Capitolo 1 Ecocardiograﬁa: stato dell’arte

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Capitolo 1

Ecocardiografia: stato dell’arte

1.1 Breve storia dell’ecografia

L’ecografia è sicuramente tra le metodiche di imaging più utilizzate e con il migliore rapporto costo/beneficio in molte branche della medicina, i risultati che tale esame fornisce permettono una valutazione accurata di molte patologie. Si tratta di una modalità diagnostica sviluppatasi rapidamente a partire dalla fine della seconda guerra mondiale grazie all’introduzione di circuiti elet-tronici veloci, risultato della ricerca bellica nella implementazione di Radar e Sonar, strumenti che si basano entrambi sull’emissione e sulla ricezione di onde pulsate.

Tra la fine degli anni ’40 e l’inizio del decennio successivo il Dr. Douglass Howry (1920 - 1969) ha mostrato come sia possibile differenziare le strutture tessutali cancerogene da quelle sane, attraverso gli echi ultrasonici. Egli ha utilizzato trasduttori ultrasonici alla frequenza di 2, 5M hz, tipica delle appa-recchiature industriali di rilevazione di difetti nei materiali, e nel 1949, insieme agli ingegneri Roderick Bliss e Gerald Posakony, ha relizzato il primo scan-ner ultrasonico (Fig.1.1). L’apparecchiatura `e stata realizzata con varie parti adattate ed integrate per produrre un sitema di imaging funzionante: compo-nenti per comunicazioni radio, apparecchiature radar dell’Us Air Force ed un oscilloscopio Heathkit[1].

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1.1 Breve storia dell’ecografia

Già dalla metà degli anni ’50, l’idea di base di produrre ed acquisire echi ultrasonici riflessi sia in acqua che con metodi di contatto diretto, è stata piena-mente sviluppata e le modalità di visualizzazione A-mode e B-mode sono già applicate in molti campi della diagnosi medica: encefalografia, oftalmologia, ecocardiografia, ostetrica e ginecologia; la vera sfida di quegli anni è l’interpre-tazione diagnostica delle immagini. Un grande passo in avanti da questo punto di vista si è avuto con l’introduzione nei primi anni ’60 delle immagini in scala di grigio e la possibilità elettronica di realizzare circuiti che elaborano i dati in tempo reale,progresso che ha aperto la strada agli scanner meccanici ed agli array lineari e fasati di trasduttori[2].

La ricerca in questo settore è progredita rapidamente ed, almeno all’inizio, in maniera indipendente nelle comunità scentifiche dei vari paesi. Infatti, la nazioni più innovatrici nel settore, gli Stati Uniti ed il Giappone sviluppano aspetti differenti ed indipendenti dell’imaging ultrasonico. I giapponesi sono i primi ad applicare l’effetto Doppler all’ecografia e ad iniziare le misure del flusso sanguigno, gli americani sviluppano invece un buon sistema di elaborazione delle immagini grazie anche alle conoscenze tecnologiche acquisite nell’allora recente conflitto bellico.

La grande innovazione tecnologica nell’elettronica ha permesso di realizza-re in pochi anni apparealizza-recchiaturealizza-re semprealizza-re più performanti nell’elaborazione dei segnali perchè la possibilità di usufruire in medicina di uno strumento diagno-stico, quale l’ecografia con bassissima invasività e assenza di effetti collaterali, ha fatto s`ı che diventasse una insostituibile tecnica di screening preventivo e di diagnosi in molteplici ambiti. Le onde soniche infatti non essendo radiazioni ionizzanti non producono, ad esempio, gli effetti negativi dei raggi X, tecnica maggiormente in uso in precedenza.

L’imaging ultrasonico si basa sulla tecnica pulse-echo, principio per cui un breve impulso di onde ultrasonore generate dal trasduttore vengono dirette dentro il tessuto. Gli echi prodotti sono il risultato dell’interazione dell’onda ultrasonora con il tessuto, ed alcuni di essi ritornano indietro verso il trasdut-tore. Misurando il tempo trascorso tra l’emissione dell’impulso e la ricezione

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1.2 La strumentazione ecocardiografica

Figura 1.1: Ecografo di Howrly, Bliss e Posakony

dell’eco, si pu`o calcolare la distanza tra il trasduttore e l’interfaccia tessutale che ha prodotto l’eco. Nella diagnosi per immagini la frequenza varia dai 2 MHz per alcune applicazioni cardiache, transcraniali e addominali profonde, passando ai 10 MHz per l’imaging di strutture superficiali tipo i vasi sangui-gni, fino ai 20 MHz o pi`u per l’imaging intravascolare. A queste frequenze, gli ultrasuoni hanno un lunghezza d’onda tra 1,5 e 0,8 mm, una dimensione che impone un fondamentale limite alla risoluzione spaziale minima dell’imagine finale[3].

1.2 La strumentazione ecocardiografica

1.2.1 Generazione degli ultrasuoni

Gli ultrasuoni utilizzati negli strumenti di diagnostica medica sono generati usando vari tipi di trasduttori elettro-acustici. I cristalli piezoelettrici mostra-no la straordinaria proprietà fisica di dar luogo ad una deformazione quando una differenza di potenziale viene applicata su due delle superfici (Fig.1.2). L’effetto è piuttosto piccolo, ma se la polarità del potenziale viene invertita, il

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Figura 1.2: Effetto piezoelettrico inverso e diretto

cristallo si deforma nel verso opposto. Per cui all’applicazione di un voltaggio alternato ad una appropriata frequenza (diciamo 3 MHz) corrispondono delle oscillazioni meccaniche (3 milioni di oscillazioni al secondo) ed a loro volta del-le onde ultrasoniche. Dal punto di vista della strumentazione, è ugualmente significativo anche l’effetto piezoelettrico inverso, ovvero la possibilità che una deformazione produca una differenza di potenziale ai capi del trasduttore. Ta-le potenziaTa-le può essere generato dalle onde ultrasoniche riflesse che ritornano verso il traduttore e per tale ragione prendono il nome di echi[4]. Gli echi si manifestano quando un treno di implusi ultrasonici ( che viaggiano a circa 1500 m/s nei tessuti molli) incontra un interfaccia tra strutture con differente impe-denza acustica. L’impeimpe-denza acustica è una proprietà meccanica dei materiali ed è definita come il prodotto tra la densità del materiale stesso e la velocità alla quale l’onda sonica si trasmette attraverso di esso. Essendo la rigidità del tessuto uno dei fattori che maggiormente influisce sull’impedenza acustica, si può dire che l’imaging ultrasonico è fondamentalmente una modalità di valuta-zione dei cambiamenti delle proprietà meccaniche dei tessuti lungo il percorso. Se la differenza di impedenza acustica tra due strutture è piccola (come accade per la maggior parte dei tessuti) solo una minima parte dell’impulso ultraso-nico viene riflesso verso il trasduttore; la gran parte viene trasmessa e procede fino alle interfaccia successiva. Gli echi tornano dunque verso il trasduttore ritardati di un tempo che è proporzionale alla distanza tra le interfacce[5].

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1.2.2 I trasduttori Ultrasonici

Il trasduttore `e l’elemento che converte, come detto in precedenza, il segnale elettrico in una vibrazione meccanica e quindi nella successiva onda acustica, che permette l’applicazione della tecnica ecografia. I trasduttori sono prodotti in varie configurazioni per molteplici applicazioni che prevedono frequenze di generazione degli ultrasuoni diverse.

Una differenza sostanziale risiede nella focalizzazione. La lunghezza della zona focale è determinata dalla distanza tra il trasduttore stesso e la zona di interesse. La scelta della frequenza dipende dalla attenuazione che si incontra nei tessuti. I trasduttori normalmente in commercio hanno frequenze di 1.6, 2.25, 3.5, e 5 MHz, con diametri dell’elemento attivo variabili tra 6, 13, e 20 mm per ogni frequenza. La dimensione del trasduttore dipende dalla porzione di area che deve essere esaminata. In ecocardiografia sono usati i trasduttori con l’elemento attivo più piccolo per facilitarne il piazzamento e la manovrabi-lità nello spazio intercostale. Inoltre i trasduttori ecocardiografici sono spesso focalizzati, ovvero l’ampiezza del fascio ultrasonico è ridotta per ottenere una migliore risoluzione laterale ed una migliore sensitività ad una determinata profondità(vedi Cap 3).

Nella scelta della lunghezza focale devono essere tenuti in considerazione due fattori: la distanza dal trasduttore della zona sotto investigazione ed il diametro del trasduttore. Ciò perché esistono due tipi differenti di onde riflesse: le riflessioni speculari e le riflessioni diffuse (scattered). Le prime sono originate principalmente dalle interfacce che l’onda incontra nella zona del fascio detta vicina(o di Fresnel), in cui il fascio stesso si può considerare monodimensionale, le riflessioni diffuse invece si ottengono principalmente nella zona del fascio detta lontana(o di Fraunhofer).

Nell’ecocardiografia si adottano principalmente le tecnica di visualizzazione M-Mode e 2-D che traggono la maggior parte delle informazioni per la rico-struzione dell’immagine dalle onde riflesse speculari, per cui onde evitare di perdere energia in riflessioni diffuse si sceglie un trasduttore che produca un

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fascio stretto e focalizzato in maniera tale che, come detto in precedenza, la zo-na di interesse sia nel range del campo vicino. Gli echi diffusi non costituiscono per`o solo segnali indesiderati, in quanto essi vengono utilizzati nell’ecocardio-grafia doppler per ottenere informazioni emodinamiche, la cui trattazione esula per`o dagli scopi di questo lavoro[4].

1.2.3 Struttura di uno strumento ecocardiografico

La figura 1.3 rappresenta lo schema a blocchi di uno strumento ecocardiografico bidimensionale in grado di effettuare anche l’ecocardio-doppler. Con vari colori sono stati distinti i diversi componenti, come si pu`o notare nella legenda: in azzurro gli elaboratori digitali dei segnali, in verde gli amplificatori, in arancio i convertitori ADC e DAC ed in ocra le parti riguardanti l’alimentazione[6].

I componenti principali sono costituiti dal trasduttore, dall’amplificatore a guadagno variabile e dal filtro. Queste tre parti che costituiscono il ’front-end’ sono il vero cuore del sistema, in quanto `e la loro precisione realizzativa che determina le prestazioni dello strumento.

Considerando che gli echi che vengono riflessi dalle interfacce tessutali sono molto deboli `e compito del primo stadio amplificatore e del successivo filtro far giungere al convertitore ADC un segnale filtrato amplificato e soprattutto con un basso rumore ed una minima distorsione, disturbi che una volta introdotti sono molto difficili da eliminare[7].

Il trasmettitore (TX Beamformer) ha il compito di generare l’impulso di eccitazione per il trasduttore piezoelettrico in modo che questo generi un fa-scio ultrasonoro con intensità sufficiente per effettuare l’indagine. In alcuni apparecchi gli impulsi di eccitazione dei cristalli sono controllati dall’operatore utilizzando il ’DAMPING’ (smorzamento elettronico). Ciò consente di interve-nire sull’ampiezza dell’impulso in uscita e quindi, in ultima analisi, sull’energia meccanica trasmessa in funzione della profondità dello studio richiesto.

Il primo stadio amplificatore in ricezione (Low Noise Amplifier - LNA) `e uno stadio preamplificatore a bassissimo rumore serve a dare una prima

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ampli-1.2 La strumentazione ecocardiografica

Figura 1.3: Schema a blocchi di un dispositivo ecocardiografico

ficazione al segnale eco e a ridurre in banda il segnale per il successivo filtraggio in modo tale da diminuire lo spettro del rumore. L’amplificatore a guadagno variabile (Variable Gain Amplifier - VGA) serve a regolare il guadagno sul se-gnale in modo da amplificare maggiormente gli echi provenienti dalle interfacce più profonde della zona di scansione. I controlli che permettono tale compensa-zione possono agire secondo funzioni logaritmiche o lineari. Esistono differenti tipi di comandi: di particolare interesse è la Compensazione di profondità che intensifica maggiormante gli echi lontani rispetto a quelli vicini, consenten-do perciò una più uniforme amplificazione ed elaborazione dell’informazione acustica contenuta lungo le linee d’esame. Tali regolazioni sono usualmente effettuate mediante comandi esterni.

Il pre-amplificatore a basso rumore ed il successivo amplificatore a guadagno variabile formano il cosiddetto Amplificatore controllato in tensione (Voltage

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1.3 L’immagine ecocardiografica

Controlled Amplifier - VCA) in quanto variando la tensione di controllo, si agisce sulla compensazione di profondit`a[8].

Il filtro passivo `e di solito un filtro passa basso di Butterworth che elimina le componenti ad alta frequenza preparando cos`ı il segnale alla successiva con-versione ed elaborazione digitale. Il segnale una volta filtrato e convertito viene inviato al processore per l’elaborazione e la successiva visualizzazione secondo il formato prescelto, ma pu`o anche essere immagazzinato in memorie digitali per successive elaborazioni off-line.

1.3 L’immagine ecocardiografica

1.3.1 Formati A-Mode, B-Mode, M-Mode

Il larghissimo uso delle tecniche ultrasoniche nella diagnosi medica è dovuto al fatto che tramite questa tecnica è possibile ricostruire un’immagine degli organi e delle strutture interne del corpo in modo non invasivo. L’imaging ultrasonico fornisce infatti preziose informazioni riguardanti le dimensioni, la posizione, lo spostamento o la velocità della struttura sotto esame senza la necessità di interventi chirurgici o l’uso di radiazioni potenzialmente dannose. Tumori ed altre regioni di un organo che differiscono in impedenza acustica dal tessuto circostante possono essere rilevate. In molte situazioni le tecniche ultrasoniche hanno rimpiazzato più rischiose e traumatiche procedure nella diagnosi clinica. I sistemi di imaging generalmente utilizzati sono i cosiddetti ’pulse-echo’ e ’pulsed doppler mode’ [4]. Dopo la ricezione del segnale, come spiegato nel precedente paragrafo, l’immagine può essere visualizzata in più modi. E’ divenuto oramai di uso corrente distinguere le modalità di visualizzazione in A-Mode (Amplitude Mode), B-Mode (Brightness Mode) ed M-Mode (Motion Mode).

L’A-Mode è la modalità di visualizzazione più semplice. Essa consiste nel rappresentare sull’asse orizzontale la distanza e su quello verticale l’ampiezza dell’impulso ricevuto, in questo modo l’ampiezza corrisponde al tipo di

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inter-1.3 L’immagine ecocardiografica

Figura 1.4: Esempio di visualizzazione A-Mode

faccia e la distanza tra gli echi alle diverse profondità alle quali si trovano le interfacce (Fig. 1.4). Il limite principale all’impiego clinico di questo formato risiede nella difficoltà di distinguere tra loro echi di bassa intensità provenienti da strutture adiacenti provviste di movimento simile.

L’M-mode invece ha la stessa rappresentazione orizzontale, ma gli echi inve-ce di essere rappresentati come picchi sull’asse verticale, vengono rappresentati come punti più o meno luminosi a seconda dell’intensità dell’ eco. Per questo formato il trasduttore viene mantenuto fermo in modo tale che il movimen-to dei punti sullo schermo rappresenti il movimenmovimen-to della struttura in esame. Il tracciato viene normalmente visualizzato su una linea disposta lungo l’asse verticale del monitor, che scorre a velocità costante nel tempo mantenendosi parallela a se stessa (Fig.1.5).

Il B-Mode invece presenta una visione bidimensionale di organi o di strut-ture del corpo. La modalità di visualizzazione è simile all’ M-Mode con la differenza che il trasduttore si muove in maniera lineare o circolare ed i pun-ti luminosi persistendo sullo schermo creano l’immagine bidimensionale. Per l’ecocardiografia la visualizzazione di gran lunga più utilizzata è l’M-mode per-ché grazie alla elevata velocità di campionamento permette di seguire in tempo reale gli spostamenti delle strutture miocardiche.

La tecnica M-mode tradizionale non consente nel caso di indagine ecocar-diografica di documentare l’ispessimento sistolico di ogni segmento di parete del ventricolo sinistro a causa del tradizionale ed indispensabile vincolo del cursore

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Figura 1.5: Esempio di visualizzazione M-Mode

M-mode, ancorato all’apice del settore di scansione. Il tradizionale vincolo spa-ziale del cursore M-mode viene rimosso nelle nuove tecniche di campionamento M-mode. [Unlinked M-mode, Panoramic M-mode, Anatomical M-mode, Om-nidirectional M-Mode, Dynamic M-mode, Free-Angular M-mode].Queste nuove modalit`a si trovano implementate in alcune apparecchiature ecocardiografiche oppure sono riprodotte off-line su un personal computer[9].

1.3.2 Cenni sull’ecocardiografia Doppler

Un sostanziale passo avanti nelle applicazioni cliniche degli ultrasuoni in cardio-logia `e stato compiuto con lo sviluppo ed il perfezionamento dell’ecocardiografia Doppler. Essa `e in grado di fornire dati emodinamici diretti che frequentemente completano le informazioni anatomiche ottenute dall’ecografia convenzionale.

L’effetto Doppler consiste in un cambiamento di frequenza delle onde sonore emesse se la sorgente e l’osservatore sono in movimento l’una rispetto all’altro. In particolare, se la sorgente si allontana dal ricevitore, la frequenza dell’onda riflessa dimuinisce, se si avvicina, aumenta. I globuli rossi costituiscono il bersaglio degli ultrasuoni riflettendo e provocando variazioni nella frequenza del fascio ultrasonoro in modo proporzionale alla loro velocit`a come si pu`o notare dalla seguente equazione:

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Figura 1.6: Schema di principio dell’effetto Doppler

V = ±c · (ft− fr) 2 · ft· cosα

dove V è la velocità del flusso sanguigno, c è la velocità del suono nei tessut`ı, fr

`

e la frequenza degli echi riflessi, ft la frequenza degli echi trasmessi, α l’angolo

tra la dirczione del flusso ematico e quella del fascio di ultrasuoni. L’effetto Doppler può cos`ı essere utilizzato per stimare la velocità del flusso ematico. Nell’ambito cardiovascolare la prima tecnica ad essere sviluppata e applicata è stato il Doppler ad onda continua. I sistemi ad onda continua trasmettono e ricevono continuamente e contemporaneamente le onde ultrasonore. Poiché tale sistema permette un campionamento molto rapido,esso è in grado di rivelare elevate variazioni di frequenza lungo la dirczione del fascio ultrasonoro. In seguito è stato sviluppato il sistema Doppler ad onda pulsata,che ha permesso la localizzazione del Doppler shift a differenti profondità del fascio ultrasonoro. Il ritardo temporale dell’eco riflesso è in relazione alla profondità raggiunta dal fascio stesso: campionando gli ultrasuoni riflessi ad intervalli di tempo di-versi, il Doppler shift e la corrispondente velocità del bersaglio possono essere

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1.4 L’esame ecocardiografico

Figura 1.7: Posizionamento del trasduttore

ottenuti per differenti profondità all’interno del fascio ultrasonoro. L’intera area cardiaca può essere campionata in modo seriale spostando il volume cam-pione ali’ intemo del cuore. Le immagini eco 2-D standard vengono successi-vamente associate con il sistema Doppler ad onda pulsata per confermare la localizzazione del volume campione e rappresentare aree di flusso patologico. Questo sistema di mappaggio, punto per punto, è risultato utile in una ampia gamma di applicazioni cliniche,tra cui lo studio delle valvole intracardiache e dei flussi rigurgitanti [4].

1.4 L’esame ecocardiografico

Le attuali apparecchiature consentono di effettuare con un unico strumento esami M-mode, 2-D, Doppler ad onda continua e Doppler ad onda pulsata. L’esame generalmente avviene con il paziente supino o girato sul suo fianco sinistro: è comunque importante che il paziente rimanga immobile il più pos-sibile per permettere al fascio ultrasonoro di colpire sempre lo stesso punto del bersaglio. Il trasduttore,come già detto,è coperto da un gel che permette un buon accoppiamento acustico tra il trasduttore stesso e la pelle del paziente. Se tale accoppiamento viene meno il segnale verrà perso poiché gli ultrasuoni vengono quasi totalmente riflessi dall’interfaccia aria-tessuto.

Il trasduttore `e quindi piazzato in una opportuna finestra intercostale (Fig. 1.7) e angolato in direzione del cuore fino a che non si ottiene una immagine

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1.5 Le moderne macchine ecocardiografiche

soddisfacente. Il problema principale, che l’esame ecocardiografico comporta, `e la qualit`a delle immagini ottenute, variabile in funzione della posizione e della angolatura del trasduttore anche sullo stesso paziente.

1.5 Le moderne macchine ecocardiografiche

1.5.1 Ecocardiografi portatili

L’esecuzione di un esame ecocardiografico in pazienti elettivi richiede un lungo tempo d’attesa, l’impiego di ecografi altamente sofisticati e personale medico particolarmente esperto anche per rispondere a quesiti clinici semplici come va-lutare la presenza o meno di ipertrofia ventricolare sinistra, disfunzione ventri-colare sinistra, versamento pericardico, etc. Poter rispondere immediatamente, in maniera accurata, a simili quesiti clinici potrebbe migliorare la qualità di vita dei pazienti (eliminando l’ansia dell’attesa e la perdita di tempo e di giornate lavorative connesse all’esecuzione di esami strumentali aggiuntivi) riducendo contemporaneamente i costi per la società (incremento dell’appropriatezza del-le prescrizioni). Infine, è noto come esistano una varietà di patologie a cari-co dell’apparato cardiovascari-colare che hanno spesso lunghe fasi asintomatiche: aneurismi del ventricolo sinistro con trombosi endocavitaria, disfunzione sisto-lica del ventricolo sinistro, versamento pericardico, tumori cardiaci, aneurismi dell’aorta.

La possibilità di un’ecocardiografia disponibile al momento della visita (point-of-care assessment) come un’estensione dell’esame fisico che permetta un’immediata valutazione della morfologia e della funzione del cuore, non è nuova. Negli ultimi anni l’industria elettromedicale ha progettato e messo a punto apparecchiature ecocardiografiche di dimensioni sempre più contenute, facilmente trasportabili[10].

L’idea di ricorrere ad un ecocardiografo portatile (hand-held echocardiogra-phy HHE) era gi`a stata concepita negli anni ’70, introducendo nella pratica clinica un apparecchio di tali caratteristiche (Minivisor, Organon Teknika). Si

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trattava naturalmente solo dei primi passi nel settore, per cui era necessa-rio perfezionare tale strumento, soprattutto da un punto di vista tecnologico. Dopo le prime esperienze, grazie alle quali si era già cominciato ad intuire l’importante impatto clinico che una simile metodica avrebbe potuto avere, si è assistito all’introduzione in commercio di nuove apparecchiature portati-li per ecocardiografia (Fig. 1-9), i cui primi esemplari sono stati il modello SSD 110 (Aloka) e gli apparecchi SIM e AU3 (Esaote). Macchine successi-ve, di dimensioni più limitate, sono state il SonoHeart (SonoSite), l’OptiGo (Agilent Technologies) e il Terason 2000 (Teratech Corporation). A queste si sono aggiunte nel tempo altre apparecchiature, di dimensioni e caratteristiche svariate, come il Cypress (Siemens), il Caris (Esaote), il Logic book (General Electric), l’Ultragreen Terason 2000 (Mortara Rangoni), e, molto recentemen-te, altre ancora come il Titan (SonoSite), il Vivid i (General Electric), il My Lab 30 (Esaote), il Sonoace Pico (Medison) e il FF Sonic UF-750XT (Fukuda). Bisogna però fare distinzione tra i diversi tipi di attrezzatura. La maggior parte degli apparecchi dell’ultima generazione fornisce, infatti, sistemi adeguati ed inclusivi di strumenti applicativi ed anche di costose tecnologie innovative, tali da renderli quanto mai simili agli ecografi convenzionali più avanzati nelle potenzialità diagnostiche. Gli ultimissimi arrivati (Vivid i, My Lab 30) sono, poi, veri e propri ecografi miniaturizzati, forniti oltretutto di software avanzati e di raffinati sistemi di trasferimento delle immagini. Altre macchine sono sta-te, invece, concepite in economia, tali da possedere potenzialità diagnostiche essenziali, con il vantaggio di straordinaria maneggevolezza e di costi ovvia-mente contenuti. Si tratta di una sorta di apparecchi palmari la cui concezione si avvicina all’idea dell’ecoscopio personale, strumento molto simile allo steto-scopio ma più appropriato nella denominazione rispetto a quello che lo stesso stetoscopio (dal greco stetos = torace, scopein = vedere) dovrebbe veramente rappresentare[11].

La realizzazione degli HHE ha aperto il campo ad ampie discussioni sulla reale identit`a diagnostica di tali apparecchiature, da quelle con caratteristiche molto simili agli ecocardiografi tradizionali a quelle pi`u semplici, maneggevoli

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e meno costose.

Una volta che l’HHE è stato condotto al di fuori del laboratorio di eco-cardiografia, il primo obiettivo dei ricercatori è stato quello di dimostrarne la sua affidabilità. A questo scopo, una serie di pubblicazioni ha confrontato le prestazioni degli HHE rispetto a quelle fornite dagli apparecchi tradizionali, utilizzati come ’gold standard’[12]

Un ulteriore vantaggio legato all’utilizzo degli HHE sarebbe la possibilità di realizzare l’esame ecocardiografico senza la presenza dell’operatore, ovvero avere a disposizione uno strumento che sia in grado di lavorare per un cer-to numero di ore aucer-tonomamente. I dispositivi, prima elencati(che di seguicer-to saranno visti in dettaglio) non prevedono questa possibilità. Si può ben com-prendere come sia, quindi, alquanto improponibile pensare ad un esame che duri più di qualche minuto, sia per la posizione che il paziente deve mantenere durante l’esame, sia per l’orientazione adatta che il medico deve dare alla sonda affinchè l’esame sia significativo.

1.5.2 Classificazione dei vari tipi di ecocardiografi

portatili

Grossolanamente possiamo distinguere quattro categorie di HHE, diverse tra di loro per caratteristiche ed impostazione. Nelle prime due categorie troviamo apparecchi completi a tutti gli effetti, mentre la terza e la quarta includono, in accordo con le indicazioni dell’American Society of Echocardiography[13], ecografi di peso < 2.7 kg ed alimentati a batteria. In relazione alle caratteri-stiche, gli HHE delle ultime due categorie sono stati definiti appropriatamente come cardioscopi portatili, in quanto non sono in grado di effettuare un esame ecocardiografico completo, ma possono essere utilizzati come ausilio tecnico all’esame obiettivo. `E da notare tuttavia, come, adoperando i criteri dell’A-merican Society of Echocardiography, qualche apparecchio rimanga di difficile catalogazione: ad esempio il Titan (SonoHeart), 3,4 kg di peso ma alimentato a batteria.

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Figura 1.8: Caratteristiche dei Quattro tipi di HHE attualmente in commercio ed i loro potenziali utilizzatori

La categoria ’top-level’ è costituita da apparecchiature ecocardiografiche complete e miniaturizzate, indipendenti dalla rete elettrica, particolarmente leggere e dotate delle più sofisticate potenzialità applicative. In questa catego-ria rientrano gli ultimi arrivati, il Vivid i, ’compact echo-lab’ con ’work-station’ per rielaborazioni off-line, e il My Lab 30, miniaturizzati e completamente digitali, dotati di imaging M-mode, bidimensionale, armonica tissutale, ’co-lor flow mapping’, Doppler, ecocontrastografia miocardica, Doppler tissutale, ’anatomical M-mode’ (Vivid i) e di trasduttori molteplici tra i quali anche quello transesofageo: tutto quello che, insomma, può offrire un ecocardiografo tradizionale, con il vantaggio aggiuntivo dell’estrema trasportabilità. In tali apparecchi è stato curato persino il sistema di trasferimento delle immagini mediante lettori CD e memorie USB (sia Vivid i che My Lab 30) o processa-zioni via radio (Bluetooth di Vivid i), con ovvio incremento dei costi di base. Tali strumentazioni rendono possibile l’esecuzione di un esame ecocardiografico completo al letto del paziente, senza necessità, quindi di ripetere un ulteriore approfondimento nel laboratorio di ecocardiografia, con ovvi vantaggi di tempo e spesa sanitaria. Possono, pertanto, essere utilizzati proficuamente in svariati

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Figura 1.9: Fotografie di alcuni ecocardiografi portatili attualmente in commercio

ambienti, come le unit`a intensive e di rianimazione, il pronto soccorso ed anche come strumenti di consulenza cardiologica in reparti di degenza, in mano ad operatori qualificati ed esperti nella metodica ultrasonora[14].

Nella seconda categoria di HHE troviamo strumentazioni trasportabili, di livello equiparabile agli ecografi tradizionali, ma non miniaturizzate. Il Cy-press è il precursore di questo gruppo, in cui troviamo anche il Caris. Anche questo tipo di apparecchiature ha tutti i requisiti per l’esecuzione di un esame ecocardiografico completo e quindi di una diagnostica ultrasonora appropria-ta, comprendendo anche software per eco-stress e disponibilità di trasduttori (incluso quello transesofageo per il Cypress). Tali apparecchi presentano, in sostanza, le stesse prerogative e le stesse potenzialità di impiego di quelli della prima categoria, ma anche minore trasportabilità (peso maggiore) ed assenza di sistemi per il trasferimento delle immagini.

La terza serie di HHE, pi`u leggeri e meno costosi ma anche meno equipag-giati, non garantisce lo stesso livello di dettagli e richiede, quindi, un maggior grado di attenzione, specie se utilizzati da operatori con minore competenza ecocardiografica. Questa categoria possiede limitate capacit`a di

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immagazzi-1.5 Le moderne macchine ecocardiografiche

nare dati e riunisce apparecchi alquanto eterogenei. Alcuni di essi, come il SonoHeart, sono dotati di imaging M-mode, bidimensionale e ’power color Doppler’, che misura solo l’ampiezza media del segnale Doppler, senza per-mettere la stima delle velocit`a dei flussi. Altri, come l’Opti-Go, possiedono, invece, oltre all’imaging bidimensionale, un vero e proprio color Doppler con ’Doppler shift’[15].

Nella quarta categoria, rientrano, infine, modelli come l’iLook (SonoSite) e il Terason 2000, di peso minimo, tecnologia limitata (possibilità di misurazioni solo lineari, ’power color Doppler’ senza ’Doppler shift’) e costo molto basso. La portabilità di questi ecocardiografi consente, comunque, di effettuare esa-mi in ambienti diversi dal laboratorio standard di ecocardiografia e, quindi, di acquisire informazioni diagnostiche mediante ultrasuoni anche nelle situazioni cliniche e negli ambienti più eterogenei: in terapia intensiva, al pronto soc-corso, in strutture ambulatoriali, in corso di consulenze cardiologiche al letto del paziente ed in ambulanza durante il trasporto del paziente per strada (ad esempio nell’immediatezza di un incidente automobilistico).