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Ma che cos'è l'ecografia?
L’ecografia (sinonimi: ecotomografia, ultrasonografia, US) è la rappresentazione mediante immagini delle interferenze che un fascio di ultrasuoni subisce attraversando un corpo.
Introdotta in medicina alla fine degli anni ’70, ha trasformato la radiologia ( rappresentazione mediante immagini delle interferenze che un fascio di raggi X subisce attraversando un corpo) in diagnostica per immagini (DPI), perché gli ultrasuoni sono stati la prima energia alternativa ai raggi X nello studio del corpo umano; solo qualche anno dopo a queste due energie si sono aggiunti i campi magnetici e le onde di radiofrequenza (Risonanza Magnetica) che hanno ulteriormente allargato il campo delle energie disponibili nello studio dell’anatomia e dell’anatomia patologica dell’uomo.
Mentre i Raggi X hanno esordito con lo studio del corpo umano fin dalla loro scoperta ( Wilhelm Conrad Roentgen-1895, che li scoprì facendo una del tutto casuale radiografia alla mano sx della moglie Bertha), e solo successivamente sono stati utilizzati per lo studio della struttura dei materiali industriali, gli ultrasuoni e la risonanza magnetica hanno subito il processo inverso, in quanto, già utilizzati nell’industria fin dagli anni ’40, solo alla fine degli anni 70 sono stati applicati all’uomo.

Ma che cosa sono gli ultrasuoni?
Per rispondere a questa domanda occorre allargare il campo di osservazione al concetto più generale di Energia, la cui definizione migliore resta quella di Aristotele, che la definì come “ azione efficace” ( en + ergon). Quindi nel concetto aristotelico di energia è insito il principio di trasferimento di un’entità in grado di modificare il bersaglio che colpisce, modificandosi a sua volta.
In pratica quindi, le vari energie differiscono tra loro per il modo con cui avviene il trasferimento di questa “forza” e da questo modo dipenderà la possibilità che quella energia avrà di indurre la trasformazione.
Senza entrare nel merito dei vari tipi di energia, è necessario precisare che quella degli ultrasuoni ( e dei suoni) è un’energia meccanica, la cui trasmissione avviene cioè con spostamento di materia, al contrario delle altre energie utilizzate in DPI, in cui la trasmissione avviene senza spostamento di materia, quindi anche nel vuoto. In pratica le onde sonore sono come le onde del mare, cambia solo il mezzo in cui avviene il trasferimento di energia: acqua per le onde del mare, aria e materiali vari per le onde sonore.
Possiamo quindi definire dei parametri per connotare la quantità e la qualità di energia portata da quel suono, identificando il numero di onde che esiste nell’unità di spazio attraversato ( frequenza), o, all’inverso, la distanza tra due onde ( lunghezza d’onda), che definiscono l’altezza di un suono ( un soprano emette un suono più alto, cioè con frequenza maggiore e lunghezza d’onda minore, di un baritono), e identificando l’altezza di quelle onde, cioè l’ampiezza dello spostamento delle molecole del materiale attraversato ( che corrisponde al volume maggiore o minore di quel suono come è ben chiaro nell’uso della manopola del volume dei nostri I-Pod)
A parità di materiale attraversato, la frequenza di un suono è costante, mentre l’intensità va scemando lungo il percorso dell’onda , consumata a spostare le molecole, per cui a una certa distanza il suono non si sente più perché non ha più energia.
A questo punto è facile capire che i suoni sono quelle onde meccaniche che il nostro organo dell’udito è in grado di percepire come tali ( frequenza da 16 a 20.000 Hertz), mentre gli ultrasuoni sono quelli a frequenze superiori; quelli usati per l’ecografia hanno frequenze dell’ordine dei 1-20 milioni di Hertz (1-20 Mhz), ben lontane da quelle udibili non solo dagli uomini, ma anche da animali come i cani o i pipistrelli.
Un ultimo ma fondamentale parametro delle onde meccaniche è il tempo che impiegano a raggiungere il bersaglio, ovvero la loro velocità di propagazione che varia, anche di molto, in relazione al materiale che attraversano.

Che velocità hanno gli ultrasuoni ?
Tutte le energie elettromagnetiche utilizzate in DPI hanno una velocità costante (300.000 Km/s) indipendentemente dai mezzi che attraversano.
Gli ultrasuoni invece, come tutte le onde meccaniche , hanno una velocità che varia a seconda del mezzo che attraversano.
Si pensi alla previsione di uno Tsounami dopo un terremoto nel fondo del mare: esso colpirà le coste in un tempo tanto più lungo quanto sono più lontane dall’epicentro e con una intensità distruttiva ( l’altezza delle onde) tanto minore quanto sono più lontane perché l’energia si scarica per spostare le molecole di acqua, fino all’esaurimento.
Le onde ultrasonore hanno una velocità di spostamento tanto maggiore quanto più sono “coese” le molecole che compongono il mezzo attraversato.
In linea di massima gli ultrasuoni hanno una velocità di trasmissione di circa 300 m/s nei gas e nell’aria, di 1500 m/s nell’acqua e alcune migliaia di m/s nei solidi compatti.
Ma che succede quando gli ultrasuoni passano da un mezzo ad un altro a diversa velocità di propagazione ( differente impedenza acustica)? In questo caso si hanno vari fenomeni , rifrazione, diffrazione e riflessione; a noi interessa la riflessione, che è quel fenomeno per cui, quando un suono attraversa una superficie di separazione tra due strutture a differente impedenza acustica, una parte di esso torna indietro ( eco!) con una frequenza uguale a quella di emissione e con una direzione, che, analogamente a una palla da biliardo, è simmetrica rispetto alla direzione di arrivo, per cui, se l’incidenza di questa è perpendicolare alla superficie di riflessione, l’eco di ritorno tornerà da dove è originato il suono

Gli ultrasuoni fanno male?
Le radiazioni elettromagnetiche della frequenza dei raggi x scaricano la loro energia direttamente sui legami chimici delle molecole, producendone la possibile rottura (ionizzazione)e relativa trasformazione chimica della molecola colpita, con effetti talora devastanti se la molecola colpita ha valore strategico; gli ultrasuoni e i suoni, avendo una lunghezza di onda troppo grossolana per la grandezza delle molecole , possono solo produrre fenomeni di tipo fisico sulle strutture che incontrano, senza nessuna trasformazione chimica, producendo al massimo un riscaldamento dell’ordine del decimo di grado della struttura che colpiscono; sono quindi del tutto innocui.

Che cosa è un ecografo?
A questo punto abbiamo tutti gli elementi per costruire un ecografo, precisando preliminarmente che un ecografo è la macchina utilizzata per fare ecografie, mentre l’operatore che la utilizza si chiama ecografista , e non sembri peregrina la precisazione perché, come il sottoscritto, tutti gli ecografisti sono stanchi di essere troppo spesso identificati nella macchina che utilizzano.
Dunque, un ecografo è costituito da un emettitore di ultrasuoni, da un ricevitore di echi, da un cronografo che misura il tempo che impiega l’eco a ritornare, da un intensimetro in grado di misurare
l’intensità ( il volume acustico) dell’eco di ritorno, da un computer in grado di integrare rapidamente questi parametri e da un monitor che dà un’immagine grafica di questi parametri. L’emettitore e il ricevitore di ultrasuoni, nella tecnologia costruttiva dell’ecografo coincidono in un unico hardwere , che altro non è che il trasduttore, o sonda, che viene poggiata nella parte del corpo da esaminare e che in rapidissima alternanza si pone in posizione ora di emissione ora di ascolto
Preliminarmente, l’ecografo deve essere tarato sulla velocità di trasmissione degli ultrasuoni in un corpo umano ; questa , in realtà, varia un poco da organo ad organo, in rapporto al diverso contenuto di acqua di ciascuno; di fatto essa è considerata costante, al valore di 1536 m/s. Grazie a questo parametro, la macchina sarà in grado di localizzare spazialmente a che profondità origina l’eco, attraverso la rappresentazione di un punto luminoso sul monitor; l’intensità del punto luminoso( più o meno bianco ) dipenderà dall’intensità dell’eco; inoltre, poiché i moderni emettitori di suoni sono costituiti da alcune centinaia di fonti di emissione di ultrasuoni giustapposte una a fianco all’altra e ciascuna fonte è in grado di emettere centinaia di impulsi sonori ogni secondo, sarà possibile avere sul monitor un immagine che corrisponde a una fetta del corpo ( Fetta, dal greco tomos, da cui Ecotomografia), di spessore virtuale, larga quanto è larga la sonda e profonda quanto è consentito dalla attenuazione del fascio ultrasonoro in profondità: in genere fino a un massimo di circa 20-25 cm.
Inoltre , grazie alla capacità del computer di elaborare svariate decine di immagini al secondo, con la tecnica cinematografica della rapida successione di immagini sarà possibile avere immagini in tempo reale, in grado cioè di registrare i movimenti che le varie strutture compiono ( esempio movimenti del cuore, pulsazioni dei vasi, movimenti fetali, etc.); infine, negli ecografi di ultima generazione, le fonti di emissione dei suoni, oltre a essere assemblate una a fianco all’altra lungo l’asse della sonda, costituiscono più file parallele nello spessore della sonda, in grado di conferire uno “spessore” reale e non più virtuale alla fetta, per cui le strutture in essa contenute saranno visibili tridimensionalmente, quindi più facilmente riconoscibili ad occhi profani.
A questo punto dovrebbe essere chiaro come, dopo avere imparato a riconoscere le strutture normali di un organo ( ad esempio i vasi sanguigni in esso contenuti, oppure zone che fisiologicamente hanno differenti velocità di trasmissione di suoni), è facile riconoscere eventuali patologie all’interno dell’organo, a patto che abbiano una diversa velocità di conduzione dei suoni (non sempre, purtroppo!): si potrà vedere dove stanno all’interno dell’organo, quante sono, quanto sono grandi, che forma hanno e, soprattutto, che intensità luminosa abbiano: come è noto l’ecografia è in grado di distinguere strutture, normali o patologiche , a contenuto liquido, in genere benigne ( non sempre!), da strutture solide, a loro volta potenzialmente classificabili come benigne o maligne.
A tutto questo si oppone la facile artefattualità della immagine ecografica, essenzialmente legata a quel parametro di velocità costante di trasmissione di suoni nel corpo umano e che non è sempre vero e da cui discendono i limiti dell’esame ecografico, quindi