Dipartimento di Scienze Veterinarie
Corso di Laurea Magistrale in Medicina Veterinaria
“Impiego della metodica Doppler nello studio
delle neoplasie testicolari del cane”
Candidato: Margherita Succi
Relatore: Prof.ssa Simonetta Citi
Correlatore: Prof.ssa Alessandra Rota
2
Ai miei genitori
3
Indice
RIASSUNTO/ABSTRACT
PARTE GENERALE
INTRODUZIONE………... pag 7
CAPITOLO 1: Anatomia del testicolo del cane e delle strutture ad esso
connesse……….. pag 10
1.1. Invogli testicolari……… pag 10 1.1.1. Scroto……… pag 10 1.1.2. Dartos……… pag 11 1.1.3. Fascia spermatica esterna……….. pag 11 1.1.4. Muscolo cremastere……….. pag 12 1.1.5. Fascia spermatica interna……… pag 12 1.1.6. Tonaca vaginale………. pag 13 1.2. Testicolo………. pag 14 1.3. Epididimo……….. pag 18 1.4. Dotto deferente……… pag 19 1.5. Funicolo spermatico……….. pag 20 1.6. Vascolarizzazione del testicolo………. pag 21
CAPITOLO 2: Tecniche ecografiche ed effetto Doppler………. pag 24
2.1 Principi dell’Ecografia………. pag 24 2.1.1 Ultrasuoni………. pag 24 2.1.2 Sonde ecografiche……… pag 25 2.1.3 Propagazione degli ultrasuoni nei tessuti e formazione
dell’immagine ecografica……… pag 26 2.1.4 Visualizzazione dell’immagine ecografica……….. pag 28 2.2 Ecografia Doppler………. pag 30 2.2.1 Le differenti modalità Doppler……….. pag 34 2.2.1.1 Doppler Continuo (CW-Doppler)……….. pag 34 2.2.1.2 Doppler Pulsato (PW-Doppler)……….. pag 35 2.2.1.3 Color Doppler………. pag 36 2.2.1.4 Power Doppler……….. pag 36 2.2.2 Artefatti nell’ecografia Doppler………. pag 37 2.2.3 Parametri studiabili con l’ecografia Doppler……… pag 38
4
CAPITOLO 3: Ecografia e valutazione Doppler del contenuto scrotale nel
cane……….. pag 40
3.1 Aspetto ecografico fisiologico del contenuto scrotale……….. pag 41 3.1.1 Testicolo……….. pag 41 3.1.2 Epididimo……….. pag 43 3.1.3 Funicolo spermatico……….. pag 44 3.2 Valutazione Doppler del contenuto scrotale in condizioni
fisiologiche……….. pag 44
CAPITOLO 4: Patologie del contenuto scrotale e loro diagnosi ecografica…….. pag 51
4.1 Anomalie congenite………. pag 51 4.1.1 Anorchismo – Monorchismo……… pag 51 4.1.2 Ectopia testicolare……… pag 51 4.1.3 Criptorchidismo……….. pag 51 4.1.4 Ernia scrotale……… pag 53 4.1.5 Granuloma spermatico……… pag 53 4.2 Patologie acquisite……… pag 54 4.2.1 Atrofia testicolare……… pag 54 4.2.2 Orchite – Epididimite………. pag 55 4.2.3 Cisti testicolari……… pag 58 4.2.4 Neoplasie tesicolari……… pag 59 4.2.5 Torsione del testicolo……… pag 64 4.2.6 Varicocele……….. pag 65 4.2.7 Idrocele – Ematocele……….. pag 65
PARTE SPERIMENTALE
INTRODUZIONE………. pag 66
CAPITOLO 5: Materiali e Metodi………. pag 67
5.1 Criteri di inclusione……….. pag 67 5.2 Esame ecografico……… pag 68 5.3 Analisi Statistica………. pag 75
CAPITOLO 6: Risultati………. pag 77
6.1 Ecografia B-mode……….. pag 80 6.2 Color Doppler……… pag 85 6.3 Doppler pulsato……….. pag 86
5
CAPITOLO 7: Discussione……….. pag 90 CAPITOLO 8: Conclusioni……….. pag 96 Bibliografia……….. pag 97
6
RIASSUNTO
Parole chiave: cane, testicolo, ecografia, Doppler, arteria testicolare.
L’ecografia è il metodo di diagnostica per immagini di elezione per la valutazione dell’apparato riproduttore maschile. Lo studio oggetto di questa tesi combina l’utilizzo della metodica ecografica convenzionale (B-mode) con l’impiego di color Doppler e Doppler pulsato nello studio delle neoplasie testicolari del cane. La metodica Doppler rende possibile sia una valutazione qualitativa (color Doppler) che quantitativa (Doppler pulsato) della perfusione testicolare. Sono stati inclusi un totale di 41 cani di età superiore a 6 anni su cui l’esame ecografico testicolare (B-mode e Doppler) è stato eseguito tramite una sonda ecografica lineare ad alta frequenza (12 MHz). In seguito all’ecografia B-mode, i soggetti sono stati suddivisi in due gruppi: cani con testicoli sani, utilizzati come controlli, e cani con testicoli neoplastici. La valutazione in color Doppler mostrava una modificazione della distribuzione dei vasi intratesticolari nelle neoplasie di maggiori dimensioni. Nella porzione di arteria testicolare a livello del funicolo spermatico sono stati misurati: velocità di picco sistolica (SPV), velocità telediastolica (EDV), indice di pulsatilità (PI) ed indice di resistività (RI). Nei soggetti con testicoli sani i valori ottenuti sono risultati in accordo con quanto riportato in letteratura, e non sono state osservate differenze statisticamente significative nei testicoli neoplastici, a differenza di quanto descritto precedentemente. I risultati del presente studio indicano che l’efficacia della tecnica del Doppler pulsato come indicatore della presenza di tumori testicolari nel cane rimane da accertare.
ABSTRACT
Keywords: dog, testis, ultrasound, Doppler, testicular artery
Within diagnostic imaging methods, ultrasonography is the method of choice for male reproductive tract evaluation. The study carried out in this Thesis combines the use of the conventional ultrasonographic method (B-mode) with the use of color and pulsed Doppler in the study of testicular neoplasms of dogs. Doppler method has allows both a qualitative (color Doppler) and quantitative (pulsed Doppler) evaluation of testicular perfusion. A total of 41 dogs older than 6 years of age were included in the study. Testicular ultrasonography (B-mode and Doppler) has been carried out using a high-frequency linear trasducer (12 MHz). Following B-mode ultrasound evaluation, animals have been divided into two groups: dogs with normal testes, which have been used as a control group, and dogs with neoplastic testes. Color Doppler evaluation showed changes in the distribution of intratesticular vascularization with larger neoplastic lesions. In the portion of the testicular artery within the spermatic cord, systolic peak velocity (SPV), end-diastolic velocity (EDV), pulsatility index (PI) and resistive index (RI) were measured. In patients with normal testes these values were comparable to what is present in literature; neoplasitc testes, however, were not statistically different in these values, differently from what previously described. The results of this study indicate that the efficacy of the Doppler technique as an indicator of testicular tumors remains to be confirmed.
7
PARTE GENERALE
INTRODUZIONE
I disturbi a carico dell’apparato riproduttore maschile nel cane, per quanto meno pericolosi e fatali rispetto a quello femminile, rappresentano un aspetto importante nell’ambito della patologia della riproduzione veterinaria.
Gli organi maggiormente interessati risultano essere la prostata e i testicoli e solo raramente il pene e le altre ghiandole annesse.
Tra le numerose problematiche testicolari, troviamo sia anomalie congenite come criptorchidismo, monorchismo ed ectopia testicolare che acquisite come processi infiammatori (orchite-epididimite) e soprattutto neoplastici.
Al contrario dell’uomo e delle altre specie animali in cui i tumori testicolari rappresentano solo 1% delle neoplasie, nel cane sono una condizione patologica piuttosto frequente; rappresentano, infatti, le neoplasie più diffuse, seconde solo a quelle della pelle. La loro elevata incidenza cresce con l’avanzare dell’età del cane, a partire dai sette anni circa, ma raggiunge il picco massimo nei soggetti anziani sopra i dieci anni. Inoltre i soggetti criptorchidi, con uno od entrambi i testicoli non discesi nello scroto, hanno una probabilità di sviluppare tumori testicolari molto più elevata, pari quasi al 14% in più. Le neoplasie testicolari assumono importanza clinica sia per la loro potenziale invasività, sia per la loro attività biologica, da cui dipendono patologie quali le prostatopatie, alcune sindromi cutanee ormono-dipendenti e alcune patologie perianali1.
La diagnosi delle patologie testicolari viene eseguita partendo dall’osservazione e dalla palpazione dei testicoli per verificare l’eventuale crescita anomala e la presenza di masse o noduli. Tuttavia, la sola visita clinica non ci permette di ottenere una diagnosi certa, per cui è necessario ricorrere ad indagini più approfondite come l’ecografia ed esami citologici e istologici.
8 L’ecografia convenzionale (B-mode) è diventata sempre più importante nella diagnosi dei disordini dell’apparato riproduttore maschile del cane; essa rappresenta una metodica diagnostica semplice, con un basso costo, di rapida esecuzione e non invasiva; è indolore e perciò ben tollerata dagli animali. Inoltre, essendo completamente priva di rischi e complicanze, può essere ripetuta frequentemente, risultando estremamente utile per la valutazione dell’evoluzione di un’eventuale patologia. Lo studio dei testicoli, generalmente eseguito di routine durante un esame ecografico addominale, permette di individuare patologie congenite ed acquisite, difficili da riconoscere con una semplice visita clinica, e che comportano alterazioni più o meno immediate del parenchima dell’organo.
La concomitante applicazione della metodica Doppler consente di ottenere, simultaneamente ed in tempo reale, informazioni sulla morfologia e struttura degli organi esaminati e sulle caratteristiche del flusso nei vasi al loro interno.
In medicina umana, l’ecografia Doppler, viene utilizzata di routine nello studio dell’apparato riproduttore maschile e grazie ai progressi degli ultimi anni, la valutazione del flusso ematico dell’arteria testicolare, contribuisce alla diagnosi di patologie come torsione del funicolo spermatico o varicocele, associate ad un’alterazione del flusso sanguigno, ma anche all’identificazione precoce di alterazioni infiammatorie o neoplastiche di testicolo ed epididimo. Il color Doppler viene, inoltre, utilizzato per prevedere la spermatogenesi nei pazienti affetti da azoospermia e come tecnica per guidare l’estrazione testicolare degli spermatozoi.
Oggi, l’ecografia Doppler è sempre più utilizzata anche in Medicina veterinaria, dove rappresenta il metodo di scelta per valutare la vascolarizzazione della maggior parte degli organi, tra cui i testicoli. Tuttavia in letteratura, gli studi che focalizzano la loro attenzione sull’uso del Doppler come indicatore dello stato di salute e funzionalità del testicolo del cane sono ben pochi. La maggior parte di questi, a partire dagli anni ‘90, ha cercato di caratterizzare il flusso ematico in testicoli sani e solo uno studio del 2001 ha preso in considerazione i cambiamenti del Doppler in testicoli patologici.
9 Il presente lavoro quindi ha come scopo quello di valutare la perfusione testicolare in un confronto tra cani con testicoli sani e cani con testicoli neoplastici.
Tratteremo quindi, in una prima parte generale, l’anatomia dell’apparato genitale maschile del cane, le sue principali patologie ed i principi fisici dell’ecografia (B-mode e Doppler). Nella successiva parte sperimentale descriveremo il lavoro svolto su una casistica clinica di 41 soggetti presso l’Ospedale Veterinario Didattico “Mario Modenato”.
10
CAPITOLO 1
ANATOMIA DEL TESTICOLO DEL CANE E DELLE STRUTTURE AD ESSO
CONNESSE
Il testicolo, o gonade maschile, è l’organo deputato alla produzione degli elementi seminali o spermatozoi e degli ormoni sessuali necessari per la regolazione della spermatogenesi, per lo sviluppo dei caratteri sessuali secondari e per l’induzione del comportamento sessuale.
Esso è contenuto, insieme all’epididimo, all’interno dello scroto2.
1.1 Invogli testicolari
Si tratta di strutture che proteggono e sostengono la gonade, ma anche l'epididimo, il dotto deferente e i loro vasi; sono rappresentati, dal più superficiale al più profondo, da: scroto, dartos, fascia spermatica esterna, muscolo cremastere, fascia spermatica interna e tonaca vaginale2 (Fig 1.1).
1.1.1 Scroto
La borsa scrotale o sacco scrotale è una formazione a sacco, leggermente peduncolata di natura cutanea, localizzata, nel cane, approssimativamente ai due-terzi tra l’apertura prepuziale e l’ano e sporgente nella regione perineale ventrale3. È l’unica struttura comune ai due testicoli e, insieme al dartos, non si estende all'interno dello spazio inguinale. Lo scroto è costituito da una pelle molto sottile, morbida ed elastica, di solito pigmentata. La cute scrotale possiede peli piuttosto radi e sottili ed un buon numero ghiandole sebacee e sudoripare che rendono la sua superficie untuosa.
11 Lo scroto è strettamente aderente al dartos con il quale risulta facilmente spostabile rispetto ai piani sottostanti2.
È suddiviso internamente, da un setto mediano, in due logge testicolari in ciascuna delle quali è accolto testicolo, epididimo e la porzione scrotale del corrispondente funicolo spermatico. Sulla superficie esterna, in corrispondenza del setto mediano, la borsa scrotale è percorsa da un sottile rafe longitudinale mediano o rafe dello scroto, che si prolunga in avanti sulla superficie ventrale del prepuzio e all’indietro sul perineo3.
1.1.2 Dartos
Strato denso, molto sottile nel cane, di tessuto muscolare liscio, frammisto a fibre collagene ed elastiche; è strettamente adeso allo scroto ma, a differenza di quest'ultimo, forma attorno a ciascun testicolo ed ai suoi invogli più profondi un sacco completo che si inserisce sull'anello inguinale esterno mediante numerosi fasci connettivo-elastici2.
I due sacchi dartoici, destro e sinistro, sono indipendenti tra loro, ma si addossano sul piano mediano, formando un setto impari, il setto interdartoico, che separa le logge testicolari3.
Il Dartos è molto mobile sugli invogli profondi, fatta eccezione che per una piccola porzione a livello della coda dell'epididimo in cui è presente un'aderenza tra lo scroto, il dartos e la tonaca fibro-sierosa della fascia spermatica interna; tale formazione, poco sviluppata nel cane rispetto alle altre specie, rappresenta il legamento scrotale.
Questo strato, con le sue lente contrazioni, determina dei movimenti vermiformi e delle pliche che si formano sullo scroto in risposta a stimoli esterni come il freddo. Inoltre, permettendo l’avvicinamento o allontanamento del testicolo dall'addome, è coinvolto nel controllo della temperatura testicolare2.
1.1.3 Fascia spermatica esterna
Strato connettivale complesso costituito da due sottili lamine di tessuto connettivo fibroso, una superficiale e l’altra profonda, separate da uno strato di connettivo lasso e
12 assai mobile, che permette loro di scivolare l’una sull’altra. L’aspetto di questa tonaca è molto caratteristico; sembra, infatti, formata da sottili lamelle sovrapposte, madreperlacee e traslucide.
Tale struttura consente lo scorrimento degli invogli testicolari superficiali (scroto e dartos) sui profondi (muscolo cremastere e fascia spermatica interna). La sua mobilità protegge il testicolo dalle compressioni e dagli urti, consentendogli di spostarsi facilmente sotto il tegumento2.
1.1.4 Muscolo cremastere
Il muscolo cremastere deriva da una propaggine del margine libero del muscolo obliquo interno dell’addome (o, occasionalmente, dal trasverso dell’addome) e si inserisce sulla fascia spermatica interna e sullo strato parietale della tonaca vaginale4. È costituito da fibre muscolari striate ed è, quindi, dotato di una contrazione volontaria e rapida.
È sinergico con il muscolo obliquo interno dell’addome.
Contraendosi, il muscolo cremastere determina un'ascensione del testicolo verso la regione inguinale e quindi lo avvicina all'addome; in questo modo coadiuva il processo di termoregolazione testicolare2.
1.1.5 Fascia spermatica interna
È strettamente associata al foglietto parietale della tonaca vaginale, di cui ne rappresenta uno sdoppiamento fibroso. Viene infatti anche definita “fascia fibro-sierosa”. Essa si estende oltre l'anello inguinale interno prolungando così la fascia trasversale dell'addome. La fascia spermatica interna forma così un sacco allungato che parte dall'anello inguinale interno, si impegna nello spazio inguinale e si allunga in direzione ventro-caudale fino ad arrivare sul fondo, dove si dilata per accogliere il testicolo e l'epididimo, dei quali ricalca la forma2.
13
1.1.6 Tonaca Vaginale
Rappresenta una derivazione diretta del peritoneo e forma la componente più interna di ciascuna loggia testicolare, andando a costituire la sierosa del testicolo e del suo funicolo; come tutte le sierose, consta di una lamina esterna (o foglietto parietale), adeso alla fascia spermatica interna e una lamina interna (o foglietto viscerale), che riveste strettamente il testicolo, l'epididimo ed il funicolo spermatico.
Il foglietto parietale e quello viscerale sono unite posteriormente da un breve meso, il mesorchio, il quale, inferiormente, assume stretti contatti con il legamento scrotale3. La cavità che si viene a creare tra le due lamine è detta cavità vaginale ed è in comunicazione con il peritoneo mediante il canale inguinale2. All'interno della cavità vaginale è presente una piccola quantità di liquido siero-acquoso che ha funzione lubrificante, consentendo una relativa mobilità del testicolo e dell’epididimo rispetto alle pareti del sacco scrotale.
Nel suo complesso, la tonaca vaginale assume la forma di pera con la parte più ampia ventrale; vi si distinguono perciò il fondo, il collo e l’orifizio superiore o ostio vaginale. Nel fondo sono accolti il testicolo, l’epididimo e il funicolo spermatico. Il collo della tonaca vaginale è la parte accolta nel tragitto inguinale e si apre nella cavità addominale con l’ostio vaginale, delimitato dall’anello omonimo; a questo livello la vaginale si continua con il rivestimento peritoneale3.
Figura 1.1: Rappresentazione schematica degli invogli scrotali in una sezione trasversale di scroto e testicoli. (Da:
14
1.2 Testicolo
Il testicolo è un organo pari, di forma e volume caratteristici di ciascuna specie. Nel cane si presenta di forma ovoidale e globosa, leggermente compresso in senso dorso-ventrale3.
Le dimensioni dell’organo variano in funzione della razza dell’animale. In un soggetto di taglia media, l’organo ha una lunghezza di circa 3-4 cm e una larghezza di 3 cm; il peso unitario, dopo rimozione dei vasi e dell’epididimo, varia dai 7-8 grammi in animali di circa 12 kg ai 20 grammi in cani di circa 30 kg. Solitamente, nell’adulto, il peso complessivo dei testicoli rapportato a quello del totale del corpo è intorno a 1/1000 nel cane2.
In posizione normale, il testicolo del cane è localizzato a livello della regione perineale bassa ed è disposto obliquamente, con l’asse maggiore in direzione dorso-caudale4. Il testicolo sinistro è, solitamente, situato un po’ ventro-caudalmente rispetto al destro2. Alcuni legamenti e la continuità con l’epididimo e il funicolo spermatico, contribuiscono a garantire stabilità al testicolo e a mantenerlo nella sua sede fisiologica. Il legamento testicolare proprio connette l’estremità caudale del testicolo alla coda dell’epididimo, mentre il legamento della coda dell’epididimo fissa quest’ultima alla tonaca vaginale; infine, il legamento scrotale si pone tra il dartos e la coda dell’epididimo3.
Nel testicolo si distinguono una faccia laterale ed una faccia mediale che appaiono lisce e convesse e che, attraverso la sierosa e l'albuginea, lasciano trasparire numerosi vasi tortuosi di notevole calibro; un margine libero, convesso e liscio in rapporto con il fondo della loggia testicolare ed un margine epididimale, che riceve l'inserzione del mesorchio ed è sormontato dall'epididimo, cui lo vincolano i canalicoli efferenti e il rivestimento vaginale3.Infine distinguiamo anche un'estremità capitata, posta antero-inferiormente, in continuità strutturale con la testa dell'epididimo, che riceve medialmente a quest'ultima l'inserzione del cono vascolare del funicolo spermatico; ed un'estremità caudata, al polo opposto, in rapporto con la coda dell'epididimo alla quale è unita mediante un breve legamento proprio del testicolo2 (Fig 1.2).
15
Figura 1.2: Rappresentazione dei testicoli. A: Vista laterale del testicolo destro. B: Vista mediale del testicolo sinistro. (Da: Miller’s Anatomy of the Dog, 4th Edition, 2013)4.
Il testicolo, insieme all’epididimo e al funicolo spermatico, è accolto nel sacco scrotale, nell’ambito della loggia testicolare. Queste strutture sono dotate di un rivestimento sieroso rappresentato dal peritoneo testicolare, che corrisponde al foglietto viscerale della tonaca vaginale; al di sotto di questo troviamo la tonaca albuginea, una robusta lamina fibrosa e biancastra nella quale sono presenti numerosi canalicoli flessuosi e di diametro vario in cui decorrono i vasi. L'albuginea è costituita principalmente da fibre collagene, alle quali si mescolano alcune fibre elastiche e fibrociti appiattiti ed irregolari. Dalla faccia profonda dell'albuginea si dipartono dei setti che dividono il parenchima testicolare in lobuli e che convergono radialmente formando il mediastino testicolare, un asse di connettivo meno denso che decorre longitudinalmente attraverso il centro dell’organo. Il mediastino testicolare accoglie, oltre a numerosi vasi, una rete di condotti escretori anastomizzati che prende il nome di rete testis e che riunisce i tubuli retti provenienti dai lobuli e si continua nei canalicoli efferenti che penetrano nella testa dell'epididimo2.
Il parenchima testicolare è diviso in lobuli (200-300/testicolo) all’interno dei quali si trovano gli elementi caratteristici della gonade maschile: i tubuli seminiferi ed il tessuto ghiandolare interstiziale3.
I tubuli seminiferi (da 1 a 20 in ogni loggia testicolare) originano a fondo cieco alla periferia del lobulo e appaiono, nel loro tratto inziale, fortemente ripiegati, tant’è che prendono il nome di tubuli contorti, per poi portarsi verso il mediastino, in prossimità
16 del quale assumono andamento rettilineo (tubuli retti). I tubuli retti, come già detto, si collegano alla rete testis dando origine alle vie d'escrezione dello sperma2.
I tubuli seminiferi sono rivestiti da un epitelio stratificato, l’epitelio seminifero, e da una membrana basale. Speciali elementi mioepitelioidi si dispongono in uno o più strati intorno al tubulo e concorrono, con la loro contrazione, a spingere il prodotto dei tubuli nelle prime vie genitali.
L’epitelio seminifero o epitelio germinativo comprende le cellule di sostegno (o del Sertoli) e le cellule germinali.
Le cellule del Sertoli, di forma pressochè triangolare, possiedono un grosso nucleo basale fornito di un voluminoso nucleolo. Nel loro citoplasma si evidenzia un reticolo endoplasmatico liscio, microtubuli, mitocondri e un ridotto apparato di Golgi. Esse poggiano con base slargata sulla lamina basale e si spingono nel lume del tubulo seminifero. Distribuite piuttosto uniformemente lungo il tubulo, stabiliscono complicati contatti tra loro e con gli elementi germinali3.
Cellule del Sertoli contigue sono collegate da speciali giunzioni (giunzioni serrate) e concorrono a formare la barriera emato-testicolare, una struttura la cui funzione principale è quella di creare due distretti ermeticamente distinti all’interno dell’epitelio germinativo; Il primo, basale e più esterno, accoglie gli elementi più immaturi (spermatogoni e spermatociti primari) che proliferano mitoticamente; mentre nel secondo, più interno, troviamo gli spermatociti secondari o spermatidi che hanno iniziato il processo meiotico. Il passaggio dalla fase mitotica a quella meiotica è l’unico momento durante il quale questa barriera permette il flusso delle cellule germinali in direzione del lume del tubulo seminifero5.
Oltre a formare la barriera emato-testicolare, le cellule del Sertoli forniscono sostegno, elementi nutritizi e altri fattori che supportano la spermatogensi6.
Hanno, probabilmente, anche una funzione endocrina, mediante la secrezione di una piccola quantità di ormoni estrogeni2.
Lo stroma peritubulare è rappresentato da una limitata quantità di connettivo lasso posto tra le anse dei tubuli seminiferi che stabilisce rapporti con le componenti più periferiche di questi e con i setti fibrosi. È un supporto per i vasi sanguigni e linfatici e
17 per le fibre nervose. Oltre le tipiche cellule del connettivo, nello stroma si trovano gruppi di cellule interstiziali o cellule di Leydig a funzione endocrina. Queste cellule hanno, in genere, forma poliedrica e diametro di 20-25 nm. Nel loro citoplasma abbondano delle gocciole lipidiche e il colesterolo. Al microscopio elettronico, vi si evidenzia un reticolo endoplasmatico liscio e mitocondri a creste tubulari, caratteri distintivi degli elementi produttori di ormoni steroidei. Le cellule di Leydig sono, infatti, deputate alla sintesi di androgeni e più in particolare di testosterone3.
I canalicoli efferenti sono posti tra il testicolo e la testa dell’epididimo; in numero di 6-20, originano rettilinei dalla rete testis, sull’estremità craniale del testicolo, ne attraversano l’albuginea e, procedendo verso l’epididimo, assumono l’andamento di strette spirali, denominate coni vascolari. Sono rivestiti da un epitelio pseudostratificato che poggia su una lamina propria e, quindi, su una componente connettivale in cui si trovano fibre muscolari lisce. Nell’epitelio abbondano cellule secernenti e ciglia vibratili che favoriscono il progresso degli spermatozoi verso l’epididimo3 (Fig 1.3).
Figura 1.3: Rappresentazione schematica di un testicolo sezionato che mostra i tubuli seminiferi e i sistemi di dotti. L’epididimo è stato separato dal testicolo per mostrare i dotti che connettono questi due organi. (Da: Anatomia veterinaria sistematica e comparata vol 1°, Pelagalli-Botte, 1999)3.
18
1.3 Epididimo
L’epididimo è un organo formato da un lungo dotto, molto ripiegato su se stesso, che decorre sul margine epididimale del testicolo con il quale è reso solidale attraverso due legamenti che si trovano rispettivamente nella sua porzione craniale: legamento della testa dell'epididimo e caudale: legamento proprio del testicolo2.
Nell’epididimo si distinguono, procedendo in senso cranio-caudale, le regioni della testa, del corpo e della coda.
La testa dell’epididimo (caput), leggermente arrotondata e schiacciata, si spinge sull’estremità craniale del testicolo, dalla quale riceve i canalicoli efferenti che confluiscono nel dotto dell’epididimo3.
Il corpo dell’epididimo (corpus) ha una forma cilindrica appena schiacciata lateralmente; è libero rispetto al testicolo, contro il quale è semplicemente appoggiato. Mediante un breve freno sieroso, il mesoepididimo, si attacca sulla faccia laterale del mesorchio, a breve distanza dal testicolo2.
Infine, la coda dell’epididimo (cauda) è la componente più caudale dell’organo, maggiormente distaccata dal margine superiore del testicolo e ben visibile; essa si continua, con un angolo acuto, con il dotto deferente3.
L’epididimo, come il vicino testicolo, è avvolto dal foglietto viscerale della tonaca vaginale e dalla tonaca albuginea, la quale invia setti profondi che, a livello della testa, delimitano tre-quattro piccoli lobuli. In ciascun lobulo terminano i canalicoli efferenti che, attraverso successive confluenze e anastomosi, si continuano nel costituente principale dell’organo, il dotto dell’epididimo.
Le varie regioni dell’epididimo sono formate, perciò, dai ripiegamenti ad ansa di tale dotto, che a livello della coda si continua senza limiti nel dotto deferenti.
Nella struttura del dotto dell’epididimo, procedendo dall’esterno verso l’interno, si riconoscono tre strati: la tonaca avventizia, costituita da tessuto connettivo lasso, la tonaca muscolare, che forma un rivestimento continuo di fibre muscolari lisce orientate circolarmente e la tonaca mucosa con epitelio cilindrico pseudostratificato e fibre elastiche3.
19 L'epididimo svolge un ruolo importante nella maturazione degli spermatozoi, che acquistano la motilità e la capacità di fecondare mentre lo attraversano. Il segmento iniziale dell’organo, composto dall'epitelio dei canalicoli efferenti derivanti dal testicolo e parte della testa, è coinvolto nel riassorbimento della maggior parte del liquido e dei soluti provenienti dal testicolo ed inoltre secerne alcune componenti importanti per la sopravvivenza delle cellule germinali maschili. La coda dell’epididimo e la parte prossimale del dotto deferente sono, invece, deputate all’immagazzinamento degli spermatozoi fertili7.
1.4 Dotto deferente
Il deferente è un lungo dotto che origina a livello della coda dell’epididimo, dove fa seguito al canale di quest’organo. Esso risale la borsa scrotale e il canale inguinale e poi, penetrato in cavità addominale, raggiunge la cavità pelvica e l’uretra pelvica nella quale sbocca2.
Il dotto deferente nel cane ha lunghezza variabile a seconda della razza dell’animale; in un soggetto di 25 kg, il dotto ha una lunghezza media di 17-18 cm e un diametro compreso tra 1,6 e 3 mm4.
Nel dotto deferente si distinguono tre porzioni: vaginale, addominale e pelvica. La porzione vaginale comprende il tratto posto tra la coda dell’epididimo e l’ostio vaginale. Subito dopo il suo inizio, il dotto deferente piega in avanti e in posizione mediale si porta fino alla testa dell’epididimo; qui si orienta verso l’alto e risale il funicolo spermatico, ove è collocato posteriormente al fascio vascolo-nervoso, compreso in una plica della tonaca vaginale viscerale, il meso del dotto deferente. La porzione addominale continua la precedente e curva ad arco all’indietro per impegnarsi nella piega urogenitale che provvede ad ancorarlo alla parete addominale e a quella del bacino.
La porzione pelvica, compresa nella piega urogenitale, si sposta medialmente, incrocia in basso il corrispondente uretere e assume rapporti con il corpo della vescica. La
20 porzione terminale del dotto deferente si amplia nell’ampolla deferenziale, poco sviluppata nel cane, che, procedendo verso il collo della vescica, si accosta alla controlaterale, cui è connessa dalla plica interdeferenziale. Oltre l’ampolla, il deferente si restringe, entra in rapporto con la prostata, percorre obliquamente la parete dell’uretra e sbocca su un piccolo rilievo, l’ostio eiaculatorio, lateralmente al collicolo seminale3.
La parete del dotto deferente è ispessita e costituita, a partire dall’esterno, dalle tonache avventizia, muscolare e mucosa.
L’avventizia è relativamente spessa e costituita da connettivo ricco di fibre elastiche ma anche fibre muscolari lisce e vasi sanguigni. All’esterno, è in stretta connessione con la lamina sierosa che riveste l’organo per buona parte della sua lunghezza.
La tonaca muscolare è spessa e composta da tre piani di fibre che sono disposte longitudinalmente negli strati interno ed esterno e circolarmente in quello medio. In molti punti, il muscolo forma una serie di spirali ad anse più o meno strette.
La tonaca mucosa è costituita da epitelio pseudostratificato. Essa si solleva in pliche longitudinali che conferiscono al lume del dotto, un aspetto stellato in sezione. Tali pliche divengono alte e ramificate nell’ampolla deferenziale. La lamina propria è spessa, ricca di fibre elastiche e connessa in profondità con una sottile sottomucosa3. Nella mucosa della parte terminale del deferente si trova un buon numero di ghiandole tubulo alveolari irregolarmente ramificate e flessuose2.
1.5 Funicolo spermatico
È una struttura di forma conica, collocata nella loggia testicolare e nel canale inguinale, che accoglie il dotto deferente, vasi sanguigni e linfatici, nervi e muscolo cremastere interno.
Con la sua base, il funicolo spermatico è in rapporto con il testicolo e l’epididimo e contribuisce a mantenerli sospesi nello scroto. L’apice viene a trovarsi a livello dell’ostio vaginale del canale inguinale3.
21 Al suo interno si distinguono due parti parallele ed ineguali: il cono vascolare ed il dotto deferente, entrambi rivestiti dalla vaginale viscerale che ne forma la sierosa. Il cono vascolare è sostenuto dal margine libero del mesorchio ed è formato dalle flessuosità dall'arteria testicolare, via via più numerose e serrate man a mano che ci si avvicina al testicolo. Il decorso tortuoso dell’arteria testicolare si aggroviglia con le vene del plesso pampiniforme, le quali drenano la gonade e formano le radici della vena testicolare. Nel cono vascolare decorrono inoltre i vasi linfatici ed i nervi del testicolo e dell'epididimo; la sua estremità distale passa medialmente alla testa dell'epididimo per portarsi a ricoprire l'estremità capitata del testicolo, sulla quale si inserisce2.
1.6 Vascolarizzazione del testicolo
Il testicolo e i suoi annessi adiacenti sono vascolarizzati dall'arteria testicolare, un vaso pari, di piccolo calibro, un tempo chiamato “arteria spermatica interna”. Essa origina dalla superficie ventrale dall’aorta addominale, leggermente più cranialmente rispetto all’origine dell’arteria mesenterica caudale, in corrispondenza del margine caudale della quarta vertebra lombare. Spesso l’arteria testicolare sinistra nasce più cranialmente della destra ed in via eccezionale questa può originare perfino dall'arteria renale.
Il tragitto è molto lungo e può essere suddiviso in tre parti: addominale, funicolare e ghiandolare. Il tratto addominale si estende dall'aorta all'anello inguinale interno ed è sostenuto da una stretta piega peritoneale che inizia vicino all’aorta, divenendo via via più evidente fino all’anello vaginale per poi continuarsi nel mesorchio prossimale. Il tratto funicolare partecipa alla costituzione del cono vascolare all'interno del funicolo spermatico, dove descrive delle anse flessuose, che diventano più numerose e strette, avvicinandosi al testicolo; nel suo tragitto emette anche alcuni rami che vanno ad irrorare i componenti del funicolo ed uno che costituisce l'arteria epididimale, la quale si porta sul corpo dell'epididimo. Infine il tratto ghiandolare (o testicolare) comincia
22 dall'estremità capitata del testicolo, medialmente alla testa dell'epididimo, e penetra nell'albuginea8; accolta nello spessore di questa membrana circonda completamente la gonade seguendo prima il margine epididimale, sul quale decorre come un’arteria marginale, poi il polo caudale del testicolo ed il margine libero, a livello del quale si originano le collaterali principali; queste ultime risalgono sulle facce (laterale e mediale) dell'organo, sempre comprese nell'albuginea ed ugualmente flessuose, arrivate in vicinanza del margine epididimale penetrano nel parenchima testicolare per raggiungere il mediastino.
Numerose ramificazioni si distribuiscono, partendo dal mediastino testicolare, nuovamente verso l'albuginea seguendo i setti interlobulari; le ramificazioni terminali si risolvono nel connettivo intertubulare formando una ricchissima rete capillare2. I lobuli testicolari vengono, poi, drenati da due ordini di vene: profonde e superficiali. Le vene profonde decorrono nei setti interlobulari per raggiungere il mediastino testicolare dove alimentano un plesso vascolare a grosse maglie che fa capo all'estremità capitata.
Le vene superficiali invece penetrano nell'albuginea e si raggruppano sulle facce della gonade, da qui alcune si dirigono verso il margine libero ed altre, più numerose e di maggior calibro, verso il margine epididimale. Anche il loro decorso è flessuoso come le arterie ed a livello del margine epididimale si gettano in una vena marginale che circonda completamente la gonade per raggiungere l’estremità capitata, dove riceve le vene profonde.
All’uscita del testicolo, le vene sono grosse e poco numerose. Ricevono quelle della testa dell’epididimo e si impegnano nel cono vascolare del funicolo spermatico. Qui le vene si dividono formando una rete complessa, il plesso pampiniforme, le cui maglie racchiudono strettamente le circonvoluzioni dell’arteria testicolare, con la quale formano piccole anastomosi artero-venose.
Questa particolare disposizione consente al sangue arterioso afferente di essere raffreddato dal sangue venoso efferente in modo tale che la temperatura testicolare, più bassa rispetto a quella corporea, venga mantenuta2.
23 L'insieme delle vene del cordone spermatico è drenato, in vicinanza dell'anello inguinale interno, dalla vena testicolare che, nel suo tratto iniziale, segue il decorso dell'arteria per poi separarsene nella sua porzione finale. La vena testicolare destra confluisce nella vena cava caudale, mentre la sinistra termina, nella maggior parte dei casi nella vena renale ipsilaterale9.
24
CAPITOLO 2
TECNICHE ECOGRAFICHE ED EFFETTO DOPPLER
2.1 Principi dell’ecografia
2.1.1 Ultrasuoni
Si definisce ultrasuono un’onda sonora caratterizzata da una frequenza compresa tra 20 kHz e 100 MHz (ventimila e cento milioni di cicli al secondo), situata oltre la soglia di udibilità dell’orecchio umano. Le frequenze utilizzate per la diagnostica medica sono comprese tra 1 e 10 MHz, in casi eccezionali arrivano a 20 MHz. Cani e gatti possono percepire in parte ultrasuoni sino a 100 kHz, ma, nonostante questo, le frequenze utilizzate in diagnostica, non provocano loro lesioni o malesseri10.
Gli ultrasuoni, incontrando la struttura corporea in esame, consentono di ottenere su di essa informazioni diagnostiche, morfologiche e funzionali.
Essi, infatti, portano le particelle della materia ad uno stato di eccitazione che, raggiunto un punto di equilibrio, si traduce nella produzione di onde con una velocità di propagazione caratteristica per ogni mezzo10. La propagazione avviene attraverso la compressione e la rarefazione della materia che incontrano11.
Le caratteristiche degli ultrasuoni sono individuate da cinque grandezze:
1. Frequenza (f): indica il numero di cicli di compressione ed espansione (o oscillazioni) che si ripetono nell'unità di tempo. Si misura in Hertz ed è inversamente proporzionale alla lunghezza d'onda e quindi al grado di penetrazione.
2. Lunghezza d’onda (λ): è la distanza tra due onde oscillatorie successive. Minore è la lunghezza d’onda, maggiore è la frequenza e le interazione con i tessuti attraversati, e, di conseguenza, la risoluzione11.
Le lunghezze d’onda usate nella diagnostica medica hanno valori compresi tra 1,5 e 0,15 mm10.
25 3. Velocità di propagazione dell’onda sonora (c): misurata in m/s, tale grandezza è rapportata alla lunghezza d’onda ed alla frequenza e varia in funzione della natura del mezzo in cui si diffonde l’onda; infatti, nei mezzi che possiedono elevata densità, come per esempio, i corpi solidi, gli ultrasuoni si propagano con velocità maggiore, rispetto a quanto avviene nei mezzi gassosi o liquidi, che hanno scarsa densità10.
L’equazione che correla queste tre grandezze è la seguente:
c = λ x f
4. Ampiezza (o intensità): è la massima variazione in altezza di un’oscillazione periodica. Misura il grado di compressione e rarefazione che subisce un tessuto al passaggio dell’ultrasuono; maggiore è l’ampiezza, maggiore sarà l’interazione con i tessuti attraversati11.
5. Impedenza acustica (Z): caratteristica del mezzo attraversato dal fascio di ultrasuoni, indica la misura delle forze che si oppongono alla propagazione dell'onda sonora.
È data dal prodotto tra la densità della materia (δ) e la velocità di propagazione degli ultrasuoni (c):
Z = δ x c
La differenza di impedenza acustica tra due mezzi determina la modalità di riflessione delle onde ultrasonore ed il limite tra due mezzi con impedenza acustica differente è chiamato interfaccia acustica12.
2.1.2 Sonde ecografiche
La sonda ecografica, o trasduttore, contiene cristalli piezoelettrici che, stimolati da un impulso elettrico, hanno la proprietà di emettere onde sonore di frequenza determinata12. Essa emette ultrasuoni per l’1% del tempo e li riceve per il restante
26 99%. È in grado di trasformare gli ultrasuoni riflessi dai tessuti, detti echi di ritorno, in piccoli impulsi elettrici che vengono analizzati dal computer, il quale permette la formazione di un'immagine ultrasonica sul monitor11.
Le sonde utilizzate in diagnostica sono di tre tipi: lineare, convex o settoriale.
Le sonde lineari, così chiamate perché hanno cristalli piezoelettrici disposti in modo lineare, forniscono le immagini con la miglior risoluzione assiale e laterale. Richiedono un’ampia finestra acustica e hanno una frequenza che, per gli animali domestici, spazia tra i 7,5 e i 13 MHz.
Le sonde convex hanno cristalli piezoelettrici disposti a semicerchio e una frequenza compresa tra i 5 e gli 8 MHz. Sono le più versatili, soprattutto per l’addome dei nostri pazienti e hanno un buon compromesso risoluzione/penetrazione, consentendo una buona risoluzione dell’immagine sia a livello superficiale che profondo.
Infine, le sonde settoriali (o phased array) presentano cristalli piezoelettrici disposti a formare una superficie quadrata o rettangolare. Esse richiedono una piccola finestra acustica e sono dotate di un’eccellente penetrazione; sono le sonde ideali per la valutazione di organi in movimento; vengono, infatti, utilizzate nell’ecocardiografia dei nostri animali11.
2.1.3 Propagazione degli ultrasuoni nei tessuti e formazione dell’immagine ecografica
I diversi tessuti biologici hanno un’impedenza leggermente diversa tra loro, ed è questo il principio su cui si basa l’ultrasonografia (Tabella 2.1)11.
In tessuti con impedenze acustiche tra loro molto simili (ad esempio i tessuti molli), la propagazione dell’ultrasuono avverrà in modo lineare e la maggior parte degli echi verrà trasmessa; di conseguenza si otterrà un’immagine che riproduce in modo fedele le strutture anatomiche attraversate. Al contrario, quando le impedenze acustiche sono molto diverse (ad esempio interfaccia con gas o tessuto osseo), gli ultrasuoni “si trovano davanti ad un muro” e la quantità di echi riflessi sarà maggiore.
27
Tabella 2.1: Valori di impedenza acustica dei tessuti corporei. (Da: Rossi F., Spattini G., Manuale di ecografia clinica veterinaria)11.
Tessuto Impedenza Acustica (Rayl)
Aria 0,0004 Grasso 1,38 Acqua 1,48 Sangue 1,61 Reni 1,62 Tessuti molli 1,63 Fegato 1,65 Muscolo 1,70 Osso 7,80
L'entità di echi riflessi, trasmessi e rifratti dipende anche dall'angolo di incidenza tra il fascio di ultrasuoni e l'interfaccia acustica.
Quando gli ultrasuoni colpiscono l’interfaccia perpendicolarmente (con un angolo di 90°), una parte delle onde viene riflessa a 180° e torna verso la fonte di emissione (sonda o trasduttore), che è in grado di raccogliere questi echi di ritorno e produrre un’immagine ecografica sul monitor. Le onde ultrasonore che non vengono riflesse, continuano il loro percorso, sempre con direzione perpendicolare, nel nuovo mezzo venendo così trasmesse.
Quando, invece, gli ultrasuoni e l'interfaccia acustica formano tra loro un angolo inferiore a 90°, le onde non vengono più riflesse a 180° e, di conseguenza, molte di queste non raggiungono la sonda, causando una perdita di informazioni; inoltre, gli ultrasuoni non riflessi proseguono nel nuovo mezzo con direzione deviata, secondo il fenomeno e le leggi della rifrazione.
Da ciò si può dedurre che è possibile fare una valutazione ecografica corretta, dello spessore e dell’ecogenicità, solo per le superfici riflettenti colpite perpendicolarmente dagli ultrasuoni10.
28 Altri fenomeni che si possono verificare durante l'interazione tra il fascio di ultrasuoni e la materia sono la diffusione, l’assorbimento e la diffrazione.
La diffusione è la riflessione, in direzioni diverse, senza rispettare l'angolo di incidenza, degli ultrasuoni in corrispondenza di interfacce acustiche di dimensioni molto piccole, di forma e disposizione irregolare.
L’assorbimento è quel fenomeno per cui una parte dell'energia acustica viene assorbita e trasformata in calore, durante il passaggio attraverso la materia, non essendo, così, più disponibile per la formazione dell'immagine. Questo è di lieve entità nei tessuti molli, mentre è molto elevato nelle ossa, nei tessuti calcificati e nei concrementi, tant’è che, distalmente a questi tessuti, non vi è più energia per la formazione dell’immagine e compare il cosiddetto cono d’ombra posteriore.
Se la parte periferica del fascio ultrasonoro incontra un tessuto ad elevato assorbimento, si verifica il fenomeno della diffrazione all'interno del cono d'ombra con conseguente formazione di un cono d'ombra divergente come avviene nelle parti marginali arrotondate di alcuni organi (ad esempio il rene)10.
2.1.4 Visualizzazione dell’immagine ecografica
Gli echi prodotti dagli ultrasuoni, una volta raggiunta la sonda, possono essere visualizzati con diverse modalità:
A-mode (A=amplitude, ampiezza): è una modalità di visualizzazione monodimensionale, in cui gli echi di ritorno dalle strutture che si trovano in successione sulla stessa linea, vengono rappresentati, mediante un oscilloscopio, come picchi verticali di differente ampiezza13. L’ampiezza dei picchi è proporzionale all’intensità dell’eco, mentre la profondità è proporzionale alla distanza delle interfacce che hanno generato l’eco14.
Questo metodo, ormai superato, rimane utile in encefalografia ed eco-oftalmologia.
B-mode (B=brightness, luminosità): le superfici riflettenti allineate lungo una linea o un piano vengono rappresentate sul monitor come punti di differente luminosità. Con questo metodo le varie interfacce, cioè le strutture
29 anatomiche e patologiche, vengono ricostruite in immagini ecografiche mono- e bi-dimensionali13.
In questo modo, l’intensità degli echi, invece che con dei picchi, viene rappresentata in scala di grigi14; le strutture che generano echi di maggiore intensità appaiono sul monitor come punti bianchi (ad esempio l’aria o l’osso) mentre quelle che non producono echi (come il liquido) vengono visualizzate come punti neri; tra questi due estremi esiste una scala di grigi, più o meno ampia a seconda delle potenzialità dell'ecografo, per rappresentare strutture con diversa ecogenicità12.
A seconda della tecnica di scansione utilizzata, l’ecografia B-mode, può essere di tipo statico o dinamico (modalità B-mode Real Time). La modalità Real Time può essere considerata come la naturale evoluzione della B-mode statica, che necessita di un tempo relativamente lungo per l’acquisizione dell’immagine sul monitor.
L’ecografia B-mode Real time mostra, tramite scala di grigi, l'immagine in sezione trasversale di strutture anatomiche in movimento. L’abbreviazione del tempo di acquisizione dell'immagine consente di ricevere sullo schermo molte scansioni al secondo. Il numero di scansioni necessarie (frame rate) ed il tempo di scansione dipendono dalla struttura esaminata. L'ecografia bidimensionale dinamica è il metodo di scelta nella diagnostica attuale; essa, infatti, consente di esaminare strutture anatomiche e patologiche insieme ai loro movimenti dando così un'indicazione anche sulla funzionalità13.
Infine, la modalità M-mode (motion) o TM-mode (time motion) rappresenta una variante dell’ecografia B-mode Real Time, in cui le superfici e le strutture rilevate lungo una data linea, vengono ricostruite, in tempo reale, come dei picchi su una riga verticale, dove ogni picco corrisponde ad un punto luminoso. Questa tecnica è particolarmente indicata per lo studio ecografico di strutture in movimento come il cuore13.
30 Nella visualizzazione dell’immagine ecografica, indipendentemente dalla modalità utilizzata, molto importanti sono il sistema di amplificazione degli echi ed il compenso di profondità.
Gli echi di ritorno ottenuti dai diversi tipi di trasduttori vengono rielaborati in vario modo per ottenere immagini monodimensionali e bidimensionali. Poiché i segnali captati hanno un'ampiezza ridotta rispetto all'eco incidente, è necessario che essi attraversino un amplificatore per divenire rappresentabili; esso è caratterizzato da un guadagno che può essere variato mediante un “general gain control”. Inoltre, a causa dell’attenuazione degli ultrasuoni nei tessuti, gli echi provenienti da strutture distali saranno di minor ampiezza rispetto a quelli provenienti da strutture similari ma prossimali. Per compensare ciò è necessario amplificare maggiormente gli echi lontani rispetto a quelli più vicini, e questo è possibile aumentando il guadagno in funzione del tempo (T.G.C. Time Gain Compensation), cioè in funzione della profondità di penetrazione. 15.
2.2 Ecografia Doppler
L’ecografia doppler viene sfruttata, in campo medico, per calcolare la direzione relativa del flusso e la velocità del sangue, più precisamente degli eritrociti. Trova, quindi, impiego nella valutazione della dinamica cardiaca, della situazione anatomica e funzionale dei vasi sanguigni, arteriosi e venosi, e, di conseguenza, della vascolarizzazione degli organi10.
Tale tecnica prende il nome dal suo principio fisico di funzionamento, l’effetto Doppler. Christian Johann Doppler (1803-1853), fisico-matematico austriaco, fu il primo a descrivere matematicamente l’effetto che da lui ha preso il nome.
Gli ultrasuoni riflessi da oggetti che non siano in movimento, hanno energia inferiore rispetto a quelli inviati, ma possiedono la stessa lunghezza d’onda e la stessa frequenza.
31 Quando, invece, la riflessione si verifica da parte di oggetti in movimento, le onde riflesse presentano una variazione di frequenza, il cosiddetto “Dopplershift”.
Il Dopplershift (fd) è la differenza tra la frequenza riflessa o finale (f1) e quella inviata o iniziale (f0).
fd= f1- f0
E questo fenomeno è l’effetto Doppler.
Se il flusso ematico è diretto verso la sonda, la frequenza degli ultrasuoni riflessi dagli eritrociti è maggiore di quella degli ultrasuoni emessi dalla sonda e quindi il Dopplershift avrà un valore positivo. Per convenzione, il sangue che fluisce verso la sonda, viene rappresentato nell’ecografia Doppler convenzionale al di sopra della linea dello zero e nell’ecografia Doppler a colori viene identificato con il colore rosso (Fig. 2.1).
Figura 2.1: Rappresentazione dell’effetto Doppler quando il flusso ematico è diretto verso la sonda: la frequenza degli ultrasuoni riflessi dagli eritrociti (f1) è maggiore di quella degli ultrasuoni emessi dalla sonda (f0) (Da:
Garcovich M., 2015)16.
Al contrario, se il sangue si allontana dalla sonda, le onde riflesse hanno una frequenza inferiore rispetto a quelle inviate dalla sonda, per cui il Dopplershift è minore di zero. La rappresentazione di questo flusso avviene, nel Doppler convenzionale, al di sotto della linea dello zero e con il Doppler a colori, con il colore blu (Fig 2.2).
Figura 2.2: Rappresentazione dell’effetto Doppler quando il flusso ematico si allontana dalla sonda: la frequenza degli ultrasuoni riflessi dagli eritrociti (f1) è minore di quella degli ultrasuoni emessi dalla sonda (f0) (Da: Garcovich
32 Le modalità di rappresentazione descritte sono scelte arbitrariamente e possono essere cambiate in qualsiasi momento. Esse non sono correlate alla lunghezza d’onda e non indicano né il tipo di vaso (arteria o vena), né il tipo di sangue (arterioso o venoso)10.
La variazione di frequenza, che caratterizza l’effetto Doppler, dipende dalla velocità di flusso (V) del sangue e dalla direzione di movimento degli eritrociti, in rapporto alla direzione di propagazione degli ultrasuoni e alla loro velocità di propagazione nel tessuto (c).
fd= 2 x f0 x V x cos θ c
Da questa formula è possibile ricavare la velocità del flusso del sangue (V), parametro molto importante per la valutazione dell’emodinamica:
V= fd x 𝑐 2 x f 0 x cos θ
Dove:
V= velocità di flusso degli eritrociti (m/s) fd= frequenza del segnale Doppler (Hz) f0= frequenza dell’impulso inviato (Hz)
cos θ = coseno dell’angolo sotteso tra la direzione di propagazione degli ultrasuoni e la direzione del flusso di sangue.
c= velocità di propagazione degli ultrasuoni nel sangue (c = 1560 m/s).
La velocità di flusso misurata corrisponde a quella reale solo se il sangue scorre esattamente nella stessa direzione degli ultrasuoni, cioè quando il vaso è perfettamente parallelo alla sonda, per cui l’angolo risulta di 0° e il coseno dell’angolo è uguale a 1. In tal caso l’errore è dello 0%10. Mano a mano che l’angolo aumenta, si riduce la stima della velocità, ad esempio con un angolo di 60° la velocità stimata è pari al 50% del reale14.
33 Nella pratica clinica non è sempre possibile orientare la sonda in maniera perfettamente parallela al vaso; perciò si utilizza un fattore di correzione angolare che tiene conto dell’angolo di incidenza del fascio di ultrasuoni rispetto al vaso12 (Fig 2.3). Tuttavia, valori ottenuti con un angolo maggiore di 60° non possono essere compensati in modo puramente aritmetico, per cui vengono considerati inaccettabili per una corretta valutazione della velocità di flusso10.
Figura 2.3: La velocità stimata del flusso ematico, si riduce all’aumentare dell’angolo tra la direzione della propagazione degli ultrasuoni e la direzione del flusso (Da: Meomartino L.)14.
Le frequenze dell’impulso Doppler registrato si trovano, generalmente, nella banda di suoni udibili, tra 0 e 20 kHz, perciò è possibile valutare le variazioni di frequenza non solo visivamente, ma anche acusticamente. Flussi ematici veloci, con elevate variazioni di frequenza, determinano suoni o rumori acuti, mentre flussi lenti, con piccole variazioni di frequenza, producono suoni gravi10.
Poiché, generalmente, gli eritrociti non hanno tutti la medesima velocità di flusso, il segnale Doppler non viene registrato come un’unica frequenza ma come uno spettro di frequenze. Quando la velocità di flusso di tutti gli eritrociti è molto simile, lo spettro delle frequenze è stretto e l’effetto Doppler produce un suono simile ad un fischio; uno spettro ampio genera, invece, un suono di fruscio.
La rappresentazione grafica dello spettro presuppone una suddivisione delle diverse frequenze in gruppi. E, nel corso dell’esame, dato il tempo molto breve a disposizione,
34 non vengono analizzate le singole frequenze (Dopplershift) ma i diversi gruppi di frequenza separati tra loro.
Grazie al modello Doppler, vengono, quindi, determinati tre parametri, che vengono rappresentati, generalmente, con un’immagine bidimensionale:
Lo spettro di frequenza, cioè le diverse velocità e direzioni di flusso degli eritrociti.
Il volume del sangue che scorre con la stessa velocità
La variazione temporale delle velocità del flusso ematico10.
2.2.1 Le differenti modalità Doppler
2.2.1.1 Doppler Continuo (CW-Doppler)
CW indica Continuous Wave, ovvero onda continua. Esso rappresenta il metodo classico per la misurazione dei flussi ematici.
Il suo funzionamento si basa sull’utilizzo di un sistema di trasmissione, costituito da uno o più cristalli piezoelettrici, che invia continuamente onde ultrasonore. Tali onde si propagano e vengono, poi, riflesse dalle strutture che incontrano per raggiungere un sistema di ricezione che riceve, anch’esso in maniera continua, gli echi riflessi degli elementi figurati del sangue e li trasforma in impulsi elettrici13.
Questa tecnica, continua sia in trasmissione che in ricezione, ha come vantaggio principale quello di poter registrare tutte le velocità, anche le più elevate come si verifica ad esempio in corrispondenza di stenosi. Tuttavia, anche negli ecografi più moderni, è tecnicamente quasi impossibile avere contemporaneamente l’immagine ecografica bidimensionale del settore esaminato ed il tracciato Doppler continuo13; ciò significa che la scansione va eseguita alla cieca, basandosi soltanto sullo spettro di frequenze Doppler rilevate ed è il motivo principale che ne limita l’utilizzo in medicina veterinaria12. Il campo di applicazione principale rimane la cardiologia, dove viene utilizzato per misurare le velocità e per valutare la gravità di insufficienze e di stenosi valvolari13.
35 2.2.1.2 Doppler Pulsato (PW-Doppler)
PW indica Pulsed Wave, cioè onda pulsata. Si tratta di una tecnica Doppler in bianco e nero che fa parte dell’ecografia Doppler convenzionale.
È basata sull’utilizzo di una sonda con un unico cristallo piezoelettrico che funziona sia da trasmettitore che da ricevitore. Il cristallo invia brevi impulsi ultrasonori e, dopo un intervallo di tempo definito, passa nella modalità di ricezione, per poter registrare echi di ritorno provenienti da un determinato settore.
L’intervallo di tempo tra la trasmissione e la ricezione dipende dal tempo complessivamente impiegato dall’impulso in andata e ritorno e, di conseguenza, dalla distanza tra la sonda e il settore in cui deve essere misurato il flusso.
La frequenza degli impulsi trasmessi nell’unità di tempo viene indicata con PRF (dall’inglese pulse repetition frequency) ed è proporzionale alla velocità media degli ultrasuoni (c= 1540 m/s) ed inversamente proporzionale al doppio della distanza:
PRF = c 2R
Da ciò si deduce che più il vaso si trova lontano dalla sonda, più la PRF sarà bassa e viceversa.
Il vantaggio del Doppler pulsato consiste nella determinazione del punto preciso di misurazione e nella possibilità di introdurre una correzione angolare, per cui possono essere misurate velocità anche in vasi che non siano paralleli alla direzione di propagazione degli ultrasuoni.
In presenza di una lesione localizzata, per fare una corretta valutazione dei parametri emodinamici, si devono effettuare numerose misurazioni e ciò comporta, a volte, un esame prolungato, poco tollerato dai pazienti in medicina veterinaria. Un ulteriore svantaggio del Doppler pulsato è quello di non poter quantificare esattamente velocità molto elevate, come in corrispondenza di stenosi o di insufficienze di grado medio/elevato13. Questo lo rende inadatto in cardiologia.
36 2.2.1.3 Color Doppler
Il color Doppler consente, come unico vero metodo di ecografia Duplex, la contemporanea rappresentazione di un diagramma di flusso a colori e di un’immagine ecografica bidimensionale. Esattamente come il Doppler pulsato prevede l’emissione di onde sonore ad impulso, ma la visualizzazione di un diagramma di flusso a colori si realizza grazie all’analisi di numerosi volumi campione vicini e non di un solo volume come nel PW-Doppler.
Il flusso laminare normale è codificato mediante i colori rosso e blu, di norma utilizzati rispettivamente per il sangue che scorre in direzione della sonda o che si allontana da essa. La comparsa di altri colori, come il giallo o il verde, indica la turbolenza nei flussi. L’ecografia color Doppler è il metodo migliore per la diagnostica cardiaca e vascolare veterinaria, in quanto consente di condurre un esame emodinamico rapido anche su animali irrequieti. Inoltre, grazie alla sua elevata sensibilità, il color Doppler consente di differenziare vasi che non vengono evidenziati con l’ecografia bidimensionale ad alta definizione. Esso non permette un esame quantitativo delle velocità del flusso e, come il Doppler pulsato, non permette la valutazione esatta di velocità troppo elevate13.
2.2.1.4 Power Doppler
Si tratta di una modalità introdotta solo recentemente e dotata di un’elevata sensibilità; essa misura l’energia della frequenza della struttura in esame e viene utilizzata per rilevare la presenza ed il volume del flusso ematico, ma non fornisce informazioni sulla su direzione e velocità. Il tipo di visualizzazione ecografica è lo stesso del color Doppler, ma l’intensità del colore visualizzato è correlato al numero di eritrociti in movimento e non alla loro velocità; inoltre, rispetto al color Doppler, è meno influenzato dall’angolo di incidenza.
Il power Doppler viene utilizzato per studiare più nel dettaglio la vascolarizzazione interna di alcuni organi e, soprattutto, per la valutazione della vascolarizzazione in presenza di lesioni focali17.
37
2.2.2 Artefatti nell’ecografia Doppler
In ecografia per artefatto si intende tutto ciò che non è rappresentativo della struttura indagata, ma è avventizio11. Con l’utilizzo delle tecniche Doppler, gli artefatti che si possono riscontrare sono:
Artefatti da movimento: l’ecografia Doppler, oltre a percepire il movimento dei globuli rossi, può mettere in evidenza delle immagini di movimento artefattuali, visibili come delle aree colorate sparse che non corrispondono a quelle della vascolarizzazione esistente.
Spesso, in veterinaria, questi tipi di artefatti sono legati al movimento del paziente poco collaborativo, ma possono essere anche legati al movimento degli organi in esame, come per esempio il cuore in ecocardiografia o l’intestino durante un’ecografia addominale18.
Fenomeno dell’Aliasing: per il Doppler pulsato e per il Color Doppler esiste un limite di velocità massima calcolabile legato al cosiddetto Limite di Nyquist (dal fisico che lo ha definito).
Se la velocità del flusso super la metà della PRF (frequenza degli impulsi trasmessi nell’unità di tempo), la direzione del flusso sembra invertire il suo senso e, quindi, un flusso in avvicinamento sembrerà allontanarsi e viceversa. A causa di questo fenomeno viene simulata la presenza di turbolenze19.
L’aliasing fa si che nel Doppler pulsato il picco sistolico dell’onda si interrompa per comparire dalla parte opposta della linea dello zero, mentre nel color Doppler si ha un’inversione di colore all’interno del vaso in cui la velocità è più elevata18.
Effetto specchio: è l’artefatto che si verifica più frequentemente nel Doppler pulsato ed è caratterizzato dalla formazione di un’immagine speculare del profilo della velocità rispetto alla linea dello zero. Questa immagine “doppia” spesso si forma se non è possibile rilevare correttamente la direzione del flusso, cioè quando il sangue scorre quasi perpendicolarmente rispetto alla direzione di propagazione degli ultrasuoni20.
38
Ritardo nella formazione di immagini a colori: è la conseguenza della non simultanea formazione dell’immagine bidimensionale e della rappresentazione del Doppler a colori. Perciò viene condotta da prima un’ecografia bidimensionale e, solo in un secondo momento, vengono misurati i flussi e rappresentati anche i colori. Se, contestualmente, le strutture studiate presentano movimenti molto veloci, l’ecografia bidimensionale e quella a colori possono indicare valori discordanti. Questo problema può essere eliminato utilizzando una più veloce formazione dell’immagine e aumentando la frequenza di ripetizione20.
2.2.3 Parametri studiabili con l’ecografia Doppler
L’ecografia doppler consente di esaminare il flusso sia dal punto di vista qualitativo che quantitativo, e più in particolare, il Doppler pulsato permette di ottenere una rappresentazione grafica, sotto forma di onde, delle variazioni di frequenza e di ampiezza del segnale. Il susseguirsi di queste onde segue delle variazioni sincrone con il ciclo cardiaco ed è quindi possibile analizzarle dettagliatamente attraverso la misurazione di alcuni parametri:
Velocità di picco sistolica (SPV): corrisponde al punto di altezza massima dell’onda e indica la massima frequenza del Dopplershift; viene misurata in cm/s.
Velocità telediastolica (EDV): corrisponde al punto più basso dell’onda e, al contrario della SPV, indica la minima frequenza del Dopplershift. Anch’essa viene misurata in cm/s.
Indice di Resistività (RI): è un indice che valuta la resistenza vascolare ed è inversamente proporzionale al grado di perfusione di un determinato organo. Si può ricavare attraverso la formula
RI = SPV − EDV SPV
39
Indice di Pulsatilità (PI): misura la pulsatilità del flusso. Si può ricavare attraverso la formula
PI =SPV − EDV TAMV
in cui TAMV (Time Averaged Maximum Velocity) rappresenta il valore medio tra la velocità massima (SPV) e quella minima (EDV).
Quando SPV e EDV variano considerevolmente durante il ciclo cardiaco l’indice di pulsatilità assume valori elevati.
RI e PI sono entrambi indipendenti dall’angolo di incidenza tra il fascio ultrasonoro e la direzione del flusso. Essi risultano particolarmente utili nell’analisi di vasi di piccolo calibro e con andamento tortuoso, nei quali la mancanza di un tratto rettilineo rende praticamente impossibile misurare l’angolo di incidenza doppler e, di conseguenza, la determinazione delle velocità di flusso18.
40
CAPITOLO 3
ECOGRAFIA E VALUTAZIONE DOPPLER DEL CONTENUTO SCROTALE NEL
CANE
L’esame ecografico dell’apparato riproduttore maschile prevede lo studio di testicoli, epididimo, funicolo spermatico e prostata ed è una procedura comune nel cane. Viene eseguita per vari motivi, tra cui la valutazione andrologica dei cani da riproduzione, l’identificazione di testicoli ritenuti, in caso di sintomi clinici compatibili con aumento di dimensioni della prostata, con squilibri ormonali, ernia perineale o traumi della porzione caudale21.
Un aumento di volume della prostata o il riscontro di anomalie testicolari potrebbe richiedere, anche in assenza di segni clinici correlati, ulteriori accertamenti diagnostici, come esami del sangue e delle urine, radiografie toraciche ed addominali ma anche aghi aspirati o biopsie.
La valutazione ecografica della prostata e dei testicoli permette lo studio dell’anatomia, del parenchima di tali organi e delle strutture che lo circondano come i linfonodi tributari (iliaci mediali) 22.
Per l’esecuzione dell’esame, l’animale viene posizionato in decubito laterale o dorsale. Talvolta, in caso di soggetti particolarmente irrequieti, può essere eseguito anche in stazione quadrupedale.
Lo scroto, in genere, presenta la sua superficie cutanea ricoperta da peli molto radi e sottili, quindi raramente si rende necessaria la tricotomia dell’area da esaminare. È preferibile evitare l’utilizzo di alcool in quanto la cute scrotale, estremamente delicata, rischia di irritarsi. Viene applicato del gel da ecografia sia sulla cute dello scroto che sulla superficie della sonda per assicurare un buon contatto ed evitare l'interposizione di aria che creerebbe disturbo alla visualizzazione21.
