Aldo Varotto

Ecografia oculare

Cos'é e a cosa serve

L'ecografia è una tecnica di imaging che consente la valutazione delle strutture oculari ed orbitarie, anche quando non possone essere visualizzate con altri mezzi.
Consente ad esempio di valutare le condizioni inerne del bulbo oculare, quando l'esplorazione diretta è impedita da opacità del cristallino (cataratta avanzata), da emorragie, ed altre lesioni.
Consente ad esempio di:

Rispetto ad altre tecniche, non è traumatica, né pericolosa per la salute, poiché non utilizza radiazioni ionizzanti.
È una tecnica tomografica poiché le immagini ricostruiscono delle sezioni (delle immagini simili a delle fettine) di tessuto.
È una tecnica "dinamica", poiché è possibile eseguire valutazioni, oltre che su immagini fisse, anche in movimento, durante l'esecuzione dell'esame, chiedendo a chi viene esaminato di muovere lo sguardo, e spostando la sonda ecografica.

Come funziona

L'esame utilizza il principio fisico dell'eco cioè della riflessione delle onde acustiche, per costruire delle immagini ("grafia").
Quando un'onda acustica viene proiettata contro una superficie di diversa densità, viene in parte riflessa, e torna alla sonda con un ritardo che dipende dalla distanza impiegata a raggiungere la superficie ed a ritornare.
Conoscendo il tempo impiegato a percorrere tale distanza, e la velocità di propagazione dell'onda, è possibile calcolare e rappresentare con precisione tali distanze.

Gli ultrasuoni

L'onda acustica non è percepibile dall'orecchio umano, perché la sua frequenza è maggiore del massimo che riesce a percepire l'orecchio umano, e per questo le onde vengono chiamate "ultrasuoni".
Le onde vengono prodotte con delle sonde che contengono dei cristalli piezo-elettrici, cioè dei materiali che sottoposti a correnti elettriche, sono in grado di modificare la loro forma.
Gli stessi cristalli piezoelettrici sono in grado anche di svolgere l'operazione inversa, cioè di trasformare le deformazioni prodotte dagli eco ultrasonici, in correnti elettriche che poi vengono misurate dall'apparecchiatura.
Le sonde ecografiche funzionano pertanto sia come generatori, sia come rilevatori di segnale.

Sonde ecografiche oculistiche
Alcune sonde ecografiche utilizzate in oculistica (da sinistra verso destra):
Sonda a 10 MHz per ecografia B-scan del bulbo;
Sonda a 10 MHz per ecografia A-scan del bulbo oculare e per ecobiometria;
Sonda a 65 MHz per pachimetria corneale.

Le frequenze degli ultrasuoni utilizzati in ecografia oculare variano da 8 a 65 MHz.
La frequenza rappresenta il numero di volte in un secondo in cui l'onda sonora passa dalla massima alla minima ampiezza; una sonda da 8 MHz provoca un suono con 8 milioni di vibrazioni al secondo.
(L'orecchio umano riesce a percepire suoni con frequenze comprese tra 20 e 20000 Hz).

Maggiore è la frequenza, minore è la lunghezza d'onda, ossia la distanza lineare tra ogni onda acustica e la successiva. Pertanto maggiore è la frequenza dell'onda sonora, maggiore è la risoluzione, cioè la capcità i discriminare punti tra loro vicini nel tessuto esaminato.

Purtroppo, maggiore è la frequenza utilizzata, minore è la profondità nei tessuti a cui si può spingere l'esame.
I sonar utilizzati in campo nautico utilizzano onde sonore (a bassa frequenza, udibili) che permettono di misurare la profondità dei fondali anche a distanze elevate.
Nell'occhio si utilizzano onde ultrasoniche, che non si possono sentire, perchè consentono di ottenere immagini molto più dettagliate, e perchè la "profondità" dell'occhio è molto inferiore a quella del mare.

Le sonde utilizzate normalmente per le ecografie B-scan dell'intero bulbo oculare e parte dell'orbita hanno un frequenza di 8-10 MHz, una risoluzione assiale di circa 0,2 mm (e laterale di 0,5-0,6 mm) ed una capacità di penetrazione di 30-40 mm.
Le sonde utilizzate per le biometrie A-scan delle strutture intraoculari fino alla sclera hanno un frequenza di 10 MHz ed una risoluzione di circa 0,2mm.
Le sonde utilizzate per lo studio ad alta risoluzione del solo segmento anteriore hanno un frequenza di 35-50 MHz ed una risoluzione di 20-60 µ, simile a quella di un microscopio ottico a basso ingrandimento (per questo viene definita UBM -Ultra Bio Microscopia-), ma sono in grado di penetrare nell'occhio per soli 5-8 mm.
Le sonde utilizzate per la misura dello spessore corneale hanno un frequenza che arriva a 65 MHz ed una risoluzione microscopica di circa 1 µm, (con una precisione di ±5 µ) ma una profondità di esame ridotta a meno di 1 mm.
Recentemente sono stati messi a punto e commercializzati gli OCT (Tomografi ottici a luce coerente), degli apparecchi del tutto simili agli ecografi nei principi di funzionamento, ma che utilizzano un'onda luminosa con una frequenza ed una risoluzione estremamente elevata rispetto agli ecografi, e con la possibilità di raggiungere le strutture intra-oculari fino alla sclera.

A-scan

ECO biometro A scan
L'ECO-biometro A-scan in uso al reparto di Oculistica dell'Ospedale di Vigevano.

L'A-scan è il primo metodo messo a punto per eseguire le ecografie.
Viene ancora molto utilizzato in oculistica per eseguire le biometrie (misure nei viventi), e per valutare le caratteristiche interne di reflettività delle neoformazioni intra-oculari.
Rappresenta le informazioni che derivano su una singola linea di prpagazione degli ultrasuoni, e pertanto può essere considerata come un'ecografia monodimensionale.
Comprenderne il funzionamento è importante, per capire come si ottengono le immagini ecografiche.

In un'ecografia A-scan le informazioni ecografiche vengono normalmente rappresentate in un grafico cartesiano che rappresenta sull'asse delle ascisse i tempi impiegati dagli ultrasuoni a raggiungere e a tornre dalle varie strutture oculari riflettenti, mentre sull'asse delle ordinate viene rappresentata l'intensità dei segnali riflessi.

Schema ecografia A scan
Schema del significato di un'ecograftia A scan dell'occhio.

Nell'immagine precedente si vedono, da sinistra verso destra, il picco della superficie anteriore del cristallino, della superficie posteriore del cristallino, e della superficie anteriore della retina.

In corrispondenza di tali picchi di segnale si vedono delle linee verticali continue che possono essere posizionate automaticamente, oppure manualmente dell'esaminatore, e servono ad indicare all'apparecchiatura la posizione della cornea, del cristallino e della retina.
Siccome le velocità di propagazione degli ultrasuoni nell'umore acqueo, nel cristallino, e nel vitreo sono note, e sono memorizzate nell'apparecchio, è possibile ottenere delle misure precise dei vari segmenti dell'occhio.

Poiché questo tipo di esame non da informazioni precise sulla "forma" dell'occhio, e sulla localizzazione precisa della linea presa in esame, ha un impiego limitato, preciso, e spesso riservato ad ecografisti esperti.

B-scan

L'ecografia B-scan è quella più comunemente utilizzta in oculistica, e fornisce delle immagini tomografiche (di sezioni dell'occhio) bidimensionali, ottenute affincando i tracciati A-scan ottenuti lungo una linea.
Le scansioni vengono ottenute impiegando una sonda B-scan, costruita inserendo una sonda A-scan che si muove al suo interno lungo una linea, come un piccolo pendolo.

In questo caso ogni tracciato A-scan che forma l'immagine, viene rappresentato da una linea di punti in cui la distanza di ogni punto dall'origine dipende dalla distanza percorsa dall'onda, mentre l'intensità del segnale riflesso viene rappresentata con la luminosità di ogni punto (che corrisponde all'altezza dei picchi dei tracciati A-scan).
Affiancando una serie di queste linee, ottenute con scansioni succesive, si ottiene un'immagine bidimensionale che rappresenta una sezione lineare dell'occhio.

Tracciato B-scan
Tracciato di ECOgrafia B-scan del bulbo oculare.
È rappresentato anche un raggio ecografico col relativo tracciato A-scan

C-scan

Le immagini C-scan sono poco utilizzate in oculistica.
Sono delle immagini tridimenionali ottenute affiancando una serie di B-scan eseguite una in fianco all'altra.
Possono essere utilizzate per vlutare le strutture oculari per strati partendo dalla uperficie.
Sono molto utilizzate in oculistica nelgli esami OCT.



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