parte superiore siano rappresentati gli strati superficiali (vicini alla sonda) e nella parte inferiore quelli più profondi (lontani dalla sonda). Per lo studio ecografico del torace sono generalmente utilizzate la sonda Convex e la lineare (con frequenze comprese tra 5 e 7,5 MHz). La sonda Convex fornisce immagini panoramiche, in particolare permette un’ottima visualizzazione della pleura (i.e. versamenti/ispessimenti) e alterazioni del parenchima polmonare sottostante. La sonda lineare fornisce un più limitato e specifico campo di osservazione, amplificando però la resa dell’immagine pleurica. Le sonde settoriali, di tipo cardiologico, hanno caratteristiche simili alle sonde Convex, ma hanno il vantaggio di poter essere facilmente posizionate negli spazi intercostali.

Principio Doppler

Le applicazioni doppler sfruttano un principio fisico chiamato effetto doppler secondo il quale un’onda che incontra un bersaglio in movimento subisce una variazione di frequenza direttamente proporzionale alla velocità di movimento del bersaglio. Nella pratica clinica l’ecografia sfrutta l’effetto doppler per valutare la velocità di scorrimento del sangue nei vasi; si ricavano così direzione, velocità e turbolenza del flusso ematico. I bersagli delle onde sonore all’interno dei vasi sono rappresentati dai globuli rossi; una volta colpiti generano una riflessione delle onde stesse a 360° (fenomeno della diffusione o scattering).

Le onde riflesse verso il trasduttore vengono raccolte ed elaborate; avranno pertanto una frequenza aumentata se il flusso di sangue scorre in direzione del trasduttore o diminuita se scorre in direzione opposta. La differenza di frequenza tra un’onda riflessa e l’ultrasuono iniziale è chiamata “doppler shift” ed è dipendente sia dalla velocità che dalla direzione dell’oggetto riflettente.

Nella pratica clinica esistono diverse tecniche doppler che dipendono dalle caratteristiche di emissione degli US e vengono distinte in Doppler Pulsato (Pulsed Wave, PW) e Continuo (Continuous Wave, CV), Color Doppler (CD), Power Doppler (PD). Da un punto di vista tecnico, mentre le immagini in B-mode migliorano con il posizionamento della sonda perpendicolare alla struttura in esame, nell’ecodoppler la sonda deve essere posizionata sempre obliquamente (per favorire la trasmissione delle onde sonore ai globuli rossi in circolo).Sebbene la tecnica doppler riconosca un uso più specifico nello studio del sistema cardiovascolare, il suo utilizzo è diventato sempre più utile per l’approccio diagnostico differenziale nelle patologie polmonari e pleuriche quali la polmonite, l’atelettasia e le lesioni neoplastiche.

Artefatti in Ecografia Toracica

Artefatti orizzontali (Linee A): detti anche linee A, sono artefatti da riverbero che si producono quando il fascio di US incontra interfacce tra tessuti con impedenza acustica molto diversa. Una parte degli echi viene riflessa verso il trasduttore, l’altra parte trasmessa prosegue diretta versa il tessuto da esplorare dove colpisce nuovamente lo stesso tipo di interfaccia generando un eco riflesso identico al precedente. Le linee A sono riverberi trasversali, a distanza equivalente a quella tra la cute e la linea pleurica (effetto specchio) che riproducono in profondità la linea pleurica.
Artefatti verticali (Linee B): detti anche linee B, impropriamente definiti artefatti a coda di cometa, sono “riverberi” a partenza pleurica estesi fino a raggiungere il margine inferiore dello schermo, si muovono insieme allo sliding polmonare e mascherano le linee A. Qualsiasi condizione in grado di aumentare la densità del parenchima polmonare, sia per perdita di componente aerea sia per aumento della componente liquida o solida, è in grado di generare questa tipologia di immagine artefattuale. In genere sono dovute ad ispessimento dei setti interlobulari.
Consolidamento Polmonare: Se la densità parenchimale supera il limite critico di densità delle linee B si ha il consolidamento polmonare. La condizione intermedia tra i due estremi di densità parenchimale è rappresentata dal “White Lung” o “polmone bianco” costituito dalla confluenza di linee B.
Sindrome Alveolo-Interstiziale: Tali artefatti, se diffusi bilateralmente, sono segno della sindrome alveolo-interstiziale, manifestazione di alcune malattie acute e croniche polmonari, come l’edema cardiogeno, l’edema lesionale, la fibrosi polmonare e le polmoniti interstiziali.
Cono d’ombra posteriore: si verifica quando il fascio ultrasonoro incontra strutture ad elevata impedenza acustica (es.
Rinforzo posteriore: questo artefatto si ha quando un fascio ultrasonoro attraversa un liquido; in questo caso il fascio di US non subisce effetti fisici, mentre nei tessuti intorno si ha riflessione, rifrazione ed assorbimento con riduzione della potenza stessa del fascio ultrasonoro.
Lung point: reperto sensibile ma non specifico di pneumotorace, in quanto può essere riscontrato anche in altre condizioni patologiche in cui la linea pleurica appare statica (aderenze pleuriche, pleurodesi).