Scopri Come Funziona l'Ecografia e Tutti i Tipi da Conoscere!

L'ecografia è una tecnica diagnostica che si serve degli ultrasuoni. In fisica, gli ultrasuoni sono delle onde meccaniche elastiche longitudinali caratterizzate da lunghezze d'onda piccole e frequenze elevate.

Onde e Ultrasuoni: Principi di Base

Le onde sono caratterizzate da un moto oscillatorio in cui la sollecitazione di un elemento si trasmette agli elementi vicini e da questi agli altri, fino a propagarsi a tutto il sistema. Questo moto, risultante dall'accoppiamento di moti individuali, è un tipo di moto collettivo, dovuto alla presenza di legami di tipo elastico fra i componenti del sistema. Esso dà origine alla propagazione di una perturbazione, senza alcun trasporto di materia, in una qualsiasi direzione entro il sistema stesso. Questo moto collettivo è chiamato onda.

La lunghezza d'onda è intesa come distanza tra due punti consecutivi in fase, cioè aventi, nello stesso istante, identica ampiezza e senso di moto. La frequenza è definita come il numero di oscillazioni complete, o cicli, che le particelle compiono nell'unità di tempo ed è misurata in Hertz (Hz). Il range di frequenze utilizzate negli ultrasuoni è compreso tra 1 e 10-20 Mega Hertz (MHz, cioè un milione di Hertz) ed a volte è anche maggiore di 20MHz. Le onde si propagano con una certa velocità, che dipende dall'elasticità e dalla densità del mezzo che attraversano.

Per propagarsi, gli ultrasuoni hanno bisogno di un substrato (il corpo umano per esempio), di cui alterano transitoriamente le forze elastiche di coesione delle particelle.

Impedenza Acustica

Si definisce come Impedenza Acustica la resistenza intrinseca della materia ad essere attraversata dagli ultrasuoni. Essa condiziona la loro velocità di propagazione 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). I diversi tessuti del corpo umano hanno tutti una impedenza diversa, ed è questo il principio su cui si basa la tecnica ecografia. Per esempio, aria e acqua hanno bassa impedenza acustica, grasso fegato e muscolo ce l'hanno intermedia e osso ed acciaio ce l'hanno altissima.

Generazione degli Ultrasuoni e Funzionamento della Sonda Ecografica

Nell'ecografia gli ultrasuoni vengono generati per effetto piezoelettrico ad alta frequenza. Per effetto piezoelettrico si intende la proprietà, posseduta da alcuni cristalli di quarzo o di alcuni tipi di ceramiche, di vibrare ad alta frequenza se collegati ad una tensione elettrica, quindi se attraversati da una corrente elettrica alternata. Questi cristalli sono contenuti all'interno della sonda ecografia posta a contatto con la cute od i tessuti del soggetto, chiamata trasduttore, che emette così fasci di ultrasuoni che attraversano i corpi da esaminare e che subiscono un'attenuazione che è in rapporto diretto con la frequenza di emissione del trasduttore. Dunque, maggiore è la frequenza degli ultrasuoni, e maggiore è la loro penetrazione nei tessuti, con una maggiore risoluzione delle immagini.

I punti di passaggio tra tessuti con impedenza acustica diversa vengono chiamati Interfacce. Ogni volta che gli ultrasuoni incontrano un'interfaccia, il fascio viene in parte riflesso (torna indietro) ed in parte rifratto (cioè assorbito dai tessuti sottostanti). Il fascio riflesso viene chiamato anche eco; esso, in fase di ritorno, si dirige nuovamente al trasduttore dove eccita il cristallo della sonda generando una corrente elettrica.

È possibile perciò, tramite l'analisi delle caratteristiche dell'onda ultrasonora riflessa, ottenere informazioni utili per differenziare strutture con diversa densità. L'energia di riflessione è direttamente proporzionale alla variazione di impedenza acustica tra due superfici. Per significative variazioni, come per esempio il passaggio tra l'aria e la cute, il fascio ultrasonoro può subire una riflessione totale; per questo è necessario l'uso di sostanze gelatinose tra sonda e cute.

Allo stesso modo è possibile definire il meccanismo alla base delle ecografie (sia quelle che si effettuano a Roma, sia nel resto del mondo): gli strumenti ecografici producono ultrasuoni, che sono onde sonore aventi un’elevata frequenza. Colpendo il corpo, gli ultrasuoni sono riflessi e fanno ritorno alla sonda, strumento che utilizza il medico specialista durante la visita ecografica (è l’oggetto che tiene in mano). Viene inviata al computer una raccolta dati, subito convertita in immagini anatomiche. Le sonde sono strumenti molto diversi dalle telecamere, infatti le immagini ottenute per ecografia sono computerizzate, digitali, cioè risultanti fisiche di particolari fenomeni, anch’essi di tipo fisico. Si tratta di echi acustici originati da materiali disomogenei.

Modalità di Interazione degli Ultrasuoni con i Tessuti

Il tipo di interazione tra gli ultrasuoni e i tessuti dipende principalmente dalla natura dei tessuti stessi. Quando il fascio ultrasonoro progredisce senza incontrare ostacoli, non interagisce con alcuna struttura e non produce echi. Questo fenomeno viene rappresentato sullo schermo come un’area di colore nero detta immagine di “vuoto acustico”.

Quando il fascio ultrasonoro interagisce con porzioni anatomiche in cui vi sia un apprezzabile cambiamento di densità (queste strutture si chiamano interfacce), una parte del fascio di ultrasuoni passa oltre (si trasmette) e interagisce con le strutture più profonde mentre una parte viene riflessa specularmente con una percentuale variabile che dipende dalla natura dell’interfaccia. Da questo tipo di interazione origina l’immagine “di parete” che delimita i confini delle strutture anatomiche.

Quando il fascio ultrasonoro interagisce con strutture di dimensioni molto piccole, come ad esempio gli elementi cellulari, si origina il fenomeno della diffusione o scattering. A differenza della riflessione speculare da cui originano le immagini di parete, con il fenomeno della diffusione, gli echi prodotti si frammentano e si disperdono in tutte le direzioni.

Immagine Ecografica

L’immagine ecografica è caratterizzata dall’essere bidimensionale e le strutture vengono riportate in scala di grigi. Ogni punto sul monitor viene rappresentato con diverse gradazioni di grigio, tra i due estremi bianco e nero. La tonalità di grigio del punto sul monitor dipende dall’intensità dell’eco che la struttura anatomica ha generato interagendo con il fascio ultrasonoro. Un tipo di grigio tendente al bianco (immagine iperecogena) indica che una grande percentuale del fascio ultrasonoro è stata riflessa mentre una tonalità di grigio tendente al nero (immagine ipoecogena) indica che il fascio ultrasonoro interagisce scarsamente con i tessuti producendo pochi echi. Ad esempio, le strutture ossee appaiono bianche poiché riflettono una grande percentuale del fascio ultrasonoro mentre il contenuto delle strutture cistiche contenenti del liquido appaiono nere (immagine anecogena) perché non interagiscono con il fascio ultrasonoro e non producono echi.

L’immagine ecografica rappresentata sullo schermo è bidimensionale quindi è necessario capire come fa la macchina ecografica a posizionare una determinata struttura ad una maggiore o minore profondità oppure sulla parte destra, centrale o sinistra dello schermo. Riguardo alla profondità, la macchina ecografica posiziona un punto calcolando il tempo che separa l’emissione dell’impulso ultrasonoro dalla ricezione dell’eco. Da ogni impulso possono derivare più echi e il tempo che occorre all’eco di tornare alla sonda è direttamente proporzionale alla profondità in cui si trova la struttura che ha generato quell’eco. Un orologio elettronico calcola questo ritardo permettendo alla macchina di posizionare un punto ad una maggiore o minore profondità. La posizione laterale è assegnata invece rispetto al cristallo della sonda che riceve gli echi.

Modalità Ecografiche

Esistono diverse modalità di rappresentazione delle immagini ecografiche:

A-Mode (Amplitude Mode= modulazioni di ampiezza): è attualmente superato dal B-Mode. Con la A-Mode, ogni eco viene presentato come una deflessione della linea di base (che esprime il tempo necessario all'onda riflessa per ritornare al sistema ricevente, cioè la distanza tra l'interfaccia che ha provocato la riflessione e la sonda), come un "picco" la cui ampiezza corrisponde all'intensità del segnale che lo ha generato. È il modo più semplice di rappresentare il segnale ecografico ed è di tipo monodimensionale (cioè offre un'analisi in una sola dimensione). Essa dà informazioni sulla sola natura della struttura in esame (liquido o solido).
TM-Mode (Time Motion Mode): in essa, il dato A-Mode viene arricchito dal dato dinamico. Si ottiene un immagine bidimensionale in cui ogni eco è rappresentato da un punto luminoso. I punti si spostano orizzontalmente in relazione ai movimenti delle strutture. Se le interfacce sono ferme, anche i punti luminosi rimarranno fermi. è simile all'A-Mode, ma con la differenza che viene registrato anche il movimento dell'eco.
B-Mode (Brightness Mode o modulazione di luminosità): si tratta di una classica immagine Ecotomografica (cioè di una sezione del corpo) della rappresentazione su un monitor televisivo degli echi provenienti dalle strutture in esame. L'immagine viene costruita convertendo le onde riflesse in segnali la cui luminosità (tonalità di grigio) è proporzionale all'intensità dell'eco; i rapporti spaziali fra i vari echi "costruiscono" sullo schermo l'immagine della sezione dell'organo in esame. Offre anch'essa immagini bidimensionali. L'introduzione della scala dei grigi (diverse tonalità di grigio per rappresentare echi di diversa ampiezza) ha maggiormente migliorato la qualità dell'immagine ecografia. Così tutte le strutture corporee vengono rappresentate con toni che vanno dal nero al bianco. In base alla tecnica di scansione, l'ecografia B-Mode può essere statica (o manuale) o dinamica (real-time).

Un esempio classico di immagini ecografiche sono quelle 2D. Attualmente è possibile anche elaborare immagini 3D, utilizzate specialmente in ostetricia.

Preparazione all'Esame Ecografico

Le ecografie sono tecniche diagnostiche che hanno vari aspetti positivi, come l’affidabilità, l’essere un esame indolore e il non causare fastidi. Inoltre, la trasmissione delle onde sonore ad alta frequenza non ha controindicazioni e non causa alcun tipo di effetto collaterale.

L’ecografia è un esame che dura, nella maggior parte dei casi, 20 minuti al massimo e non è necessaria una particolare preparazione. Tutto dipende da quale zona del corpo va studiata. Solitamente, l’unica azione da effettuare prima dell’esame ecografico è l’applicazione di un particolare gel sulla zona del corpo da investigare. Questo è necessario per trasmettere gli ultrasuoni, inoltre elimina eventuali bolle che potrebbero essere presenti fra la sonda e la pelle dei pazienti. Il gel permette anche un buon scorrimento della sonda sulla cute.

Invece, se si deve eseguire un’ecografia all’addome inferiore (esempio vescica o utero), è necessario anche bere almeno 1 litro di acqua naturale nelle ore che precedono la visita. In altri casi può rendersi necessaria una particolare dieta, in modo da diminuire l’aria responsabile della dilatazione intestinale (eventi di meteorismo), che causa una vera e propria barriera fisica nei confronti degli ultrasuoni.

Durante la visita ecografica si cercano le eventuali anomalie presenti negli organi. Con questo tipo di visita si ottengono delle immagini che saranno anche a disposizione dei pazienti.

Affidabilità delle Ecografie

Per poter definire l’affidabilità delle ecografie è importante considerarne tecnologia e evoluzione: è consigliato scegliere strutture moderne e aggiornate. È molto importante rivolgersi a medici specialisti che siano professionisti qualificati, in quanto affidabilità e qualità della visita diagnostica dipendono anche dalle loro capacità.

L’aspetto che maggiormente interessa le persone che si sottopongono a visita ecografica è l’attendibilità di questo esame. I dispositivi moderni garantiscono, quasi sempre, immagini corrette. Molto dipende anche dal grado di esperienza e dalla competenza del medico specialista.

In relazione alle ecografie che si effettuano a Roma (e in tutta Italia) bisogna stare attenti al livello di qualità delle attrezzature, oltre che a come tutto il sistema viene messo a punto. Per evitare errori, è utile evitare strumenti non riconosciuti o valutati inappropriati. In generale, l’ecografia è un esame valutato quasi sempre attendibile. Ovviamente va tenuto conto che, nel campo della medicina, niente può essere sicuro nel 100% dei casi.

Frequenza degli Esami Ecografici

L’ecografia è un’analisi di tipo non invasivo e, per questo, teoricamente non c’è un numero massimo di visite alle quali ci si può sottoporre in un determinato periodo.

L'importanza dell'Operatore

L’ecografia è una tecnica di indagine operatore-dipendente. Questo significa che l’attendibilità diagnostica deriva in larga misura dall’interpretazione delle immagini ecografiche, da parte dell’operatore, in base alla sua esperienza e capacità. La conoscenza dei meccanismi di funzionamento dell’ecografia rappresenta una solida base su cui costruire la propria attività di ecografista ed è opportuno che il principiante dedichi un buon numero di ore della propria formazione allo studio e alla conoscenza teorica. Fare proprie le nozioni di base crea un terreno fertile su cui l’attività pratica e le ore di esperienza permettono lo sviluppo di un’ottima efficacia professionale.