{"id":14137,"date":"2018-09-14T17:56:32","date_gmt":"2018-09-14T15:56:32","guid":{"rendered":"http:\/\/www.bmscience.net\/blog\/?p=14137"},"modified":"2024-02-08T09:11:34","modified_gmt":"2024-02-08T08:11:34","slug":"ecografia-parametri-fisici-e-metodiche-ecografiche","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bmscience.net\/blog\/ecografia-parametri-fisici-e-metodiche-ecografiche\/","title":{"rendered":"Ecografia: parametri fisici e metodiche ecografiche"},"content":{"rendered":"\n

L\u2019ecografia<\/strong> \u00e8 una tecnica di ricostruzione dell\u2019immagine di una struttura anatomica che sfrutta l\u2019utilizzo di ultrasuoni<\/strong>, suoni la cui frequenza supera i 2\u00d7104<\/sup> Hz e che non possono essere percepiti dall\u2019orecchio umano.
Per generare ultrasuoni si utilizzano cristalli piezoelettrici <\/strong>a cui viene applicata una differenza di potenziale elettrico alternata, e quindi un campo elettrico alternato, che li fa vibrare alla stessa frequenza del campo elettrico. I cristalli piezoelettrici agiscono sia da generatori che da rilevatori di ultrasuoni perch\u00e9 sottoposti a vibrazioni meccaniche ultrasonore, essi generano un campo elettrico alternato e quindi una differenza di potenziale della stessa frequenza.
Si possono ottenere e rivelare ultrasuoni con frequenza fino a 1 GHz, tuttavia per l\u2019ecografia si utilizzano frequenze tra 1 e 15 MHz e brevi impulsi della durata variabile da 1 a 5 microsecondi, circa 200 volte al secondo.<\/p>\n\n\n

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Fonte: Fisica biomedica<\/a>.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

L\u2019ecografo<\/strong> \u00e8 quindi costituito da una sonda costituita da un cristallo piezoelettrico utilizzato sia come sorgente che come rivelatore. Esso viene posto a contatto con la pelle tramite un gel che permette di condurre il suono meglio rispetto all\u2019aria.
Nota la velocit\u00e0 di propagazione nel mezzo, il tempo che intercorre tra l\u2019emissione degli impulsi e la ricezione dell\u2019onda riflessa sia della prima interfaccia (distanza l<\/strong>1<\/strong><\/sub> con t<\/strong>1<\/strong><\/sub>) che della seconda (distanza l<\/strong>2<\/strong><\/sub> con t<\/strong>2<\/strong><\/sub>), consente di ottenere la distanza \u03b4<\/strong> tra le due interfacce seguendo la formula:<\/p>\n\n\n\n

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Parametri fisici<\/h2>\n\n\n\n

I parametri che caratterizzano l\u2019emissione dal trasduttore ultrasonoro sono: l\u2019intensit\u00e0, la frequenza di vibrazione, la risoluzione assiale (o longitudinale), la risoluzione laterale e la divergenza del fascio (focalizzazione acustica o elettronica).<\/p>\n\n\n\n

Per quanto riguarda l\u2019intensit\u00e0<\/strong>, essa segue la legge esponenziale I(x)= I0<\/sub>e\u2013<\/sup>\u03b1<\/strong>x<\/sup><\/strong> dove I0<\/sub><\/strong> \u00e8 l\u2019intensit\u00e0 incidente e I(x)<\/strong> quella trasmessa dopo aver attraversato lo spessore x<\/strong> ed \u03b1<\/strong> \u00e8 il coefficiente di assorbimento<\/strong> che varia di materiale in materiale (nei materiali biologici da 0,5 a 15 MHz) ed \u00e8 proporzionale alla frequenza della vibrazione ultrasonora \u03b1=f k<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n

Come gi\u00e0 detto, per l\u2019ecografia si utilizzano\u00a0frequenze<\/strong>\u00a0tra 1 e 15 MHz e brevi impulsi della durata variabile da 1 a 5 microsecondi, circa 200 volte al secondo.<\/p>\n\n\n

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La risoluzione <\/em><\/strong>\u00e8 la capacit\u00e0 di distinguere due punti vicini <\/em><\/strong>nell\u2019immagine ecografica. Maggiore \u00e8 la risoluzione<\/strong>, pi\u00f9 vicini possono essere due oggetti per poter essere distinti come due punti nettamente separati.
La risoluzione assiale<\/strong> \u00e8 la capacit\u00e0 di distinguere due punti lungo la linea di propagazione dell\u2019onda sonora. Essa dipende dalla lunghezza d\u2019onda e dalla durata dell\u2019impulso. Per frequenze comprese tra 1 e 15 MHz la lunghezza d\u2019onda \u03bb <\/strong>varia da 1.5 mm a 0.1 mm. Quindi, aumentando f<\/em>, <\/strong>cresce la Risoluzione assiale<\/em>, ma aumentando f<\/em><\/strong> aumenta anche il coefficiente \u03b1<\/strong> dei tessuti e gli impulsi sono attenuati in intensit\u00e0. Pertanto, bisogna trovare un compromesso <\/em><\/strong>tra la f <\/em><\/strong>e la perdita di intensit\u00e0 <\/em>che si riflette sulla luminosit\u00e0 dell\u2019immagine. La risoluzione assiale dipende inoltre dalla durata degli impulsi; infatti, impulsi di lunga durata impediscono di rilevare due interfacce molto vicine.
La risoluzione laterale <\/strong>\u00e8 la capacit\u00e0 di distinguere due punti giacenti su una linea perpendicolare all\u2019asse di propagazione dell\u2019onda sonora e dipende dalle dimensioni del fascio che a loro volta dipendono dalle dimensioni del cristallo piezoelettrico. Perci\u00f2 la risoluzione laterale pu\u00f2 essere migliorata utilizzando una sonda dotata di una matrice costituita da molti cristalli piccoli.<\/p>\n\n\n

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Fonte: Fisica biomedica<\/a>.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

La focalizzazione acustica<\/strong> \u00e8 un parametro che permette di migliorare la risoluzione laterale tramite l\u2019utilizzo di una lente all\u2019uscita del fascio di cristallo piezoelettrico. Nella zona focale ottenuta dalla lente si ha la dimensione pi\u00f9 stretta del fascio e quindi la migliore risoluzione laterale.<\/p>\n\n\n\n

La\u00a0focalizzazione elettronica<\/strong>, invece, sfrutta il\u00a0principio di Huygens<\/strong>\u00a0dell\u2019ottica, secondo il quale il fronte d\u2019onda risultante di pi\u00f9 sorgenti puntiformi \u00e8 costituito dall\u2019inviluppo dei singoli fronti d\u2019onda emessi da ciascuna sorgente. Sfruttando questo principio \u00e8 possibile focalizzare il fascio sul punto da osservare in modo da ottenere risoluzioni laterali dell\u2019ordine di 1 mm.
Con la focalizzazione elettronica, dopo la riflessione sul bersaglio, gli echi arrivano alla sonda in tempi diversi (sfasati tra loro).
Per rifasare il segnale ricevuto dalla sonda, in modo che l\u2019immagine sia stabile, si usano\u00a0linee di ritardo<\/strong>\u00a0inserite nel circuito ricevente dopo i cristalli della sonda.
Il segnale ricevuto da ciascun cristallo \u00e8 amplificato opportunamente e quindi produce un punto luminoso sullo schermo. Assegnando opportune tonalit\u00e0 di grigio alle ampiezze dei segnali riflessi, \u00e8 possibile ottenere sullo schermo dell\u2019ecografo l\u2019immagine del bersaglio da osservare.<\/p>\n\n\n

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Parametri da cui dipende l\u2019intensit\u00e0 di un fascio di ultrasuoni<\/h2>\n\n\n\n

L\u2019intensit\u00e0<\/strong> di un raggio sonoro decresce attraverso i tessuti a causa della divergenza del fascio, il suo assorbimento, la riflessione e la rifrazione. In generale l\u2019attenuazione<\/strong> di un fascio di ultrasuoni nei tessuti molli risulta di un decibel per ogni cm percorso moltiplicato per la frequenza in MHz (tuttavia bisogna considerare il doppio dei cm percorsi in quanto il raggio percorre due volte la distanza). Ci\u00f2 significa che l\u2019attenuazione aumenta molto rapidamente all\u2019aumentare della frequenza, limitando la profondit\u00e0 di esplorazione nel corpo umano.<\/p>\n\n\n

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Per quanto riguarda la divergenza<\/strong>, essa si verifica con un certo angolo \u03b2<\/strong> oltre una distanza xmax<\/sub><\/strong> dal punto di emissione e comporta una progressiva diminuzione dell\u2019intensit\u00e0 del fascio. Aumentando la frequenza diminuisce la divergenza del fascio e anche la sua attenuazione.<\/p>\n\n\n\n

L\u2019assorbimento<\/strong>\u00a0\u00e8 un fenomeno che porta alla trasformazione di parte dell\u2019energia del fascio in calore dovuto alla vibrazione delle molecole. L\u2019assorbimento aumenta progressivamente al crescere della frequenza e della rigidit\u00e0 del tessuto.
Poich\u00e9 divergenza e assorbimento dipendono in modo opposto dalla frequenza, per ottimizzare lo strumento \u00e8 necessario trovare un compromesso. Per risolvere questo problema si applica proprio la tecnica pulsata con 200 pulsazioni per secondo della durata di 5 microsecondi ciascuna, che comportano una potenza dissipata nell\u2019organismo ben al di sotto del limite di pericolosit\u00e0.<\/p>\n\n\n

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Acquista<\/a> <\/a>ora<\/a><\/strong><\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

La riflessione<\/strong> e la rifrazione<\/strong> sono fenomeni che avvengono all\u2019interfaccia tra mezzi diversi. Se la riflessione non avviene nella stessa direzione di incidenza sull\u2019interfaccia, il raggio riflesso non raggiunge il rivelatore e viene attenuato. Questo avviene quando le dimensioni dell\u2019interfaccia sono piccole rispetto a quelle del fascio.<\/p>\n\n\n\n

La presenza di zone d\u2019aria provoca considerevoli disturbi poich\u00e9 la velocit\u00e0 del suono nell\u2019aria \u00e8 minore rispetto a quella nei mezzi biologici, per questo si utilizza il gel come sostanza conduttrice di suono. Inoltre vanno evitate le strutture ossee dato il loro notevole assorbimento che causa zone d\u2019ombra e riflessioni anomale nell\u2019immagine.<\/p>\n\n\n\n

Metodiche ecografiche<\/h2>\n\n\n
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Confronto fra le ecografie cardiache effettuate in modo A, B ed M nella stessa particolare direzione attraverso il cuore.
Fonte: Fisica biomedica<\/a>.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Ci sono diversi modi di analisi ecografica. Il modo A<\/strong> permette la visualizzazione dell\u2019ampiezza degli impulsi riflessi (sull\u2019asse orizzontale) nel tempo (sull\u2019asse verticale) sul monitor dando un\u2019immagine modulata in ampiezza, utile per strutture statiche.
Il modo B<\/strong>, invece, rende l\u2019ampiezza dell\u2019impulso proporzionale alla luminosit\u00e0 visualizzata nel monitor, dando un\u2019immagine modulata in intensit\u00e0 luminosa, utile per strutture in movimento.
Il modo di analisi M<\/strong> si ottiene quando le immagini del modo B vengono fatte passare in istanti successivi sullo schermo del monitor, consentendo l\u2019osservazione successiva di organi in movimento come il cuore e le sue valvole (ecocardiografia).<\/p>\n\n\n\n

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Fonte: Fisica biomedica<\/a>.<\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n

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