Le basi fisiche dell’ecografia
Per comprendere le basi fisiche e tecnologiche dell’ecografia, è importante per il Medico Oculista considerare i seguenti aspetti:
Onde sonore
L’ecografia utilizza onde sonore ad alta frequenza (ultrasuoni) per generare immagini. Queste onde sonore sono al di sopra della gamma uditiva umana, di solito nell’intervallo di frequenza da 2 a 20 MHz.
Il trasduttore emette le onde sonore, maggiore è la frequenza minore è la penetrazione nel tessuto.
Trasduttore
Il trasduttore è un componente chiave dell’apparecchiatura ecografica. È costituito da uno o più cristalli piezoelettrici che convertono l’energia elettrica in energia sonora e viceversa.
Quando viene applicata una corrente elettrica al trasduttore, i cristalli si deformano e generano onde sonore. Allo stesso tempo, il trasduttore può rilevare le onde sonore riflesse dai tessuti.
Propagazione delle onde sonore
Le onde sonore emesse dal trasduttore si propagano attraverso i tessuti corporei. Durante questa propagazione, le onde attraversano diversi tipi di tessuti, ad esempio la pelle, il muscolo, i vasi sanguigni e gli organi interni.
I diversi tessuti hanno diverse proprietà acustiche, che influenzano la velocità di propagazione delle onde sonore.
Riflessione delle onde sonore
Quando le onde sonore incontrano un’interfaccia tra due tessuti con diverse proprietà acustiche, parte dell’energia dell’onda viene riflessa indietro al trasduttore.
Queste onde riflesse, chiamate echi, contengono informazioni sulle caratteristiche dei tessuti attraversati. I tessuti densi, come l’osso, riflettono la maggior parte delle onde sonore, mentre i tessuti più morbidi ne riflettono meno.
Eco e formazione dell’immagine
Gli echi riflessi dalle varie strutture del corpo vengono catturati dal trasduttore. Il trasduttore converte gli echi in segnali elettrici che vengono elaborati dall’apparecchiatura ecografica.
Questi segnali si utilizzano per generare immagini in tempo reale sullo schermo dell’ecografo.
Imaging a ultrasuoni
L’immagine ecografica è formata utilizzando una tecnica chiamata ecografia a impulsi. In questa tecnica, il trasduttore invia brevi impulsi di onde sonore nell’area da esaminare e ascolta gli echi riflessi.
Questi echi vengono rappresentati graficamente in funzione del tempo e della loro intensità. L’ecografo utilizza queste informazioni per generare un’immagine bidimensionale o tridimensionale degli organi o dei tessuti.
Tecnologie: A e B Scan
A-Scan
L’A-Scan (Amplitude Scan) è un metodo utilizzato per la valutazione oculare mediante ultrasuoni. Il film lacrimale è un agente adeguato alla trasmissione acustica, eliminando così la necessità di gel di accoppiamento per ultrasuoni.
Nella A-Scan, viene inviato un singolo raggio sonoro dal trasduttore. Gli echi che ritornano al trasduttore vengono convertiti in una serie di picchi con altezza proporzionale alla forza dell’eco.
La forza dell’eco dipende da diversi fattori. Il primo riguarda le proprietà dei due tessuti a interfaccia.
Se le interfacce sono molto diverse, l’eco sarà di ampiezza maggiore, risultando in un picco più alto. Se le interfacce sono simili, il picco sarà più breve.
L’altezza del picco è anche influenzata dall’angolo dell’onda sonora che colpisce l’interfaccia.
Quando il trasduttore viene tenuto in modo che l’angolo di incidenza sia più elevato, alcuni echi non torneranno al trasduttore. Di conseguenza, l’altezza del picco sarà inferiore.
Come si può immaginare, altri fattori influenzano il ritorno dell’onda sonora al trasduttore, come la regolarità o l’irregolarità dell’interfaccia e la densità della struttura attraverso cui passa il suono.
Gli oggetti più densi assorbono più energia, quindi l’altezza del picco retinico diminuisce quando sono presenti cataratte dense che impediscono il ritorno del segnale al trasduttore.
Misurazioni rilevate dall’ecografia A-Scan
Le misurazioni derivate dalla A-Scan includono l’altezza del picco, la regolarità, la riflettività e l’attenuazione del suono.
La A-Scan ha la capacità di caratterizzare la struttura e la composizione interna di un tumore in base ai dati sopra menzionati.
Inoltre, le pulsazioni vascolari possono essere visualizzate come piccole oscillazioni di un pattern di picchi, che sono utili da notare nei casi di lesioni coroidali come il melanoma.
La lunghezza dell’occhio nella dimensione assiale può anche essere ottenuta misurando la distanza tra picchi specifici.
In A-Scan il primo picco, che è sempre il più alto, rappresenta il punto in cui l’interfaccia della sonda incontra la cornea. Si trovano successivamente due picchi separati da una breve distanza, che rappresentano il cristallino anteriore e posteriore.
Distacco retinico e coroideo
Dopo questi picchi, di solito è presente una linea piatta che rappresenta il vitreo. Quando si verifica un distacco retinico o di vitreo, compaiono picchi aggiuntivi in questa regione piatta, con ampiezze variabili a seconda della lesione.
Il distacco della retina si manifesta con un picco di ampiezza elevata, mentre il distacco del vitreo si manifesta con un picco di ampiezza bassa.
Al contrario, il distacco coroideo produce un picco di ampiezza elevata con doppi picchi. Dopo la regione piatta del vitreo, di solito si osserva una serie di picchi che diminuiscono progressivamente in ampiezza.
Questi rappresentano la retina, la sclera e i tessuti orbitali come il grasso, in ordine.
Il guadagno, o sensibilità di ingresso, di una A-Scan modifica le dimensioni dei picchi risultanti. È necessario un giusto equilibrio nella selezione del guadagno poiché i segnali deboli o le lesioni più piccole sono più visibili quando il guadagno è elevato, ma aumenta anche il rumore, riducendo così la risoluzione.
Si consiglia di iniziare con un alto guadagno per rilevare le lesioni più piccole, per poi ridurre il guadagno al fine di migliorare la nitidezza dell’immagine.
B-Scan
Il B-Scan (Brightness Scan) è un altro metodo utilizzato per la valutazione oculare mediante ultrasuoni. Può essere eseguita sulla palpebra con gel di accoppiamento.
Le misurazioni derivanti dal B-Scan includono la visualizzazione della lesione, compresa la posizione anatomica, la forma, i bordi e le dimensioni.
Può essere utilizzata per la rilevazione di una vasta gamma di strutture patologiche, tra cui distacco della retina o coroide, corpi estranei, calcificazioni e tumori.
Gli echi nel B-Scan vengono convertiti in punti con intensità di luminosità proporzionale all’ampiezza dell’eco. Ad esempio, gli echi ad ampiezza elevata appaiono iperecogeni (bianchi), mentre gli echi assenti appaiono neri (anecoici).
È particolarmente utile nell’imaging dei tumori dell’orbita anteriore, della miosite con ispessimento dei tendini muscolari extraoculari associati e nella visualizzazione della vena oftalmica superiore nelle fistole carotidee cavernose.
Come per l’A-Scan, un alto guadagno produce una buona sensibilità, ma scarsa risoluzione. È essenziale che le lesioni siano al centro dell’immagine per ottenere la migliore qualità possibile.
Diagnosi dei tumori intraoculari
La diagnosi di un tumore intraoculare può essere eseguita del Medico Oculista integrando le informazioni ottenute dall’esame ecografico B-Scan con quelle fornite dall’esame ecografico A-Scan.
L’ecografia B-Scan permette l’analisi bidimensionale delle caratteristiche della lesione. In particolare, l’individuazione della localizzazione, della forma, una stima delle dimensioni e una prima valutazione della struttura tissutale tramite il fenomeno dell’attenuazione acustica.
L’attenuazione acustica è evidenziata dalla presenza di una retrostante zona acustica silente, dall’escavazione coroideale e dall’ombreggiatura del grasso periorbitario.
Questa è forte nei melanomi coroideali primari, debole nelle altre lesioni che possono simularli.
L’ecografia A-Scan permette una precisa valutazione delle dimensioni e della consistenza tissutale. Per ottenere risultati ottimali è necessario che il fascio sia perpendicolare alla massa da valutare.
Ecografia A-Scan e B-Scan, analisi dei picchi per la diagnosi dei tumori oculari
Un quadro A-Scan tipico di una massa localizzata nel segmento posteriore è rappresentato dai seguenti picchi ecografici: picco della superficie anteriore, picchi della lesione e picco della superficie posteriore.
In particolare, le dimensioni della massa sono date dalla distanza tra picco anteriore e posteriore mentre i picchi della lesione dipendono fortemente dalla sua struttura anatomopatologica.
L’analisi dei picchi della lesione deve considerare: la struttura acustica e la reflettività interna. La struttura acustica è regolare se la massa ha un aspetto omogeneo come nel caso dei melanomi coroideali, sarà irregolare nel caso dei carcinomi metastatici.
La reflettività interna è bassa nei melanomi coroideali, alta nella maggior parte degli altri tumori coroideali.
Oltre alla valutazione delle dimensioni della lesione, il picco posteriore, specialmente nei melanomi coroideali può dare informazioni sulla eventuale infiltrazione sclerale, questa si estrinseca in un picco posteriore dentellato.
La crescita tumorale è un criterio maggiore per la diagnosi di un melanoma coroideale. Questa si manifesta in un aumento delle dimensioni all’ecografia A-Scan, in una modifica della forma al B-Scan.
La modifica della forma all’ecografia B-Scan include: l’aumento del diametro, l’aumento dell’altezza e l’aspetto a fungo di un tumore precedentemente a cupola, che indica la rottura della membrana di Bruch.
Articolo tratto dalla lezione del Percorso Formativo Professione Oculista della Dr.ssa Luisa Pierro “Utilizzo mirato dell’ecografia A e B Scan: le basi fisiche dell’ecografia e l’esame ecografico intraoculare”.
Vuoi approfondire l’argomento e conoscere altre applicazioni dell’ecografia intraoculare? ACQUISTA SUBITO la lezione integrale.
