Valutazione ecografica della peristalsi intestinale nel cane

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Dipartimento di Scienze Veterinarie

Corso di Laurea Magistrale in Medicina Veterinaria

“Valutazione ecografica della peristalsi intestinale

nel cane”

Candidato: Delia Gadducci

Relatore: Prof.ssa Simonetta Citi

Correlatore: Dott. Tommaso Mannucci

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A Dunga,

che da 14 anni studia con me

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Indice

RIASSUNTO/ABSTRACT

PARTE GENERALE

INTRODUZIONE………...……….……6

CAPITOLO 1: La motilità del

l’apparato gastroenterico del cane………...7

1.1 La motilità gastrointestinale………...7

1.1.1 Regolazione nervosa………...…..………..………8

1.1.2 Regolazione ormonale………...10

1.1.3 L’attività elettrica e i diversi tipi di motilità………...11

CAPITOLO 2: Principi fisici

dell’ecografia e l’effetto Doppler………...…….14

2.1 I Principi dell’Ecografia……….14

2.1.1 Caratteristiche degli ultrasuoni……….………...…...14

2.1.2 Le sonde ecografiche………..………...16

2.1.3 Propagazione degli ultrasuoni nei tessuti e formazione dell’immagine Ecografica………...………..17

2.1.4 Modalità di visualizzazione dell’immagine ecografica in B-mode e M-mode……....17

2.2 L’effetto Doppler………...18

2.2.1 Tipi di visualizzazioni Doppler………..20

CAPITOLO 3: Valutazione ecografica

dell’intestino e della peristalsi

intestinale………..24

3.1 Aspetto ecografico fisiologico dell’intestino………...24

3.1.1 Duodeno………...…….24

3.1.2 Digiuno e Ileo………..………..26

3.2 Valutazione ecografica della peristalsi in condizioni fisiologiche con e senza Doppler…...26

3.2.1 Valutazione ecografica in B-mode della peristalsi……….………….………...26

4

CAPITOLO 4: Patologie che alterano la motilità intestinale

…………...………..34

4.1 Patologie primarie che alterano la peristalsi intestinale………..………...34

4.1.1 Diarrea acuta e cronica………..………...35

4.2 Patologie secondarie che alterano la peristalsi intestinale…………..……….……….38

4.3 Aspetto ecografico delle enteropatie acute e croniche………..……….……..….39

4.4 Neoplasie intestinali……….………....44

4.4.1 Diagnosi ecografica delle principali neoplasie intestinali………..………44

PARTE SPERIMENTALE

INTRODUZIONE………...46

CAPITOLO 5: Materiali e Metodi

……….…………...……….….47

5.1 Criteri di inclusione………...………..………...…....47

5.2 Esame ecografico………..…………..……….48

5.3 Analisi statistica………..………..…………52

CAPITOLO 6: Risultati

………...……….……...53

6.1 Ecografia B-Mode……….………..………..55

6.2 Ecografia con Doppler pulsato………56

6.3 Confronto B-Mode e Doppler all’interno dei due gruppi e tra i due gruppi………...………..…..………57

CAPITOLO 7 Discussione

………..……….…………61

CAPITOLO 8 Conclusioni

……….………..66

Bibliografia………..………..67

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RIASSUNTO

Parole chiave: cane, intestino, peristalsi, ecografia, Doppler

L’ecografia è il metodo di diagnostica per immagini migliore per la valutazione dell’apparato gastroenterico. Lo studio oggetto di questa tesi combina l’utilizzo della metodica ecografica convenzionale B-mode e il Doppler pulsato per la valutazione della peristalsi intestinale del cane. Entrambe le metodiche rendono possibile la valutazione della peristalsi (numero contrazioni/minuto) ma con la metodica Doppler è possibile una valutazione qualitativa e quantitativa migliore perché riesce a distinguere tra onde peristaltiche che presentano un segnale Doppler di 1 kHz di durata maggiore di 2 secondi, e quelle non peristaltiche di segmentazione o miscelazione. Sono stati inclusi un totale di 20 cani con età media di 6 anni su cui l’esame ecografico addominale (B-mode e Doppler) è stato eseguito tramite una sonda ecografica convex (6 MHz). I soggetti sono stati suddivisi in due gruppi: 10 cani sani, utilizzati come controlli e 10 cani con problemi gastrointestinali (diarrea) primari o secondari ad altre patologie. Dal confronto con le due metodiche è emerso come lo studio Doppler sia migliore per la determinazione delle onde peristaltiche effettive, al contrario dello studio in B Mode che percepisce qualsiasi movimento, anche non efficace. Inoltre paragonando statisticamente i risultati di entrambi i gruppi con le due metodiche diverse abbiamo ottenuto una differenza statisticamente significativa. Un ulteriore paragone è stato fatto sulla metodica Doppler tra il gruppo di controllo e quello dei malati con il risultato di una differenza statisticamente significativa che ci ha portato a dire che l’utilizzo della tecnica Doppler sia quella più appropriata come indicatore prognostico di guarigione nei soggetti malati.

ABSTRACT

Keywords: dog, intestine, peristalsis, ultrasound, Doppler

Ultrasonography is the best diagnostic imaging method for evaluating the gastrointestinal tract. The study object of this thesis combines the use of the conventional B-mode echographic method and the pulsed Doppler for the evaluation of the dog's intestinal peristalsis. Both methods make it possible to evaluate peristalsis (number of contractions / minute) but with the Doppler method a better qualitative and quantitative evaluation is possible because it is able to distinguish between peristaltic waves which have a 1 kHz Doppler signal lasting longer than 2 seconds, and non-peristaltic segments of segmentation or mixing. A total of 20 dogs with a mean age of 6 years were included on which the abdominal ultrasound examination (B-mode and Doppler) was performed using a convex ultrasound probe (6 MHz). The subjects were divided into two groups: 10 healthy dogs, used as controls and 10 dogs with gastrointestinal problems (diarrhea) primary or secondary to other diseases. From the comparison with the two methods it emerged that the Doppler study is better for the determination of effective peristaltic waves, in contrast to the study in B Mode that perceives any movement, even if not effective. Furthermore, by statistically comparing the results of both groups with the two different methods we obtained a statistically significant difference. A further comparison was made on the Doppler method between the control group and that of the patients with the result of a statistically significant difference that led us to say that the use of the Doppler technique is the most appropriate as a prognostic indicator of healing in the subjects sick animals.

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PARTE GENERALE

INTRODUZIONE

L'ecografia è riconosciuta ormai come una preziosa modalità diagnostica per la valutazione di tutto il tratto gastrointestinale in umana e in veterinaria. È molto usata anche perché non ha alcun rischio biologico, richiede poca preparazione del paziente e valuta molteplici fattori in un tempo breve. In particolare l’ecografia del tratto gastrointestinale fornisce informazioni utili riguardo l'aspetto e lo spessore delle pareti, il contenuto e la peristalsi1.

Molto importante da valutare in vari disturbi gastroenterici è la motilità gastrointestinale ovvero la peristalsi che è uno dei principali fattori alterati in patologie primarie o secondarie dell’intestino. Gli atti peristaltici ecograficamente si riconoscono mantenendo ferma la sonda e osservando il movimento propulsivo dell’ingesta, secondario alla contrazione della parete del tratto preso in esame e questo movimento deve essere simmetrico, sincrono ed efficace2. In letteratura il primo studio che valuta il movimento intestinale risale al 1989 di Dominique G. Penninck e coll. e utilizza l'ecografia B-mode per caratterizzare la motilità gastrointestinale nei cani e ha riportato come valori di peristalsi normali: 4-5 contrazioni al minuto nello Stomaco e nel Duodeno prossimale e 1-3 contrazioni al minuto nel Digiuno/Ileo; tuttavia, tale studio non ha considerato l'effetto dell’alimentazione o del digiuno sulla motilità1_{. Partendo}

da questo presupposto l'obiettivo dello studio di Jillian J. Sanderson e coll., 2017 è quello di valutare l’effetto del digiuno sulla motilità gastrointestinale in cani sani, mediante sempre la tecnica ecografica B-mode, ipotizzando però che il digiuno sarebbe stato associato a una contrazione gastroenterica significativamente più bassa rispetto allo stato di replezione3. Basandosi invece su uno studio condotto in umana del 1997, Yong-joo An e coll. nel 2001 hanno ripetuto la valutazione quantitativa della peristalsi intestinale mediante ultrasuoni con Doppler-pulsato nel cane sano, dove il movimento peristaltico (come in umana) è stato definito da un'ampiezza elevata con uno spostamento Doppler che si avvicina o supera 1 kHz e dura per almeno 2 secondi di tempo4.

Tuttavia in letteratura non ci sono studi che utilizzano l’ecografia B-mode e Doppler per la valutazione della peristalsi in soggetti affetti da patologie gastroenteriche, quindi nel nostro studio andiamo a valutare l’alterazione della peristalsi in un gruppo di 10 cani affetti da disturbi della motilità intestinale primaria o secondaria ad altre patologie e ne confrontiamo i valori ottenuti (contrazioni peristaltiche/minuto) con un gruppo di controllo di 10 soggetti clinicamente sani.

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CAPITOLO 1

LA MOTILITÀ DELL’APPARATO GASTROENTERICO NEL CANE

1.1 La motilità gastrointestinale

L’apparato gastrointestinale (GI) è essenzialmente un lungo tubo muscolare che si estende dalla bocca all'ano. All’estremità craniale e caudale dell’apparato è presente in parte anche una componente di muscolatura scheletrica, ma il movimento del materiale alimentare contenuto è quasi esclusivamente sotto il controllo dell'attività della muscolatura liscia che presenta due strati: lo strato circolare interno e quello longitudinale esterno5.

Dall’esterno verso l’interno di tutto l’apparato gastrointestinale troviamo rispettivamente: una membrana sierosa, il peritoneo, che forma anche il mesentere attraverso cui passano arterie, vene e vasi linfatici; una tonaca muscolare divisa in due strati, circolare e longitudinale, da cui dipende il movimento del materiale contenuto attraverso un’attività ritmica sotto una regolazione endocrina e neuronale; una tonaca sottomucosa e infine una tonaca mucosa separata dalla prima dalla muscolaris mucosae, un sottile strato di muscolatura liscia che determina piccoli movimenti della mucosa. Entrambe queste tonache contengono tessuto connettivo, vasi sanguigni e linfatici5 (Fig.1).

La funzione principale dell’apparato gastroenterico è quella di mobilitare e assimilare il suo contenuto e questo avviene attraverso varie fasi, che sono: l’omogeneizzazione (o miscelazione), la digestione, l’assorbimento e l’eliminazione. L’attività motoria che sta alla base del funzionamento del processo digestivo è coordinata da una regolazione nervosa e da una regolazione ormonale o umorale 6.

Figura 1 Rappresentazione della struttura dell’intestino e del mesentere (da: Gray’s Anatomy for students, 3rd Edition, 2014)

8 1.1.1 Regolazione nervosa

Il tratto gastrointestinale è regolato da un sistema nervoso intrinseco e uno estrinseco. Il sistema nervoso intrinseco o enterico è costituito da due plessi nervosi:

1. il plesso mienterico, tra i due strati di muscolatura liscia della tonaca muscolare, che controlla principalmente l’attività motoria del tratto gastrointestinale,

2. il plesso sottomucoso, tra lo strato circolare interno della muscolare e la sottomucosa, che controlla principalmente le secrezioni del tratto gastrointestinale5.

Il sistema nervoso enterico funziona autonomamente attraverso una serie di riflessi, sebbene la sua attività sia influenzata dal sistema nervoso centrale (SNC) tramite i nervi del sistema simpatico e parasimpatico. Quindi i neuroni di ogni plesso contraggono sinapsi fra loro ma anche con le cellule muscolari lisce e le cellule ghiandolari del tratto intestinale da essi innervato6.

In entrambi i plessi nervosi comunque troviamo:

 Le cellule sensitive: la cui attività viene modificata dal contenuto del tratto gastroenterico (percepito dai chemocettori) e dall’entità della distensione della parete (percepita dai meccanocettori);

 I motoneuroni: in rapporto con le cellule muscolari lisce e con le cellule epiteliali che producono succhi digestivi od ormoni;

 Gli interneuroni: che formano archi riflessi più complessi (gli archi riflessi più semplici prevedono il coinvolgimento di una singola cellula sensitiva e di un singolo motoneurone) nei quali l’impulso nervoso viene propagato anche lungo la parete del tubo digerente6_.

La maggior parte dei riflessi ha una funzione stimolatoria, generalmente i motoneuroni eccitatori utilizzano come neuromediatore l’Acetilcolina ma ci sono anche altre numerose sostanze con funzione stimolatoria che agiscono a livello delle sinapsi nervose dei plessi, come ad esempio tra la famiglia delle Tachinine troviamo la Sostanza P e la Neurochinina A, tra le Ammine invece abbiamo la Serotonina e la Dopamina. I riflessi di tipo inibitorio invece sono coinvolti nel rilasciamento della muscolatura liscia degli sfinteri, i quali, quando sono contratti impediscono il passaggio del contenuto del lume nei tratti successivi e i neurotrasmettitori che svolgono questa attività sono ad esempio l’ Adenosina trifosfato (ATP), alcuni amminoacidi come il GABA, alcune piccole molecole gassose come l’ Ossido nitrico e infine il Peptide intestinale vasoattivo (VIP)6,7.

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Il sistema nervoso estrinseco del tratto gastroenterico fa parte sempre del sistema nervoso autonomo; attraverso le fibre simpatiche e parasimpatiche rappresenta il collegamento efferente fra il sistema nervoso centrale e quello enterico. Grazie a questa via riflessa il sistema nervoso centrale è in grado di influenzare le attività dell’apparato digerente6_.

1. Le fibre del sistema Parasimpatico formano sinapsi con le cellule motorie gangliari del sistema nervoso enterico, utilizzando Acetilcolina come neurotrasmettitore, stimolano sia la secrezione che la motilità. Infatti la stimolazione parasimpatica generalmente aumenta l'attività del tratto gastrointestinale (cioè le secrezioni gastriche, pancreatiche e del piccolo intestino, la contrazione muscolare e il flusso sanguigno) oltre che il rilassamento dello sfintere gastro-esofageo e l'adattamento dell'antro pilorico per ricevere il cibo ingerito.

Attraverso il nervo Vago arrivano le fibre parasimpatiche all'esofago, allo stomaco, all'intestino tenue e all'intestino crasso per quanto riguarda il colon trasverso, mentre il tratto discendente del colon così come il retto sono innervati dal parasimpatico attraverso i nervi Sacrali (S2-S4)5.

2. Il sistema Simpatico inibisce invece l'attività del tratto gastrointestinale, causando vasocostrizione, diminuzione della motilità e riduzione delle secrezioni. L’attività del sistema nervoso autonomo simpatico prevale in situazioni di paura-attacco-fuga nei quali i processi digestivi non rappresentano la priorità. L’innervazione avviene attraverso i nervi splancnici che formano sinapsi con i gangli mesenterici celiaci, il neurotrasmettitore pregangliare è solitamente l’Acetilcolina quello postgangliare è la Norepinefrina o Noradrenalina. La fibre postgangliari innervano dirretamente le fibre muscolari lisce dei vasi sanguigni intestinali, ghiandole secretorie e i motoneuroni, controllando la contrazione muscolare5.

Cellule sensitive con terminazioni nervose nella parete del tratto gastrointestinale trasmettono continuamente informazioni sulle condizioni presenti nel tubo digerente sia al sistema nervoso centrale che alle fibre motorie del sistema nervoso enterico. Questi neuroni sensoriali rispondono a stimoli meccanici, termici e chimici attraverso i nervi del simpatico dai visceri addominali ad eccezione del colon distale che vengono trasmessi dai nervi del parasimpatico sacrale5,6.

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1.1.2 Regolazione ormonale

Le cellule endocrine del tratto gastroenterico sono cellule epiteliali specializzate, morfologicamente simili, che producono però ormoni diversi che esplicano azioni specifiche. I principali ormoni prodotti sono ormoni peptidici come: la gastrina, la colecistochinina (CCK), la secretina, il peptide gastrico inibitorio (GIP), il peptide intestinale vasoattivo (VIP). Ogni tipo di cellula endocrina ha una localizzazione caratteristica, ad esempio quelle che producono Gastrina, sono localizzate nella porzione distale dello stomaco, mentre la maggior parte delle cellule che producono CCK si trovano nel primo tratto del piccolo intestino. Queste cellule sono sotto il controllo sia del sistema nervoso intrinseco che estrinseco oltre che di altri fattori come la composizione del contenuto luminale o l’entità dello stiramento della parete. Nella regolazione della secrezione e della motilità gastroenterica quindi i meccanismi nervosi e umorali rivestono ruoli di importanza simile6.

Nella Tabella 1 troviamo i principali ormoni prodotti e i loro siti di produzione con gli stimoli fondamentali per il loro rilascio e gli effetti che provocano a livello gastroenterico:

Ormone Sito di produzione

Stimolo per il rilascio

Effetti principali

Gastrina Porzione distale

dello stomaco Peptidi e aminoacidi nello stomaco Stimola la produzione di HCl a livello gastrico e la crescita della mucosa dello stomaco e dell’intestino

Secretina Principalmente nel

duodeno H+ nel piccolo intestino Stimola la produzione pancreatica di HCO3- Colecistochinina (CCK) Principalmente nel duodeno Acidi grassi, monogliceridi e aminoacidi nell’intestino Stimola la secrezione e la produzione di enzimi pancreatici. Induce la contrazione della cistifellea. Peptide gastrico inibitorio (GIP) Porzione prossimale dell’intestino

Lipidi e glucosio nel piccolo intestino Stimola la produzione di insulina. Riduce la produzione di HCl e lo svuotamento gastrico

Tab.1 Sito di produzione, stimoli che inducono il rilascio ed effetti dei principali ormoni gastrointestinali (da: O.V. Sjaastad e coll., 2010)

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1.1.3 L’attività elettrica e i diversi tipi di movimento dell’intestino

La muscolatura liscia lungo il tratto gastrointestinale ha un’attività elettrica spontanea e funziona come un sincizio grazie alla presenza di cellule muscolari modificate chiamate cellule interstiziali di Cajal, cellule pacemaker simili alle cellule muscolari, che inviano lunghi processi ramificati attraverso la muscolatura liscia intestinale con cui prendono contatto attraverso gap junctions. L'attività elettrica è osservata come onde lente di contrazione che costituiscono il Ritmo Elettrico di Base (BER) in cui il potenziale di membrana fluttua tra -65 e -45 mV. Le fluttuazioni nella membrana delle onde lente non sempre si traducono in contrazioni perché c’è la necessità di raggiungere una soglia di potenziale per generare l’apertura dei canali voltaggio dipendenti del Calcio e questa soglia dipende dall’intensità degli input nervosi e ormonali visti in precedenza5,6.

Quindi la frequenza delle contrazioni è indipendente dalle influenze ormonali e nervose, mentre la forza di contrazione è modulata dal sistema nervoso autonomo simpatico e parasimpatico, dal sistema nervoso enterico e per via ormonale. Nello specifico un aumento dell’attività delle fibre vagali parasimpatiche accresce la forza di contrazione mentre l’aumento dell’attività del simpatico la indebolisce, tuttavia, le contrazioni intestinali peristaltiche e di segmentazione vengono primariamente regolate dal sistema nervoso enterico6.

Vi sono essenzialmente tre modelli di motilità nel piccolo intestino:

 La peristalsi: l'onda di contrazione che spinge il contenuto alimentare distalmente lungo il tratto gastrointestinale, solo alcuni centimetri alla volta. È mediata dal sistema nervoso enterico e inizia con la distensione della parete intestinale attraverso contrazioni ritmiche dei muscoli longitudinali e circolari del tratto interessato. Quando il chimo causa la dilatazione della parete intestinale, lo strato muscolare circolare a monte della porzione espansa si contrae e quello longitudinale si rilassa spingendolo così nel segmento intestinale ricevente dove, viceversa, lo strato circolare è rilassato e quello longitudinale contratto. Questa sequenza si propaga caudalmente nell’intestino finchè l’onda peristaltica non si spegne: in teoria le onde peristaltiche si possono propagare in entrambe le direzioni rispetto ad una porzione stimolata, tuttavia le onde che si propagano in direzione dello stomaco (antiperistaltiche) si spengono ben presto5,6.

12  La segmentazione (o miscelazione): coinvolge più contrazioni ritmiche simultanee del muscolo circolare su segmenti abbastanza piccoli di intestino causandone un aspetto simile a una “stringa di salsicce”. È caratteristico dello stato di alimentazione e sposta il contenuto avanti e indietro nell’intestino causando un mescolamento efficace con i succhi digestivi e portando nuovo materiale a contatto con le superfici assorbitive. Nel cane si hanno frequenze che vanno da 12 a 18 contrazioni al minuto e questi movimenti sono coordinati dal sistema nervoso estrinseco simpatico e parasimpatico che interferiscono con i plessi del sistema enterico sulla muscolatura liscia, in modo eccitatorio il parasimpatico e inibitorio quello simpatico vagale5,7.

 Il complesso motorio migrante (o “Migrate motor complex” MMC) è rappresentato invece da contrazioni occasionali di alcuni centimetri della muscolatura liscia del piccolo intestino che avvengono nella fase interdigestiva cioè nei periodi tra i pasti, scaturite dell’attività elettrica che scorre regolarmente attraverso il tratto gastrointestinale durante il digiuno. L’attività elettrica può essere divisa in quattro fasi: la I° fase è di quiescenza, la II° fase è caratterizzata da singole contrazioni irregolari, la III° fase presenta intense contrazioni ritmiche con un potenziale e una durata maggiore e la IV° fase è caratterizzata da una rapida discesa di intensità del potenziale di azione. Queste contrazioni hanno come scopo principale quello di sgombrare il piccolo intestino dall’alimento rimasto dal pasto precedente, oltre che dai batteri e dalle cellule epiteliali morte e inibiscono la migrazione dei batteri del colon verso l’ileo terminale. I complessi motori si attivano spontaneamente con la depolarizzazione delle cellule di Cajal ogni 105-134 minuti durante la fase interdigestiva e sono facilmente riconoscibili come brontolio a volte sperimentato quando il soggetto è affamato5,7,8.

L'intestino Crasso che ha lo scopo principalmente di assorbire liquidi ed elettroliti e di formare, conservare e periodicamente eliminare le feci, presenta comunque un'attività motoria propria che per alcuni versi si differenzia da quella del piccolo intestino. Analogamente a quanto si verifica nel piccolo intestino, le contrazioni del grosso intestino vengono avviate da cellule muscolari lisce modificate con funzioni pacemaker. Però la generazione degli impulsi elettrici in questo caso è influenzata maggiormente da stimoli nervosi esterni quindi dalla stimolazione del parasimpatico che aumenta la frequenza dei potenziali di azioni e la forza di contrazione mentre il sistema simpatico provoca effetti opposti. L’ultima parte dell’intestino crasso quindi il retto è sotto controllo di recettori di parete che si attivano quando arrivano le feci e di conseguenza stimolano attraverso il sistema nervoso enterico il rilassamento dello sfintere anale interno per dare inizio alla defecazione5,6.

13 Possiamo identificare quattro tipi di motilità nel grosso intestino:

 La segmentazione (haustration): movimento più comune sia nel cieco che nel colon necessario per mescolare e compattare le feci attraverso lo spostamento avanti e indietro del contenuto migliorando l’assorbimento di liquidi. Avviene grazie alla contrazione dei muscoli longitudinali associati alle contrazioni di quelli circolari che causano il rigonfiamento verso l’esterno delle porzioni di intestino non stimolato con la formazione di strutture sacciformi dette bozzellature o haustra;

 Peristalsi e antiperistalsi: movimenti tipici del colon in cui il materiale viene spostato sia caudalmente con la peristalsi che in direzione opposta con l’antiperistalsi per aumentare il tempo di transito e quindi permettere alle particelle più voluminose di diventare sufficientemente piccole da riuscire a passare dalle curvature del grosso intestino;

 Movimenti di massa: movimenti tipici sia del cieco che del colon dove rispettivamente determinano lo spostamento del contenuto dal cieco al colon e dal colon verso il retto5,6.

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CAPITOLO 2

PRINCIPI FISICI DELL’ECOGRAFIA E L’ EFFETTO DOPPLER

2.1 I principi dell’ecografia

2.1.1 Caratteristiche degli ultrasuoni

L'ecografia diagnostica è una tecnica basata sui principi fisici degli ultrasuoni che sono caratterizzati da una serie di onde oscillatorie trasmesse attraverso un mezzo che può essere solido, liquido o gassoso ma non si propagano nel vuoto. L'orecchio umano può percepire un suono nell'intervallo da 20 a 20.000 cicli / s o 20 kHz. Oltre questo range siamo nel campo degli "ultrasuoni". Frequenze ultrasoniche nell'imaging medico generalmente variano tra 3 a 12 MHz, o 3-12 milioni di cicli / s, che va oltre ciò che l'orecchio umano può percepire.9

Le onde oscillatorie sono caratterizzate essenzialmente da cinque grandezze:

1. La frequenza (f): si definisce come numero di cicli che si ripetono in un secondo, ha come unità di misura l’Hertz, ad esempio un suono di un chilohertz è un suono che ha 1000 cicli in un secondo;

2.

La lunghezza d’onda (λ): è la distanza che ogni ciclo percorre ed è inversamente proporzionale alla frequenza. Minore è la lunghezza d’onda, maggiore è la frequenza e le interazioni con i tessuti attraversati quindi maggiore è la risoluzione dell’immagine (Fig.2);

3. L’ampiezza o intensità (A): 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, può essere considerata l’energia dell’ultrasuono, maggiore è l’ampiezza maggiore sarà l’interazione con i tessuti attraversati (Fig.2);

15

Figura 2 Rappresentazione grafica della lunghezza d’onda e dell’intensità degli ultrasuoni (da: Meomartino L., 2016)10.

4. La velocità di propagazione nei tessuti (c): misurata in m/s, è rapportata dalla lunghezza d’onda ed dalla 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 (osso: 4080 m/s), rispetto a quanto avviene nei mezzi gassosi (aria:330 m/s) o liquidi, che hanno scarsa densità (Tab.2).

L’equazione che correla queste tre grandezze è la seguente: c = λ x f ;

5. L’impedenza acustica (Z): cioè la resistenza intrinseca della materia a essere attraversata dagli ultrasuoni, è direttamente proporzionale alla densità del mezzo moltiplicata la velocità di propagazione degli ultrasuoni nel mezzo stesso: Z = δ x c

I punti di passaggio tra tessuti con impedenza acustica diversa vengono chiamati interfacce e ogni volta che gli ultrasuoni incontrano un interfaccia il fascio viene in parte riflesso e in parte propagato ai tessuti sottostanti 10(Tab. 2).

Tessuto/Materiale Velocità Impedenza acustica

Aria 330 0,0004

Grasso 1450 1,38

Acqua 1480 1,48

Tessuto molle medio 1540 1,63

Fegato 1550 1,65

Rene 1560 1,62

Sangue 1570 1,61

Muscolo 1580 1,70

Tessuto osseo medio 4080 7,80

Tabella 2 Valori di velocità di propagazione e impedenza acustica delle onde ultrasonore in diversi

16 2.1.2 Le sonde ecografiche

Le sonde ecografiche sono dotate di cristalli piezoelettrici il cui allineamento varia da piatto (o lineare) a convesso in base alla forma della sonda9. Questi cristalli sono in grado di trasformare la corrente elettrica in ultrasuoni e viceversa, emettono ultrasuoni l’1% del tempo e li ricevono il 99% del tempo11. L'onda ultrasonica viaggia attraverso i tessuti, generando diverse onde di ritorno o echi che, raggiunta la sonda, fanno vibrare i cristalli di nuovo, producendo una nuova corrente elettrica che viaggia al computer e fornisce informazioni su ciascuna delle onde riflesse creando l'immagine ad ultrasuoni9.

Le sonde utilizzate in diagnostica sono di tre tipi: lineari, microconvex e settoriali o phased array.

 Le sonde lineari hanno i cristalli piezoelettrici disposti in modo lineare, forniscono le immagini con la migliore risoluzione assiale e laterale ma richiedono una grande finestra acustica. Le sonde multifrequenza in veterinaria sono più indicate per coprire le diverse dimensioni dei pazienti, meglio se spaziano tra i 7,5 ed i 13 MHz (Fig.3);

 Le sonde microconvex hanno i cristalli piezoelettrici disposti in semicerchio, richiedono una piccola finestra acustica quindi sono le sonde di scelta per l’addome craniale perché hanno un buon compromesso tra risoluzione e penetrazione. Le multifrequenza spaziano tra i 5 e gli 8 MHz. Esistono anche le sonde macroconvex che offrono frequenze più basse (3-8MHz) quindi sono più adatte per l’addome di cani di grossa taglia (Fig.3);

 Le sonde settoriali o phased array hanno i cristalli piezoelettrici disposti in modo da formare una superficie quadrata o rettangolare e richiedono una piccola finestra acustica. Hanno un’ eccellente penetrazione e sono le sonde ideali per la cardiologia e per le ecografie toraciche. Per la cardiologia dei grossi cani meglio sonde da 2,5-3,5 MHz, per gatti e cani di piccola taglia meglio 5-7,5 MHz (Fig.3)11.

Figura 3 Sonde ecografiche: Una sonda macroconvex (A), una sonda microconvex (B), una sonda lineare ad alta frequenza(C), un trasduttore phased array (D) (da: Dominique Penninck e Marc-André d’Anjou , 2015)9_.

17 2.1.3 Propagazione dei suoni nei tessuti e formazione dell’immagine ecografica

La sonda ecografica emette un unico fascio di ultrasuoni che viaggiano sempre con una traiettoria rettilinea e gli echi di ritorno originano da strutture poste sull’asse longitudinale del fascio ultrasonoro. La velocità degli ultrasuoni nei tessuti è pressoché costante come detto in precedenza, quindi quelli ricevuti tardivamente sono quelli riflessi da strutture più profonde e l’intensità di ritorno è direttamente proporzionale alle caratteristiche del tessuto riflettente. I diversi tessuti biologici hanno invece valori di impedenza acustica diversa, quindi quando un ultrasuono si propaga attraverso tessuti con impedenza acustica molto simile lo fa in modo lineare e crea un’immagine che riproduce in modo fedele le strutture anatomiche attraversate. Se invece, gli ultrasuoni, giungono all’interfaccia di due tessuti con impedenze acustiche molto diverse si trovano come “davanti ad un muro”, quindi una percentuale degli ultrasuoni, direttamente proporzionale alla differenza di impedenza acustica del secondo tessuto, è riflessa verso la sonda11.

Nelle interfacce dove il secondo tessuto ha un’impedenza acustica molto più bassa, ad esempio la parete del colon e il contenuto gassoso endoluminale, questo si comporta da tessuto molto riflettente e causa la riflessione quasi totale del fascio ultrasonoro creando un artefatto detto ombra acustica posteriore “sporca”. Viceversa se incontra interfacce dove il secondo tessuto ha una maggiore impedenza acustica ad esempio la parete intestinale con un corpo estraneo endoluminale, il secondo tessuto si comporta da tessuto altamente assorbente dove una piccola parte di ultrasuoni sono riflessi ma la maggior parte sono propagati, in pratica assorbiti dal tessuto creando in questo caso, un’ombra acustica “pulita”11_.

2.1.4 Modalità di visualizzazione dell’immagine ecografica in B-mode e M-mode

Gli echi prodotti dagli ultrasuoni, una volta raggiunta la sonda, possono essere visualizzati con diverse modalità, tra cui le principali sono:

 B-mode (B=brightness, luminosità): la visualizzazione degli echi è monodimensionale. Vengono rappresentati in sequenza lungo una linea a seconda della loro distanza dalla sorgente mentre l’intensità degli echi viene rappresentata in scala di grigi; 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, le sfumature intermedie rappresentano i vari livelli d’intensità. Questa modalità di visualizzazione è quella più utilizzata in ecografia10.

18  la modalità M-mode (motion) o TM-mode (time motion) rappresenta una variante dell’ecografia B-mode, e in alcuni apparecchi ecografici moderni è possibile visualizzare l’immagine in tutte e due le modalità. Negli organi provvisti di movimento continuo può essere utile visualizzare questi movimenti lungo una linea di scansione fissa, soprattutto per effettuare misurazioni. Il modo TM è praticamente un B mode in cui lungo una linea di scansione fissa si hanno continue informazioni della posizione dei vari echi che però non vanno a sovrapporsi come avviene nel B-mode, ma si affiancano l’uno all’altro dando così informazioni sulla motilità della parte indagata lungo quella singola linea di scansione nel tempo. Questa modalità di visualizzazione è quella più usata in ecocardiografia10.

2.2 L’effetto Doppler

L’effetto Doppler è la diversa percezione del suono che si ha a seconda che la fonte sonora si avvicini o si allontani, emettendo comunque un’intensità di suono costante11_.

In campo ecografico sappiamo che 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. Se invece la riflessione si verifica da parte di oggetti in movimento, le onde riflesse presentano una variazione di frequenza il cosidetto “Dopplershift” (dall’inglese shift=deviazione) che è quindi la differenza tra la frequenza riflessa o finale (f1) e quella inviata o iniziale (f0): fd= f1- f0 2.

In campo medico l’effetto doppler viene sfruttato per calcolare la direzione relativa del flusso e la velocità del sangue, più precisamente degli eritrociti. Se 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) 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 2(Fig. 4).

Figura 4: 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)12

19 Al contrario, se il sangue si allontana dalla sonda, le onde riflesse (f1) hanno una frequenza inferiore rispetto a quelle inviate dalla sonda (f0), 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 2(Fig. 5).

Figura 5: 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 M., 2015)12

Le modalità di rappresentazione descritte (al di sopra e al di sotto della linea dello zero, con il colore rosso e con il blu) 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)2.

La variazione di frequenza (fd) quindi che caratterizza l’effetto Doppler, dipende dalla velocità di flusso (V) del sangue e dalla direzione di movimento degli eritrociti (cos θ), in rapporto alla direzione di propagazione degli ultrasuoni e alla loro velocità di propagazione nel tessuto (C):

fd = 2 (f0) x V x cos θ C

Da questa formula è possibile ricavare la velocità del flusso sanguigno (V), parametro molto importante per la valutazione dell’emodinamica:

V = fd x C 2(f0) x cos θ Quindi:

V= rappresenta la velocità di flusso degli eritrociti (m/s)

fd= rappresenta il Dopplershift o il cambio di frequenza dovuto all’effetto Doppler (Hz)

f0= rappresenta la frequenza del suono incidente o dell’ultrasuono messo dalla sonda ecografica (Hz)

cos θ = rappresenta l’angolo d’incidenza tra il fascio ultrasonoro emesso e quello ricevente C= rappresenta la velocità del suono nei tessuti (1500 m/sec)

Dalla formula è evidente che l’angolo d’incidenza è un fattore determinate in quanto se il vaso è parallelo al fascio ultrasonoro il coseno di zero è uguale a 1, per cui avremo la

20 massima misurazione del flusso, ma se il fascio ultrasonoro è perpendicolare rispetto al vaso il coseno di 90 gradi è uguale a zero non avremo nessun flusso rilevabile11. Le frequenze dell’impulso Doppler registrato si trovano, generalmente, nella banda di suoni udibili, tra 20 e 20000 Hz, perciò è possibile valutare le variazioni di frequenza non solo visivamente sul monitor, ma anche acusticamente13.

La combinazione del Doppler con il TM-mode o con l’ecografia bidimensionale viene denominata ecografia Duplex (dal latino duplex= doppio) e consente il corretto studio emodinamico di alcune strutture. Con i sistemi di tipo elettronico si può avere una propria rappresentazione simultanea del Doppler e dell’ecografia mono o bidimensionale. Con il modo Triplex invece si registrano contemporaneamente l’immagine in B-mode, il Doppler pulsato e il color-Doppler, ma la qualità dell’immagine non è ottima2_.

2.2.1 Tipi di visualizzazione Doppler

È possibile visualizzare l’effetto Doppler in vari modi ad esempio con pixel colorati sovrapposti all’immagine: Color doppler (CW) e Power doppler (PW) sono visualizzati in questo modo e le informazioni possono essere mostrate in un sistema cartesiano, con il tempo riportato sull’asse orizzontale e il doppler shift sull’asse verticale.11

Quindi possiamo distinguere diversi tipi di visualizzazioni:

1. Il Doppler Continuo (CW-Doppler)

Il doppler continuo in bianco e nero o CW- Doppler (“Continuous Wave” cioè onda continua), è il metodo classico per la misurazione dei flussi ematici.

Presenta un sistema di trasmissione, costituito da uno o più cristalli piezoelettrici, che invia continuamente onde ultrasonore; un secondo cristallo piezoelettrico riceve nello stesso tempo gli impulsi riflessi degli elementi figurati del sangue. La zona di origine del segnale doppler però non è definita, gli echi derivano dagli oggetti in movimento che si trovano lungo tutto il percorso dell’onda ultrasonora. 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 per questo il campo di applicazione principale rimane la cardiologia. Tuttavia, è tecnicamente quasi impossibile avere contemporaneamente l’immagine ecografica bidimensionale del settore esaminato ed il tracciato Doppler continuo; 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 veterinaria, anche se il valore ottenuto è molto preciso 2_(Fig.6).

21 Figura 6 Schema di funzionamento del Doppler continuo (da: L. Meomartino, 2016)

2. Doppler Pulsato (PW-Doppler)

Anche il Doppler pulsato o Doppler PW: Pulsed Wave, cioè onda pulsata è una tecnica Doppler in bianco e nero che fa parte dell’ecografia Doppler convenzionale.

A differenza del doppler continuo questa modalità 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 massima degli impulsi trasmessi nell’unità di tempo viene indicata con PRF (dall’inglese “pulse repetition frequency”) ed è proporzionale alla velocità media degli ultrasuoni nei tessuti molli (c= 1540 m/s) e inversamente proporzionale al doppio della distanza (2R):

PRF= c 2R

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. Però lo svantaggio è che in presenza di una lesione localizzata, per fare una corretta valutazione dei parametri emodinamici, si devono effettuare numerose misurazioni dei flussi in diversi settori 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/elevato, esiste infatti una velocità massima oltre il quale non può

22 andare ed è circa 2m/s che è la massima velocità del sangue in condizioni fisiologiche, questo lo rende inadatto in cardiologia2(Fig.7).

Figura 7 Schema di funzionamento del Doppler pulsato (Da: L. Meomartino, 2016)

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 campione 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 e grazie alla sua elevata sensibilità, il color Doppler consente di differenziare vasi che non vengono evidenziati con l’ecografia bidimensionale ad alta definizione. Tuttavia ha lo svantaggio che non permette un esame quantitativo delle velocità del flusso posso solo dire che un colore blu o rosso molto intenso indicheranno velocità molto elevate in allontanamento o avvicinamento e la presenza di un mosaico di colori una turbolenza, ma non di più 2(Fig.8).

23 Figura 8 Schema di funzionamento del Color Doppler (Da: L. Meomartino, 2016)

4. Power Doppler

È una variante del Color Doppler che permette di visualizzare flussi anche piuttosto lenti. L’intensità del segnale Doppler si visualizza come una mappa di colori, a prescindere dalla direzione e dalla velocità in cui avviene lo spostamento del flusso. Assegna una scala di colore che va dal giallo al rosso magenta. Il power Doppler viene utilizzato quindi per studiare più nel dettaglio circoli sanguigni periferici con velocità ridotta in cui appunto più che la velocità è importante evidenziare o meno la presenza di vasi, ad esempio, caratterizzazione di masse tumorali, distinzioni tra lesioni strutturate o coaguli ecc...13.

24

CAPITOLO 3

VALUTAZIONE ECOGRAFICA DELL’INTESTINO E DELLA PERISTALSI

INTESTINALE

Lo spessore, la stratigrafia delle pareti e la motilità dei diversi segmenti del tratto gastrointestinale, possono essere valutate ecograficamente. Lo spessore del tratto gastrointestinale può essere misurato posizionando il caliper dalla superficie esterna della sierosa fino al bordo interno della mucosa. Gli animali possono essere scansionati mentre sono in decubito dorsale, in decubito laterale destro o sinistro o in piedi, se necessario, per ottimizzare una finestra acustica spostando il fluido intraluminale nella regione di interesse. Il decubito laterale sinistro aiuta con la valutazione del piloro e del duodeno, il decubito laterale destro migliora la valutazione del fondo gastrico. La posizione in piedi può essere utile per valutare l'aspetto ventrale del piloro e il corpo dello stomaco9.

Una sonda curvilinea ad alta frequenza (8 MHz o superiore) o lineare è raccomandata per valutare al meglio la stratificazione della parete gastrointestinale. Sonde curvilinee con un piccolo contatto sono utili perché possono più facilmente essere posizionate sotto la gabbia toracica o tra le coste per la valutazione dello stomaco e del duodeno prossimale. È necessaria poca preparazione per l’esame ecografico: un digiuno di 12 ore può ridurre l'interferenza causata dal contenuto gastrico e intestinale e il gas associato9.

3.1 Aspetto ecografico fisiologico dell’intestino

3.1.1 Il Duodeno prossimale e distale

Secondo l’anatomia ecografica possiamo distinguere, con il paziente in decubito laterale sinistro: il Duodeno prossimale sul lato destro che è visibile in scansione trasversale con la sonda a livello circa del 9° spazio intercostale e in scansione longitudinale che partendo da quella trasversale si ha ruotando la sonda di 90°; il Duodeno distale invece insieme al Digiuno e all’Ileo prossimale occupa tutto l’addome medio e caudale come anse intestinali liberamente sparse in tutta la cavità addominale, quindi non esiste un unico punto di repere per la sua visualizzazione11 (Fig 9).

25 Figura 9 Immagine del Duodeno prossimale di un cane di piccola taglia (Fonte: Dipartimento di Scienze veterinarie, Ospedale didattico Mario Modenato)

Si possono distinguere cinque strati nella parete dello stomaco e dell'intestino. L'interfaccia muco-luminale iperecogena è vista centralmente. Perifericamente a questa interfaccia c’è lo strato mucoso ipoecogeno, seguito da una sottomucosa iperecogena sottile. Continuando verso la periferia è presente un sottile strato muscolare ipoecogeno, seguito dal più esterno sieroso iperecogeno. Lo strato mucoso è normalmente più spesso degli altri strati nel piccolo intestino14.

Nei cani possiamo dire che, dello spessore totale della parete intestinale, la mucosa ne rappresenta circa il 63% nel duodeno, mentre lo strato muscolare ne rappresenta circa 13%. Nel colon invece, tutti gli strati hanno uno spessore simile9.

Secondo Dominique Penninck e Marc-Andrè d’Anjou, 2015 lo spessore fisiologico medio delle pareti dell'intestino e dello stomaco nel cane dipende dal suo peso corporeo (Tab.2):

Cane

peso Stomaco Duodeno Digiuno Ileo Cieco/Colon

<15kg 2-5mm 3,8mm 3,0mm 3,0mm 1,5mm 15-30kg 2-5mm 4,1mm 3,5mm 3,5mm 1,5mm >30kg 2-5mm 4,4mm 3,8mm 3,8mm 1,5mm

Tabella 2 Valori medi di riferimento per le pareti gastrointestinali nel cane. (Da: Dominique Penninck and Marc-André d’Anjou, 2015)9

26

3.1.2 Digiuno e Ileo

Le anse del Digiuno e dell’Ileo insieme al Duodeno distale occupano tutto l’addome medio e caudale, sono difficili ecograficamente da differenziare tra loro perchè i cinque strati parietali sono molto simili di spessore (Tab. 2), per distinguerli meglio si può dire che il Duodeno distale ha uno spessore mucosale lievemente maggiore rispetto alla restante parte dell’intestino, l’Ileo ha invece una sottomucosa e una muscolare più prominente del duodeno e del digiuno11 (Fig. 10).

Figura 10 Immagine di un’ansa del Digiuno di un cane di media taglia (Fonte: Dipartimento di Scienze veterinarie, Ospedale didattico Mario Modenato)

3.2 Valutazione ecografica della peristalsi in condizioni fisiologiche con e

senza Doppler

3.2.1 Valutazione ecografica in B-mode della peristalsi

La tecnica ecografica è stata da sempre utilizzata sia in veterinaria che in umana per diagnosticare i cambiamenti della motilità perché è sicura e non invasiva e richiede una preparazione del paziente minima, rendendosi quindi un pratico strumento diagnostico in ambito clinico rispetto ad altre metodiche più invasive e meno precise quali l’elettromiografia, la manometria, la radiografia, l’auscultazione, il test dell’idrogeno espirato, gli isotopi radioattivi e anche rispetto a nuove tecniche più moderne però ancora da valutare meglio per la praticità, come l’utilizzo di capsule wireless ingeribili4,15_.

Uno studio preliminare effettuato da Domique G. Penninck e coll., nell’1989 utilizza l'ecografia B-mode per caratterizzare la motilità gastrointestinale nei cani e ha riportato come valori di peristalsi normali 4-5 contrazioni al minuto nello Stomaco e nel Duodeno prossimale e 1-3 contrazioni al minuto nel Digiuno1. Tuttavia, tale studio non ha considerato l'effetto dell’alimentazione sulla motilità, infatti 4 cani su 12 erano a digiuno prima della valutazione mentre gli altri cani avevano storie di alimentazione diverse3.

27 Partendo da questo presupposto l'obiettivo dello studio di Jillian J. Sanderson e coll. del 2017 è quello di valutare l’effetto del digiuno sulla motilità gastrointestinale nei cani sani, mediante sempre la tecnica ecografica B-mode, ipotizzando che il digiuno sarebbe stato associato a una contrazione gastroenterica significativamente più bassa rispetto allo stato di replezione3.

I 10 cani inclusi in questo studio sono risultati sani all'esame obiettivo generale e agli esami ematologici di screening (CBC e biochimico). I cani sono stati tutti nutriti con cibo commerciale due volte al giorno per 5 giorni prima delle procedure all’ecografia e il sesto giorno dopo il pasto della mattina, sono stati lasciati a digiuno per le successive 24 ore, durante le quali ogni cane è stato scansionato a 30 minuti, 3 ore, 6 ore, 12 ore e 24 ore postprandiali, poi sono stati di nuovo nutriti e scansionati 30 minuti dopo (24,5 ore dalla linea di base). Le scansioni ecografiche sono state eseguite utilizzando un ecografo portatile con una sonda convex multifrequenza con il soggetto in decubito laterale sinistro, più facile per la visualizzazione del duodeno. Durante ogni scansione sono stati visualizzati: lo Stomaco, il Duodeno e il Digiuno/Ileo, e ogni sito è stato osservato per 3 minuti registrando il numero di contrazioni.

Una contrazione è stata definita come in uno studio precedentemente condotto da Hveem K. e coll., 2001: rientranza ecograficamente visibile della parete intestinale che si propaga ad una certa distanza nello spazio e nel tempo16. Però la forza delle contrazioni non è stata valutata da J.J. Sanderson e coll. in modo specifico mentre è stata registrata la presenza o l'assenza di materiale alimentare visibile nel lume del tratto gastrointestinale in ciascun sito3. Lo studio ha dimostrato che: le contrazioni GI dopo 12 e 24 ore sono significativamente inferiori ai valori ottenuti dopo 30 minuti, 3 ore, 6 ore e 24,5 ore in ciascun sito e i tassi di contrazione (n° peristalsi/minuto) a 30 minuti, 3 ore, 6 ore, e 24,5 ore non sono significativamente differenti l'uno dall'altro in ciascun sito (Fig.11).

A 30 minuti, 3 ore, 6 ore e 24,5 ore tutti i cani avevano materiale alimentare presente nel tratto gastrointestinale scansionato, quindi c’è una correlazione significativa tra la presenza di materiale alimentare e la presenza di contrazioni.

Questi risultati differiscono dallo studio precedente di D. G. Penninck e coll., 1989 solo riguardo il numero di contrazioni peristalsi/minuto del Digiuno/Ileo entro le 6 ore post-pranzo: il tasso medio delle contrazioni infatti è considerevolmente più alto in questo studio cioè 5.2/min, rispetto al tasso di contrazioni precedentemente pubblicato cioè 1-3/min; dopo 12 ore di digiuno invece, anche il tasso medio di contrazioni digiuno/ileali in questo studio è di 2,7/min quindi simili alla contrazione dell'intestino tenue precedentemente pubblicata. Queste discrepanze potrebbero essere dovute sia alla non standardizzazione dello studio di D.G. Penninck e coll. riguardo la valutazione ecografica rispetto al tempo trascorso dall'ultimo pasto, sia dal fatto che la maggior parte dei cani erano stati presentati con problemi clinici

28 che anche se non collegati al tratto gastrointestinale potrebbero aver avuto effetti indiretti sulla motilità, mentre l'attuale studio di J.J. Sanderson utilizzava cani totalmente sani3. Quindi concludendo, J.J.Sanderson e coll., 2017 oltre a valutare il numero di contrazioni peristaltiche al minuto, definiscono anche la visualizzazione della peristalsi intestinale mediante ecografia B-mode affermando che: la presenza di cibo all'interno del lume può facilitare l’identificazione delle contrazioni perché il cibo fornisce un buon contrasto tra il lume e la parete rendendo più facilmente visibile la rientranza della parete intestinale, mentre le contrazioni gastriche e/o intestinali che sono state occasionalmente osservate in assenza di cibo dopo 24 ore di digiuno non sono riferibili a peristalsi bensì alla contrazione della muscolatura liscia dell’apparato gastroenterico causata dal complesso motorio di migrazione (MMC) che ha la funzione di: trasportare i prodotti di scarto nello stato interdigestivo, prevenire la crescita eccessiva di batteri intestinali e il loro ritorno nell'intestino crasso, ma non quella di far progredire l’alimento3_.

A.

29

C.

Figura 11. (A) CONTRAZIONI STOMACO. I punti rappresentano le medie con le barre della deviazione standard. *Sono significativamente diversi (P <0,05). (B) CONTRAZIONI DUODENALI. I punti rappresentano le medie con le barre della deviazione standard. *Sono significativamente diversi (P <0,05). (C) CONTRAZIONI DIGIUNO/ILEALI. I punti rappresentano le medie con le barre della deviazione standard. * E # *sono significativamente diversi dai dati contrassegnati con i punti e gli uni dagli altri (P <0.05). (da: J.J. Sanderson e coll., 2017)

3.2.2 Valutazione ecografica della peristalsi con metodo Doppler pulsato

In umana uno studio di Piero Gimondo e Paoletta Mirk del 1997 ha introdotto l’utilizzo del Doppler pulsato per la valutazione della peristalsi intestinale partendo dal presupposto che altre tecniche usate per studiare in vivo la motilità intestinale, come l’elettromiografia e la manometria, siano troppo sofisticate e, sebbene possano dare informazioni molto dettagliate, non possono essere utilizzate in larga scala per degli studi clinici a causa della loro complessità; mentre altre tecniche come l’auscultazione, la radiografia, il test dell’idrogeno espirato o l’uso di radioisotopi sono approssimative e i dati forniti non quantitativi ma più qualitativi17.

La metodica è stata messa a punto in base a osservazioni preliminari sul metodo, studiando la motilità intestinale attraverso i segnali Doppler prodotti dai movimenti delle pareti intestinali. Queste osservazioni hanno portato a dire che l'analisi Doppler può essere adatta a studi clinici non invasivi della motilità intestinale sia in soggetti normali che nei pazienti con disturbi della motilità.

Lo studio è stato condotto su soggetti che non avevano nessuna storia passata o attuale di malattia gastrointestinale. Dopo 12h di digiuno ogni soggetto è stato sottoposto ad un esame ecografico di tutto il tratto gastrointestinale per escludere eventuali patologie che sarebbero potute essere rivelate in questo modo (ad es. spessore della parete aumentata, dilatazione del lume).

L'esame duplex Doppler del piccolo intestino è stato poi fatto posizionando il volume campione o gate di 3 mm nel lume del segmento intestinale studiato, con frequenza degli

30 impulsi trasmessi (PRF) di 4,5 kHz e una velocità di scansione di 25 mm / sec. Il gate è rimasto fisso nella sua posizione originale durante tutto l’esame quindi la variazione nella posizione della parete intestinale che si contraeva rispetto al gate, è stata ritenuta responsabile dei segnali Doppler ricevuti. Sulla base di un'analisi di ampiezza e durata del Doppler i movimenti intestinali osservati sono stati classificati come onda peristaltica (onde P) o non –peristaltica (onde non P). I primi erano caratterizzati da ampiezze uguali (con uno spostamento Doppler in avvicinamento) o superiori a 1 kHz della durata di almeno 2 secondi (Fig.12). Mancanza di coordinamento, segnali deboli con ampiezze inferiori a 1 kHz e durata di meno 2 secondi sono stati definiti come onde non P (Fig.13) (ad esempio probabile miscelazione o movimenti di segmentazione)17.

Artefatti causati dal movimento passivo dell'intestino, ad esempio a causa di movimenti diaframmatici associati al respiro profondo o a movimento della sonda stessa, sono stati esclusi dall'analisi. Per tutta la durata di questo esame i paziente erano anche auscultati con stetoscopio posizionato accanto alla sonda ecografica e in 23 dei 152 soggetti anche una sonda fonocardiografica è stata collocata accanto alla sonda dopo l'auscultazione, per ottenere registrazioni simultanee dei suoni intestinali nell'area esaminata. Sono state quindi quantificate le onde peristaltiche visualizzate con metodo Doppler per arrivare al numero/minuto, differenziando le onde-P e le non-P, ed è stato visto che nei soggetti a digiuno le frequenze medie dei suoni intestinali rivelati dallo stetoscopio con l’auscultazione e le registrazioni fonocardiografiche erano costantemente più alti delle onde P osservate nello studio ecografico17.

Fig. 12 Soggetto a digiuno l'ecografia duplex Doppler mostra segnali di ampiezza elevata e durata più di 3 secondi causata da un’onda peristaltica. (Da: Gimondo P. e Mirk P., 1997)17

31

Fig. 13 Soggetto a digiuno, l’ansa intestinale è dilatata da fluido, l'ecografia duplex Doppler mostra segnali di bassa ampiezza e durata, non coordinata, causata da movimenti semplici di miscelazione (non-P). (Da: Gimondo P. e Mirk P., 1997)17

Basandosi su questo studio in umana, Yong-joo An e coll., 2001 hanno ripetuto la valutazione quantitativa della peristalsi intestinale mediante ultrasuoni con Doppler-pulsato nel cane4. Sono stati valutatati 10 cani normali e 10 sedati e i valori di peristalsi sono stati misurati alle ore: 0, 1, 3, 6, 9, 12 e 24 dopo 24 ore di digiuno e agli stessi tempi dopo un pasto nel gruppo di cani normali, mentre nel gruppo di animali sedati è stata eseguita la scansione 6 ore dopo l'alimentazione. È stata utilizzata una sonda convex da 3,75 MHz con una frequenza di ripetizione pulsata (PRF) di 4,5 kHz e larghezza del gate Doppler di 3 mm. I cani sono stati posizionati in decubito laterale destro e la sonda localizzata immediatamente caudale all’ultima costa di sinistra. Le misurazioni sono state fatte dopo aver rasato il pelo e messo del gel per migliorare la visualizzazione. Durante la scansione iniziale è stata utilizzata la modalità B-mode per individuare l’ansa ottimale del piccolo intestino per poi passare alla modalità Doppler, quindi il volume campione o gate è stato localizzato nel lume intestinale e il numero di contrazioni peristaltiche è stato registrato tre volte per un minuto. Il movimento peristaltico (come in umana) è stato definito da un'ampiezza elevata con uno spostamento Doppler che si avvicina o supera 1 kHz e dura per almeno 2 secondi 4(Fig. 14).

32

Fig. 14 Immagine della peristalsi con duplex Doppler del piccolo intestino in un cane. Il movimento peristaltico è stato caratterizzato da un'ampiezza elevata con uno spostamento Doppler in avvicinamento

o maggiore di 1 kHz e che dura per almeno 2 secondi. (da: An Y. e coll., 2001)

Le medie dei valori delle contrazioni peristaltiche del piccolo intestino ottenute sono riportate nella seguente tabella (Tab.4):

0h 1h 3h 6h 9h 12h 24h N° onde peristalsi/minuto dopo 24h di digiuno (gruppo di controllo) 0,133 0,100 0,033 0,167 0,070 0,067 0,100 N° onde peristalsi/minuto dopo il pasto 1,666 0,933 1,13 1,234 1,933 1,533 0,533

Tabella 4 Medie delle contrazioni peristaltiche al minuto a livello digiunale nei diversi tempi di valutazione

Quindi escludendo la misurazione delle 24 ore possiamo dire che ci sono state differenze significative tra il gruppo di controllo a digiuno e quello nutrito (P <0.05).

La misurazione del movimento peristaltico del piccolo intestino nei cani sedati dopo 6 h dal pasto invece è stata di:

 0,000/ min con la xilazina HCl,

 0,999 / min con la ketamina HCl,

 1,201 / min con sia xilazina HCl, ketamina HCl che acepromazina.

Il numero di onde peristaltiche nel gruppo trattato con xilazina HCl è inferiore a quelli del gruppo di controllo (p <0,01).

33 Yong-joo An e coll. affermano pertanto che l'ecografia è un ottimo modo per valutare i disturbi gastrointestinali e i vantaggi del Doppler pulsato rispetto agli altri metodi come l'auscultazione e la fonocardiografia sono: una maggiore semplicità, risultati più veloci e più oggettivi e la capacità netta di discriminare l’onda peristaltica da quella non peristaltica. Sarebbe quindi interessante utilizzare tale tecnica anche per uno studio delle condizioni patologiche intestinali data la semplicità della tecnica e la valutazione qualitativa e quantitativa della peristalsi intestinale4.

In veterinaria è stato usato il metodo Doppler oltre che il B-mode, anche per la valutazione della motilità intestinale nel cavallo, in uno studio condotto da Colin F. Mitchell e coll., 2005 in cui sono stati presi in esame cavalli adulti sani esaminati utilizzando l'ecografia trans-addominale per valutare, a livello quantitativo e qualitativo, l'attività peristaltica del digiuno, del cieco e del colon. Sono state utilizzate entrambe le modalità ecografiche e cioè il B-mode e il Doppler, solo per l'attività peristaltica digiunale perché nello Stomaco, nel Cieco e nel Colon era presente un’eccessiva quantità di gas che non permetteva l’utilizzo di questa tecnica. Diversamente dallo studio in umana e quello condotto nei cani però, al segnale Doppler non è stato dato un valore minimo per riconoscere un’onda peristaltica (1 kHz per almeno 2 secondi) ma hanno stabilito che un segnale Doppler crescente/decrescente rispetto alla linea di base può essere classificato come peristalsi. Quando nessuna deviazione dalla linea di base è stata invece rilevata, l'intestino è stato valutato come non avere attività peristaltica. Gli esami ecografici sono stati eseguiti in diverse condizioni: a digiuno, con l’intubazione naso-gastrica e in sedazione con Xilazina. I risultati sono stati che: nei cavalli a digiuno la motilità intestinale di tutti i tratti presi in esame era diminuita, la sedazione con Xilazina nei cavalli nutriti ha avuto effetti minimi, nei cavalli a digiuno l’attività digiunale e cecale era significativamente diminuita e infine, l'intubazione naso-gastrica nei cavalli a digiuno non aveva effetti osservabili sull'attività peristaltica ma spostava lo stomaco dorsalmente rispetto alla giunzione costocondrale. Inoltre, molto importante, è stato visto che l’ecografia B-mode e il segnale Doppler hanno dato risultati fortemente correlati per quanto riguarda l’attività peristaltica del digiuno18_.

34

CAPITOLO 4

PATOLOGIE CHE ALTERANO LA MOTILITÀ INTESTINALE

L’ecografia sta prendendo sempre più piede nell’ambito dello studio dell’apparato gastroenterico sia da un punto di vista morfologico che funzionale11. La simmetria, l’estensione dell'ispessimento della parete e l'identificazione del punto anatomico di una lesione sono fondamentali, per esempio, per distinguere l’infiammazione da un neoplasia intestinale e quindi fare una corretta diagnosi9.

4.1

Patologie primarie che alterano la peristalsi intestinale

Il segno cardinale delle malattie dell'intestino tenue è la diarrea definita come aumento significativo della frequenza, della fluidità o del volume delle feci. La diarrea potrebbe essere comunque una manifestazione di patologia al di fuori del tratto gastrointestinale (GI), di altri organi o apparati; viceversa, la diarrea non è presente in tutti i casi di malattia del piccolo intestino e ci sono molti altri segni di disfunzione intestinale, alcuni dei quali non specifici19.

Le principali patologie gastrointestinali che causano diarrea sono:

1. Malattie gastrointestinali diffuse (ad esempio: infiammazione, tumori come linfoma ecc..); 2. Malattie gastriche (ad esempio: l’acloridria cioè l’insufficiente o mancata produzione di acido

cloridrico, la dumping syndrome o sindrome da svuotamento rapido ecc..);

3. Malattie intestinali (ad esempio: malattie primarie del piccolo-intestino e/o del grosso-intestino, una patologia dietetico-indotta tipo intossicazione alimentare, un improvviso cambio di dieta ecc..)19.

Le alterazioni della motilità intestinale come causa primaria di diarrea non sono ancora state ben caratterizzate, comunque è noto che nel malassorbimento i soluti non assorbiti trattengano i fluidi osmoticamente, causando distensione e ipermotilità intestinale. Le rapide onde di contrazioni sono causate dai danni ischemici secondari alla liberazione di enterotossine, tuttavia nella maggior parte dei casi la diarrea è invece associata all’ipomotilità intestinale. Infatti la presenza di materiale alimentare non assorbito, specialmente il grasso, nel piccolo intestino inibisce in modo riflessivo con meccanismi neuro-ormonali lo svuotamento gastrico e la peristalsi. La diminuzione della peristalsi ritarda il transito, manifestandosi clinicamente come ileo funzionale transitorio e reversibile; nelle infezioni virali enteriche, ad esempio, l’ileo è comune, promuovendo ulteriormente la diarrea poiché la stasi consente la fermentazione dei batteri. In pratica l’eziopatogenesi del danno intestinale si basa sull’invasione della mucosa da parte di patogeni o tossine, così il danno