Artefatti in ecografia

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1 3 Giliola Spattini Definizione di artefatto in ecografia: è un artefatto tutto ciò che non è rappresentativo della struttura indagata, ma è avventizio. Gli artefatti possono: Fare apparire strutture che non sono reali Non consentire di visualizzare delle strutture Aumentare o diminuire l ecogenicità della regione d interesse Alterare la forma e le dimensioni di una struttura nell immagine ecografica finale. Origine dei più comuni artefatti riscontrati Ambientali Operatore dipendenti Interazione ultrasuoni paziente Artefatti generati dall ecografo Artefatti Insufficiente preparazione Ripetizione Artefatto del campo superficiale elettromagnetici del paziente Eccessiva inclinazione della sonda Riverberazione e coda di cometa Artefatto della valutazione della rispetto al tessuto velocità di propagazione Errato settaggio dell ecografo Ring down Rinforzo di parete posteriore Ombra acustica posteriore Effetto specchio Rifrazione Artefatto da volume parziale Artefatti dei lobi laterali ARTEFATTI RISCONTRATI Artefatti ambientali: Artefatti elettro-magnetici (Fig. 1) Artefatti operatore dipendenti: Insufficiente preparazione della finestra acustica Sono creati da un interferenza elettromagnetica responsabile di bande o flash luminosi, pulsatili o continui. Una serie di punti luminosi scorre in modo ordinato sull immagine formando un effetto pioggia, delle reti o delle onde (Fig. 1). Sono presenti indipendentemente dal contatto tra sonda e paziente. Quando possibile è necessario individuare gli apparecchi (elettromedicali, condizionatori, tosatrici) causa dell interferenza e spegnerli durante l esame ecografico. L aria a contatto con la superficie della sonda impedisce la propagazione degli ultrasuoni e non permette di acquisire immagini adeguate del paziente. Molta aria è intrappolata tra le ciocche di pelo. Per questo motivo è necessario asportarlo in modo uniforme. È consigliabile sgrassare la superficie cutanea con alcool per eliminare impurità e sporcizia che possono ostacolare la trasmissione degli ultrasuoni. Anche croste o incrostazioni di fango impediscono il corretto passaggio degli ultrasuoni e degradano fortemente l immagine. Le immagini sono molto scure e povere di echi riflessi, ecostrutture grossolane, margini non definiti. (continua ) 17

2 Capitolo 3 Insufficiente preparazione della finestra acustica Eccessiva inclinazione della sonda rispetto alla struttura da studiare Errato settaggio dell ecografo da parte dell operatore Sulla cute del paziente rasata e pulita, si applica un copioso strato di gel, il quale, elimina l aria e idrata l epidermide permettendo una migliore trasmissione del fascio ultrasonoro. Nei pazienti molto disidratati e in alcune razze nordiche la cute è meno adatta al passaggio degli ultrasuoni; è fondamentale sgrassarla a fondo e applicare il gel 15 minuti prima dell inizio dell esame. Un eccessiva inclinazione della sonda ecografica rispetto alla struttura da indagare impedisce agli echi di ritorno di raggiungere i cristalli piezoelettrici e quindi impedisce la formazione di un immagine ricca di dettagli. In strutture diversamente omogenee, sono presenti focali aree ipoecogene e a ecostruttura grossolana. Artefatto evidente soprattutto nelle sonde lineari. Se l area ipoecogena è veramente una lesione, deve essere presente in almeno due piani di scansione ortogonali e deve persistere anche a seguito di moderate inclinazioni della sonda. La sonda deve essere posizionata il più ortogonalmente possibile rispetto alla struttura da studiare. Power e gains settati troppo alti o troppo bassi. Power: amplificazione del fascio ultrasonoro in uscita. Gains: amplificazione degli echi ultrasonori di ritorno dai tessuti. Power e gains impostati troppo alti saturano l immagine: tutti i tessuti risultano iperecogeni e non hanno sufficiente contrasto (Fig. 2). Power e gains impostati troppo bassi creano un immagine dove tutti i tessuti sono ipoecogeni, con trama grossolana. Si tende ad aumentare molto il power quando l ambiente in cui eseguiamo l ecografia è troppo luminoso o quando non prepariamo correttamente la cute del paziente. Un buon compromesso è impostare il power sul 75% e il gain sul 50%. Questi parametri possono variare da ecografo ad ecografo. a) b) Figura 1 - Artefatto elettromagnetico con effetto pioggia. Nell immagine è presente un testicolo e il rispettivo epididimo. Tratto da: Spattini G: Gli artefatti in ecografia veterinaria: come riconoscerli e correggerli. Veterinaria, 22(1): 9-20, Figura 2 - a) Immagine con una giusta impostazione di power e gains (stomaco). b) Immagine con un errata impostazione di power e gains. Entrambi sono troppo elevati e l immagine è saturata perdendo il contrasto e la scala di grigi. 18

3 ARTEFATTI RISCONTRATI Artefatti da interazione ultrasuoni/paziente Ripetizione (Fig. 3a) Riverberazione (Fig. 3b) e coda di cometa (Fig. 3c) Il gas ha una bassissima impedenza acustica. A causa di ciò, all interfaccia tra tessuti molli e gas, quasi tutti gli ultrasuoni del fascio principale sono riflessi verso la sonda e solo pochissimi riescono a propagarsi nei tessuti. Il fascio primario ritorna contemporaneamente alla sonda. La sonda non è in grado di assorbire il fascio primario che le ritorna dai tessuti per cui si comporta da tessuto altamente riflettente rimandando tutto il fascio primario all interfaccia tessuti molli-gas. Il ciclo si ripete fino a esaurimento del fascio primario ad opera della dispersione di energia necessaria per la propagazione tra l interfaccia altamente riflettente e la sonda. Si crea una serie di linee iperecogene parallele che si ripetono a un intervallo che è un multiplo della distanza tra la sonda e l interfaccia altamente riflettente (Fig. 3a). L intervallo tra una linea iperecogena e la successiva è dato dal tempo che impiega il fascio ultrasonoro ad arrivare all interfaccia riflettente e a tornare alla sonda. Ogni volta che abbiamo un fronte unico di gas, come nel caso dell interfaccia polmonare, questo artefatto non si può evitare. CAUSA RIVERBERAZIONE: Alla presenza di un artefatto di ripetizione, se la superficie acustica altamente riflettente è irregolare ed è circondata da tessuti con diversa impedenza acustica, si creano riflessioni multiple all interno dell interfaccia altamente riflettente, creando degli extra-echi che non sono a una distanza che è multipla della distanza tra sonda e interfaccia, questa è la riverberazione. CAUSA CODA DI COMETA: Alla presenza di un artefatto da riverberazione, se la superficie acustica altamente riflettente è molto piccola (bollicine di gas) ed è inglobata in un contesto di tessuti a grande differenza di impedenza acustica, si creano riflessioni multiple all interno dell interfaccia altamente riflettente, creando degli extra-echi talmente vicini che arrivano a fondersi. La RIVERBERAZIONE presenta una serie di linee di discrete dimensioni iperecogene e parallele tra di loro, intermezzate da echi iperecogeni discontinui (Fig. 3b). Queste linee non sono a distanza multipla della distanza tra superficie riflettente e sonda. La CODA DI COMETA appare come una serie di linee iperecogene sottilissime, molto vicine tra di loro, quasi fuse, che si attenuano all aumentare della profondità (Fig. 3c). Non è costante ed è molto mobile, segue i movimenti della piccola bollicina d aria che la genera. Non si possono ridurre o evitare, ma possono essere utilizzati per individuare la presenza di aria: possono rilevare la presenza di aria libera in addome, in un ascesso, o in una massa (se addominale e contiene aria, l origine intestinale è molto probabile). L artefatto coda di cometa deve essere differenziato da un artefatto chiamato ring down e da artefatti creati da piccoli corpi estranei metallici. CAUSA ARTEFATTI DA PICCOLI CORPI ESTRANEI METALLICI: Hanno un alta impedenza acustica rispetto ai tessuti molli circostanti, quindi dovrebbero creare un interfaccia altamente riflettente e un ombra acustica posteriore pulita. Quando sono molto piccoli non sono in grado di assorbire tutti gli ultrasuoni, per questo motivo si comportano come tessuti altamente riflettenti e rimandano contemporaneamente tutto il fascio ultrasonoro alla sonda. Danno origine a una riverberazione o coda di cometa se sono molto piccoli. Si differenziano da una coda di cometa creata da gas poiché mentre la prima non è costante ed è mobile, l artefatto da piccolo corpo estraneo metallico è costante, sempre fisso (Fig. 4). Se persistono dei dubbi, meglio fare una radiografia. Non è possibile evitare questo artefatto, ma deve essere utilizzato per riconoscere il corpo estraneo metallico di piccole dimensioni. (continua ) 19

4 Capitolo 3 Ring down (Fig. 5) Ombra acustica posteriore (Fig. 6-7) Effetto specchio (Fig. 8) Rifrazione o ombre acustiche laterali (Fig. 9) Si forma quando piccolissime bollicine di gas in formazione poliedrica racchiudono una piccola raccolta liquida. Il centro si comporta come una cassa di risonanza e genera ultrasuoni, agendo come un cristallo piezoelettrico. Gli echi sono verticali e non orizzontali come invece nella coda di cometa. È più intenso e si espande di più in profondità che in superficie, si apre a ventaglio (Fig. 5). Il ring down non può essere evitato, tuttavia se si riscontrano in un interfaccia diaframmatica molti ring down, si deve sospettare un eccessiva presenza di liquidi a livello alveolare, quindi un edema polmonare. I materiali fortemente riflettenti (gas, aria) o fortemente attenuanti (ossa, corpi estranei) causano la mancanza di echi riflessi dai tessuti sottostanti e questo determina un ombra acustica posteriore. Nel caso dei tessuti riflettenti, l ombra acustica posteriore è conseguenza della riflessione quasi totale degli ultrasuoni. Poiché questi non sono in grado di propagarsi nei tessuti sottostanti non è ottenuta nessuna immagine relativa a tale regione. Spesso in questi materiali l ombra acustica posteriore si somma all artefatto di riverberazione dato dalla riflessione degli ultrasuoni e questo crea un ombra acustica posteriore sporca (Fig. 6). Nel caso dei tessuti fortemente attenuanti, la maggior parte degli ultrasuoni è assorbita, quindi non ritorna alla sonda: anche in questo caso non abbiamo informazioni dell area sottostante per mancanza d echi riflessi. Questo genera un ombra acustica posteriore pulita, cioè completamente anecogena (Fig. 7). Non si possono evitare o ridurre, ma devono essere utilizzati per differenziare normali ingesta intestinali da corpi estranei. È una forma di riverberazione che avviene alla presenza d interfacce curve molto riflettenti, aventi un diametro maggiore rispetto alla larghezza del fascio ultrasonoro. L interfaccia diaframma-pleure genera frequentemente l effetto specchio. Normalmente gli ultrasuoni partono dalla sonda, incontrano la cistifellea, ne sono riflessi e ritornano alla sonda. Altri ultrasuoni non incontrano la cistifellea ma incontrano l interfaccia diaframmatica, in parte sono riflessi verso la sonda (dando luogo alla formazione dell immagine del diaframma), in parte vengono riflessi in direzione diversa. Se questi echi riflessi incontrano la cistifellea sono riflessi di nuovo verso l interfaccia diaframmatica e da qui verso la sonda (Fig. 8a). Il ritardo di questi ultrasuoni rispetto a quelli tornati direttamente alla sonda è considerato indicativo della loro provenienza da una maggiore profondità. L effetto specchio causa la duplicazione dell immagine di una struttura e posiziona l immagine artificiale specularmente rispetto alla superficie originante l artefatto (Fig. 8b). Non è possibile evitare l effetto specchio, ma se manca un buon effetto specchio a livello dell interfaccia diaframmatica si deve sospettare una patologia toracica. Quando il fascio d ultrasuoni colpisce il margine di una struttura curva, gli ultrasuoni vengono rifratti, in altre parole cambiano direzione. Vengono a mancare gli echi di ritorno da questi margini poiché non essendo più perpendicolari all angolo d incidenza, essi non colpiscono la superficie della sonda. Si crea un ombra acustica posteriore nel punto di massima curvatura per mancanza d echi riflessi (Fig. 9). Tipiche sedi sono i reni, la cistifellea, i vasi portali e la vescica. COME RIDURLI/PREVENIRLI: Non si possono prevenire, ma devono essere conosciuti per non farsi trarre in errore perché possono mimare rotture vescicali, della cistifellea, etc. 20

5 a) Figura 3 - a) Artefatto da ripetizione: una superficie liscia e regolare riflette contemporaneamente tutto il fascio ultrasonoro che a livello della sonda viene riflesso in modo uniforme. Si creano intervalli di riflessione regolari e multipli della distanza tra le due strutture altamente riflettenti. b) Se la superficie che crea l artefatto da riflessione ha delle irregolarità, si creano altri echi iperecogeni che non sono multipli della distanza tra le due strutture. Questa è la riverberazione. c) Se le strutture sono molto piccole, gli echi sono talmente vicini tra loro che sembrano quasi fusi. Questo è l artefatto da coda di cometa. b) c) a) b) Figura 4 - Artefatto da riverberazione e coda di cometa creato da un piccolo corpo metallico (proiettile). Si riconosce da una riverberazione da gas in quanto in questo caso gli artefatti appaiono fissi, non mobili, costanti. Figura 5 - a) Il ring down è composto di raggi verticali, che tendono a espandersi e a essere più consistenti con l aumentare della profondità (* *). b) La coda di cometa (> <) si identifica per i piccoli tratti orizzontali paralleli, che si attenuano con la profondità. 21

6 Capitolo 3 Figura 6 - Colon in un paziente. Il contenuto misto di materiale fecale e gas crea un cono d ombra posteriore sporco ovvero con diversi foci e linee ecogene date dagli artefatti di riverberazione. Figura 7 - Corpo estraneo in un ansa del piccolo intestino: struttura con sottile interfaccia iperecogena associata a cono d ombra posteriore pulito (completamente anecogena). a) b) Figura 8 - a) Effetto specchio: Cr = cistifellea reale; Ca = cistifellea creata dall effetto specchio. Alcuni ultrasuoni sono riflessi dall interfaccia diaframmatica verso la cistifellea la quale funge a sua volta da interfaccia riflettente e rimanda parte di questi echi all interfaccia diaframmatica (le frecce via via più sottili indicano la riduzione degli echi). Poiché il computer ipotizza che il fascio ultrasonoro abbia una traiettoria rettilinea e poiché gli echi dell immagine avventizia giungono alla sonda più tardivamente rispetto a quelli provenienti dall interfaccia che li ha generati, l immagine fantasma è collocata più in profondità rispetto al diaframma, in modo speculare. b) Effetto specchio all interfaccia diaframmatica: l immagine speculare del fegato appare in torace. Si noti la piccola coda di cometa sulla sinistra dell immagine. 22

7 Figura 9 - La vescica di questo paziente presenta una discontinuità parietale nella porzione più craniale, proprio all apice della curvatura. Al di sotto della curvatura discontinua si intravede un cono d ombra. Questa interruzione della parete è un artefatto creato dalla deviazione degli ultrasuoni quando incontrano una superficie curva. Figura 10 - Nel centimetro più superficiale si noti la banda uniformemente ecogena, a trama grossolana: questo è l artefatto da campo superficiale. Nessuna struttura più superficiale del legamento falciforme può essere visualizzata. In questa immagine è anche presente un artefatto da errore della valutazione della velocità di propagazione: la porzione caudale della cistifellea e l interfaccia diaframmatica alla sinistra dell immagine, appaiono interrotte e sono poste più in profondità rispetto alle porzioni craniali. Questo scalino è dovuto al rallentamento del fascio ultrasonoro nell attraversare lo spesso strato adiposo del legamento falciforme situato prossimalmente alla porzione caudale della cistifellea. Tratto da Spattini G: Gli artefatti in ecografia veterinaria: come riconoscerli e correggerli. Veterinaria, 22 (1): 9-20, ARTEFATTI RISCONTRATI Artefatti generati dall ecografo Artefatto del campo superficiale (Fig. 10) Artefatto da errore della valutazione della velocità di propagazione (Fig. 10) La sonda contiene cristalli piezoelettrici che trasformano impulsi elettrici in ultrasuoni e viceversa. I cristalli sono costituiti da numerosi punti vibranti che interagiscono tra loro e creano un fronte d onda che satura l immagine e non permette la rappresentazione reale dei tessuti del paziente nei primi millimetri a contatto con la sonda. Questo artefatto è presente in tutte le immagini ecografiche. Lo spessore dell artefatto da campo superficiale si riduce anche all aumentare della frequenza della sonda (Fig. 10). Le sonde lineari hanno il minore spessore d artefatto. Non è possibile evitare l artefatto del campo superficiale, per cui è necessario evitare che la regione d interesse si trovi nell area dell artefatto del campo superficiale: esempi comuni sono la porzione superficiale della milza del gatto e la parete ventrale della vescica. Per creare immagini diagnostiche da queste strutture molto superficiali si possono usare degli spessori di silicone o anche guanti in lattice pieni d acqua, avendo avuto cura di non lasciare bolle d aria all interno. Si possono anche utilizzare piani di scansione multipli in modo da assicurarsi di aver ottenuto immagini da tutte le porzioni degli organi d interesse senza dovere ricorrere a dei distanziatori. Il computer postula che la velocità degli ultrasuoni nei tessuti sia costante. In questo modo, più tempo trascorre tra l emissione dell ultrasuono e il ritorno del suo eco alla sonda, maggiore è la distanza alla quale è avvenuta la riflessione. Se la velocità di propagazione è costante, allora l ultrasuono che ritorna per primo avrà coperto una distanza minore rispetto a un ultrasuono che ritorna in un tempo successivo. (continua ) 23

8 Capitolo 3 Artefatto da errore della valutazione della velocità di propagazione (Fig. 10) Rinforzo di parete posteriore (Fig. 11) Artefatto da volume parziale In realtà la velocità degli ultrasuoni nei tessuti molli è simile ma non costante. Il tessuto adiposo ha la maggiore variazione con 1480 m/s contro i 1540 m/s degli altri tessuti. La differenza della velocità di propagazione fa sì che le strutture che si trovano in profondità rispetto a uno spessore di tessuto adiposo, possono essere dislocate nell immagine più in profondità della loro effettiva posizione (Fig. 10). Non si può evitare l artefatto, ma deve essere riconosciuto per non avere l impressione che l interfaccia diaframmatica o la cistifellea siano interrotte e quindi lesionate. Si possono cambiare gli angoli di scansione per evitare che diversi spessori di tessuto adiposo siano superficiali rispetto alla struttura da studiare. Il computer suppone che il fascio ultrasonoro si propaghi nei tessuti con una velocità costante e che subisca un attenuazione uniforme e proporzionale alla lunghezza del tragitto attraversato. In conformità a questi postulati il computer deduce che gli echi riflessi che tornano per primi alla sonda hanno viaggiato di meno e sono meno attenuati, mentre gli ultrasuoni che tornano alla sonda tardivamente hanno viaggiato di più e sono maggiormente attenuati. Per contrastare l effetto dell attenuazione e avere delle immagini uniformi, il computer riduce l ecogenicità degli echi più superficiali e amplifica l ecogenicità degli echi profondi. Tuttavia gli ultrasuoni che attraversano raccolte di liquidi, sono attenuati di meno rispetto a quelli che viaggiano nei tessuti molli. I tessuti posti distalmente a raccolte di liquidi appaiono uniformemente iperecogeni rispetto ai tessuti circostanti (Fig. 11). Questo artefatto accade se la densità del tessuto attraversato è inferiore rispetto ai tessuti molli, perciò può non essere presente distalmente a un ascesso che pur avendo un contenuto fluido ha una densità simile agli organi parenchimatosi. Non è possibile evitare l artefatto da rinforzo di parete posteriore. Questo artefatto è considerato patognomonico di una raccolta liquida ed è utile nel differenziare un nodulo anecogeno da una cisti: se il materiale è anecogeno, ma parenchimatoso, il rinforzo di parete posteriore non sarà presente. Un secondo modo per differenziare un nodulo da una cisti è quello di aumentare al massimo i gains: se la struttura è cistica ci sarà una maggiore differenza d ecogenicità tra la cisti e i tessuti circostanti; al contrario se la differenza in ecogenicità si riduce significa che la struttura contiene materiale in grado di generare echi e quindi è un parenchima anecogeno. Il fascio ultrasonoro è tridimensionale e possiede un altezza, una larghezza e uno spessore. Lo possiamo immaginare come una fetta di torta. Il computer crea un immagine bidimensionale partendo da dati tridimensionali e facendo la media dei dati ottenuti dallo spessore. Questo crea l artefatto da volume parziale poiché si sommano strutture ecogene con strutture anecogene e nell immagine sono inserite delle ecogenicità intermedie. Quando si ottengono delle immagini dalla periferia della vescica, il fascio primario può raccogliere informazioni riguardanti sia la parete vescicale che l urina dando luogo alla formazione dell immagine di uno pseudo-sedimento. Ci sono diversi modi per differenziare un sedimento vero da uno pseudo-sedimento. La superficie dello pseudo-sedimento è curva mentre la superficie del vero sedimento è piatta. Basta inclinare leggermente la sonda e portarsi più al centro della vescica per eliminare l artefatto. Nei casi dubbi può essere utile cambiare il decubito del paziente per vedere se il sedimento cambia forma e posizione o se rimane invariato. (continua ) 24

9 Artefatto da volume parziale Artefatto dei lobi laterali (Fig ) Lo pseudo-sedimento è più accentuato nella zona focale dove lo spessore del fascio ultrasonoro è compresso elettronicamente e la media è calcolata su più dati. Spostando il fuoco dell immagine si può ridurre l artefatto. In realtà in ogni immagine ecografica abbiamo l artefatto da volume parziale, ma questo è visibile solo dove sono presenti strutture anecogene. Il computer suppone che la sonda emetta un unico fascio di ultrasuoni, con direzione perpendicolare rispetto alla superficie della sonda. In realtà esistono altri fasci secondari posti ai lati del primario. Questi fasci sono creati dai cristalli piezoelettrici, hanno direzioni diverse rispetto al fascio primario e hanno un intensità inferiore. Non creano effetti visibili in un immagine ecogena, ma se buona parte dell immagine è anecogena, i deboli echi dei fasci laterali sono visibili. Il computer assume che tutti gli echi sono derivati dal fascio primario perciò gli echi dei fasci laterali secondari sono posizionati nel centro dell immagine, come se derivassero dal fascio principale (Fig. 12). Questo artefatto contribuisce alla formazione dello pseudo-sedimento vescicale assieme all artefatto di volume parziale, ma a differenza di questo, non ha la superficie curva. La vescica, la cistifellea e grosse raccolte di liquidi anecogeni sono le sedi dove più frequentemente si riscontra l artefatto. Ad esempio a livello della vescica posso avere deboli echi generati dal colon adiacente, visibili all interno della vescica (Fig. 13). COME RIDURLI/ELIMINARLI: Per ridurre gli artefatti da fasci laterali in genere è sufficiente diminuire il gain generale allo scopo di sopprimere gli echi a bassa energia; in questo modo è possibile eliminarli quasi completamente senza ridurre il dettaglio dell immagine. Figura 11 - Riassorbimento fetale. Si noti che i tessuti al di sotto della raccolta anecogena sono iperecogeni rispetto ai tessuti circostanti. Questo è l effetto del rinforzo di parete posteriore. Figura 12 - a) Un fascio laterale invia e riceve degli echi riflessi da una struttura posta lungo il suo tragitto (triangolo). Il computer ignora l esistenza dei fasci laterali e suppone che tutti gli echi riflessi siano generati dal fascio ultrasonoro principale che si propaga assialmente (cerchio). Per questo motivo strutture non colpite dal fascio primario, ma dai fasci laterali, sono erroneamente rappresentate come se fossero lungo l asse del fascio principale e vengono quindi rappresentate in una posizione non reale. b) Nell immagine finale il triangolo è collocato alla giusta profondità ma sul piano sbagliato. 25