Appunti radiologia

La radiologia e le tecniche diagnostiche per immagini

Tecniche radiologiche

La radiologia comprende le tecniche che sfruttano i raggi X:

• Radiografia
• TAC

Tecniche diagnostiche aggiuntive

Nella diagnostica per immagini vengono comprese anche:

• Risonanza magnetica: uso di radiazioni non ionizzanti (onde radio)
• Ecografia: uso di ultrasuoni (onde elastiche)
• Medicina nucleare: uso di raggi gamma (radiazioni ionizzanti)

Sono radiazioni ionizzanti, quindi potenzialmente dannosi. L'esame viene svolto solo se risulta utile per il paziente (pz).

Effetti delle radiazioni ionizzanti

Le radiazioni ionizzanti possono determinare dei danni, di vari tipi:

• Graduati o deterministici: non interessano la radiodiagnostica, sono danni rilevabili per dosi molto alte.
• Stocastici o probabilistici: interessano la diagnostica, più una persona è esposta a radiazioni elettromagnetiche ionizzanti, tanto è maggiore la sua probabilità di avere danni (es. tumori).

Questi danni probabilistici, che aumentano la probabilità di avere malattie, sono proporzionali alla dose e si manifestano dopo anni o decenni dalla somministrazione. Si dividono in due tipi:

• Somatici: sono danni che interessano le cellule somatiche, aumentano la probabilità di tumori (della cute, leucemie, …).
• Genetici: sono danni sulle cellule germinali (ovociti e spermatozoi), si manifestano sulle generazioni successive, non sul soggetto che è stato irradiato.

Per la scelta della tecnica da usare si tiene conto del rapporto vantaggio-svantaggio per il paziente.

Richiami sulle onde

Le onde possono essere considerate sotto un aspetto ondulatorio o sotto un aspetto corpuscolare come fotoni o pacchetti di energia. Quanto più è alta la frequenza di queste radiazioni tanto minore è la lunghezza d'onda e tanto maggiore è l'energia.

Radiografia

Le radiografie sono immagini proiettive bidimensionali (tipo ombre cinesi) di strutture tridimensionali. La struttura comprende un tubo radiogeno e un sistema di rilevazione raggi X. I raggi X arrivano sul paziente, vengono modulati dalle strutture del paziente e poi arrivano sul sistema di rilevazione. Il fascio di fotoni X viene attenuato in modo diverso dalle varie strutture a seconda di come sono fatte. Ad esempio, l'osso blocca tanto i raggi X, mentre il polmone, pieno d'aria, blocca poco. Su questa differenza di attenuazione da parte delle diverse strutture del corpo umano si basa l'immagine radiografica.

Attenuazione = Riduzione d'intensità del fascio. Per visualizzare la terza dimensione, si effettuano due radiografie ortogonali fra loro e posso vedere come si susseguono fra loro le strutture. Questo può risultare utile per visualizzare determinate fratture → alcune si vedono su una sola proiezione e non sull'altra, quindi facendone una si potrebbe non vedere.

Strutture radio-opache → il fascio è poco attenuato, si ottiene un colore nero (polmoni) e strutture radio-trasparenti → il fascio è molto attenuato, colore bianco. Si ottengono anche colori grigi, come per esempio le arterie nel mediastino.

Tipologie di risoluzione

Ho due tipologie di risoluzione:

• Spaziale di un'indagine: capacità di distinguere piccole strutture anatomiche ad alto contrasto, cioè strutture radiologicamente molto diverse. Un'immagine ad alta risoluzione è un'immagine che, per esempio, ci fa vedere bene le trabecole dell'osso rispetto al midollo.
• Risoluzione di contrasto: capacità di distinguere grandi strutture a basso contrasto. Esempio: distinzione del sottocute dal muscolo, cioè strutture grandi che hanno una differenza di contrasto.

Uso di mezzi di contrasto

Naturali

Considerando il nostro sistema tubo radiogeno-corpo malato-raggi X, il contrasto naturale, cioè il contrasto che esiste naturalmente tra le varie parti del corpo del paziente, è inteso come rapporto tra intensità dei raggi X che emergono da una parte del corpo e l'intensità dei raggi X che emergono da una parte adiacente che attenua di più. Per il torace: esiste un contrasto naturale tra costa e polmone, noi possiamo distinguerle anche senza l'utilizzo di mezzi di contrasto perché tra i due corpi esiste un contrasto naturale, la costa ha attenuato di più i raggi X di quanto abbia fatto il polmone.

Artificiali

Nell'immagine centrale del torace, tutta radiopaca, ho sovrapposizioni di struttura, c'è anche l'esofago, struttura non visibile perché a basso contrasto rispetto alle altre. Per vedere l'esofago noi dobbiamo andare a inserire un liquido di contrasto artificiale, una sostanza che mi crei artificialmente un contrasto tra le due strutture o che potenzi il contrasto naturale già presente. Per la radiologia vengono sfruttati mezzi di contrasto:

• Radiotrasparenti: rilevano più contrasto in presenza di strutture radiotrasparenti come aria, ossigeno e CO₂, dove vanno a finire riducono l'opacità.
• Radiopachi: sostanze ad alto numero atomico (iodio, o bario) che vanno ad aumentare l'opacità della struttura su cui vanno ad agire con possibilità di distinguerle.

Esempi di mezzi di contrasto radiopachi

• Sospensioni di solfato di bario: spesso utilizzate per studiare l'apparato digerente, sono sostanze che passano il tubo digerente senza essere assorbite.
• Composti iodiati: sono idrosolubili, non si utilizzano per il tubo digerente bensì per il torrente circolatorio, esami angiografici e urografia, introdotti in una vena o in un'arteria e poi sono eliminati dai reni.

Misti: per mezzi di contrasto misti si intendono in realtà i mezzi di contrasto radiopachi baritati e i mezzi di contrasto radiotrasparenti abbinati, per studiare il tubo digerente. Oggi non si ricorre più solo ai mezzi di contrasto opachi per studiare il tubo digerente. Negli ultimi 30 anni si studia l'apparato digerente a tutti i livelli (stomaco, grande e piccolo intestino) utilizzando mezzi di contrasto radiopachi baritati abbinati con i mezzi di contrasto radiotrasparenti. Oggi, in realtà, per lo studio del tratto digerente, si usa l'endoscopia (gastroscopia a colonscopia). Il paziente viene a digiuno senza aver fumato (può aumentare le secrezioni gastriche), prende una bustina con polverina effervescente che a livello dello stomaco libera CO₂ e lo gonfia (contrasto radiotrasparente). A questo punto faccio bere al paziente una pappina di sospensione baritata e si segue l'avanzamento del mezzo di contrasto in radioscopia. Il medico vede su un monitor l'immagine radiografica dinamica. Faccio muovere il paziente sia per vedere le varie proiezioni e scattare alcune immagini, sia per far sì che il mezzo di contrasto si diffonda correttamente per tutte le pareti dell'organo.

Tomografia computerizzata (TAC)

Uso di raggi X, è un'indagine tomografica → si ottiene un'immagine del corpo a strati (in questo modo non si ha il problema della sovrapposizione, i vari organi sono distinguibili). È una tecnica basata sulla modalità di attenuazione dei raggi X in base alla densità della struttura (differenza di densità fra le varie strutture del corpo). Terminologia:

• Struttura iperdensa: bianca
• Struttura ipodensa: nera
• Struttura isodensa: la struttura ha una densità uguale alla struttura di riferimento

In TAC distinguiamo le strutture in base alla loro densità.

TAC tradizionale

Il tubo radiogeno invia i raggi X attraverso il paziente, che poi arrivano al sistema di rilevazione costituito da detettori (cristalli o telecamere ionizzanti). Il tubo radiogeno e i detettori sono solidali, cioè ruotano insieme intorno alla persona, con la particolarità di avere un fascio radiante collimato a ventaglio, di spessore di 1 cm e un'ampiezza che va a coprire tutti i detettori dopo aver attraversato tutte le strutture del paziente. Per ogni grado di rotazione del sistema si ha l'emissione di un flash di raggi X che viene misurato dal sistema di rilevazione, quindi si avranno un totale di 360 misure di sistema di attenuazione, quindi di densità. Sulla base di queste misure il computer compone l'immagine della fetta corporea che ha uno spessore che corrisponde allo spessore del ventaglio di raggi X utilizzato. I detettori, come accennato, possono essere camere a ionizzazione o rilevatori a scintillazione, cioè dispositivi solidi che, colpiti, emettono luce che a sua volta viene misurata e sono in numero notevole (più di mille). Mentre con le vecchie macchine si produceva un'indagine fetta per fetta con spostamento del lettino graduale, nella TAC i tempi sono velocissimi. Il computer riceve le 360 misure di densità e riesce ad attribuire a ogni voxel, cioè a ogni elemento di volume, una densità. Ogni immagine della fetta viene, infatti, costituita da diversi voxel che hanno per base un pixel e come altezza l'altezza dello strato. Così come le immagini fotografiche, le immagini radiologiche hanno numerosissimi pixel. Il computer a ogni voxel attribuisce il suo valore medio di densità numerico che viene poi espresso nell'immagine in un certo livello di grigio corrispondente. Si trasforma quindi l'immagine numerica in un'immagine radiologica. Una volta che il computer ha acquisito la densità di uno strato intero noi possiamo fare un'indagine della stessa fetta in modi diversi in base a quello che ci interessa osservare. Ad esempio, su una TAC del torace si può avere un'elaborazione per vedere il mediastino e una per vedere i polmoni, in base a cosa ci serve per la diagnosi.

TAC spirale

Con le nuove macchine si parla di TAC spirale, dove il lettino si muove lentamente all'interno del Gantry mentre la rotazione del sistema tubo-detettori è continua attorno al malato e forma una spirale intorno ad esso. Il paziente si muove contemporaneamente al sistema, quindi non si ha acquisizione di uno strato per volta, ma l'acquisizione dei dati di densità di un intero volume. Da questi dati poi il computer ricostruirà lo spazio non più solo assiale ma si ottengono immagini di strati secondo qualunque piano dello spazio. Si ha il grande vantaggio della velocità dell'esame (si può studiare anche il cuore), si evitano artefatti da movimento e si ha una maggiore definizione spaziale (si vedono dettagli prima impensabili). Mentre si parlava prima di TAC spirale a strato singolo, ora si parla di TAC spirale multistrato, infatti, le macchine odierne hanno 128 file di detettori. Il vantaggio è considerevole come già accennato perché con un sistema a 64 file, ad esempio, si ottiene una TAC del torace in 3 secondi e dell'addome in 6 secondi. Inoltre, grazie all'acquisizione stratificata dell'immagine si può decidere quale strato esaminare, ad esempio si può selezionare la superficie dell'organo come la cardioTAC in cui sono ben visibili le coronarie senza essere invasivi sul paziente. Un'altra innovazione della velocità della TAC è che si può fare uno studio angiografico di un intero sistema arterioso con una sola iniezione del mezzo di contrasto nel gomito semplicemente analizzando il suo percorso in più immagini. L'unico svantaggio è il fatto che si ha un elevato assorbimento di raggi X in seguito a una TAC.