Ecografia per infermieri: ma come funziona l’ecografo?

Ecografia per infermieri come funziona l'ecografo?

L’ecografia per infermieri è un campo di applicazione destinato a spingersi sempre più avanti. Nel mondo di oggi e soprattutto in quello del futuro anche l’infermiere dovrà, con il consenso o meno di altre categorie, approcciarsi a questo strumento meraviglioso: l’ecografo.

L’ecografia può apparire una magia, il solo appoggiare lo strumento sulla cute del paziente ci permette di scrutarne l’interno, con rischi e costi bassissimi.

L’utilità dell’ecografia per gli infermieri

Immaginate quanto possa essere utile verificare la presenza di globo vescicale prima ancora di posizionare un catetere vescicale temporaneo. O ancora il rilevamento e il posizionamento di accessi venosi prima impossibili da trovare se non con tentativi infruttuosi e inutili dolori per il paziente.

Per questo motivo è un bene ipotizzare che nel futuro gli infermieri usino questo strumento. L’ecografia per infermieri è un campo di studio indebitamente inesplorato.

Ecografia per infermieri: come funziona un ecografo?

Iniziamo dallo strumento: l’ecografo, ai minimi termini, non è che una sonda collegata ad un computer.

Ecografia per infermieri l'ecografo 2
Ecografia per infermieri l’ecografo 2

Il computer è dedicato a poche ma complesse funzioni: analizzare le informazioni emesse e ricevute dalla sonda, e in base a complessi calcoli matematici e algoritmi restituire un’immagine a video e dati. Questi dati e queste immagini saranno utilizzati per formulare diagnosi, rilevare parametri vitali (c’è un modo non invasivo per avere la PVC) e monitorare una situazione clinica (monitoraggio fetale durante la gravidanza).

Il fenomeno fisico e il suo utilizzo è simile a quello dei radar e dei pipistrelli!

La sonda, invece, è molto più complessa di quello che si possa pensare. Una sonda ecografica è composto da un cavo collegato ad un computer ed una scocca ergonomica al cui interno è inserito un materiale, un cristallo, che ha una caratteristica fisica interessante: converte l’energia elettrica in onde sonore e le onde sonore in elettricità.

Questo materiale è il cristallo piezoelettrico: tantissimi cristalli disposti e posizionati in diverse modalità e per diversi scopi emettono ultrasuoni quando sollecitati da energia elettrica e producono energia elettrica quando stimolati da ultrasuoni.

una sonda ecografica e il suo funzionamento attraverso conversione di ultrasuoni e elettricità
Guida al monitoraggio  in Area Critica

Guida al monitoraggio in Area Critica

a cura di Gian Domenico Giusti e Maria Benetton, 2015, Maggioli Editore

Il monitoraggio è probabilmente l’attività che impegna maggiormente l’infermiere qualunque sia l’area intensiva in cui opera.Verrebbe da dire che non esiste area critica senza monitoraggio intensivo. Il monitoraggio non serve per curare, ma fornisce informazioni...



Gli ultrasuoni e le interazioni con il tessuto biologico

Onda sonora

Un onda sonora è una forza meccanica che induce una compressione e una dilatazione del materiale che attraversa. Una vibrazione che si propaga nel mezzo fisico interessato a partire da una sollecitazione.

Caratteristiche delle onde sonore

Le onde sonore hanno quattro caratteristiche:

  • frequenza (Hz), in numero di cicli per secondo;
  • velocità di propagazione (c), nell’aria il suono viaggia a circa 300 m/s;
  • Lunghezza d’onda (λ), la distanza tra due creste;
  • Ampiezza (db), intensità del segnale.

Suoni e ultrasuoni con finalità mediche

I suoni si possono distinguere in base alle loro frequenze:

  • gli infrasuoni (<20 Hz) che non sono udibili all’uomo ma da alcuni animali (balene e delfini);
  • suoni (>20Hz e <20.000 Hz) gamma di frequenze udibili dall’uomo;
  • ultrasuoni (>20.000 Hz) suoni non udibili all’uomo ma da alcuni animali (pipistrelli);

Alcuni ultrasuoni, le cui frequenze viaggiano tra 1 e 20 MHz (milioni di Hz), insieme ad altre inferiori, come nel caso dell’eco-doppler, vengono usati a fini diagnostici.

Interazione ultrasuono-tessuto

I tessuti sottoposti a ultrasuoni avranno risposte e interazioni diverse. Ciò che permette all’ultrasuono di trasformarsi in un onda di eco è la diversa impedenza acustica, ovvero una sorta di resistenza al passaggio del suono in un mezzo.

  • Aria e ossa hanno impedenze estreme che non producono o impediscono echi. Sono quindi limiti alla visione ecografica.
  • I tessuti biologici (muscoli, tessuto connettivo, liquidi,ecc..) hanno impedenze leggermente diverse tra loro e, interfacciandosi permettono la produzione di echi utili ad essere rilevati. Le diverse impedenze acustiche di tessuti diversi tra loro producono echi e vengono chiamate interfacce acustiche.

Un’onda sonora nell’interagire con un tessuto può avere quattro caratteristiche:

  • Interazioni positive allo scopo ecografico:
    • Riflessione
    • Scattering o spargimento
  • Interazioni negative:
    • Rifrazione
    • Attenuazione

Allo scopo dell’articolo, parleremo brevemente delle interazioni positivi e utili allo scopo ecografico, la riflessione e lo scattering.

Riflessione

L’onda che incrocia un’interfaccia restituisce un eco che, in base al tempo impiegato per tornare e la forma del tessuto che incontra, darà un’informazione specifica.

La quantità di riflesso dipende da:

  • Angolo di riflessione, un angolo perpendicolare al fascio di ultrasuoni lo rispecchia perfettamente.
  • Differenza d’impedenza acustica tra due tessuti, ovvero l’interfaccia.

Dispersione o Scattering

Quando il tessuto incontrato dall’ultrasuono è troppo piccolo o irregolare, gli echi prodotti sono molteplici e “dispersi” in tutte le direzioni. Questa dispersione comporta una grande perdita di segnale rispetto alla riflessione speculare dell’ultrasuono, nonostante ciò questa perdita è utile per sfruttare l’effetto doppler.

fenomeni di riflessione e dispersione

Come funziona l’ecografo? Dall’A-Mode al B-Mode 2D

Un singolo fascio di ultrasuoni attraverso un tessuto, in questo caso il cuore. Nel suo proseguire all’interno del cuore ogni volta che incontra un’interfaccia (esempio una valvola, la parete muscolare, ecc..) si produrrà un eco che viene percepito dalla sonda.

Come funziona l’ecografo? dal a-mode al m-mode

A-Mode

Quanto è più intenso il segnale di ritorno maggiore sarà l’ampiezza del segnale. Ampiezza che in passato veniva rappresentato in A-Mode (A di amplitude, ampiezza). Consiste in un grafico in cui l’asse orizzonatale rappresenta l’ampiezza del segnale mentre sull’asse verticale la distanza tra le strutture.

B-Mode

Se volessimo ridurre l’asse orizzontale in un’unica dimensione come potremmo identificare il valore di ampiezza? Con le scale di grigio!

Il B-Mode (brightness mode) è l’espressione del valore dell’asse orizzontale rappresentato secondo una scala di valori, di “brillanza“, in 256 toni del grigio.

M-Mode

Se un B-Mode fosse un pennello che scorrendo su un rullo di carta ne disegna le impressioni ecco che avremmo un M-Mode (motion mode).

Un B-mode traslato sull’asse orizzontale rappresenterà la variazione degli eventi nel tempo. Essendo necessario un solo fascio di ultrasuoni avremmo un’ottima risoluzione spaziale e temporale, ovvero riusciremo a distinguere due punti sullo spazio discriminando bene tanti eventi nel tempo.

B-Mode 2D

Ed eccoci finalmente pronti a scoprire come fa una sonda che emette ultrasuoni a ricostruire immagini di organi e tessuti corporei!

L’ecografia non è che un alto numero di fasci ultrasonori che ricostruiscono l’immagine in 2D

L’ecografia non è che un altissimo numero di fasci ultrasonori, ognuno diretto a scansionare una fetta dell’angolo di esplorazione, e che sommati tutti insieme ricostruiscono un’immagine in due dimensioni.

La velocità degli ultrasuoni è così alta che le immagini ricostruite sono decine per secondo: il risultato sarà una perfetta visione del cuore, del rene, delle arterie o magari del bambino nel ventre di una futura madre.

Poi il difficile è sapere cosa si sta vedendo, usare queste informazioni in maniera intelligente e ovviamente diagnosticare malattie. Ma questa è un altra storia.

Le ragioni di un infermiere specializzato che cambia lavoro

Autore:

Dario Tobruk (Facebook, Twitter)

Fonti:

  • ECOCARDIOGRAFIA CLINICA – Casa Editrice:EDRA – Autori :Otto – Anno Edizione:2019
  • https://it.wikipedia.org/wiki/Onda_sonora

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Infermiere di Unità Coronarica presso ASST Garda, frequenta il Master in Tecniche ecocardiografiche presso UniCattolica di Brescia. Tra i molti interessi, ha una certa vocazione per tutto ciò che viene percorso da "corrente elettrica": computer, macchine, internet. Da grande, nel futuro, spera di curare i cyborg.

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