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Diagnostica per immagini e Radioterapia

Medicina

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Trimite pe Messenger
Diagnostica per immagini
e
Radioterapia


INTRODUZIONE ALLA DIAGNOSTICA PER IMMAGINI

1          Natura e proprietà dei raggi X: nozioni di base

Un sistema fisico che trasferisca energia all’ambiente circostante viene definito sorgente e l’energia trasferita radiazione.

In diagnostica per immagini (DxI) si utilizzano radiazioni ionizzanti (r.i.) ed non ionizzanti (n.i.r.)

Le radiazioni ionizzanti vengono così definite perché hanno la capacità di produrre ioni nell’interazione con la materia. Esse vengono distinte in radiazioni non corpuscolari, o elettromagnetiche, nel caso in cui trasportino solo energia, o in radiazioni corpuscolari, se al trasporto di energia è associato anche un trasporto di materia.

Le radiazioni non corpuscolari, a differenza delle onde sonore, si possono propagare anche nel vuoto, in assenza di materia, perché le perturbazioni che viaggiano sono variazioni di intensità del campo magnetico e del campo elettrico, per cui vengono anche denominate “onde elettromagnetiche”.

Le r.i. elettromagnetiche trovano applicazione in radiologia tradizionale (RT) ed in tomografia computerizzata (TC).

Le r.i. corpuscolari invece trovano applicazione in medicina nucleare (MN).

Entrambe vengono utilizzate in radioterapia.

Le n.i.r si impiegano in ecografia (US) ed in risonanza magnetica (RM).

2          Interazioni con la materia

RADIOLOGIA TRADIZIONALE : trocostratigrafo, teleradiografo e telecomandato

I raggi X sono radiazioni elettromagnetiche, formate da piccoli pacchetti di sola energia chiamati fotoni.

I fotoni sono la risultante del passaggio di elettroni da un orbitale elettronico più esterno, e quindi a maggiore energia, ad uno più interno, e quindi a minore energia; questo salto di orbitale si accompagna alla emissione di una quota di energia  sotto forma di radiazione.

Poiché questo salto energetico determina la produzione di radiazioni elettromagnetiche con una lunghezza d’onda tipica dell’atomo nel quale è avvenuta la transizione elettronica: tale radiazione viene  denominata “radiazione caratteristica”.

I raggi X, nell’attraversare il segmento del corpo da esaminare, interagiscono con i tessuti biologici, venendo deviati od in parte o del tutto attenuati in funzione della:

  1. densità
  2. spessore
  3. peso atomico delle strutture attraversate
  4. caratterizzazione energetica dello spettro del fascio di raggi X utilizzato.

L’informazione portata dalla radiazione emergente dal soggetto rappresenta l’immagine radiante, la quale può essere concretizzata solo mediante un opportuno recettore di immagini, che registra il fascio risultante.

I meccanismi fondamentali di interazione dei raggi X con i tessuti biologici sono:

  1. effetto fotoelettrico, in cui il fotone incidente cede all’elettrone urtato tutta la sua energia, il fotone scompare e l’elettrone viene fuori dall’atomo con una certa energia cinetica
  2. effetto Compton, in cui il fotone incidente cede all’elettrone urtato una parte della sua energia, il fotone continua il suo cammino, deviato e con minore energia , l’elettrone viene fuori dall’atomo con una certa energia cinetica
  3. effetto diffusione coerente, detta anche diffusione classica, in cui il fotone incidente viene deviato nella direzione da un elettrone atomico, senza  perdita di energia. Questo fenomeno non porta alcuna informazione utile ai fini diagnostici ma contribuisce alla formazione del sottofondo grigio della pellicola, cioè alla velatura.

Vi sono altri due meccanismi di interazione dei raggi X con la materia ma sono di scarsa rilevanza in radiodiagnostica, perché avvengono ad energie superiori a quelle di norma utilizzate:

  1. la produzione di coppie, in cui il fotone raggiunge il nucleo e si materializza dando luogo a due elettroni, e
  2. la fotodisintegrazione, in cui raggiunge il nucleo e viene assorbito.

3 Formazione della immagine radiografica

IL TUBO RADIOGENO

In DxI i raggi X sono prodotti dal tubo radiogeno. Il tubo radiogeno è costituito da una ampolla di vetro, dove vi è il vuoto spinto, e contiene un catodo ed un anodo. Il catodo è l’elemento negativo, costituito da un involucro metallico, denominato testa del catodo, realizzato in nichel o in ferro nichelato, contenente uno o due filamenti di tungsteno. Quando il filamento viene riscaldato, all’aumentare di temperatura  aumenta l’energia cinetica dei suoi elettroni: al di sotto di un certo limite, diverso per ogni materiale, gli elettroni in questione non riescono a superare la barriera di potenziale e rimangono confinati nella loro struttura, oltre tale limite hanno invece energia a sufficienza per superare la barriera ed abbandonare la loro struttura ed uscire nello spazio. Essi percorrono un breve tragitto formando una nube di elettroni, ma vengono richiamati dai loro atomi che ora si trovano in uno stato di carica positiva per effetto del loro abbandono. Il filamento deve raggiungere almeno 2200°C affinché si possa ottenere una emissione elettronica utile, ma non oltre 2500°, altrimenti tenderebbe ad evaporare.

Per la formazione dei raggi X viene applicata una differenza di potenziale fra catodo ed anodo con carica positiva all’anodo. Gli elettroni a carica negativa vengono attratti dall’anodo. Per rendere omogeneo ed il più concentrato possibile questo fascio di elettroni, la spiralina viene in parte avvolta dalla coppa focalizzatrice che è caricata negativamente. Il punto di impatto degli elettroni sull’anodo prende il nome di macchia focale.

Dal frenamento per impatto degli elettroni si avrà l’1-3% di quanti di energia, i raggi X, ovviamente “caratteristica” della natura dell’anodo ed il 97-99% di formazione di calore.

Poiché l’ampolla di vetro è circondata da una cuffia di piombo che assorbe i raggi X, questi possono fuoriuscire solo da una piccola finestra praticata nella cuffia.

Nella loro propagazione i raggi X obbediscono alla legge della dispersione quadratica, ovvero l’entità del flusso fotonico diminuisce  in misura proporzionale all’inverso del quadrato delle distanze percorse.

Per quanto riguarda la qualità dell’immagine, sono di fondamentale importanza, per il raggiungimento di un buon livello qualità, i rapporti di reciproca distanza tra i tre elementi del sistema, e cioè tra il fascio di raggi X, l’oggetto da esaminare e la pellicola radiografica (di cui parleremo in seguito).

I fascio di raggi X, così ottenuto, ha forma conica e ciò comporta un ingrandimento dell’oggetto esposto.

E’ possibile cercare di ridurre al minimo questo ingrandimento proiettivo avvicinando il più possibile l’oggetto in esame alla pellicola radiografica. Un altro accorgimento al fine di ridurre l’ingrandimento  geometrico dell’immagine radiografica è quello di aumentare la distanza fuoco-pellicola sfruttando solo le componenti centrali del fascio : queste  infatti, oltre una certa distanza (convenzionalmente 2 metri), si possono considerare parallele  fra loro e perpendicolari al piano dell’oggetto.

IL SISTEMA RADIOLOGICO

Per un sistema radiologico sono necessari i seguenti elementi:

  1. tubo radiogeno, che produce raggi X
  2. generatore ad alto voltaggio, che fornisce l’energia richiesta al tubo
  3. collimatore, che posizionato all’uscita del tubo limita il campo dei raggi X
  4. timer elettronico, che viene usato per controllare la durata dell’esposizione
  5. controllo automatico dell’esposizione, che blocca il circuito in base alla quantità di radiazioni ricevute dal recettore dell’immagine.

RECETTORI DI IMMAGINI

Un recettore di immagine è un dispositivo che rileva e registra la quantità di radiazioni del fascio emergente dal soggetto, l’immagine radiante, cioè la risultante dei vari assorbimenti e quindi delle attenuazioni che il fascio di raggi X emesso dal tubo ha subito nell’attraversare i tessuti diversi per composizione e densità. Si ha quindi un fascio emergente dal distretto corporeo del paziente esaminato che sarà registrato come una distribuzione di intensità in forma bidimensionale.

I recettori di immagine usati in DxI sono sostanzialmente :

  1. Schermi fluoroscopici
  2. Pellicole radiografiche accoppiate a schermi di rinforzo ai fosfori
  3. Sistemi computerizzati con cassette ai fosfori (CR)
  4. Sistemi computerizzati con dispositivi digitali diretti di lettura (DR).

Gli schermi fluroscopici vengono oggi utilizzati durante indagini invasive per il controllo del corretto posizionamento di sonde, cateteri o protesi o come ausilio per il centraggio della zona di interesse prima della documentazione radiografica.

Gli schermi di rinforzo al fosforo vengono posizionati all’interno della cassetta radiografica che ha la funzione di assicurare la tenuta alla luce ed un contatto uniforme fra le superfici contrapposte degli schermi anteriore e  posteriore e i due strati emulsionati  della pellicola. Essi furono introdotti fin dagli albori della R.T. per ridurre i tempi di esposizione, rendendoli compatibili con il movimento degli organi da riprendere nonché con le dosi di radiazione. 

L’immagine radiante è l’immagine potenziale determinata dal fascio di raggi X emergente dal segmento in esame, sommata ora alla luminescenza degli schermi di rinforzo; essa si traduce in immagine radiografica, quando diviene visibile in negativo sulla pellicola radiografica.

Questa è formata da un foglio di poliestere coperto su ambedue i lati da una emulsione di sali d’argento di bromuro o di ioduro e gelatina. Benché l’uso di due schermi di rinforzo sia giustificato da una maggiore efficienza nel rivelare i raggi X, tuttavia condizionano una minore definizione.

Poiché quest’ultima è invece di fondamentale importanza in mammografia, per rilevare le più fini alterazioni e calcificazioni. Per questo motivo, esclusivamente in questa indagine, si usano cassette dedicate con schermi singoli. Infatti, per ottenere una buona visualizzazione dei dettagli, somministrando al contempo una bassa dose di radiazioni, vengono usate pellicole con un solo strato di emulsione, tubi a fuoco piccolo, ottime griglie antidiffusione ed infine una tecnica di compressione della mammella con controllo della quantità di radiazioni diffuse che raggiungono il recettore.

I sistemi computerizzati con cassette ai fosfori furono introdotti agli inizi degli anni ’80 per ottenere radiografie in formato digitale, poter elaborare ed  immagazzinare in un computer. Questa tecnologia fu nominata radiografia computerizzata (CR) e usa delle cassette, esternamente simili a quelle contenenti pellicole con schermi di rinforzo in fosforo. Questo sistema differisce da quello tradizionale, poiché, mentre nel primo si aveva l’emissione da parte degli schermi di rinforzo di fluorescenza immediatamente dopo l’assorbimento dei raggi X con la pellicola radiografica che fungeva da recettore, qui abbiamo la sola registrazione di un carica elettrica che è funzione del diverso grado di assorbimento e di attenuazione subito dai raggi X. Questo segnale registrato viene letto successivamente da un dispositivo che determina stimolazione  tramite riscaldamenti localizzati degli schermi di fosforo. I segnali di luce visibile vengono convertiti in corrente elettrica e quindi digitalizzati ed immagazzinati sotto forma di immagini digitali in un computer. L’immagine così ottenuta potrà essere visualizzata su un monitor o stampata su una pellicola.

I vantaggi di questa modalità, rispetto alla radiologia convenzionale, consistono in:

1.      facilità di ripresa dei radiogrammi con possibile manipolazione

2.      semplicità di trasmissione ed archiviazione delle immagini

3.      immediata digitalizzazione di tutte le apparecchiature radiografiche disponibili.

I limiti di questa modalità consistono in:

1.      permane la necessità di un ampio numero di cassette e di diverso formato

2.      permane la necessità di dover cambiare la cassetta ad ogni esposizione

3.      le cassetteai fosfori possono rompersi od esaurirsi

I sistemi computerizzati con dispositivi digitali diretti di lettura (DR) differiscono dai precedenti per il fatto che non utilizzano cassette. In questo caso l’immagine è acquisita e digitalizzata direttamente.

I vantaggi di questa modalità consistono in:

1.      assenza di rischio di danneggiamento delle cassette da parte dell’operatore

2.      hanno una migliore risoluzione spaziale e minore rumore di fondo dei detettori.

I limiti di questa modalità consistono in:

1.      possibilità di ottenere immagini digitali solo dalla apparecchiatura che disponga della lettura diretta

2.      maggior costo rispetto al sistema CR nel digitalizzare un intero servizio.

            QUALITA’ DEI RADIOGRAMMI

Per garantire una alta qualità diagnostica dei radiogrammi sono necessarie:

  1. Minimizzazione delle radiazioni diffuse
  2. Tecnica radiografica appropriata
  3. Programma per il controllo della qualità.

Il messaggio informativo è affidato esclusivamente alla radiazione primaria. Per radiazioni diffuse si intendono invece quelle che, oltre ai raggi X che hanno attraversato la sezione corporea in esame ed hanno determinato l’immagine radiografica, sono state assorbite e diffuse dai tessuti ma hanno subito anche delle deflessioni tali da compromettere la qualità dell’immagine radiografica. Questi fotoni disturbano la visione nitida dei dati che interessano perché riducono il contrasto e determinano un “annebbiamento” dell’immagine, cioè un aggiunta di segnale che non contiene nessuna informazione utile.

Per minimizzare questo inconveniente, vengono usate le griglie antidiffusione, che si propongono di arrestare la maggior parte dei fotoni X diffusi, grazie alla interposizione, fra volume corporeo e recettore, di una serie di sottili lamelle costituite da materiale X-assorbente, di solito il  piombo, interspaziate da sottili spessori di materiale X-trasparente: solo ai fotoni X primari sarà consentito il transito negli interspazi X-trasparenti, mentre i fotoni X diffusi, detti secondari, sono destinati ad impattare con il materiale assorbente, che costituisce le lamelle X-opache.

Attualmente lo spessore delle sottili lamelle di piombo è dell’ordine di 0,08-0,04 mm., quelle per uso mammografico raggiungono addirittura di 0,03 mm.

Si distinguono 3 tipi di griglie:

  1. focalizzata, in cui le lamelle sono inclinate in modo da convergere in un unico punto chiamato fuoco della griglia
  2. parallela, in cui le lamelle sono tutte parallele fra loro, adatte quando l’uso di una griglia focalizzata non è opportuno per il variare del centraggio come, ad esempio, per le radiografie a letto del paziente
  3. crociata, in cui la combinazione delle griglie precedenti consente di esercitare la massima selezione dei raggi diffusi, e sono utilizzate solo nei craniostati o su archi a C con distanza focale fissa.

La quantificazione dell’effetto anti-diffondente è espresso dal “rapporto di griglia”, cioè fra l’altezza della lamella (h) e lo spazio fra esse (d), comunemente definita ratio (R).

Infine le griglie possono essere mobili, se durante l’esposizione le lamelle sono in movimento, per rendersi meno evidenti sul radiogramma, altrimenti si definiscono griglie fisse. 

Va ricordato che la sfocatura radiografica può essere dovuta sia:

  1. alle radiazioni secondarie

ma anche alla radiazione primaria per:

  1. sfocatura geometrica, riducibile distanziando il fuoco dall’oggetto, cioè avvicinando l’oggetto al recettore di immagine o diminuendo le dimensioni del fuoco del tubo radiogeno. Esempio classico è il radiogramma standard del torace, che viene assunto con tubo radiogeno ad almeno a 2 metri di distanza, a paziente in posizione ortostatica in proiezione posteroanteriore, avvicinando così il più possibile l’organo cardiaco alla pellicola per ridurne l’ingrandimento
  2. sfocatura cinematica, riducibile operando in modo che fuoco, soggetto e pellicola radiografica rimangano immobili, con fasce di compressione, tempi di esposizione brevi ed apnea del paziente
  3. sfocatura fotografica, dovuta agli schermi di rinforzo od alla pellicola, che vanno scelti in funzione dei risultati che si vogliono conseguire. 

La qualità di un’immagine è soggettiva e la sua definizione può cambiare in dipendenza delle informazioni che desideriamo ricevere dalle immagini, ma tre caratteristiche di base sono sempre  applicabili:

  1. contrasto
  2. rumore
  3. risoluzione spaziale.

Il contrasto è la differenza di segnale esistente tra due regioni di un’immagine. Nella scala dei grigi, dove le differenze di segnale sono rappresentate da una variazione di sfumatura di grigio, l’elevato contrasto sta a significare che due zone di differente composizione nell’immagine appaiono molto scure e molto chiare. In un’immagine a basso contrasto, c’è poca differenza di variazione dei toni di grigio. Va distinto il contrasto dell’oggetto ed il contrasto della pellicola. Il contrasto dell’oggetto è funzione del differente segnale o intensità dei raggi dopo aver attraversato una sezione corporea con diverse componenti. Il contrasto della pellicola si riferisce alla abilità della pellicola a registrare il contrasto tra due parti diverse della sezione in esame e di rappresentarla una volta esaminata davanti ad un diafanoscopio. Nei sistemi digitali di immagine il contrasto legato ai detettori e quello legato alla visione delle immagini sono indipendenti. La visualizzazione video, d’altra parte, permette all’osservatore la possibilità di variazione del contrasto in funzione del bisogno.

Il rumore invece, descrive ogni componente dell’immagine che non trasmette una informazione utile.

Ci sono due tipi di rumore:

  1. il rumore random
  2. il rumore strutturale.

Il rumore random dipende dalla grana dell’immagine ed è funzione del numero di fotoni usati nella registrazione dell’immagine. Un immagine ottenuta con una grande quantità di fotoni apparirà meno disturbata dai rumori, o meglio si dirà che presenta un elevato rapporto segnale-rumore, rispetto ad un’immagine ottenuta con l’uso di una minore quantità di fotoni. Maggiore sarà il rumore random di un’immagine, maggiore sarà la difficoltà di percepire le informazione a basso contrasto.

Il rumore strutturale è rappresentato da quelle componenti che non originano dal soggetto in esame bensì da artefatti introdotti dai sistemi di acquisizione delle immagini o dal trattamento delle pellicole.

La risoluzione spaziale è la capacità dell’immagine di riprodurre fedelmente i dettagli più piccoli. Un’immagine che permette al radiologo di vedere molti più dettagli rispetto ad un’altra, presenta una elevata risoluzione spaziale. La risoluzione spaziale si può definire massima in una radiografia tradizionale di tipo analogico mentre diminuisce in quella digitale. Ad esempio, la risoluzione spaziale massima ottenibile oggi in radiologia tradizionale digitale con cassette ai fosfori è circa 0,1 mm Quest’ultima è composta infatti da una matrice, cioè l’immagine è formata da tanti piccoli quadratini, i pixel, ognuno rappresentato da un valore, e successivamente da un tono di grigio, all’interno del quale non è più possibile identificare la differenza di densità tra 2 punti contigui presenti all’interno del pixel. Quindi quanti più pixel formeranno la matrice, tanto maggiore sarà la risoluzione spaziale.

Al contrario, la radiologia digitale possiede una elevata risoluzione di contrasto, ossia la capacità di registrare infinite differenze di assorbimento fotonico. Tuttavia poiché l’occhio umano è in grado di apprezzare solo una ventina di differenti tonalità di grigio, è necessario selezionare nella nostra immagine la porzione di interesse ed evidenziare tutte le differenze di contrasto in essa presente, tramite una ridistribuzione ottimale dei livelli di grigio disponibili nella scala in uso.

Per garantire che l’esecuzione tecnica dell’indagine sia appropriata, la legislazione italiana ha previsto che la formazione e la presenza di un operatore sanitario specializzato, il tecnico sanitario di radiologia medica o TSRM.

Il TSRM esegue gli esami radiografici rispettando procedure che assicurino la interpretabilità e la ripetibilità in condizioni simili: infatti per ogni singolo organo od apparato esistono proiezioni codificate, da utilizzare di volta in volta in rapporto alle esigenze diagnostiche. Poiché la pellicola radiografica altro non è che la rappresentazione sommatoria, su un unico piano, di tutti i piani corporei attraversati dal fascio incidente, in radiodiagnostica tradizionale è frequente il ricorso ad almeno due proiezioni secondo piani tra loro ortogonali, scelti fra i tre di riferimento: coronale, sagittale e traverso assiale. L’orientamento dei radiogrammi è, convenzionalmente, di tipo speculare: essi cioè si osservano come se si avesse di fronte l’individuo per cui la destra del soggetto in esame risulterà a sinistra dell’osservatore e viceversa.

Il TSRM attua anche il programma di controllo della qualità. Esso deve ottimizzare la qualità dell’immagine mantenendo minimi i livelli di esposizione alle radiazioni, sia verso i pazienti che verso gli stessi operatori professionali  dello staff radiologico. Oggi sono disponibili sistemi automatici per il controllo dell’esposizione che permettono di conseguire una buona esposizione dell’immagine con un accettabile controllo del contrasto.

Egli provvede ad archiviare le immagini, ne cura la loro conservazione o la loro trasmissione presso altre strutture. Per facilitare quest’ultimo obiettivo, recentemente, in ambito internazionale, è stato recepito uno standard per la trasmissione delle immagini medicali, il DICOM.

La scelta della metodica, la loro sequenza più corretta, l’interpretazione dell’indagine e la relativa refertazione restano secondo la legislazione italiana compito esclusivo e responsabilità del medico chirurgo specializzato in radiodiagnostica.

DOMANDE

Quali metodiche di diagnostica per immagini impiegano le radiazioni ionizzanti?

Quali metodiche di diagnostica per immagini impiegano le radiazioni non ionizzanti?

Cosa sono i raggi X?

Quali sono i meccanismi di interazione dei raggi X con i tessuti biologici?

Che cos’è l’effetto fotoelettrico?

Che cos’è l’effetto Compton?

Che cos’è l’effetto diffusione coerente?

Come sono prodotti i raggi X?

A che serve il generatore?

A che serve il collimatore?

Cosa è la radiazione caratteristica?

A cosa serve la coppa focalizzatrice?

A cosa serve la cuffia di piombo?

Com’è fatto un tubo radiogeno?

Che cos’è la macchia focale?

Come si ottengono i radiogrammi?

Da cosa è costituito un sistema radiologico?

Come si riduce l’ingrandimento proiettivo?

Perché si assume un radiogramma standard del torace in proiezione PA e non in AP?

Cos’è l’immagine radiante?

Quanti sono i recettori di immagine usati in radiologia ?

Che cosa sono gli schermi di rinforzo?

A che scopo vengono usati gli schermi singoli di rinforzo?

Perché in mammografia si usano schermi di rinforzo singoli?

Qual è il vantaggio di un sistema computerizzato con cassette ai fosfori (CR)?

Qual è il vantaggio di un sistema computerizzato con dispositivi digitali diretti di lettura (DR)?

Com’è formata una pellicola radiografica?

Che cos’è la radiografia digitale?

Che cos’è il DICOM?

Come si consegue una alta qualità diagnostica dei radiogrammi?

Cosa sono le radiazioni diffuse?

Cosa si intende per annebbiamento dell’immagine?

Cosa sono le griglie antidiffusione?

Cosa esprime la ratio di una griglia antidiffusione?

Quanti tipi di griglie esistono?

Chi è il TSRM?

Quali sono le caratteristiche che descrivono la qualità dell’immagine?

Che cos’è il contrasto?

Che differenza c’è tra contrasto dell’oggetto e contrasto della pellicola?

Che cos’è il rumore random?

Che cos’è il rumore strutturale?

Che cos’è la risoluzione spaziale?

Che cos’è la risoluzione di contrasto?

Che cos’è un programma di controllo della qualità dell’immagine?

RADIOLOGIA TRADIZIONALE: mammografia

L’indagine radiologica della mammella necessita di apparecchi dedicati detti “mammografi”.

Il mammografo è costituito da :

  1. tubo radiogeno al molibdeno (più diffuso) od al tungsteno
  2. braccio per supporto del tubo radiogeno
  3. piano di appoggio per la mammella
  4. dispositivo di compressione della mammella
  5. alimentatore ad alta frequenza.

Inoltre, l’apparecchio mammografico può essere fornito di accessori per la stereotassia, che è una tecnica deputata alla localizzazione tridimensionale di una eventuale lesione clinicamente non palpabile, ma visibile alla mammografia, per la quale si renda necessario un prelievo citologico.

Mentre in radiologia convenzionale, la notevole differenza di densità tra le diverse strutture anatomiche (osso,parenchima polmonare,ecc.) consente un elevato contrasto della strutture da radiografare, nella mammella la differenza di densità dei suoi componenti (tessuto fibroso o connettivo, ghiandolare, adiposo) è modesta e non risulterebbe radiograficamente apprezzabile con le apparecchiature radiologiche convenzionali.

I mammografi utilizzano specifici alimentatori ad alta frequenza che consentono al  tubo radiogeno di erogare un fascio di raggi abbastanza omogeneo e di bassa energia e quindi consente di utilizzare la gamma di tonalità di grigio apprezzabili dalla nostra vista in un ristretto range di energia dei raggi X.

Di notevole importanza sono i dispositivi di compressione che comprimendo la mammella tra due piastre orizzontali e parallele permettono:

  1. di ottenere uno spessore ridotto e uniforme dell’organo che determina una maggiore uniformità del fascio che arriva sul film
  2. di ridurre le sfumature geometrica ed anatomica, poiché grazie alla compressione tutte le strutture del seno vengono a trovarsi più vicine al piano dove si forma l’immagine, riducendo i piani di curvatura
  3. di aumentare il contrasto delle immagini
  4. di modulare i dati di esposizione con il minor costo-biologico.

La composizione anatomo-istologica del seno di una donna nel corso degli anni è variabile: prima della menopausa la presenza di tessuto adiposo è scarsa ma esso tende ad aumentare con l’età, fino a diventare il tessuto più rappresentativo dopo la menopausa. Per tale motivo la mammella di una paziente in giovane età presenta un corpo ghiandolare all’interno del quale risulta molto difficile riconoscere eventuali lesioni.

Poiché il tumore maligno del seno determina una distorsione delle strutture normali, che costituiscono il tessuto connettivale e può essere associata a microcalcificazioni anche di modeste entità, oggi la mammografia viene ancora eseguita con tecniche analogiche che garantiscono una alta risoluzione spaziale e non con tecniche digitali, la cui alta risoluzione di contrasto non compensa la bassa risoluzione spaziale nella ricerca di suddette microcalcificazioni.

DOMANDE

Che cos’è la mammografia?

Come è costituito un mammografo?

A che serve la stereotassia?

Quali sono i peculiari costituenti del mammografo rispetto alla radiologia convenzionale?

Per quale motivo si usa la compressione?

Perché non si pratica lo screening mammografico del tumore della mammella nelle giovani donne?

In mammografia si utilizzano apparecchiature analogiche o digitali?

4          Indicazioni alla radiologia interventistica

RADIOLOGIA TRADIZIONALE: ANGIOGRAFIA

I vasi, arteriosi o venosi, non hanno un contrasto tale da permetterne la differenziazione rispetto ai tessuti circostanti nel contesto di in un normale radiogramma. E’ necessario l’uso di un mezzo di contrasto che ne opacizzi il lume e consenta lo studio “angiografico”. Il termine angiografia comprende sia la valutazione del compartimento arterioso, più appropriatamente definita arteriografia, sia quella del compartimento venoso, detta flebografia.

In arteriografia si usano due metodiche: quella di Dos Santos che usa pungere direttamente il vaso tributario del distretto da esaminare, e quella di Seldinger con cateterismo selettivo di un arteria periferica, oggi la più usata. Con questa ultima tecnica si accede al distretto arterioso tramite un arteria periferica che in genere è l’arteria femorale, più raramente l’ascellare o l’omerale. L’arteria femorale presenta il vantaggio di essere facilmente palpabile, di avere un grosso calibro, di non essere circondata da plessi venosi e  di avere un buon appoggio rappresentato dalla testa del femore.  Si inizia con una premedicazione del paziente con sedativi, seguita da un’anestesia locale nella sede della puntura. Successivamente si punge il vaso prescelto per l’esame mediante apposito ago e si introduce una guida metallica. Si passa poi alla rimozione dell’ago e alla introduzione per scorrimento sulla guida di un catetere radioopaco del diametro di 1,4-2,3 mm, in genere di poliuretano o polietilene o nylon, premodellato e che possiede “memoria” , riassume cioè la curvatura primitiva una volta liberato nel contesto vasale dalla guida metallica. Dopo aver posizionato sotto controllo radioscopico l’apice del catetere nella sede richiesta, viene iniettato il mezzo di contrasto idrosolubile iodato a concentrazione elevata (370 mgI/ml), preferibilmente non iodato, mediante un iniettore automatico programmato. Si assumono quindi immagini radiografiche a cadenza programmata, fino a 5 e più al secondo con l’aiuto di un programmatore-temporizzatore.

A questo punto vengono documentate tre fasi dell’esame arteriografico:

La fase arteriosa, che con l’arteriografia rappresenta il primo momento, in cui saranno opacizzate prima le arterie a meno che non esistano importanti fistole o malformazioni artero-venose.

La fase parenchimografica che descrive la distribuzione all’interno dell’organo in studio e che ne rispecchia la sua vascolarizzazione.

La fase venosa in cui il mezzo di contrasto abbandona l’organo e si distribuisce nelle vene  che raccolgono il sangue refluo dell’organo esaminato.

Questa metodica consente, grazie ai suoi rilievi radiosemeiologici, il riscontro di molte patologie.

Infatti nell’ischemia le arterie presentano un calibro inferiore alla norma o sono obliterate, con ridotta o assente fase parenchimatografica e ritorno venoso non evidenziabile.

Nella flogosi si ha il riscontro di un iperemia con un circolo che mantiene la normale angioarchitettonica con fase parenchimatografica accentuata e ritorno venoso abbondante ma in tempi fisiologici.

Nelle cisti si apprezzano dislocazioni vasali arciformi multiple con stiramenti ma senza infiltrazioni con fase parenchimatografica assente con possibile orletto iperemico circostante e ritorno venoso assente.

Nello studio di patologia aneurismatiche l’indagine, che non documenta eventuali trombi endoluminali concentrici o eccentrici ma solo il lume pervio al mdc , può risultare falsamente negativa, se il lume vero rimane eucentrico ed appare di calibro sovrapponibile alla norma e non presenta anomale tortuosità.

I tumori benigni presentano circoli neoformati molto ricchi con angioarchitettonica parzialmente conservata con fase parenchimatografica intensa e ritorno venoso abbondante ed accelerato.

Nei tumori maligni l’angiografia è stata, prima dell’avvento della TC e della RM, la metodica di studio fondamentale per lo studio delle neoplasie anche per il planning operatorio. E’ infatti tipico del tumore maligno l’aumento di calibro dell’arteria afferente con circolo anarchico neoformato con infiltrazioni irregolari e amputazioni multiple arteriose e venose con shunt artero-venosi, una fase parenchimatografica intensa e disomogenea, con laghi venosi nel contesto del tumore, con ritorno venoso esplosivo, con eventuali infiltrazioni arteriose e venose circostanti e con possibili localizzazioni a distanza vascolarizzate o non.

Nella flebografia l’esame viene eseguito per puntura diretta, ed iniezione del Mdc, della vena prescelta. In genere viene usata la vena femorale e meno comunemente la vena succlavia, la giugulare o l’ascellare. Per lo studio del circolo venoso può essere utilizzata anche la fase finale dell’arteriografia; ciò può evitare anche manovre più pericolose ed ad esempio può evitare una splenoportografia potendo studiare il sistema portale anche con una fase tardiva dell’aortografia addominale. Dato che i vasi venosi hanno una minore resistenza di parete rispetto a quelli arteriosi avremo, in una alterazione d’organo, una dislocazione ed infiltrazione venosa più precoce di quella arteriosa.

Così nelle infiammazioni è tipica una dilatazione venosa e nei tumori un aumento delle vene che si presenteranno dilatate “a gavocciolo” e trombizzate.

Oggi oltre allo studio angiografico tradizionale, è possibile condurre anche l’angiografia digitale sia per via venosa che per via arteriosa. La tecnica digitale presenta due vantaggi:

  1. Possibilità di trattare l’immagine con la tecnica della sottrazione di immagine.
  2. Minori quantità di Mdc in quanto sono sufficienti differenze tra vaso opacizzato e strutture circostanti di circa il 2%.

Poiché l’immagine ottenuta in formato digitale è formata da una matrice numerica, è possibile sottrarre alla matrice ottenuta dopo l’iniezione del Mdc la matrice uguale ottenuta all’esame diretto, detta maschera, ed ottenere come risultato una “sottrazione d’immagine”, con cancellazione di tutte quelle strutture anatomiche della maschera che non si sono opacizzate e quindi un’imaging dei soli vasi.

La scarsa collaborazione del paziente e gli artefatti da movimento impediscono la buona riuscita dell’esame digitale.

Con l’angiografia digitale sottrattiva per via venosa si incannula in genere una vena del gomito e dopo aver centrato radioscopicamente la zona da studiare, si inietta il Mdc a concentrazione elevata e con flusso di 12-16 ml/s e dopo un’attesa variabile dai 3 ai 25 s si acquisiscono le immagini che verranno visualizzate sul monitor TV, memorizzate su supporto magnetico e successivamente elaborate e fotografate. Quando si studiano i distretti polmonari si può fare una acquisizione sincronizzata con il ciclo cardiaco in modo da ridurre al minimo gli artefatti da movimento.

DOMANDE

Che cos’è l’angiografia?

Quali tecniche possono essere usate in arteriografia?

Come si esegue l’angiografia tramite tecnica di Seldinger?

Come si esegue l’angiografia tramite tecnica di Dos Santos?

Cosa si intende per “memoria” di un catetere?

Quali sono le fasi dell’arteriografia?

Come si presenta l’ischemia con l’arteriografia?

Come si presenta la flogosi con l’arteriografia?

Come si presenta la cisti con l’arteriografia?

Come si presenta un tumore benigno con l’arteriografia?

Come si presenta un tumore maligno con l’arteriografia?

Che cos’è la flebografia?

Come si presenta in flebografia un tumore?

Come si presenta in flebografia un’infiammazione?

Quali sono i vantaggi dell’angiografia digitale?

Cosa può inficiare un esame agiografico digitale?

Che cos’è la “sottrazione d’immagine” ?

Che cos’è l’angiografia digitale sottrattiva per via arteriosa?

Che cos’è l’angiografia digitale sottrattiva per via venosa?

Quando usiamo la tecnica angiografica tradizionale invece di quella digitale?

5          Formazione dell’immagine in TAC

TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA

Anche la Tomografia computerizzata (TC) utilizza, come la radiologia tradizionale, i raggi X. Essa permette di ottenere immagini di sezioni assiali, e non solo, rispetto all’asse corporeo principale. In questo modo ogni distretto corporeo può essere analizzato senza limitazione di sovrapposizione anatomiche che invece nella radiologia tradizionale possono limitare l’interpretazione dell’esame.

Le più recenti apparecchiature TC consentono di acquisire immagini di sezioni trasversali in frazioni di  secondi.

Il fascio di raggi X emessi dal tubo radiogeno ruota attorno al paziente disposto supino, attraversa il sezione in esame, emerge dalla parte opposta come risultato dei vari assorbimenti in funzione della densità corporea, e viene infine registrata da una ghiera di detettori. Quest’ultima può essere mobile, e cioè costituita da un arco che ruota solidale ma dalla parete opposta al tubo radiogeno, negli apparecchi TC di III generazione, o fissa, e quindi costituita da un anello di detettori disposti a 360°, negli apparecchi TC di IV generazione. I valori rilevati dai detettori sono successivamente elaborati con tecniche matematiche avanzate, come la trasformata di Fourier, e da algoritmi di ricostruzione, che consentono di ottenere una immagine bidimensionale.

E’ necessario introdurre il concetto di pixel e voxel, quali importanti componenti della terminologia della TC, usati oggi anche in radiologia digitale.

Il pixel, picture element, è la più piccola parte costituente l’immagine bidimensionale TC, che avrà una rappresentazione di grigio, e quindi di densità; mentre la media di tutti i punti contenuti nell’unità di volume in esame, quindi tridimensionale, è chiamata voxel, volume element. Da ciò deriva che più piccoli saranno i pixel, e quindi i voxel, maggiore sarà la risoluzione spaziale di quella immagine. Come già detto, la radiologia digitale ha un alta potere di risoluzione di densità, o meglio di contrasto. La densità delle strutture esaminate può essere rappresentata in modo diverso: per convenzione, l’osso ed il metallo saranno bianchi, il gas e l’aria neri, tutte le altre strutture con densità intermedia saranno rappresentate da una grande scala di grigi. La densità viene misurata in unità Hounsfield (HU), in riconoscimento dell’inventore della TC, G. Hounsfield. Poiché i valori HU vanno da –1000 (aria), a 0 (acqua) a +1000 (osso compatto), e ognuno di essi può essere rappresentato da un grigio diverso, l’immagine, se dovesse rappresentarli tutti insieme, risulterebbe povera di contrasto, proprio per la bassa capacità che possiede l’occhio umano, che può separare circa 20 gradazioni di grigio. Ecco perché è necessario come si dice “aprire una finestra” attraverso la quale osservare le strutture presenti e questo viene fatto definendo il valore medio, al quale si vuole che sul monitor corrisponda il grigio intermedio (centro della finestra) e definire l’intervallo dei valori al di sopra e al di sotto del valore centrale, che si vuole rappresentare con le altre gradazioni di grigio (ampiezza della finestra). Per esempio una finestra ottimale per gli organi addominali, ad esempio fegato, milza e pancreas, è con centro della finestra a 40 HU, che saranno rappresentate con il valore di grigio intermedio, ed ampiezza di 400 HU, che mostrerà tutte quelle strutture che hanno un valore HU compreso tra –160 e 240, utilizzando i rimanenti valori di grigio, più chiari per i pixel al di sopra di 240 HU fino al bianco, e più scuri per tutti quelli al di sotto di –160, fino al nero.

Nella pratica clinica si sceglie uno spessore standard dello strato corporeo in esame di  5-10 mm, ma per avere informazioni su dettagli più piccoli, per esempio per l’osso temporale o per immagini ad elevata risoluzione del polmone, è possibile acquisire strati di 1 mm: in questi casi si parla di TC ad alta risoluzione. Ad oggi le dimensioni più piccole del pixel in acquisizione sono 1 mm., mentre in ricostruzione raggiunge 0,5 mm.

Tuttavia più piccolo è lo strato di acquisizione, minore sarà la quantità di raggi X che raggiungerà i detettori, e dunque per ottenere comunque una ottimale qualità dell’immagine, sarà necessario che la quantità di radiazioni somministrate al paziente per l’esame di ogni strato sia maggiore.

Ogni esame TC è preceduto dall’acquisizione dello “scannogramma” o “scout-view” che è ottenuta facendo scorrere longitudinalmente nel tunnel della TC, al di sotto del fascio di raggi X, il tavolo sul quale giace il paziente. Lo scannogramma serve per definire il livello superiore e inferiore della scansione tomografica e per valutare l’inclinazione da conferire al piano di sezione onde adattarlo all’orientamento della struttura in studio.

Infatti con la TC è possibile ottenere non solo immagini assiali, cioè perpendicolari al tavolo su cui è posto il paziente, ma il tubo può essere inclinato, e quindi il raggio incidente formerà col tavolo un determinato angolo, ed ottenere così, per esempio nel caso del cervello, scansioni che vanno dal livello più alto fino alla base del cervello stesso, o delle scansioni perfettamente parallele al decorso obliquo dei vari spazi intersomatici vertebrali.

E’ comunque possibile, grazie a sofisticati software, ricostruire successivamente le immagini acquisite con scansioni “dirette” assiali secondo piani “indiretti” coronali, sagittali od obliqui.

Per una migliore definizione delle strutture parenchimali si può rendere necessario somministrare un mezzo di contrasto (Mdc) endovena (e.v.); a questo artifizio si ricorre frequentemente nella TC dell’addome e delle pelvi, meno in quelle celebrali, ancor meno nel polmone.

Se un paziente che deve praticare una TC con Mdc è allergico, oltre alla precauzione di usare un Mdc non ionico, è utile ricorrere ad una premedicazione che riduca i rischi di una eventuale reazione allergica. Quindi, nei pazienti con anamnesi di seria reazione allergica al Mdc con laringospasmo, broncospasmo, ipotensione, bisogna valutare la possibilità di orientarsi verso altre metodiche, quali ecografia, risonanza magnetica o la stessa TC ma senza somministrazione del Mdc.

In ogni caso, non è possibile predire una reazione allergica alla somministrazione del Mdc, poiché essa può verificarsi anche con Mdc non ionici od inaspettatamente in un paziente che in precedenza non abbia mai presentato problemi.

La TC con Mdc e.v. può essere condotta anche in pazienti affetti da insufficienza renale, previa valutazione dei parametri laboratoristici. Questi ultimi, tra cui soprattutto il valore della creatinina, condizionano la diluizione in soluzione fisiologica del mdc iodato, così da non sovraccaricare il rene insufficiente ed evitare una necrosi tubulare acuta; nei casi più severi, ed in mancanza di possibili metodiche di studio alternative, è possibile condurre l’esame TC con mdc ev a condizione che il paziente venga sottoposto successivamente a dialisi.

Per una migliore definizione delle strutture digestive o di altri organi cavi si può rendere necessario somministrare anche altri mezzi di contrasti per vie diverse da quella endovenosa.

Per esempio, il bario o i mdc ionici, assunti per os, a concentrazione opportunamente diluita, per evitare artefatti, sono utili per dissociare le anse digestive da organi o masse contigue, o per uno studio dettagliato delle pareti, in caso di malattie neoplastiche od infiammatorie; possono anche essere somministrati tramite sondini nasodigiunali, per lo studio della patologia flogistica o neoplastica del tenue od introdotti per via retrograda rettale per lo studio di lesioni parietali del colon o del retto. A tal fine sono utilizzati anche mdc oleosi od acquosi.

E’ possibile iniettare direttamente in vescica tramite catetere un Mdc oleoso, gas o acqua, o iodato idrosolubile per lo studio di processi espansivi endoluminali vescicali.

La TC spirale è una recente evoluzione tecnologica della TC assiale.

Nella TC assiale, a paziente fermo ed in apnea sul lettino, ogni 3-5 secondi, il tubo radiogeno compie un mezzo giro per raggiungere una velocità di rotazione costante, poi compie un giro completo emettendo radiazioni, vengono acquisiti i dati della scansione, poi ancora mezzo giro per rallentare e fermarsi, infine gira al contrario riavvolgendo il filo di alimentazione e per tornare al punto di partenza. Nella pausa che intercorre con la successiva scansione, il paziente riprende fiato ed il lettino portapaziente avanza di quanti millimetri, di solito 5-15mm, siano stati in precedenza stabiliti,. 

Il limite della TC assiale consiste nel rumore nell’immagine quando il paziente non riesce a collaborare od a rispettare i tempi e la sequenza delle apnee: sono possibili falsi negativi per piccole lesioni perché ogni scansione è contigua alla precedente ma non sicuramente continua, perché ogni atto inspiratorio non è sempre uguale al precedente.

Tutte queste incertezze vengono risolte con la TC spirale. In essa il tubo ruota continuamente attorno al paziente, grazie a contatti striscianti che ne garantiscono l’alimentazione senza fili, mentre il lettino avanza senza interruzione; è così possibile acquisire, durante un unico atto inspiratorio di 15-20, tutti i dati di un segmento corporeo di circa 20-40 cm. di lunghezza in tempi molto ridotti rispetto alla TC assiale.

Il termine TC spirale è equivalente a TC volumetrica, volendo proprio sottolineare che non esistono più soluzioni di continuità fra una scansione e l’altra e che l’apparecchiatura dapprima acquisisce tutti i dati e successivamente li ricostruisce secondo  piani desiderati, che risulteranno tutti egualmente di ottima qualità.

Nella TC spirale il Mdc deve essere iniettato tramite una pompa di infusione elettronica con tempi e flussi stabiliti, in funzione delle necessità diagnostiche.

E’ così possibile eseguire una angio-TC; infatti tramite un catetere di grosso calibro posto in un vaso periferico, viene iniettato il Mdc per evidenziare, ad esempio, un aneurisma dell’aorta addominale. In questo modo sarà possibile ricostruire l’estensione e la morfologia dell’aneurisma in modo da programmare un intervento chirurgico mirato.

La più recente evoluzione della TC spirale è la TC (spirale) multislice o multistrato. In questa, non solo il tubo ruota continuamente intorno al paziente, ma, invece di una sola ghiera di detettori contro lateralmente al tubo a raggi X, sono disposte più ghiere o meglio una larga banda di detettori, così che ad ogni rotazione del tubo su 360° vengono contemporaneamente acquisite più sezioni del tratto in esame. Quindi, ad ogni rotazione non sarà più disponibile una sola sezione dello spessore impostato, come nella TC spirale, ma più sezioni contemporaneamente.

La TC multistrato presenta quindi delle caratteristiche peculiari:

  1. acquisizione di più sezioni per ogni singola rotazione (ad oggi pari a 4-8 strati, ma prossimamente 16 o più)
  2. velocità massima di rotazione del sistema tubo-detettori intorno al paziente pari a 0.5 sec./360°, con
  3. spessore di strato minimo 0.5 mm.

I detettori nella TC possono essere:

  1. detettori a matrice fissa;
  2. detettori a matrice adattabile;

I sistemi a matrice fissa sono ottenuti dividendo un detettore in parti uguali,in modo da poter poi suddividere ogni singolo strato acquisito in strati più sottili sempre uguali tra loro.

I sistemi a matrice adattabile invece hanno detettori più sottili al centro e di dimensioni maggiori ai lati. Richiedono una tecnologia costruttiva più sofisticata rispetto a quelli a matrice fissa, in quanto gli strati dei detettori sono di dimensioni differenti e quindi richiedono linee di produzione separate. Rimane comune la possibilità di suddividere gli strati acquisiti in spessori inferiori, sempre in numero di quattro e sempre uguali tra loro.

Negli scanner multistrato viene oltremodo evidenziato l’effetto “cono”, che comporta una risoluzione più alta al centro del campo di scansione e più bassa ai bordi, a causa dell’effetto di allargamento del fascio: infatti lo spessore di collimazione impostato al detettore non corrisponde più allo spessore di strato esaminato al paziente. Il fascio emesso dal tubo radiogeno è un fascio a ventaglio sia sugli assi x e y sia sull’asse z (cranio-caudale).

DOMANDE

Che cos’è la Tomografia Computerizzata?

Come funziona la TC?

Che cos’è il pixel?

Che cos’è il voxel?

Quali sono i valori HU di aria, acqua, osso?

Come appare l’osso, l’aria e le altre strutture sulla TC?

Come viene misurata la densità in TC?

Cosa significa selezionare una finestra e scegliere una media?

Quali sono i valori di media e ampiezza della finestra in una TC addome?

Qual è lo spessore medio di uno strato in TC?

Cosa comporta l’esecuzione di strati più sottili?

Quale è la risoluzione minima del pixel in acquisizione?

Cosa si intende per TC ad alta risoluzione?

Come si ottiene uno scannogramma?

A cosa serve uno scannogramma?

Sono possibili falsi negativi con la TC assiale?

Quali Mdc si usano in TC?

A chi sono riservati i Mdc non-ionici?

Quali precauzioni si adottano in un paziente allergico che necessita di una TC con Mdc?

E’ prevedibile una reazione allergica al mezzo di contrasto?

Come si può agire nel caso di un paziente con insufficienza renale?

In che altro modo, oltre la somministrazione e.v., possono essere somministrati i Mdc in TC?

Che cos’è la TC spirale?

Perché il nome TC spirale?

Come viene somministrato il Mdc con la TC spirale?

Cosa si intende per TC volumetrica?

Quali sono i vantaggi della TC spirale?

Che cos’è un’angio-TC?

Cosa è la TC multistrato?

Quali esami sono necessari prima di somministrare il Mdc ev? 

Cosa si intende per effetto “cono” nella TC multislice?

6          Formazione dell’immagine in ecografia

ECOGRAFIA

L’ecografia è una metodica di indagine che usa radiazioni non ionizzanti, gli ultrasuoni. Essi sono onde meccaniche “elastiche”, che hanno una frequenza superiore a 20000 Hz (20000 cicli a secondo) e quindi non percepibili dall’orecchio umano. Si tratta di onde successive di rarefazione e compressione delle particelle di ciascun mezzo attraversato che si propagano longitudinalmente all’interno dello stesso. La dislocazione delle suddette particelle è di frazioni di millimetro mentre la perturbazione arriva a parecchi centimetri.

Gli ultrasuoni interagiscono con i tessuti secondo leggi che ne determinano:

  1. la velocità
  2. la riflessione
  3. la rifrazione
  4. la diffusione
  5. l’assorbimento
  6. l’attenuazione

La velocità di propagazione degli ultrasuoni in un mezzo è data dalla distanza percorsa dall’onda nell’unità di tempo; essa è inversamente proporzionale alla densità ed alla compressibilità del mezzo attraversato. Nell’aria essi si propagano con una velocità di circa 330 m/s, nel grasso 1460 m/s, nell’osso 2700-4100 m/s; nei tessuti biologici, invece, con un valore intermedio fra grasso ed osso pari a circa 1540 m/s.

La riflessione, definita eco, si ottiene quando il fascio incontra due tessuti con differente struttura ed una parte del fascio continua e si trasmette nel mezzo mentre l’altra viene riflessa indietro. L’intensità della riflessione sarà proporzionale alla differenza di impedenza acustica fra i due mezzi e l’angolo di riflessione sarà uguale a quello di incidenza, quindi massimo a 90° gradi. Questo è il principio basilare della diagnostica ecografica.   

La rifrazione è un fenomeno complesso che si verifica sull’interfaccia tra tessuti attraversati dagli ultrasuoni a velocità diverse. La direzione del fascio nel secondo mezzo varia diversamente dal principio della riflessione. Questo principio fisico nella pratica clinica è spesso fonte di artefatti. 

La diffusione si ottiene quando il fascio ultrasonoro incontra una superficie irregolare o di dimensioni inferiori al fascio stesso e viene riflesso in tutte le direzioni. Questo fenomeno contribuisce a delineare la forma degli organi in esame e la trama ecostrutturale di ciascun parenchima.

L’assorbimento è dovuto alle forze di attrito proprie di ogni mezzo con conseguente conversione in calore dell’energia del fascio ultrasonoro.

L’attenuazione, ovvero il decremento della intensità del fascio ultrasonoro nel suo progredire, è in funzione dell’assorbimento, della riflessione e dell’allargamento del fascio. Il fenomeno è direttamente proporzionale alla frequenza del fascio: quindi per analizzare tessuti profondi sono necessarie basse frequenze mentre per tessuti superficiali è possibile utilizzare frequenze elevate con maggiore risoluzione.

L’apparecchio ecografico e’ costituito da quattro componenti:

  1. un cristallo trasduttore o sonda, che costituisce la componente periferica del sistema che viene posta a contatto con la cute del paziente.
  2. un sistema elettronico, costituito da circuiti diversi che pilotano il trasduttore generando
  3. l’impulso di trasmissione, ricevono il segnale elettrico prodotto dall’eco di ritorno della sonda, ed amplificano ed elaborano il segnale ricevuto.
  4. lo Scan converter, che ha la funzione di memorizzare i dati ottenuti durante la scansione e di convertirli nel formato necessario per rappresentare l’ immagine o il tracciato.
  5. un sistema di visualizzazione e stampa, costituito da un monitor televisivo, che consente di visualizzare le immagini prodotte ed una stampante che registra le immagini su pellicole radiografiche o su carta.

Nell’esame ecografico per generare gli ultrasuoni, è necessario sfruttare la caratteristica di “piezoelettricità” che hanno alcune sostanze quali ad esempio il quarzo ed il titanato di bario, che consiste nell’applicare una differenza di potenziale agli estremi di un cristallo per ottenere una variazione dimensionale, cioè una vibrazione dello stesso che genererà gli ultrasuoni.

L’ecografia si esegue con una sonda, caratterizzata da una data frequenza legata allo spessore del cristallo contenuto in essa. Quest’ultimo viene eccitato da impulsi elettrici e genererà energia meccanica ossia il fascio di ultrasuoni (effetto piezoelettrico inverso).Tra la sonda e la cute del paziente viene applicato un sottile strato di gel, che serve ad ottimizzare la trasmissione degli ultrasuoni e quindi ad evitare delle dispersioni che si potrebbero creare a livello dell’interfaccia sonda/cute. La stessa sonda, oltre ad emettere gli ultrasuoni, funge anche da sorgente ricevente gli “echi riflessi “ nel contesto tissutale che indurranno la deformazione meccanica del cristallo con generazione di impulsi di tensione (effetto piezoelettrico diretto). Questi ultimi costituiscono il punto di partenza per la formazione  delle immagini ultrasonografiche. Successivamente i voltaggi elettrici dei vari echi di ogni linea di scansione vengono digitalizzati, cioè codificati con step numerici discreti da un convertitore analogico-digitale. Ciò serve per poter memorizzare i voltaggi di ogni singola linea man mano che vengono acquisite nuove linee di scansione, permettendo così la rappresentazione bidimensionale dell’intera regione di scansione.

I trasduttori possono essere distinti in:

  1. lineari
  2. settoriali
  3. convex
  4. anulari
  5. biplanari.
  6. endocavitari    

Ogni tipo di trasduttore può avere forma e frequenza diverse, in modo da poter essere utilizzato in studi di organi diversi. Oggi, infatti, i più moderni ecografi permettono di modulare a proprio piacimento la frequenza degli ultrasuoni emessi dalle singole sonde, in modo da poter ottenere delle immagini maggiormente definite in relazione alla profondità dell’organo da esaminare, per esempio utilizzando frequenze più alte per strutture superficiali o più basse per organi profondi.

Il trasduttore lineare è costituito da un insieme di cristalli ravvicinati che entrano in funzione successivamente in tempi diversi. Offrono una immagine rettangolare che se da un lato consente una migliore visione delle strutture più superficiali, dall’altro presenta una finestra poco ampia per le strutture più profonde. Il trasduttore, che può essere usato su sonde endocavitarie ed in ecografia intraoperatoria, può presentare una manovrabilità limitata in alcune zone corporee poco accessibili a causa delle sue dimensioni.

Il trasduttore settoriale offre una immagine triangolare o trapezoidale molto ampia soprattutto alle distanze medie e profonde. Si dividono in meccanici ed elettronici. Nei meccanici un motorino miniaturizzato fornisce al cristallo un movimento circolare o di pendolazione di tipo ritmico. Ogni trasduttore ha un solo cristallo e quindi una sola frequenza e di conseguenza deve essere cambiato in ragione dell’esame che si vuole eseguire. Queste sonde presentano lo svantaggio di rompersi facilmente e sono relativamente pesanti. I trasduttori settoriali di tipo elettronico hanno un fascio ultrasonoro che viene modificato nella sua direzione elettronicamente eliminando così lo svantaggio dello spostamento meccanico del cristallo mediante l’attivazione sequenziale e ritardata dei vari cristalli miniaturizzati che determina l’angolazione del fascio.

I trasduttori di tipo convex sono un compromesso tra i due tipi sopra indicati. Sono i trasduttori oggi più usati negli esami ecografici addominali ed hanno una finestra acustica aperta sia a livelli molto superficiali che più profondi.

I trasduttori con cristalli anulari permettono di ottenere un fascio con focalizzazioni a vario livello, in quanto costituito da cristalli concentrici, ognuno con una focalizzazione caratteristica.

I trasduttori biplanari, sono utilizzati per lo studio endorettale della prostata e del retto stesso e permettono di eseguire scansioni su due piani senza spostare la sonda stessa.

Infine esistono le sonde endocavitarie, quali la endovaginale o la endorettale, che consentono una risoluzione maggiore delle strutture contigue rispetto alle sonde di superficie, ed il cui uso è largamente diffuso per esempio per la valutazione del grado di infiltrazione neoplastica nello spessore della parete dei visceri.

Come già detto, l’immagine ultrasonografica è in funzione del tipo di tessuto esaminato: quando un’onda ultrasonora incontra un’interfaccia che separa due mezzi a struttura diversa, con densità ed impedenza acustica differenti, parte dell’energia viene riflessa indietro verso il trasduttore e si otterranno degli echi, e parte si trasmette al mezzo sottostante. Da ciò deriva che diversa sarà l’immagine, e quindi gli echi che sono usati per la sua interpretazione, in dipendenza della diversità di tessuti e di interfacce  che gli ultrasuoni attraverseranno.

Per questi motivi  l’aria e l’osso, per la loro alta reflettività attenuano in superficie la gran parte dell’energia del fascio producendo, nei tessuti sottostanti, un caratteristico “cono d’ombra” e quindi sono di ostacolo all’esame ecografico.

Per cui si parlerà di struttura anecogena, cioè priva di echi interni, ed apparirà nera; di struttura ecogena, e quindi capace di produrre degli echi, ed apparirà bianca, ed ancora, rispetto ad una struttura di riferimento, di strutture iper-ipo od isoecogene.

Se consideriamo una formazione a contenuto fluido interno, come in una cisti, avremo una buona trasmissione delle onde e la parte posteriore sarà ben visibile e di colore bianco, mentre la parte interna apparirà parzialmente anecogene e quindi di colore nero.

Il radiologo cerca sempre, attraverso un opportuno orientamento del trasduttore, di realizzare una situazione di ortogonalità per ottenere una frazione riflessa massima, ma non sempre è possibile perché nel tragitto degli ultrasuoni si potrebbero interporre strutture  aeree e ossee. Per questo la pratica ha indotto ad individuare, nello studio di ciascun organo profondo, siti di accesso non comportanti l’attraversamento delle strutture suddette che prendono il nome di finestre acustiche. Un esempio è dato dal fegato per il rene destro, o dalla milza per il rene sinistro, o dalla vescica per l’utero.

Esistono in ecografia tre schemi di rappresentazione del segnale ecografico.

A-MODE: ( modulazione di ampiezza ) il modo più semplice di rappresentare il segnale ecografico, ossia l’energia ultrasonica riflessa viene evidenziata sottoforma di picchi di ampiezza proporzionale alla riflessione (oscilloscopio).

B-MODE: la classica immagine ecografica, ovvero la rappresentazione su un monitor televisivo degli echi provenienti da una sezione del corpo attraversata dal fascio di ultrasuoni. Ogni eco è rappresentato come un punto luminoso la cui tonalità è direttamente proporzionale all’intensità dell’eco stesso. Sullo schermo compare l’immagine dell’organo in esame.

TM-MODE: questo tipo di tracciato è molto diffuso in cardiologia è simile all’A-MODE con la differenza che viene registrato anche il movimento dell’eco. Questo  consente di riportare su diagrammi la dinamica di strutture in rapido movimento.

Lo studio ecografico può essere affiancato da quello Doppler e quindi parleremo di eco-doppler.

Nel Doppler l’onda ultrasonora riflessa da una struttura in movimento ha frequenza minore o maggiore rispetto a quella dell’onda incidente a seconda che la struttura si muova allontanandosi o avvicinandosi al trasduttore. Dall’angolo di incidenza e dalla variazione assoluta di frequenza dell’onda riflessa  è possibile calcolare la velocità di movimento della struttura bersaglio. Nella pratica, quando le misurazioni sono effettuate su vasi sanguigni, le frequenze riflesse sono distribuite in uno spettro più o meno ampio e sono costituite da suoni udibili dall’operatore dopo opportuna amplificazione. In questo modo possiamo acquisire indicazioni sulla presenza, sulla direzione e sul tipo di flusso (arterioso, venoso, laminare, turbolento) e determinare attraverso appositi programmi di calcolo degli indici per la caratterizzazione del flusso.



I segnali Doppler possono venir rappresentati in tre modi:

1)                          sotto forma di suoni, le cui variazioni in frequenza nel tempo sono direttamente correlate alla velocità dei globuli rossi nel vaso esplorato;

2)                          sotto forma di diagrammi, in grado di rappresentare visivamente le variazioni di frequenza delle onde ultrasonore nel tempo, la direzione del flusso ematico esplorato e l’intensità del segnale stesso;

3)                          sotto forma di mappe colorate, sovraimposte alla convenzionale immagine ecotomografica, che rappresentano i parametri di flusso misurati all’interno del vaso e cioè variazioni di frequenza del segnale, direzione di flusso, modificazioni temporali.

Con questa tecnica, pertanto, si evidenziano insieme sia caratteristiche morfologiche del vaso in esame (mediante l’immagine ecografica) che gli aspetti funzionali dello stesso (le caratteristiche di flusso al suo interno).

Esistono diversi metodi di campionamento Doppler :

1) Doppler CW (ad onda continua). Si avvale di due gruppi di cristalli, di cui uno emette continuamente un segnale ultrasonico, mentre l’altro assolve la funzione di ricevere gli echi di ritorno. Questo tipo di analisi non discrimina la profondità da cui provengono i riflessi ma e’ in grado di rilevare la presenza di  flussi lenti e di piccola entità, e di dare una notevole precisione circa le misure delle alte velocità.E’ una metodica impiegata nello studio dei flussi nei tronchi sopraortici, nei vasi periferici arteriosi e venosi.

2) Doppler PW (ad onda pulsata). Si avvale di un trasduttore che funziona alternativamente da emettitore e da ricevitore, è in grado di  discriminare la profondità da cui provengono i riflessi.

3) Doppler HPRF (ad alta ripetizione di impulsi). E’ un doppler ad alta frequenza di  ripetizione

di impulsi, che permette di aumentare il limite della  massima velocità misurabile, ottenendo cosi

una riduzione delle “aliasing” (artefatto del PW).

4)Dual Vector Doppler. E’ un doppler che ha sviluppato la metodica del doppler PW.

5)Eco-color-doppler. Tramite macchine sofisticate permette la codificazione dell’immagine tramite colore rosso se il flusso è diretto verso il trasduttore, blu se si allontana e con una tonalità di luminosità correlata alla velocità del flusso. Lo studio eco-doppler o eco-color-doppler consente non solo la valutazione del flusso vasale, ma anche lo studio della vascolarizzazione delle lesioni focali.

6)Power Doppler. E’ una metodica che analizza l’intensità delle frequenze doppler. Tale metodica è sensibile nel rilevare la presenza di minimi flussi ma presenta lo svantaggio di non fornire informazioni sulla direzione del flusso stesso.

Quindi e tecniche Doppler sono anch’esse basate sull’utilizzo di fasci di ultrasuoni. Invece di analizzare posizione spaziale ed intensità delle riflessioni del fascio al fine di costruire immagini, queste valutano le variazioni in frequenza che il fascio subisce al momento in cui incontra una struttura in movimento; specificatamente, i globuli rossi all’interno dei vasi.

Il medico specialista radiologo ha, per cultura e bagaglio professionale, la capacità di utilizzare plurime e diverse tecniche di indagine per esaminare i propri pazienti. Ha obbligo di legge di valutare la congruità della richiesta di esame inviatagli dal medico curante e di scegliere, a fronte della stessa, gli strumenti più idonei a rispondere al quesito clinico postogli, tenendo in primo luogo conto della necessità di utilizzare, se clinicamente appropriate e indicate, le tecniche di indagine che non impiegano radiazioni ionizzanti.

I vantaggi dell’ecografia sono:

  1. basso costo di acquisizione e manutenzione della apparecchiatura
  2. maneggevolezza nel trasporto ed ubiquitarietà1
  3. non invasività
  4. mancata esposizione a radiazioni
  5. possibilità d’uso in bambini e donne gravide
  6. visione dinamica delle strutture in esame
  7. possibilità di esecuzione di biopsia mirata

I limiti sono:

  1. metodica operatore-dipendente
  2. impossibilità del fascio ultrasonografico ad attraversare strutture contenenti aria (polmone) od ossa
  3. dipendenza della risoluzione dell’immagine dalla profondità (in un obeso la qualità dell’immagine non è ottimale), dalla collaborazione del paziente, da una adeguata preparazione
  4. difficoltà nell’esaminare pazienti nell’immediato post-operatorio per la presenza di drenaggi e medicazioni
  5. campo di vista ridotto con difficoltà nello studio di masse voluminose.

DOMANDE

Che cosa sono gli ultrasuoni?

Come si generano gli ultrasuoni in ecografia?

Quali sono i componenti dell’apparecchio ecografici?

In quanti modi si può rappresentare l’immagine ecografica?

Che cos’è un trasduttore?

Che cos’è uno scan converter?

Qual è la velocità di propagazione degli ultrasuoni?

Quali sono le interazioni degli ultrasuoni con la materia vivente?

Cosa si intende per riflessione?

Cosa si intende per rifrazione?

Quando si ottiene la diffusione?

A cosa è dovuto l’assorbimento?

Cosa condiziona la attenuazione?

Come funzione la sonda ecografia?

Per quale motivo è possibile cambiare la frequenza di una sonda?

Come si ottiene l’immagine ecografia?

Che significato hanno il colore nero e bianco in ecografia?

L’ecografia offre una visione statica o dinamica delle strutture in esame?

Quali tessuti non possono essere esaminati in ecografia?

Come appare una cisti in ecografia?

Che cos’è l’effetto piezoelettrico inverso?

Che cos’è l’effetto piezoelettrico diretto?

Che cos’è una finestra acustica?

Un esempio di finestra acustica.

Quali sono i vantaggi dell’ecografia?

Quali sono i limiti dell’ecografia?

Come viene rappresentato il segnale ecografici in A-Mode?

Come viene rappresentato il segnale ecografici in B-Mode?

Come viene rappresentato il segnale ecografici in TM-Mode?

Che cos’è l’effetto doppler?

Cos’è una sonda lineare?

Cos’è una sonda convex?

Cos’è una sonda settoriale?

Cos’è una sonda endovaginale?

Cos’è una sonda biplanare?

Cos’è una sonda anulare?

Cos’è una sonda endocavitaria?

Cos’è il doppler CW?

Cos’è il doppler PW?

Cos’e il doppler HPRF?

Cos’è il doppler DVD?

Esistono Mdc ad uso ecografico?

Che cos’è l’eco-color-doppler?

Cos’è il Power Doppler?

7          Formazione dell’immagine in risonanza magnetica

RISONANZA MAGNETICA

Un tomografo a risonanza magnetica è un sistema complesso, composto da

  1. magnete
  2. sistema di radiofrequenze
  3. sistema informatico di elaborazione.

Il compito principale del magnete è di produrre un campo statico che serve a differenziare i livelli energetici degli spin in modo da renderli suscettibili al processo di eccitazione e capaci di produrre un segnale.

Essi si distinguono secondo:

  1. caratteristiche del campo magnetico.
  2. tipo di magnete
  3. intensità del campo generato
  4. criteri funzionali
  5. geometria del magnete.

Le caratteristiche di un campo generato dal magnete sono:

  1. l’intensità
  2. l’omogeneità
  3. la stabilità.

Secondo il tipo si distinguono magneti:

  1. permanenti
  2. resistivi
  3. ibridi
  4. superconduttivi.

I magneti permanenti generano un campo magnetico grazie alle proprietà magnetiche dei materiali di cui sono costituiti (ferrite o leghe a base di terre rare). Tali  metalli vengono disposti in modo da costituire un campo magnetico che risulti confinato entro un’area il più possibile delimitata. I valori tipici di intensità di questi magneti sono compresi di solito tra 0.1T e 0.3T. I limiti intrinseci di questo tipo di magnete sono il peso notevole, una certa instabilità termica e una non perfetta uniformità del campo.

I magneti resistivi sono elettromagneti. Conformando dei tubi di rame in modo da creare una sfera, il passaggio della corrente al loro interno crea un campo magnetico che si localizza al centro della sfera stessa. A causa della notevole produzione di calore si rende necessario il raffreddamento con acqua. Questi magneti sono capaci di produrre intensità di campo fino a 0.15 Tesla.

I magneti ibridi combinano i principi su cui si basano i magneti resistivi e permanenti. I poli del magnete permanente vengono avvolti da spire di rame nelle quali viene indotta una corrente elettrica. Il campo magnetico da essa generato va ad incrementare il campo del magnete permanente.

I magneti superconduttivi sono costituiti da avvolgimento di materiale superconduttore, ossia una lega metallica, la cui resistenza elettrica si azzera a basse temperature. Un superconduttore perfetto può trasportare una corrente elettrica senza dispersioni. In RM si utilizzano comunemente conduttori in Titanio-Niobio all’interno di un grosso avvolgimento di rame il cui raffreddamento è ottenuto con elio liquido a circa –268 C°, contenuto in speciali contenitori con un’intercapedine in cui viene fatto il vuoto. Questi magneti hanno di solito intensità comprese fra 0,5-1,5 Tesla.

Secondo il criterio funzionale, i sistemi RM si distinguono in sistemi a corpo intero, che consentono di esaminare tutti i distretti corporei, e sistemi dedicati, per lo studio di uno specifico distretto.

Secondo la geometria, possono essere classificati in sistemi a magnete chiuso o aperto.

I primi possono avere un tunnel lungo, di tipo tradizionale, o più corto, detti “short-bore”, con magnete più compatto e svasato verso l’esterno, per ridurre la sensazione di claustrofobia e consentire l’accesso anche a pazienti obesi.

I secondi, a magnete aperto, innovativi, hanno forma di C, resistivi o permanenti, o forma di tempietto, permanenti o superconduttivi, riducono al minimo la sensazione di claustrofobia, consentono manovre chirurgiche ma sono attualmente limitati a campi medi-bassi.

Il sistema di radiofrequenza invia gli impulsi necessari alla formazione del campo H nonché riceve e trasmette il segnale al sistema di elaborazione dati.

Esso è costituito da:

  1. emettitore di impulsi o trasmettitore radio
  2. antenna o bobina RF (in base alla zona corporea da esaminare si distinguono antenna-corpo, antenna-testa, antenna di superficie)
  3. ricevitore.

Il sistema informatico di elaborazione dati elabora, presenta e memorizza i dati acquisiti;  la consolle di studio non è più solo un banco di comando ma un centro di refertazione, con capacità evolute di presentazione, confronto e correlazione di immagini.

Il fenomeno della risonanza magnetica (RM) fu evidenziato già nel 1946 da Felix Bloch a Stanford e da Edward M. Purcell a Harvard, ai quali fu conferito nel 1952 il Premio Nobel per la Fisica. La RM si basa sul principio, come il nome suggerisce, che alcuni nuclei atomici sono in grado di “risuonare” ossia di assorbire e successivamente cedere energia se sottoposti all’azione di campi magnetici.

Alla base del fenomeno RM c’è il fatto che alcuni nuclei atomici come H1, P31, C13, ed altri, possiedono uno spin intrinseco, ovvero essi ruotano sul proprio asse generando un campo magnetico detto momento magnetico nucleare. In definitiva possono essere considerati dei dipoli che sono normalmente orientati casualmente ma che se sottoposti all’azione esterna di un campo magnetico si allineano secondo la direzione di quest’ultimo. Una condizione di equilibrio è rappresentata dai nuclei di idrogeno costituenti i tessuti biologici nel corpo umano: nel momento in cui si interviene disturbando tale condizione tramite una opportuna radiofrequenza avremo una data risposta dei nostri nuclei di idrogeno che al termine della applicazione della radiofrequenza rilasceranno l’energia assorbita sotto forma di radiazione elettromagnetica della stessa lunghezza d’onda della radiofrequenza di disturbo.

Il riassestamento del nucleo rilascia un segnale, che verrà utilizzato in seguito per l’elaborazione dell’immagine RM. con una tecnica di ricostruzione analoga a quella della TC

L’immagine RM è formata dalla elaborazione di un segnale elettrico ottenuto dalla captazione delle variazioni di campo magnetico generate dal moto di processione degli spin del campione. Il segnale RM da interpretare non è legato alla densità fisica delle strutture in esame, come nella TC, ma è funzione di molteplici parametri (densità protonica, tempi di rilassamento T1 e T2) e l’operatore può scegliere tra le diverse procedure di indagine – le cosiddette “ sequenze di impulsi  - a seconda del parametro da esaminare. Le sequenze più comunemente impiegate sono:

  1. Spin-Echo (SE) multi-echo
  2. Inversion-Recovery (IR)
  3. Tecniche di Echo-Gradient (EG)

I fattori che influenzano l’immagine sono:

  1. Rapporto segnale/rumore
  2. Intensità del campo magnetico
  3. Dimensione della matrice
  4. Numero di rilevamenti del segnale
  5. Lo spessore dello strato
  6. Tempo dell’esecuzione dell’esame

L’intensità del segnale è funzione di specifici tessuti, della loro densità e dell’ambiente chimico che li circonda. I tessuti che appariranno più chiari saranno iperintensi, mentre se il segnale determinerà un’immagine più scura allora si parlerà di segnale ipointenso,  mentre un segnale intermedio tra le due situazioni estreme sopra indicate, sarà definito isointenso.

Non vi è differenza di qualità fra i campi magnetici prodotti da magneti di diverso tipo; variano invece i valori dei parametri di caratterizzazione del campo, cioè l’intensità e la omogeneità.

L’intensità di campo è direttamente proporzionale alla capacità di far risuonare i protoni di idrogeno presenti nel corpo umano: maggiore è l’intensità, maggiore il numero di protoni che si allineano nella direzione del campo magnetico statico.

La intensità di un campo magnetico viene misurata in Tesla (m-Kg-s) che corrisponde a 10000 Gauss (cm-g-s). 1 Tesla è pari a 20000 volte l’intensità del campo magnetico terreste. Nei sistemi attualmente commercializzati, le più comuni intensità di campo sono di 0.3, 0.5, 1.0, e 1.5 Tesla; i magneti di 1.0 Tesla o maggiori sono definiti a “alta intensità di campo” mentre quelli inferiori a 1.0 Tesla, sono definiti a “bassa intensità di campo”. Apparecchiature con campi d intensità maggiore, 3 Tesla, non sono ancora autorizzati per l’attività clinica e riservati alla ricerca.

In risonanza si parla di immagini T1 e T2 pesate che sono rappresentative delle caratteristiche fisiche dei tessuti sottoposti a determinate radiofrequenze a determinati intervalli di tempo. Tessuti differenti hanno diverse proprietà T1 e T2, basate sulla risposta dei loro nuclei di idrogeno agli impulsi di radiofrequenza del magnete. Queste differenti proprietà sono usate per stabilire dei parametri (TR e TE) che saranno caratteristici delle immagini in T1 e T2. Il TR rappresenta l’intervallo di tempo degli impulsi somministrati, TE rappresenta l’intervallo di tempo tra la somministrazione dell’impulso e la ricezione (l’eco) dello stesso; entrambi vengono espressi in millisecondi (ms). I parametri che tengono conto delle proprietà in T1 e T2 saranno caratteristici delle immagini a “densità protonica”.

Per esempio, il comportamento del grasso e dell’acqua è opposto nelle immagini T1 e T2 pesate: il grasso è iperintenso nelle immagini T1-pesate e lo è di meno nelle immagini T2-pesate, l’acqua invece è ipointensa nelle immagini T1-pesate ed iperintensa nelle immagini T2-pesate. Questi principi sono importanti da ricordare perché la maggior parte dei processi patologici  sono associati ad un incremento del contenuto di acqua e quindi appariranno iperintensi nelle immagini T2-pesate ed ipointensi nelle T1-pesate. Può aiutare ricordare World War II  che sta per water is white in T2 e quindi l’acqua è bianca in T2.

Ma anche altri tessuti sono chiari nelle immagini T1-pesate come i prodotti degradati del sangue (la metaemoglobina nelle emorragie subacute), il materiale proteico, la melanina ed il gadolinio (mezzo di contrasto usato in RM). Appaiono invece scuri nelle immagini T2-pesate il calcio, i gas, gli esiti remoti di emorragie (emosiderina) ed  i tessuti fibrosi.

Grazie a questo differente comportamento che il sangue ha in una emorragia, è possibile fare considerazioni, per altro approssimative, circa la datazione della stessa: un’emorragia in fase acuta (ossi e desossiemoglobina) è ipointensa o isointensa nelle immagini T1-pesate, diviene iperintensa in fase subacuta ed infine ipointensa in tutte le sequenze per la presenza di  depositi di emosiderina nell’ematoma cronico.

Si può usare per uno studio mirato anche una sequenza “fat suppression”. Infatti molti processi patologici sono associati ad un aumento del contenuto di acqua e quindi nelle immagini T2-pesate appariranno chiari, ma il grasso rimane anch’esso chiaro nelle immagini T2-pesate e per questo potrebbe mascherare il segnale patologico. Per questo la “fat suppression” serve per meglio evidenziare il segnale patologico in T2. Queste tecniche sono anche utili negli esami con somministrazione endovenosa di contrasto, nelle quali le immagini postcontrasto solo solitamente T1-pesate e l’enhancement dei tessuti potrebbe essere apprezzato con difficoltà, particolarmente per le anormalità adiacenti al grasso epidurale o sottocutaneo.

Per stabilire se una immagine è T1 o T2-pesata dobbiamo guardare il TE ed il TR. I TE bassi sono circa 20 ms e quelli alti circa 80 ms; i TR bassi sono circa 600 ms, e gli alti sono circa 3000 ms. Le immagini T1-pesate avranno dunque basso TE e basso TR, mentre se TR e TE sono alti l’immagine sarà T2-pesata; infine bassi TE ed alti TR sono utilizzati nelle immagini a densità protonica.

L’angioRM (MRA), permette lo studio esclusivo dei vasi. Saranno visualizzate solo le immagini dei vasi mentre le immagini delle altre strutture saranno soppresse e si può ulteriormente selezionare lo studio in base alla direzione del flusso e quindi studiare arterie e vene. Questa modalità d’esame RM è utile per valutare i pazienti con sospetto interessamento da parte di processi cerebrovascolari (circolo di Willis e carotide) ed anche per lo studio di trombosi dei vasi venosi profondi.

Anni addietro le vie biliari vengono esaminate soprattutto con l’esame colecistografico o colangiografico. Dal 1980 la disponibilità degli US, della TC, e più recentemente ancora, dalla fine degli anni  90, della ColangioRM, ha progressivamente ridotto il ricorso a queste prime due indagini, al punto tale che oggi Mdc colangiografico non è più disponibile sul mercato per la riduzione del profitto delle industrie che lo producevano. La colangioRM consente una ottima visualizzazione delle vie biliari intra ed extraepatiche ed ha oggi del tutto sostituito l’esame radiologico tradizionale dell’albero biliare.

Di pari passo si sono andate diffondendo nel uso clinico altre due metodiche di indagine: la PTC (Colangiografia Percutanea Transepatica) ed l’ERCP (Colangio- Pancreatografia-Retrograda per via Endoscopica ). La PTC si pratica iniettando, mediante un ago sottile attraverso la cute, un Mdc iodato idrosolubile direttamente nella via biliare che deve essere sufficientemente dilatata. Quindi per poter procedere ad una richiesta di PTC è necessario accertarsi di questa condizione, magari con un controllo ecografico o da un alto valore di bilirubina diretta. Trova indicazione elettiva nello studio degli itteri ostruttivi, soprattutto per lo studio del tratto a monte della stenosi oppure può assumere un ruolo terapeutico consentendo la derivazione esterna della bile (drenaggio esterno).

Nell’ERCP, dopo aver introdotto un catetere nella papilla di Vater raggiunta per via endoscopica, si inietta il mezzo di contrasto iodato idrosolubile sotto controllo scopico, in modo da opacizzare selettivamente sia la via biliare principale che il dotto di Wirsung. Le principali indicazioni sono rappresentate dall’ittero colostatico persistente, stenosi della via biliare, tumori dell’epato-coledoco, visualizzazione del tratto a valle della stenosi biliare. Svolge anche un ruolo terapeutico quando dopo l’indagine radiografica viene condotto anche una  sfinterotomia o l’estrazione di un calcolo incuneato nella via biliare; consente, posizionando un drenaggio nella via biliare, la derivazione interna della bile (drenaggio interno).

La R.M. Funzionale Cerebrale (fMRI) consente l’individuazione di quali strutture encefaliche siano state attivate da una stimolazione sensomotoria o cognitiva, rilevando piccole variazioni dell’ossigenazione ematica che si producono con le modificazioni del flusso ematico loco-regionale indotte dall’attivazione cerebrale.

I vantaggi della RM rispetto alla TC sono: l’uso di radiazioni non ionizzanti, la possibilità di acquisizione di immagini multiplanari (assiali, coronali, sagittali, oblique), ottimi dettagli anatomici, una maggiore sensibilità nello studio delle alterazioni tissutali, capacità di discriminare tra vari tessuti in base all’intensità del segnale, migliore contrasto di tessuti rispetto alla TC.

I vantaggi della TC rispetto alla RM sono: migliore valutazione di calcificazioni e anomalie di ossificazione dei muscoli, esame di prima istanza nello studio del torace, addome ed organi pelvici,  indagine meno costosa, più veloce nell’esecuzione, senza disturbi nei claustrofobici.

Per le donne gravide la MR viene riservata alle emergenze (es: compressione del cordone spinale) poiché non è stato completamente dimostrato se il feto, sottoposto ad intensi campi magnetici, subisce o meno danni, soprattutto nel primo trimestre della gravidanza.

Le controindicazioni all’esecuzione di una risonanza sono determinate dalla presenza di dispositivi e materiali suscettibili di movimento o di danneggiamento da parte di campi elettromagnetici: pacemakers cardiaci, impianti cocleari o altri dispositivi di biostimolazione, alcune valvole cardiache, clips aneurismatiche nel cervello, frammenti o schegge metalliche  (periorbitali), fissatori vertebrali, etc.

La potenza dei campi magnetici potrebbero interferire con l’operatività di tali dispositivi.

Per tali motivi è necessario che il radiologo raccolta una accurata anamnesi prima dell’indagine RM e che escluda dall’indagine i pazienti con queste controindicazioni. Nei pazienti operati è necessario che il paziente esibisca una attestazione del chirurgo che dichiari sia stato usato materiale amagnetico.

Inoltre è indispensabile un avviso di avvertimento sia posizionato vicino alla stanza del magnete sia nell’area esterna contigua; inoltre è necessario che tale area non sia percorsa né da pedoni né da traffico di veicoli, perché movimenti di masse metalliche in ferro (ascensori, macchine, camion, muletti) potrebbero perturbare il campo magnetico e modificarne l’omogeneità.

Il campo magnetico della RM può smagnetizzare, rendendo inutilizzabili, carte di credito, bancomat o altre tessere magnetiche, nastri magnetici usati per il sistema di archiviazione per immagini, orologi analogici.

La maggior parte dell’acciaio inossidabile non è magnetico e pertanto può essere utilizzato con tranquillità vicino al magnete, ma non tutto l’acciaio inossidabile è sicuro. Aspirapolvere, carrelli, secchi od altri oggetti metallici non dovrebbero essere introdotti all’interno della stanza RM

Addirittura anche i percorsi di evacuazione in caso di emergenza (fuoco,terremoto) devono essere disegnati tenendo presente che in tali evenienze non si passi nelle vicinanze della stanza RM.

DOMANDE

Che significa Risonanza Magnetica?

Quali sono le 3 caratteristiche di un campo magnetico?

Quali sono i valori tipici di intensità di un magnete permanente?

Quali sono i valori tipici di intensità di un magnete resistivo?

Quali sono i valori tipici di intensità di un magnete superconduttivo?

Come si distinguono i magneti secondo il tipo?

Come si distinguono i magneti secondo un criterio funzionale?

Come si distinguono i magneti secondo la geometria?

Che cos’è il momento magnetico nucleare?

Qual è il principio alla base della Risonanza Magnetica?

Com’è composta una RM?

Come si forma l’immagine RM?

Quali sono i fattori che influenzano l’immagine RM?

Che cosa si intende per segnale in Risonanza Magnetica?

Che cos’è l’intensità di segnale?

Che cosa significa iperintenso, ipointenso e isointenso?

Qual è l’unità di misura dei campi magnetici?

Che differenza esiste tra magneti ad alta e bassa intensità di campo?

Che cosa sono le immagini T1 e T2 pesate?

Che cosa sono il TR ed TE?

Che cosa sono le immagini a densità protonica?

Come appaiono acqua e grasso nelle immagini T1 e T2 pesate?

Quali altri tessuti appaiono bianchi (iperintensi) nelle immagini T1-pesate?

Quali sono i tessuti che appaiono scuri (ipointenso) nelle immagini T2-pesate?

Come si comporta un’emorragia nei suoi vari stadi nelle varie sequenze?

Quali sono i range in ms del TE e del TR?

Che TE e TR hanno le immagini T1 e T2 pesate e quelle a densità protonica?

Che cos’è l’angiografia RM?

Cosa ci permette di studiare l’angiografia RM?

Cosa ci permette di studiare la colangio RM?

Quali sono i vantaggi della RM rispetto alla TC?

Quali sono i vantaggi della TC rispetto alla RM?

Può essere usata la RM in una donna gravida?

Quali sono le controindicazioni per l’esecuzione di una RM?

Che cos’è la fat suppression?

In  quali casi è usata la fat suppression?

Quali sono i vantaggi di una RM aperta?

Quali sono i limiti di una RM aperta?

Cos’è la colangiografia RM?

Cos’è un drenaggio biliare interno?

Cos’è un drenaggio biliare esterno?

Quali sono oggi le metodiche di studio delle vie biliari?

Cos’è la PTC?

Cos’è l’ERCP?

Cos’è la RM funzionale cerebrale?

Cos’è la RM aperta?

Cos’è la RM short-bore?

Perché è necessario schemare un campo magnetico?

8          Caratteristiche chimiche e farmacologiche dei mezzi di contrasto

I MEZZI DI CONTRASTO

In DxI, per esaltare il contrasto fra i diversi componenti del tessuto, si fa ricorso all’uso di mezzi di contrasto (Mdc).

Essi si distinguono in tre classi principali in base al loro impiego:

per metodiche che utilizzano raggi X

per metodiche che utilizzano ultrasuoni

per metodiche che utilizzano campi magnetici.

9          Contrasto naturale e contrasto artificiale

MDC PER RAGGI X

Si può distinguere una “contrastografia naturale” ed “artificiale.”.

Agli inizi la radiologia sfruttava unicamente le diverse capacità di assorbimento dei diversi tessuti, utilizzando la  contrastografia naturale.

In effetti i tessuti organici, ad esclusione dell’osso, anche se presentano composizione chimica e funzionalità diversa, presentano densità ai raggi X non molto dissimili e di conseguenza una radiopacità che non consente una buona differenziazione all’esame diretto radiografico; l’osso, invece, costituito quasi esclusivamente da calcio, con numero atomico elevato, offre una valida barriera al passaggio dei raggi X e quindi si differenzia facilmente dai tessuti molli circostanti.

La limitazione della scarsa risoluzione di contrasto della contrastografia naturale indusse allo ricerca ed all’introduzione di sostanze che potessero modificare, quando immesse nell’organismo, l’assorbimento dei raggi X e quindi permettere la differenziazione di alcuni organi rispetto ad altri contigui. Queste sostanze, a cui è stato dato il nome di Mdc, hanno dato inizio alla contrastografia artificiale.

Oggi, in radiologia vengono usati Mdc fondamentalmente per due scopi:

per opacizzare alcune strutture, quali ad esempio tubo digerente, vasi ed emuntorio renale, per osservare il loro decorso o contenuto (es. difetti di riempimento, anormalità del contorno, ecc.)

per esaltare il contrasto fra tessuto normale e patologico (es. tumori, infiammazioni, ecc.) sfruttando il diverso incremento di densità dopo l’iniezione del Mdc endovena, altrimenti non apprezzabile

I Mdc possono presentare un assorbimento inferiore o superiore rispetto agli organi in cui vengono introdotti, e quindi vengono distinti in “negativi” e” positivi”.

I Mdc negativi o radiotrasparenti sono fondamentalmente riconducibili alle sostanze gassose quali 02 e CO2 che hanno densità e numero atomico bassi. Esempi del loro uso sono la radiografia del torace, eseguita in inspirazione profonda, che permette l’inalazione di una maggiore quantità di aria che così   distende gli alveoli ed il polmone diviene più trasparente ai raggi X, e nel corso degli esami a doppio contrasto del tubo gastroenterico.

I Mdc positivi o radioopachi posseggono un elevato numero atomico determinando così una minore penetrabilità dei raggi X attraverso gli organi in cui vengono introdotti. Le caratteristiche richieste ad un buon Mdc radioopaco sono, oltre ad un elevato numero atomico, una buona tollerabilità, l’assenza di azione farmacologia ed una rapida e totale eliminazione.

Essi possono essere divisi in baritati (contenenti BaSO4) e iodati (liposolubili ed idrosolubili).

Il BaSO4 fu introdotto nel 1911 ed il suo impiego è limitato alla diagnostica gastroenterologica. Questo, a differenza degli altri sali di bario, è insolubile nell’acqua e nei liquidi organici e quindi, quando viene ingerito od introdotto per via rettale o attraverso un sondino naso-diguinale nel tubo digerente, non è assorbito ed è, perciò, facilmente eliminato. Esso possiede una elevata radioopacità, una buona tollerabilità, una assente azione farmacologica ed una rapida e totale eliminazione, ad eccezione in casi in cui, usato nei pazienti anziani, può indurre una transitoria costipazione. Il BaSO4 deve essere  puro e non misto ad altri sali altrimenti potrebbe essere assorbito e quindi diventare tossico. Già dal 1924 Vallebona introdusse, per lo studio dello stomaco, l’uso contemporaneo alla sospensione baritata disposta sulle pareti di sostanze gassose per distendere i visceri, dando l’avvio alla metodica detta a “doppio contrasto”. Questa metodica, ripresa poi e perfezionata negli anni ’80 da ricercatori giapponesi, è un esempio di associazione di Mdc positivi e negativi.

Prima di essa, lo studio baritato delle vie digestive veniva condotto a calco, cioè ottenendo delle immagini di riempimento del viscere (stomaco, duodeno, ecc.) che mostravano solo un’impronta di “plus” o di “minus”. La metodica a doppio contrasto, cioè con l’uso di due contrasti, uno radiotrasparente, in genere aria, che offre la distensione del viscere, ed uno radiopaco, una sospensione baritata con peculiari caratteristiche, consente di evidenziare i più fini rilievi di superficie, con una visione finale quasi tridimensionale del viscere. La sospensione baritata deve avere una appropriata micronizzazione e devono essere presenti alcuni additivi. Per micronizzazione si intende l’uniformizzazione delle particelle di bario solfato (circa 1 micron), mentre le sostanze additive servono ad evitare la sedimentazione, la flocculazione, la formazione di schiuma del bario solfato ed a migliorare l’adesività.

L’uso del bario è controindicato nel sospetto di perforazione poiché il bario indurrebbe una peritonite chimica e causando aderenze secondarie successive: in questi casi deve essere somministrato Mdc iodato idrosolubile, benché rispetto al bario abbia una minore capacità di creare contrasto e non permette ovviamente l’esecuzione di un esame a doppio contrasto. Questo Mdc iodato idrosolubile è a sua volta controindicato nei pazienti con anamnesi positiva per reazioni allergiche ai Mdc iodati e nei pazienti a rischio di aspirazione, nei quali il mezzo di contrasto iodato aspirato potrebbe provocare edema polmonare e polmoniti chimiche.

Lo studio radiologico del tubo digerente viene solitamente distinto in studio delle prime vie digestive, che comprende l’esofago, lo stomaco ed il duodeno, del piccolo intestino, che comprende il digiuno e l’ileo, e del grosso intestino.

L’indagine radiologica delle prime vie digestive può essere condotta per lo studio dei disordini funzionali, impiegando una pasta baritata ed osservando in scopia e video-registrando il transito, o per la ricerca di lesioni organiche, come diverticoli, esofagiti, varici, ulcere, stenosi e tumori, utilizzando la  metodica a doppio contrasto.

Lo studio radiologico dell’intestino tenue viene condotto con il clisma seriato o il clisma a doppio contrasto.

Nel primo il paziente beve 500-700 ml di bario solfato e  successivamente vengono acquisisti, circa ogni quarto d’ora, radiogrammi panoramici o mirati su un gruppo di anse, qualora ci sia un sospetto. Questa metodica presenta degli inconvenienti per la facile flocculazione, la frammentazione e segmentazione del Mdc e per l’esposizione del paziente ad una dose eccessiva di radiazioni.

Per l’esecuzione di un clisma del tenue a doppio contrasto, o enteroclisma, è necessario che il tenue sia completamente deterso. Tra i vari purganti, oggi il più diffuso è una soluzione isotonica di 3-4 litri da ingerire il giorno prima. Il Mdc baritato viene somministrato direttamente nel piccolo intestino dopo aver posizionato un sondino naso-duodenale oltre il Trietz. Dopo il bario, che vernicia la mucosa del tenue, viene introdotto aria o metilcellulosa, per ottenere l’effetto a doppio contrasto.

L’indagine è più invasiva ma presenta maggiore sensibilità. I vantaggi del clisma del tenue sono: una panoramicità dell’intero intestino, un’ottimale distensione delle anse, la possibilità di esplorare le anse sovrapposte grazie alla loro trasparenza, la visione diretta delle strutture anatomiche e patologiche.

Le indicazioni all’esecuzione di un clisma del tenue a doppio contrasto sono: sospette ostruzioni, la ricerca di lesioni alla base di un sanguinamento, le possibili cause di una diarrea o di un malassorbimento, possibili tumori, eventuali localizzazioni di un Crohn.

Per lo studio radiologico del colon o grosso intestino si esegue il clisma a doppio contrasto.

Le indicazioni per la sua esecuzione sono: la valutazione di sanguinamenti gastrointestinali, sospetti cancri o polipi, diverticoli, ostruzioni coliche, malattie infiammatorie dell’intestino, impossibilità di esecuzione di una pancoloscopia.

Il colon deve essere completamente deterso: anche per il colon si usa la stessa soluzione isotonica di 3-4 litri il giorno prima dell’indagine, come per il tenue.

Viene introdotta una sonda rettale facendo defluire circa 500 ml di sospensione baritata nel colon, che dopo aver verniciato la mucosa, con tecnica di sifonaggio si fa riuscire. Quindi si insuffla aria fino ad  ottenere un doppio contrasto dell’ultima ansa ileale.

In età pediatrica il clisma del colon può svolgere oltre un ruolo diagnostico anche terapeutico in caso di  intussuscezione colo-colica od ileo-colica che può risolversi con spinta della colonna baritata.

I Mdc iodati si distinguono in lipo od idrosolubili.

I Mdc iodati liposolubili sono degli oli iodati nei quali lo iodio è legato ad acidi grassi insaturi di oli vegetali; sono sostanze insolubili in acqua e nei liquidi organici e pertanto non possono essere impiegati endovena ed endoarteria ed il loro uso si limita alle indagini linfografiche, broncografiche, mielografiche ed isterosalpingografiche, tutte oggi di raro impiego clinico, ad eccezione della prima che ancora viene condotta in centri specialistici di riferimento. Per eseguire una linfografia, occorre dapprima identificare il vaso linfatico iniettando sottocute del blu di metilene che lo renderà visibile, poi incannulato il vaso con aghi molto sottili, iniettare il mdc a lenta velocità per non romperne le pareti, utilizzando uno specifico iniettore a bassa pressione e portata.

I Mdc iodati idrosolubili rappresentano la grande maggioranza di tutti i contrasti iodati e vengono usati in indagini quali lo studio delle vie biliari ed urinarie, lo studio vascolare e delle cavità cardiache, l’artrografia, la mielografie e le indagini TC. Anche qui come nel caso dei Mdc iodati liposolubili, l’elevata radiopacità dipende dall’elevato numero atomico che possiede lo iodio (Z=53).

I Mdc iodati idrosolubili si distinguono in ionici e non-ionici.

I Mdc idrosolubili ionici, o ad elevata osmolarità, sono composti da sali che si dissociano in cationi ed anioni; l’osmolarità risultante è cinque volte maggiore del sangue, in conseguenza del non favorevole rapporto (3:2) tra atomi di iodio e particelle osmolarmente attive, l’anione triiodato ed il catione. L’iperosmolarità induce scambi idrici fluido/fluido e cellula/fluido, turbe emodinamiche, alterazioni delle cellule ematiche, danno endoteliale capillare, permeabilizzazione della barriera ematoencefalica.

I Mdc idrosolubili non ionici, o a bassa osmolarità, presentano un rapporto iodio/particelle di 3:1 e sono composti da monomeri che non sono sali e che non si dissociano; hanno quindi una osmolarità più che dimezzata rispetto ai Mdc ionici, pari a circa due volte quella del sangue, per la costituzione di legami intermolecolari che riducono il numero di particelle osmolarmente attive effettivamente presenti in soluzione.

L’uso dei Mdc di tipo non ionico presenta, dunque, alcuni vantaggi rispetto a quelli di tipo ionico;  infatti la somministrazione dei primi è seguita da minori effetti collaterali rispetto ai secondi, è di ottimale impiego in pazienti atopici in cui l’iperosmolarità può indurre una reazione allergica, risulta indispensabile in campo neuroradiologico, per la necessità di immetterli nello spazio subaracnoideo particolarmente reattivo a stimoli iperosmolari, e sono meno nefrotossici nei pazienti con insufficienza renale ed hanno una migliore tollerabilità locale.

Al contrario gli svantaggi connessi all’uso dei Mdc non ionici rispetto a quelli ionici, sono:

il prezzo elevato dei Mdc non ionici, pari oggi a circa 5-10 volte quello dei Mdc ionici, e

l’alta attività anticoagulante dei Mdc ionici, che assume rilevanza nelle manovre invasive vascolari.

Quindi, oggi, i Mdc ionici sono usati di routine, mentre i non ionici vengono riservati ad alcune categorie: pazienti con anamnesi di reazione allergica, di asma, di allergia, con funzione cardiaca e/o respiratoria compromessa, con insufficienza renale, e nei bambini.

La quantità di Mdc iodato somministrato in un esame contrastografico è di solito pari ad 1cc/Kg.

9          Effetti collaterali e reazioni avverse dei mezzi di contrasto

L’incidenza di reazioni avverse per l’uso di Mdc è di circa il 5-12 % per quelli ionici e del 1-3 % con  quelli non-ionici.

Esse possono essere di tre tipi :

  1. idiosincrasia
  2. non idiosincrasia
  3. reazioni locali.

La reazione idiosincrasia, detta anche anafilattoide, viene così definita perché i meccanismi patogenetici che sono alla base non sono conosciuti, risultano dunque reazioni imprevedibili, anche se alcune condizioni ne aumentano il rischio. L’eziologia è probabilmente multifattoriale , coinvolgendo il rilascio di serotonina ed istamina, con conseguente aumento della permeabilità capillare e la broncocostrizione per la contrazione delle fibrocellule muscolari lisce dell’albero bronchiale. Sono incluse nelle reazioni anafilattoidi  l’orticaria, l’edema facciale e della laringe, il broncospasmo, l’ipotensione, ed altre reazioni che possono minacciare la vita del paziente.

Le reazioni non-idiosincrasiche sono quelle che hanno un effetto diretto su di un organo come la possibile nefrotossicità, l’aritmia cardiaca, l’ischemia miocardia, la reazione vaso-vagale.

Le reazioni locali sono dovute allo stravaso del Mdc dai vasi nei tessuti molli circostanti e sono nella maggior parte dei casi assimilabili a necrosi locali.Questo tipo di reazioni è più frequente con l’uso dei Mdc di tipo ionico. Altri tipi di reazione locale sono le flebiti secondarie al danno endoteliale procurato dal Mdc.

La maggior parte delle reazioni si hanno nell’arco di 20 minuti dalla somministrazione del Mdc. Le reazioni di tipo ritardato invece sono rare e di solito non richiedono un trattamento terapeutico.

Le reazioni al Mdc possono essere distinte in lievi, moderate e severe.

Le lievi non richiedono terapia ed includono ad esempio i formicolii. Quelle moderate richiedono terapia ma non sono tanto gravi da minacciare la vita del paziente. Le severe richiedono un immediato trattamento terapeutico.

L’ipotensione è una reazione frequente dopo la somministrazione di Mdc. Essa però può essere sia di tipo idiosincrasico sia da reazione vaso-vagale ed è perciò importante poter riconoscere l’una o l’altra  per il diverso trattamento che necessitano: una ipotensione da reazione idiosincrasica è associata a tachicardia, mentre la bradicardia è tipica di una reazione vaso-vagale.

Un episodio ipotensivo vaso-vagale può essere trattato con atropina o con somministrazione intravenosa di fluidi, mentre un ipotensione da reazione idiosincrasica deve essere trattata con beta-bloccanti (c’è bradicardia).

Nel caso di una reazione anafilattoide il trattamento dipende dalle circostanze cliniche del paziente (es. il broncospasmo viene inizialmente trattato con broncodilatatori), ma in generale si somministra ossigeno e fluidi ev. Nel caso di broncospasmo non responsivo, un edema della faccia e della laringe, un’ipotensione con tachicardia, si usa epinefrina 1:1000, nella dose di 0,1-0,3 ml per via sottocutanea (ripetuta per tre volte); se dovesse risultare inefficace o se si avesse collasso periferico vasale, allora la  diluizione sarà di 1:10000 nella dose di 1,0-3,0 ml per ev.

Ci sono alcune condizioni che aumentano il rischio di incidenza di reazioni avverse: diabete grave con   danni renali, insufficienza renale, gravi cardiopatie o disturbi respiratori, asma, anamnesi positiva per reazioni avverse alla somministrazione di Mdc, anamnesi positiva per allergie, pazienti molto giovani o molto anziani. Rimane controverso l’uso dei Mdc in situazioni quali: l’anemia falciforme, la miastenia grave, il lupus, il mielosa multiplo, l’ipertiroidismo ed il feocromocitoma.

E’ stato osservato che un pretrattamento con steroidi diminuisce l’incidenza di reazioni avverse e viene usato nei pazienti che più facilmente potrebbero avere una reazione al contrasto. Questa premedicazione consiste nella somministrazione di prednisone per via orale 13, 5 ed 1 ora prima della somministrazione del Mdc; difenidramina per via orale nella dose di 50mg 1 ora prima della somministrazione del Mdc.

E’ riportata una mortalità per reazioni avverse al Mdc ionico di circa 1 su 100.000; non esistono ampie casistiche per i Mdc non-ionici.

Prima di sottoporre un paziente ad una indagine radiologica con somministrazione endovena di Mdc ionico, il radiologo deve valutare il quesito clinico e alcune indagini di laboratorio.

Essi sono: la creatininemia, per conoscere la funzionalità renale, la proteinuria di Bence Jones, per rilevare la presenza di proteine anomale che possono precipitare, ed il quadro proteico elettroforetico completo del tracciato, per valutare picchi anomali e i valori dell’albumina e delle globuline, che veicolano il Mdc. Inoltre è necessario disporre già, per il rischio di shock, di un ECG e di un RX torace.

Successivamente, in relazione al distretto corporeo da esaminare, saranno scelti la concentrazione del mdc, pari di solito a 300-370, la sede di iniezione, di solito una vena periferica del dorso della mano o del  gomito, e la velocità di infusione, di solito da 3 a 10 ml/sec, condizionata dal calibro dell’ago cannula, da 14 a 23 gauge, e del vaso prescelto.  

MDC PER ULTRASUONI

L’ecografia rappresenta la metodica di immagine di più ampio uso nella pratica clinica, in relazione all’ampia diffusione, al gradimento del paziente, al basso costo ed alla non invasività.

Nonostante i notevo­li progressi tecnologici, fondamentalmente rappresen­tati dall’introduzione del color-Doppler e del power­Doppler, e, più recentemente, dai trasduttori a larga banda e plurifocalizzazione, l’ecografia presenta signi­ficative limitazioni nella definizione di strutture pato­logiche che presentino caratteristiche acustiche simili a quelle del parenchima normale circostante e nella valu­tazione di flussi a bassa velocità ed a bassa portata.

Lo sviluppo dei Mdc ecografici, anche definiti “eco-amplificatori”, deve essere consi­derato come il tentativo di incrementare la sensibilità dell’ecografia per superare tali limitazioni.

Si distinguono tre classi di mezzi di contrasto per ultrasuoni:

- agenti intravascolari, che intensificano il segnale proveniente dal sangue circolante;

- agenti organo-specifici, che intensificano il segna­le proveniente da strutture all’interno di organi normali o patologici;

- agenti orali, ad uso gastrointestinale, che riducono gli artefatti dovuti alla presenza di aria nel tratto gastrointestinale.

Mdc intravascolari

Sono costituiti da microbolle contenenti gas e circondate da membrane stabilizzanti di differente natura. Dopo essere state iniettate nel circolo ematico per via endovenosa, restano all’interno dei vasi, mimano i globuli rossi intensificando il segnale ecografico proveniente dal sangue e producono all’interno di lesioni vascolarizzate un aumento circoscritto di impedenza acustica.

Le prime forme farmaceutiche di Mdc ecografico erano su base di polvere sterile. Questa ultima conteneva in massima parte galattosio (99,9 %) e in piccolissima quantità acido palmitico (0,1%). La polvere sterile prima dell’uso veniva diluita in acqua per preparazioni iniettabili, in modo da ottenere concentrazioni  diverse di microparticelle/ml. Nell’utilizzo pratico il radiologo rispettava tabelle di concentrazione che valutavano l’età ed il peso del paziente, il tipo di esame ecografico da effettuare e soprattutto il distretto anatomico vascolare da indagare; inoltre la dose veniva aumentata o diminuita per ottenere un maggiore effetto o una maggiore durata dell’amplificazione del segnale, naturalmente senza oltrepassare le dosi massime consigliate.

L’amplificazione dell’ecoriflettività era indotta principalmente dalle microbolle formatesi dopo la sospensione della polvere in acqua. La presenza dell’acido palmitico garantisce la stabilità delle microbolle per parecchi minuti, mentre queste transitano attraverso il cuore e nei polmoni, nonché successivamente nel letto vascolare prima di dissolversi nel torrente ematico. Le microparticelle di galattosio, invece, si distribuiscono nello spazio extracellulare, dove è soggetto al metabolismo del glucosio non insulino dipendente.  Il fegato metabolizza le molecole di galattosio che se superano la concentrazione plasmatici di 50 mg/100 ml vengono escrete per via renale.

Le controindicazioni sono galattosemia e gravidanza e nei pazienti con insufficienza cardiovascolare grave è bene valutare il carico osmotico totale.

Occasionalmente, nella sede di iniezione può manifestarsi sensazione di dolore, di caldo o di freddo durante o dopo l’iniezione . Escludendo rarissimi casi di nausea, vomito, senso di vertigine, manifestazioni cutanee ed irritazione transitoria aspecifica dell’endotelio vasale, gli effetti collaterali sono praticamente inesistenti.

Più recentemente le microbolle sono state circondate da una membrana stabilizzante, che ha consentito di aumentare la durata dell’effetto contrastografico rispetto alle microbolle non stabilizzate e di permettere il passaggio transpolmonare dopo l’iniezione endovenosa. 

Si differenziano Mdc di prima generazione, costituiti da microbolle stabilizzate contenenti aria, e di seconda generazione, costituiti da microbolle contenenti gas diversi dall’aria.

Nei Mdc di seconda generazione si impiegano gas atossici dotati di alta densità, diminuita diffusibilità e/o scarsa solubilità rispetto all’aria (perflurocarboni, Sf6).

Il Mdc presenta il picco di concentrazione plasmatica dopo 1 minuto la somministrazione in bolo. Il 40-50% della dose iniettata viene eliminata attraverso l’espirato nel primo minuto dopo la somministrazione. Dopo 4 minuti è presente una concentrazione plasmatica del 17% e dopo 6 minuti  del 12%.

Il meccanismo di azione è condizionato dal diametro e dalla concentrazione delle microbolle, dalla differenza di impedenza acustica sangue/microbolle e dalle proprietà armoniche delle microbolle.

Inoltre alcuni ecografi hanno predisposto specifici software per amplificare l’effetto del Mdc, al fine di  migliorare la visualizzazione della morfologia degli organi in studio o condurre studi di perfusione per valutazioni funzionali. Grazie a questi software è possibile ottenere immagini ecografiche valutando “curve intensità-tempo”, “flash echo”, “combined contrast chain”, “coherent contrast imaging”, “real time power modulation”, “real time perfusion”, “pulse/phase inversion” ed “harmonic imaging”.

Il Mdc è indicato in tutti gli esami ecografici Doppler mono e bidimensionali del flusso ematico, in cui i pazienti presentano un segnale Doppler di intensità insufficiente. Inoltre viene utilizzato per agevolare la diagnosi di lesioni epatiche, mammarie, renali e prostatiche sulla base delle differenze della microcircolazione rispetto al parenchima normale o per distinguere tra lesioni benigne e maligne sulla base delle caratteristiche della loro microcircolazione.. Infine si è dimostrato utile nel reperimento di traumi parenchimali.

Il Mdc viene trova indicazione anche nello studio delle alterazioni di calibro dei singoli distretti cardiaci e vascolari in ecocardiografia B.-mode.

Mdc organo-specifici

Alcuni preparati più recenti hanno anche proprietà organo-specifiche: sono cioè selettivamente captati dalle cellule di Kupffer del sistema reticolo-endoteliale (RES) dopo una fase vascolare di 5-10 minuti, e determinano un enhancement del parenchima sino ad un’ora dopo la somministrazione.

Anche alcuni prodotti disegnati come Mdc puramente vascolari hanno mostrato una fase organo-specifica di tipo tardivo. Questi eco-amplificatori hanno, dunque, una doppia fase di utilizzo dia­gnostico: una fase iniziale, legata alla loro presenza in circolo (“blood pooling effect”) ed una seconda, che possiamo definire organo-specifica. Tale fenomeno rimane ad oggi comunque sconosciuto.

Mdc orali

Lo studio ecografico di vie biliari e pancreas può ri­sultare difficoltoso, e quindi diagnosticamente inade­guato, in presenza di gas nello stomaco o nell’intestino.

In passato sono stati utilizzati diversi presidi empirici, prevalentemente acqua o succhi di frutta, con lo scopo di riempire lo stomaco, disperdendo la quota gassosa, con risultati piuttosto variabili.

Alcuni hanno proposto l’utilizzo di una soluzione di cellulosa che ha migliorato la visualizza­zione dell’intestino e dell’anatomia addominale, ri­ducendo gli artefatti da gas.

Seguendo questo approccio è stato sviluppato un preparato gastrointestinale per somministrazione orale costituito da sospensione acquosa di fibre di cellulosa rivestite di simericone. Le fibre consentono la dispersione dei gas presenti nel tratto gastrointestinale, riempiono il lume distendendo la parete gastrica, e producono un’immagine ecografica omogenea che permette la creazione di una finestra acustica utile per l’indagine ecografica del retroperitoneo.

Studi clinici hanno dimostrato che tale prodotto, somministrato a dosi medie di 400 ml, migliora la

visualizzazione degli organi addominali e potrebbe essere utile anche nella valutazione di anomalie fun­zionali del tratto gastrointestinale superiore, con rife­rimento a patologia da reflusso gastroesofageo, gastroparesi e valutazioni post-operatorie, nonché del tratto distale della via biliare principale e del pancreas.

MDC PER RM

Analogamente agli altri mezzi di contrasto, anche quelli da utilizzare in RM devono possedere le usuali caratteristiche:

1.      Dipendenza dell’effetto dalla concentrazione

2.      Assenza di reattività in vivo

3.      Atossicità delle dosi utilizzate

4.      Emivita biologica breve

5.      Facile disattivazione ed eliminazione dall’organismo.

Invece, a differenza dei MdC radiologici e dei radiofarmaci, i quali manifestano la loro presenza in forma diretta, queste sostanze agiscono indirettamente sull'immagine modificando i tempi di rilassamento dei nuclei di H1. Il contrasto tra due tessuti in RM può essere aumentato sia abbattendo che aumentando l’intensità di segnale di uno dei due tessuti.

Essi si distinguono o in base al tropismo od alle proprietà.

In base al tropismo di organo, i Mdc in RM, oggi disponibili, vengono distinti in 7 classi:

Mdc di prima generazione

Extracellulari:, sono costituiti da ioni metallici chelati a molecole prive di specificità tissutale, capaci di diffusione interstiziale ed escreti per filtrazione glomerulare;

Mdc di seconda generazione

Epatobiliari: nei quali è forzata l'escrezione biliare attraverso l'introduzione nella molecola di gruppi chimici specifici;

Reticoloendoteliali: costituiti da sostanze, «particolate» para‑ o superparamagnetiche assoggettate a fagocitosi reticoloendoteliale;

Intravascolari: costituiti da macromolecole a lunga persistenza in circolo, come l'albumina e la polilisina, legate a ioni paramagnetici;

Linfografici: come la magnetite iniettata sottocute;

Tumore‑specifici: come anticorpi monoclonali e nanopolimeri complessati con ioni paramagnetici, ferrosomi fagocitati da macrofagi peritumorali.

Gastrointestinali: costituiti da complessi paramagnetici o superparamagnetici dissolti in sostanze approvate per uso alimentare. Sono distinti in positivi o negativi, secondo l’effetto sull’intensità di segnale delle cavità intestinali, o in miscibili o non con il contenuto delle cavità intestinali. 

In relazione alle proprietà magnetiche, i Mdc in RM possono essere distinti in 4 classi:

  1. Diamagnetici;
  2. Paramagnetici;
  3. Ferromagnetici;
  4. Superparamagnetici.

Sostanze diamagnetiche (bario-perfluoro-carboni-017) Sono sostanze che presentano un momento magnetico nullo, cioè hanno elettroni orbitali appaiati e non vengono pertanto influenzati dalla presenza del campo magnetico. La loro suscettibilità magnetica è molto piccola e quindi la loro influenza sui tempi di rilassamento T1 e T2 dell'acqua è trascurabile. Queste sostanze non presentano un interesse clinico rilevante; sono state proposte unicamente come m.d.c. per il tratto gastrointestinale.

Sostanze paramagnetiche (Gd3+, Mn2+, Fe3+). Sostanze che contengono atomi con mo-mento magnetico positivo (elettroni orbitali spaiati). La caratteristica di queste sostanze è quella di non presentare una 'memoria magnetica'. Le proprietà paramagnetiche sono presenti, infatti, solo se sottoposte all'azione di un campo magnetico esterno; quando questo viene rimosso l'effetto magnetico della sostanza è perso. Le sostanze paramagnetiche che vengono generalmente utilizzate come m.d.c. positivi (T1 rilassanti) sono quelle più interessanti e più utilizzate da un punto di vista clinico (Gd e Fe) perché caratterizzate da un elevato effetto contrastografico accanto ad un elevato range di sicurezza per il paziente. Infatti anche se la maggior parte degli ioni paramagnetici posseggono un profilo tossicologico sfavorevole questi sono utilizzati solo sotto forma di chelati. Si riduce in tal modo la tossicità dello ione ed il chelante funge nel contempo da veicolo tessutale influenzandone la distribuzione corporea e .l'escrezione. Lo ione paramagnetico di maggior interesse è il Gd+++, il quale possiede 7 elettroni spaiati e ha quindi un momento, magnetico elettronico elevato. Il chelato più diffuso è i1 Gd‑DTPA salificato con metilglucamina. Il Gd‑DTPA non induce, di norma, alterazioni emodinamiche. Il Gd‑DTPA è escreto rapidamente per via urinaria (emivita di 20 minuti). La farmacocinetica è simile a quella dei MdC iodati uroangiografici.  La tossicità è modesta e si estrinseca con incostante, lieve e transitorio aumento del Fe serico per un periodo massimo di 24 ore, e con rare, ma possibili, reazioni anafilattoidi. L'incidenza di effetti secondari (cefalea, nausea, vomito, ipotensione, tachicardia) è molto bassa circa 2%.

Sostanze superparamagnetiche (ossidi di ferro) Sono sostanze di piccole dimensioni che mutano la loro azione magnetica una volta che si aggregano in formazioni di dimensioni maggiori detti 'domini ' (0>50 nm). L'effetto sulla suscettibilità magnetica provocato dall'aggregazione è esponenziale e di circa mille volte superiore a quello che si sarebbe ottenuto dalla semplice sommatoria delle suscettibilità delle singole particelle (superparamagnetismo).

Queste particelle (ossido di ferro) sono facilmente magnetizzabili fino ad un valore di saturazione dopo il quale, all'aumento del campo magnetico, non corrisponde un aumento di magnetizzazione indotta. La magnetizzazione delle particelle svanisce all'eliminazione del campo magnetico. Queste sostanze, per la loro grande efficacia contrastografica, sono state adottate come base per molti m.d.c. negativi sia per il tratto gastrointestinale che per il fegato. La loro azione è più evidente qualora si lavori con sequenze T2 pesate.

Sostanze ferromagnetiche Sono composti di ossido di ferro che conservano un momento magnetico macroscopico anche dopo che il campo magnetrico esterno è stato rimosso. Queste sostanze non vengono generalmente utilizzate come m.d.c.

Ad oggi, il gadolinio è il Mdc ev metallico paramagnetico iniettato più diffuso in RM.

Produce un aumento dell’intensità del segnale nelle immagini T1-pesate. Non presenta controindicazioni, tranne un’anamnesi positiva a reazioni allergiche per l’uso stesso di gadolinio. Sono state infatti descritte reazioni avverse all’uso del gadolinio fino alla morte del paziente, ma fino ad oggi queste sono state molto rare. La possibile reazione anafilattoide al gadolinio richiede un trattamento simile a quella per l’uso di Mdc ionici e non. La quantità di gadolinio da somministrare in un esame di RM è di 0,1 mmol/kg per ev  (anche 0,2 mmol/kg), per cui un paziente di 70 kg riceverà una dose approssimativa di 14 ml di gadolinio.

DOMANDE.

Quali tipi di mdc ev si usano in radiologia tradizionale?

Quali tipi di mdc ev si usano in ecografia?

Quali tipi di mdc ev si usano in risonanza magnetica?

Perché si usano i mezzi di contrasto a somministrazione endovenosa in radiologia?

Quanti tipi di Mdc a somministrazione endovenosa conosci?

Quali sono i vantaggi dei Mdc non ionici?

Quali sono gli svantaggi dei Mdc non ionici?

In che percentuale si hanno reazioni avverse alla somministrazione di Mdc?

Che reazioni si possono avere dopo somministrazione di Mdc sia di tipo ionico che non-ionico?

Cosa sono le reazioni anafilattoidi?

Che cosa sono le reazioni non-idiosincrasiche?

Che cosa sono le reazioni locali?

Come sono divise, in base alla gravità, le reazioni al Mdc?

Come si distinguono le reazioni ipotensive da reazioni vaso-vagale e da reazioni idiosincrasia?

Quali sono i trattamenti da adottare nei casi di ipotensione?

Quali condizioni controindicano assolutamente l’uso dei Mdc?

Per quali condizioni è controverso l’uso dei Mdc?

In cosa consiste la premedicazione nei pazienti a maggior rischio di reazioni avverse al Mdc?

Qual è la mortalità per l’uso dei Mdc?

Quale è il trattamento in una reazione anafilattoide?

Che cos’è il gadolinio?

Quali controindicazioni ha l’uso del gadolinio?

In che dose è usato il gadolinio?

Quante sono le classi di mdc in RM?

Perché si ricorre all’uso di mdc in ecografia?

Quali Mdc sono usati in radiologia per lo studio dell’apparato digerente?

Perché si usa il bario?

Che cos’è un esame a doppio contrasto?

Che caratteristiche deve avere il bario solfato per un esame a doppio contrasto?

Quando è controindicato l’uso di bario?

Quando è controindicato l’uso di mezzi di contrasto iodici idrosolubili?

Quali sono le indicazioni per un esame dell’esofago?

Come viene eseguito un esame dell’esofago?

Che cos’è uno studio del tratto gastrointestinale superiore?

Quali sono le indicazioni per uno studio del tratto gastrointestinale superiore?

Come deve essere eseguito lo studio dello stomaco a doppio contrasto?




Quali sono le metodiche usate per lo studio del piccolo intestino?

Che cos’è un clisma del tenue?

Quali sono le indicazioni per l’esecuzione di un clisma del tenue?

In cosa consiste la preparazione intestinale per l’esecuzione di un clisma del tenue?

Come viene eseguito un clisma del tenue?

Come si studia il colon?

Quali sono le indicazioni per un clisma del colon?

Quale è la preparazione intestinale per il clisma del colon a doppio contrasto?

Qual’è la preparazione intestinale per un clisma del colon?

Come va eseguito un clisma del colon?

Quando un clisma del colon può essere anche terapeutico?

Uso delle indagini di diagnostica per immagini: Sensibilità, Specificità, Accuratezza, Valore predittivo positivo e negativo

Quando un’indagine ricerca un determinato parametro in una popolazione, in base ai risultati, si distinguono 4 gruppi di individui:

Veri positivi (VP) : l’indagine è risultata positiva ed era presente la malattia

Veri negativi (VN) : l’indagine è risultata negativa e non era presente la malattia

Falsi positivi (FP) : l’indagine è risultata positiva ma non era presente la malattia

Falsi negativi (FN) : l’indagine è risultata negativa ma era presente la malattia

Infatti, per quanto valida possa essere una indagine, essa non fornisce mai risultati perfettamente rispondenti alla realtà: c’è sempre il rischio, o meglio la probabilità, che classifichi come positivi individui sani, o come negativi pazienti ammalati.

Quindi non esistono indagini che forniscano risultati certi ed affidabili in tutte le situazioni e nel 100% dei casi. 

L’esito a favore o meno della presenza di un parametro della malattia ricercata, deve essere visto come una indicazione di probabilità, tranne nei rari casi di indagini patognomoniche.

Infatti, le indagini di diagnostica per immagini si possono distinguere in due categorie: test patognomonici e non patognomonici.

Si definisce patognomonica un’indagine che quando positiva indica con sicurezza la presenza della parametro ricercato; non patognomonica quella che indica presumibilmente la presenza o l’assenza del parametro ricercato.

Il convincimento che i test patognomonici siano migliori di quelli non patognomonici è errato: questo non è sempre vero, perché nel giudicare un’indagine migliore di una altra, occorre tenere presente una serie di fattori, quali dei costi maggiori o una frequenza più elevata dei falsi negativi.

Per stimare la capacità di una indagine di individuare fra gli individui di una popolazione quelli provvisti del carattere ricercato si impiegano due indici: la sensibilità e la specificità.

La sensibilità esprime la frequenza con la quale una indagine risulta positiva in una popolazione di soggetti che hanno la malattia cercata, cioè la capacità dell’indagine di identificare la presenza della malattia. Essa si calcola applicando la seguente formula: sensibilità=VP/(VP+FN)

La specificità esprime la frequenza con la quale una indagine risulta negativa in una popolazione di soggetti che non hanno la malattia cercata, cioè la capacità dell’indagine di accertare l’assenza della malattia. Essa si calcola applicando la seguente formula : specificità=VN/(VN+FP)

Quindi sensibilità e specificità definiscono  l’affidabilità di una indagine, quantificando la tendenza a risultare rispettivamente positiva nei soggetti portatori della malattia cercata e negativa nei soggetti sani. Si tratta di indici cosiddetti aprioristici,  che si riferiscono in senso generale alla metodica diagnostica.

Talvolta, invece, è possibile raffrontare la concordanza di due indagini applicati alla stessa popolazione, se si presuppone che una delle due indagini sia infallibile.

Questo indice, detto di concordanza, esprime la proporzione di individui identificati correttamente come portatori/non portatori del carattere ricercato da un indagine diagnostica. In questo caso si può parlare anche di efficienza della indagine. Alcuni utilizzano come sinonimo il termine accuratezza.

Essa si calcola applicando la seguente formula accuratezza diagnostica  = (VP+VN)/(VP+VN+FP+FN). L’utilità di questo indice rimane controverso.

Questi tre indici, tuttavia, non esprimono  l’attendibilità del risultato diagnostico, positivo o negativo,  ottenuto in uno specifico soggetto che abbia effettuato l’esame.

Questo aspetto del problema, cosiddetto aposterioristico,  ha come oggetto di attenzione il risultato dell’indagine: viene valutata non più la scelta se effettuare o meno l’indagine anche in riferimento alle altre disponibili, ma il risultato ottenuto. In altre parole si chiede di quantizzare la probabilità che il soggetto, dopo un’indagine in cui sia risultato positivo per la malattia cercata, abbia realmente quella malattia.

In questo caso si preferisce utilizzare altri due indici.

Il primo è detto  valore predittivo positivo (vpp) ed esprime la frequenza con la quale la malattia è realmente  presente  nella popolazione  di soggetti risultati positivi al test. Esso si calcola applicando la seguente formula vvp  = VP/(VP+FP).

Questo valore è però influenzato dalla oculatezza con la quale il medico filtra i pazienti da sottoporre all’indagine, selezionando di fatto,  una popolazione di soggetti con più o meno alta probabilità di presenza di malattia.

Il secondo è detto valore predittivo negativo (vpn) ed esprime la frequenza con la quale la malattia è realmente assente nella popolazione di pazienti risultati negativi al test. Esso si calcola applicando la seguente formula vpn  = VN/(VN+FN).

Quindi vpp e vpn esprimono il grado di credibilità che è possibile attribuire rispettivamente al risultato positivo o negativo di una indagine.                      

Medicina Nucleare.

Premesse generali.

Il ruolo della Medicina Nucleare è condizionato dalle altre metodiche disponibili, dalle caratteristiche del paziente, dal contesto operativo (che va visto a livello di routine con tempi, apparecchiature e competenze che sono molto spesso diverse da quelle che sembrano standard sui libri e su riviste scientifiche), dalla complessità e durata dell’iter diagnostico, da problematiche socio economiche, tra le quali sia la disponibilità e la distribuzione delle strutture sul territorio che i recenti livelli essenziali di assistenza.

Ma l’apporto della Medicina Nucleare non è solo simile a quello delle altre tecniche di diagnostica per immagini, cioè di tipo “morfostrutturale”, che ha l’anatomia patologica come golden standard, ma anche di tipo “funzionale”, in cui acquistano valore i presupposti fisiopatologici delle malattie.

Per questo motivo la Medicina Nucleare è in grado di esprimere prerogative assolutamente originali.

Tuttavia è opportuno eliminare alcuni pregiudizi nei suoi confronti legati, con assoluta preminenza, alla paura dei suoi rischi e, con minore rilievo, ai suoi costi.

Rischi (e costi).

Un grande problema per la piena diffusione della Medicina Nucleare è costituito dalla sua sostanziale identificazione,  da parte di tutti quelli che non hanno una corretta informazione,  con Hiroshima e Chernobyl.

Alcuni infatti commettono questo errore grossolano, dovuto alla materializzazione irrazionale della paura del rischio che considera uguali i rischi della bomba atomica o di un incidente ad una centrale nucleare con quelli presenti in un esame scintigrafico.

Per avere una valutazione corretta dei rischi presenti in un esame diagnostico con radioisotopi (scintigrafia) occorre analizzare 5 punti fondamentali:

la differenza tra pericolo e rischio;

la differenza tra rischio e paura del rischio;

cosa significa rischio “stocastico”;

qual è l’ordine di grandezza dell’irradiazione legata ad una scintigrafia;

qual è l’ordine di grandezza del rischio di una scintigrafia comparato ad altri rischi.

Differenza tra pericolo e rischio.

Il rischio dipende dal prodotto del pericolo per la probabilità.

La probabilità dipende dalla entità dell’esposizione al pericolo e dalla suscettibilità del soggetto.

Pericolo: Il pericolo di morire cadendo da una montagna è estremamente più alto rispetto a quello di morire cadendo da un marciapiede.

Probabilità: La probabilità di cadere sedendo a 10 metri dal precipizio di una montagna è nettamente più bassa rispetto a quella che esiste stando in equilibrio su di un piede su di un marciapiede.

Esposizione: La probabilità di cadere stando in equilibrio su di un piede aumenta all’aumentare del tempo in cui viene tenuta questa posizione.

Suscettibilità: la probabilità di cadere stando in equilibrio su un marciapiede è maggiore per una persona anziana che per un ragazzo.

Quindi ha il maggior rischio di morire per caduta, nell’esempio sopra riportato, una persona anziana in equilibrio per un tempo lungo su un marciapiede.

In Medicina Nucleare, le radiazioni ionizzanti sono sicuramente pericolose. Il rischio di morire è peraltro legato alla probabilità che esse determinino danno. Questa è molto alta per un’alta esposizione, quale quella legata ad una bomba atomica o ad un incidente nucleare. Estremamente più bassa per la dose di irradiazione legata agli esami scintigrafici, che è molto bassa, come vedremo successivamente.

Differenza tra rischio e paura del rischio.

La paura di volare in aereo è aumentata enormemente dopo l’episodio terroristico delle torri gemelle.

Il rischio di volare è rimasto assolutamente immodificato dopo l’11 settembre 2001 e rimane  legato con maggiore probabilità ad eventi non terroristici.

La probabilità di morire in un volo aereo non aumenta linearmente all’aumentare dei voli, potendo “concretizzarsi” anche al primo volo.

La probabilità che l’evento terroristico avvenga sul proprio volo è minima.

Il rischio di morire in aereo è 20 volte più basso rispetto a quello che si corre in auto e 400 volte minore, nel caso si usi un motorino.

In Medicina Nucleare, il rischio legato agli esami scintigrafici è estremamente più basso della paura del rischio nei suoi confronti. Nella paura del rischio c’è un altissimo fattore di moltiplicazione irrazionale dovuto all’identificazione delle scintigrafie con Hiroshima e Chernobyl.

Cosa significa rischio stocastico (vedi anche capitolo di radioprotezione).

Rischio stocastico, significa che avviene casualmente.  L’evento che determina il cancro può non avvenire mai o avvenire la prima volta che viene eseguito un esame scintigrafico. La probabilità di avere un cancro dopo scintigrafia non aumenta linearmente, vale a dire non cambia significativamente aumentando il numero degli esami a cui uno si sottopone.  Un modo semplice per capire questo punto è pensare ad un superenalotto al contrario: chi gioca per la prima volta una sola colonna può vincere; può non vincere chi ha giocato un milione di schedine. In entrambi i casi la probabilità di vincere è estremamente bassa.

Lo stesso ragionamento va fatto per gli esami diagnostici di Medicina Nucleare. Per capire l’entità del rischio di morire legato ad essi occorre ricordare che l’immagine in medicina nucleare ha come base della sua formazione le radiazioni gamma, radiazioni di origine nucleare (da qui il nome di Medicina Nucleare) emesse da un numero estremamente piccolo di molecole radioattive (radionuclidi e/o radioisotopi e/o radiocomposti) somministrate al paziente. Le radiazioni gamma sono radiazioni elettromagnetiche, senza massa né carica, e proprio per queste caratteristiche hanno una bassissima  probabilità di colpire, per l’esiguità del loro numero e l’alto potere penetrante  (che le fa uscire per la quasi totalità dal paziente), il bersaglio “fondamentale”, il DNA in moltiplicazione, che occupa una piccolissima parte dello spazio biologico da loro attraversato. Tra l’altro, eventuali mutazioni possono anche non determinare danno  perché il cancro può svilupparsi solo se il DNA è colpito in alcuni punti critici dove le mutazioni possono diventare oncogene.

Occorre anche ricordare che la cascata oncogenica può non portare alla morte perché esiste una possibile azione riparativa sul DNA, perché esistono cellule di difesa dell’organismo in grado di distruggere le prime cellule trasformate, perché le prime cellule neoplastiche possono non trovare uno stroma ed un pabulum idoneo, perché la neoplasia che si sviluppa può avere malignità così ridotta da poter non essere la causa di morte del paziente. Il rischio certamente esiste ed è più alto là dove esiste una maggiore radiosensibilità (suscettibilità), come in gravidanza e in età pediatrica. Ciò, peraltro,  non comporta controindicazioni assolute nel senso che esiste la possibilità di eseguire esami scintigrafici in tutti i pazienti, se c’è l’indicazione clinica ed esiste un favorevole rapporto costo/beneficio nei confronti di metodiche concorrenti allo stesso obiettivo diagnostico. In tal senso,  ricordando come premessa assoluta che “primum non nocere”, se è vero che non esistono al momento significative giustificazioni ad un esame in gravidanza sono moltissimi i pazienti pediatrici  in cui il rapporto costo/beneficio degli esami scintigrafici è estremamente favorevole.

4) Qual è l’ordine di grandezza dell’irradiazione legata ad una scintigrafia.

Che i rischi legati agli esami diagnostici di Medicina Nucleare siano estremamente ridotti lo si desume avendo consapevolezza del livello di irradiazione legato agli esami scintigrafici. Le radiazioni che colpiscono un uomo non sono legate solo agli esami medico nucleari. Esiste una radiazione cosmica, la cui entità varia al variare dell’altezza, ed un’ampia serie di cause di irradiazione dovute ad es. alla radioattività naturale, al radon degli impianti di rilevazione  degli incendi, agli impianti televisivi, etc. Per non parlare delle problematiche legate alle comunicazioni telefoniche. A titolo esemplificativo la dose da radiazione cosmica ricevuta durante un volo in Concorde (a 15.000 metri) corrisponde a 10 uSv /ora; volando in Boeing (10.000 m) tale dose si riduce ad un valore di 5, per diventare 0.1 a Bormio (2000 m) e 0.03 a Rimini (livello del mare). La dose che un paziente riceve per un esame medico nucleare varia a seconda dell’esame effettuato. Facendo alcuni esempi, essa è di 0.4 mSv/ora per una scintigrafia renale, di 1 per una scintigrafia tiroidea, di 3.6 per una scintigrafia scheletrica, e per altri esami ancora inferiore. Si tratta di una dose mediamente più bassa rispetto alla dose di esami radiologici tradizionali o CT  corrispondenti. E i suoi valori sono estremamente bassi, come risulta dal confronto con l’irradiazione cosmica. Per capirlo, basta notare che l’esecuzione di una scintigrafia renale comporta una dose di irradiazione corrispondente a quella ricevuta in 40 ore di volo in Concorde.

5) Qual è l’ordine di grandezza del rischio di una scintigrafia comparato ad altri rischi.

La diretta conseguenza della bassa dose di irradiazione di questo discorso è che il rischio di morte dovuto a cancro dovuto ad esami scintigrafici è estremamente più basso rispetto alla naturale incidenza del cancro nella popolazione generale ( 35 - 250 casi per milione di persone). Tale rischio di morte corrisponde a quello presente in attività giornaliere quali viaggiare 3000 Km in motocicletta, arrampicarsi  75 minuti in montagna, 17 ore di vita quotidiana  di un uomo di 60 anni.

Va anche messo in evidenza nell’analisi dei rischi comparati che gli esami medico nucleari non hanno controindicazioni assolute, per l’assenza di tossicità, che rende possibile l’esecuzione di esami scintigrafici in tutti  i pazienti, senza dover temere pericoli inaspettati o essere costretti ad eseguire esami preliminari. A tale proposito,  è opportuno ricordare che i rischi collegati agli esami diagnostici non sono solo quelli dovuti alle radiazioni ionizzanti, ma anche quelli legati alla tossicità ed alle reazioni avverse (come per alcuni mezzi di contrasto), alla modalità di somministrazione (come nelle metodiche angiografiche), alla presenza di pacemakers e parti metalliche (come per la Risonanza), alla narcosi, ai farmaci e/ o allo stress ergometrico collegati ad esami cardiologici o nefrologici, etc. 

Quindi a conclusione di tutto questo discorso i rischi legati agli esami scintigrafici sono estremamente bassi. Peraltro gli  esami scintigrafici devono essere eseguiti solo quando il rapporto costo/beneficio li giustifica, cioè quando esiste un reale interesse clinico originale o sostitutivo anche nei confronti di metodiche che non utilizzano radiazioni ionizzanti. Va anche ricordato che il rapporto costo/beneficio va valutato complessivamente alla luce degli elementi segnalati nelle premesse generali.  

Un altro pregiudizio nei confronti della Medicina Nucleare è legato al fatto che molti pensano che tutti gli esami scintigrafici sono estremamente complessi e costosi. Al contrario, si tratta di esami, nella stragrande maggioranza dei casi, estremamente semplici e atraumatici, con un costo che in moltissimi casi è compreso nelle decine di migliaia di lire. Tra l’altro il “costo di produzione” di un esame scintigrafico può essere estremamente variabile, con significativi risparmi ottenibili aumentando il numero delle prestazioni o ottimizzando l’organizzazione del lavoro. Infatti, all’aumentare del numero degli esami non si abbassano soltanto i costi legati alle apparecchiature ed al personale, ma soprattutto quello dei materiali. La grande maggioranza dei radiocomposti iniettati nel paziente si ottengono aggiungendo in una fiala contenente un liofilizzato una quota variabile di radioattività. Tale fiala potrà essere utilizzata, allo stesso costo, sia per un solo paziente che per molte unità, con significativi risparmi economici in quest’ultimo caso, da aggiungere a quelli legati ad un’ottimale gestione delle problematiche legate al cosiddetto “decadimento” della radioattività. A queste riduzioni dei costi si aggiunge poi il risparmio complessivo ricavabile nel caso in cui la prestazione determini un guadagno negli iter diagnostici, nella scelta terapeutica, nella riduzione dei tempi di diagnosi e degenza.

Generalità della Medicina Nucleare.

La Medicina Nucleare è quella branca specialistica della Medicina  che utilizza a scopo diagnostico e/o terapeutico sostanze radioattive. Ha campi di applicazioni sia “in vivo” che “in vitro”.

In vivo viene utilizzata sia in ambito diagnostico che terapeutico (quest’ultima detta anche terapia radiometabolica). L’ambito diagnostico si esprime sia attraverso l’analisi di immagini, che rappresenta il campo nettamente prevalente di tutte le applicazioni, che utilizzando sonde di rilevazione della radioattività. Tali ultime metodiche, senza immagini , che avevano ristretto le loro indicazioni in ambiti estremamente specialistici, stanno scatenando interessi crescenti grazie alla diffusione di sonde mobili che hanno reso possibile la chirurgia radioguidata alla base, ad es.,  della metodica  di individuazione intraoperatoria del cosiddetto linfonodo sentinella o altre nuove applicazioni quali la VEST, che permette il monitoraggio continuo della frazione di eiezione del ventricolo sinistro, durante la normale vita quotidiana.

Spazi applicativi in crescita sono anche presenti nella terapia radiometabolica. Accanto alle applicazioni “storiche” del radioiodio nel carcinoma differenziato della tiroide e negli ipertiroidismi, diventano sempre più numerose le indicazioni, ad es.,  nella terapia palliativa delle metastasi ossee, nei neuroblastomi ed in altri tumori di origine neuroectodermica,  nella radiosinoviectomia, nei tumori cerebrali, nei linfomi.

Le applicazioni “in vitro” della radioattività hanno rivoluzionato la diagnostica di laboratorio e continuano a rappresentare un importante strumento a disposizione dei clinici e della ricerca. Va peraltro detto che le metodiche radioimmunologiche, messe a punto per il dosaggio dell’insulina da Yalow e Berson, che grazie ad esse conquistarono in tempi rapidissimi il premio Nobel, stanno perdendo spazio clinico a favore di altre tecniche immunometriche che non utilizzano la radioattività. Allo stesso modo, l’analisi in vitro sui liquidi biologici della radioattività somministrata al paziente, che permette il calcolo rigoroso, ad es., del volume plasmatico ed ematico o della sopravvivenza eritrocitaria, ha una scarsa diffusione e quindi ridotto impatto clinico. 

Elementi di fisica nucleare.

La Medicina Nucleare prende il suo nome dal fatto che utilizza, a scopo diagnostico o terapeutico, radiazioni di origine nucleare. Tali radiazioni vanno distinte in elettromagnetiche (gamma) e corpuscolate (alfa e beta). Già si è parlato delle caratteristiche delle radiazioni gamma, senza massa né carica, e del fatto che i radionuclidi gamma emittenti sono alla base della diagnostica medico-nucleare. Più articolato è il discorso sulle radiazioni corpuscolate. Le radiazioni alfa corrispondono ad un nucleo di elio, sono cioè costituiti da 2 neutroni e due protoni ed hanno quindi carica positiva. Subito dopo la loro emissione dal nucleo, poiché hanno dimensioni “grandi” nel contesto delle grandezze di riferimento molecolare, vanno a colpire quasi subito un bersaglio biologico, determinando un danno locale. Quindi, i radionuclidi alfa emittenti sarebbero, a livello teorico, un ottimo strumento terapeutico dei tumori perché, qualora si concentrassero esclusivamente ed omogeneamente a livello del tessuto neoplastico, distruggerebbero il tumore salvaguardando i tessuti sani circostanti.  Il problema è che se si concentrano al di fuori della neoplasia possono determinare danni anche gravi sui tessuti sani. Inoltre, se non si concentrano omogeneamente nella neoplasia possono non distruggere una parte di essa non avendo quindi effetto risolutivo. Nei confronti dei radionuclidi alfa emittenti c’è quindi un grande interesse di ricerca, legato in particolare ad un possibile uso per somministrazione intratumorale, ma estrema circospezione a considerarli già uno strumento terapeutico maneggevole. Caratteristiche più favorevoli ad un uso in terapia hanno i radionuclidi beta emittenti, intendendo con tale denominazione quelli che emettono radiazioni beta negative. Tali radiazioni nucleari hanno la massa di un elettrone e carica negativa. Ricordando che cariche dello stesso segno si respingono, avviene che dopo la loro emissione, trovandosi a viaggiare in un universo fatto prevalentemente di cariche negative (gli elettroni), riescono a fare un discreto tragitto nella materia (in un ordine che va dai microns ai millimetri) prima di colpire il bersaglio “biologico”. Se è quindi vero che hanno minor poter distruttivo locale rispetto alle radiazioni alfa, è anche vero che creano minori problemi, possedendo caratteristiche preferenziali per un uso in terapia radiometabolica. L’emettitore beta più usato è lo Iodio-131, che ha un ruolo importante nella terapia del cancro tiroideo differenziato e nell’ipertiroidismo. Un discorso completamente diverso è quello che riguarda le radiazioni nucleari beta positive o positroni, che hanno anch’esse la massa dell’elettrone, ma carica positiva. Ricordando che cariche di segno opposto si attraggono, avviene che, subito dopo l’emissione dal nucleo, il positrone interagisce con un elettrone orbitale, carico negativamente, dando vita ad una reazione che prende il nome di annichilazione. Questa reazione porta alla scomparsa della massa del positrone e dell’elettrone e alla loro trasformazione nell’energia di due radiazioni gamma, emesse nella stessa direzione, ma con verso opposto. Si tratta di una splendida dimostrazione dell’equivalenza tra massa ed energia, ipotizzata da Einstein. A livello pratico, quello che importa sapere è che un radionuclide emettitore di positroni equivale ad un radionuclide che emette radiazioni gamma, trovando quindi spazio nel campo della diagnostica e non della terapia. I radionuclidi emettitori di positroni sono la base della metodica che rappresenta, al momento, il vertice metodologico della Medicina Nucleare, la Tomografia ad emissione di positroni (o PET).

10                Tecniche medico nucleari

Apparecchiature e tecniche

Le metodiche diagnostiche di Medicina Nucleare sono dette ad emissione. In altre parole, il segnale alla base dell’immagine è nelle radiazioni gamma emesse da un paziente al quale è stato somministrato un radiocomposto.

Come per la Radiologia tradizionale, anche per la Medicina Nucleare esiste la possibilità di metodiche planari o tomografiche (tridimensionali).

Le metodiche planari vengono eseguite utilizzando la Gamma camera, che può produrre immagini statiche o sequenziali. L’immagine statica planare prende il nome di scintigrafia. L’acquisizione dinamica permette la valutazione della cinetica di un radiocomposto (concentrazione, transito, eliminazione, etc.) dando vita ad esami  che prendono il nome dalla fase o dall’organo valutato (isotopoangiografia, scintigrafia renale sequenziale, scintigrafia epatobiliare,  etc.). E’ importante notare come, a differenza di quanto avviene negli esami dinamici radiologici, quali la urografia,  dove ogni nuova immagine accresce il carico dosimetrico, in medicina nucleare si possono acquisire centinaia di immagini senza aumentare la dose di irradiazione del paziente.

Le metodiche tomografiche ad emissione vengono distinte sulla base dei radionuclidi utilizzati. Prende il nome di SPET (Tomografia ad emissione di fotone singolo) quella che utilizza radionuclidi emittenti radiazioni gamma; il termine PET (Tomografia ad emissione di positroni) è invece dato alla metodica che utilizza gli emettitori di positroni. Senza entrare in analisi troppo tecniche,  diciamo che la SPET è nettamente più diffusa perché è basata sui radiocomposti usati nella routine clinica di tutti i giorni. La PET, invece,  ha bisogno per una sua ottimale utilizzazione della disponibilità nelle sue adiacenze della macchina che produce i più importanti radionuclidi emettitori di positroni, il ciclotrone. Ne risulta un aumento dei costi operativi e la necessità di strutture ad organizzazione complessa, con la conseguenza di una minore presenza di sistemi PET sul territorio. D’altra parte,  esiste oggi in tutto il mondo con un sistema sanitario avanzato un grande sforzo per rendere clinica la PET aumentandone la diffusione, in particolare per le indicazioni estremamente importanti in oncologia dell’analogo radiomarcato del glucosio, il Fluoro-18 deossiglucosio. Stimolanti prospettive cliniche, ma con ambiti applicativi attuali prevalentemente legati alla ricerca, sono quelle legate ad altri radiocomposti marcati, oltre che con il fluoro-18,  con carbonio-11, azoto – 13 e ossigeno-15, che permettono la marcatura delle più importanti molecole di interesse biologico.

Un'altra linea di sviluppo fondamentale che riguarda le apparecchiature, già disponibile sul mercato,  è legata alla messa a punto di metodiche in grado di sovrapporre l’informazione funzionale, ottenuta con un esame PET o SPET, a quella morfostrutturale, ottenuta con la TC o la Risonanza Magnetica. Questo approccio permette di avere  su una sola immagine la precisa definizione anatomica, tipica delle metodiche radiologiche,  insieme alla caratterizzazione biologica della Medicina nucleare, con un valore diagnostico aggiunto che presenta grandi prospettive cliniche per una migliore definizione diagnostica, per meglio definire i campi di radioterapia, per una biopsia guidata sulla parte vitale del tumore . L’apparecchiatura attualmente al vertice tecnologico della Medicina Nucleare è appunto la PET-TC, cioè una macchina che è in grado di fare nello stesso paziente, in contemporanea un esame PET ed un esame TC ad alta risoluzione. 

Ad integrazione di quanto detto, ricordiamo che in Medicina Nucleare esistono anche tecniche di acquisizione sincronizzate con l’elettrocardiogramma, che prendono il nome di tecniche “gated”, in grado di fornire utili informazioni sulla cinetica cardiaca. Più recentemente, sono state proposte anche metodiche di sincronizzazione degli esami con gli atti respiratori, per migliorare l’analisi a livello polmonare.

Alle apparecchiature per l’imaging occorre anche aggiungere le sonde, che permettono  un informazione clinica senza immagini.  Accanto a quelle tradizionali che hanno applicazione, ad es. , nello studio della captazione tiroidea o dei siti di emocateresi, stanno acquisendo interesse sempre crescente quelle mobili, utilizzate per la chirurgia radioguidata, cioè per tecniche quali l’individuazione del linfonodo sentinella nel carcinoma mammario. Interessante è anche la cosiddetta VEST, un sistema Holter che permette la rilevazione continua per molte ore della frazione di eiezione del ventricolo sinistro, in condizioni di vita quotidiana, durante test farmacologici, etc.

Un ruolo centrale per la Medicina Nucleare ha infine il Computer. Esso viene utilizzato non solo per la ricostruzione degli studi tomografici, ma anche per “computerizzare” gli esami. In questa definizione il termine computerizzato viene presentato con un’accezione diversa rispetto a quella solita, equivalente a “digitale”. Computerizzato viene infatti qui usato per definire la capacità di esprimere il dato diagnostico in termini numerici, ai fini della possibilità di una valutazione quantitativa con i vantaggi che vedremo descritti fra breve. Evidentemente, nell’esame computerizzato esistono tutti i vantaggi generali dell’esame digitale, legati alla possibilità di elaborazione, sottrazione e sovrapposizione di immagini, diminuzione degli errori di acquisizione,  capacità di archiviazione elettronica, telediagnosi, etc. che sono presenti in tutti gli esami , anche non medico nucleari, che utilizzano il computer.

11                Formazione della immagine scintigrafica

 

Caratteristiche dell’imaging in Medicina Nucleare

L’imaging radioisotopico si basa su presupposti di concentrazione del radiofarmaco (e non di differenze di densità).

L’esame è possibile solo sul vivente e permette una valutazione “funzionale”. Ciò significa che viene visualizzato solo ciò che concentra e che si ottengono  informazioni fisiopatologiche e non morfostrutturali. In altre parole, se si utilizza un radiocomposto, come il radiocollide, che si concentra negli organi dove si trovano cellule reticoloendoteliali si visualizzano il fegato e la milza ( e in minor misura il midollo), ma non i reni che sono adiacenti. La concentrazione avverrà anche in sede eterotopica in presenza, ad es.,  di tessuto splenico in sede pelvica, ad.es., a condizioni che tale tessuto sia funzionante. Non avverrà quando a livello della milza o del fegato esiste un alterazione grave di flusso (es. shunts intraepatici nella cirrosi grave), una sostituzione cellulare, una alterazione della funzione collidopessica (anche temporanea). Accanto agli esami “d’organo” (scintigrafia tiroidea, scintigrafia epatica, scintigrafia renale, etc.) esistono i cosiddetti esami “total body” eseguiti utilizzando radiocomposti che si concentrano secondo meccanismi presenti in tutto il corpo. Un esempio è la scintigrafia ossea con metilendifosfonato marcato che si concentra in tutti i punti normali e patologici dove è presente attività osteoblastica  dalla testa ai piedi.

I presupposti funzionali degli esami medico nucleari determinano caratteristiche originali, che possono talora produrre una diagnosi precoce, perché l’alterazione funzionale precede quella anatomo patologica, un migliore rapporto con prognosi e terapia, un’informazione integrativa rispetto al dato morfostrutturale, basata sulla definizione del parenchima e della sua caratterizzazione biologica. L’esame medico nucleare esprime, in genere, la funzione “parenchimale”. Quando si confrontano esami di flusso eseguiti con altri approcci di imaging  con gli esami di perfusione medico- nucleari occorre ricordare che le altre metodiche tendono a fornire informazioni sul flusso intravasale; la medicina nucleare definisce invece il flusso analizzando la concentrazione di un tracciante da parte delle cellule a valle del vaso; viene quindi anche valutata  l’importanza dei circoli collaterali o la presenza di un’alterazione parenchimale dissociata dall’alterazione di flusso.

Un’ altra caratteristica non unica, ma che la Medicina Nucleare ha sviluppato in termini estremamente significativi, è l’analisi quantitativa. Intendiamo per analisi quantitativa l’espressione del dato diagnostico in termini numerici. Ad esempio, eseguendo una scintigrafia renale sequenziale computerizzata, esiste la possibilità di calcolare il filtrato glomerulare separato dei reni destro e sinistro. Utilità si individua anche negli esami statici, planari e tomografici, ad es.,  per calcolare la quota di parenchima funzionante residuo prima di un intervento chirurgico polmonare con la scintigrafia perfusionale o per definire una possibile soglia diagnostica differenziale tra lesioni benigne e maligne captanti, usando la PET con F-18 fluorodeossiglucosio (PET-FDG). In generale, sono state messe a punto un altissimo numero di metodiche accurate, riproducibili, eseguibili in tutti i pazienti, non operatore dipendenti, che permettono valutazioni  anche in condizioni di stress ergometrico o farmacologico. L’analisi numerica che ne deriva può  permettere, tra le altre cose: 1) Individuazione di patologia non focale. 2) Migliore valutazione del dato funzionale. 3) Migliore analisi nel follow up. 4) Migliore valutazione della riposta alla terapia. 5) Una più rigorosa esecuzione di test da stimolo; 6) una più precisa valutazione diagnostica.

I più importanti radionuclidi utilizzati in Medicina Nucleare

Come detto precedentemente,  esistono differenti caratteristiche ottimali dei radionuclidi usati in diagnostica o in terapia. In diagnostica il radionuclide ideale non deve emettere radiazioni corpuscolate, che fanno danno senza fornire informazioni utili. Al contrario,  è utile che i radionuclidi utilizzati in terapia radiometabolica permettano, oltre all’azione terapeutica determinata dalle radiazioni corpuscolate, anche un imaging (legato a radiazioni gamma concomitanti o a radiazioni X da frenamento) per definire preterapeuticamente, a dosi traccianti molto più basse la possibile efficacia terapeutica.

In diagnostica si utilizzano radionuclidi gamma emittenti o emettitori di positroni.

Gamma emittenti:

Tecnezio-99m. Il più diffuso, utilizzato per marcare la maggior parte dei composti e cellule. Il pertecnetato è un analogo biologico dello iodio.

Iodio-123

Iodio- 131 (anche in terapia perché emette radiazioni gamma e  beta).

Gallio-67. Come citrato è utilizzato in oncologia, in particolare nei linfomi,  e nella diagnosi e definizione di attività di malattie infiammatorie.

Tallio – 201. Il cloruro è un analogo biologico del potassio (uso in cardiologia ed oncologia).

Indio-111. Utilizzato in particolare per la marcatura dell’octreotide, analogo della somatostatina.

Emettitori di positroni:

Utilizzati per la PET (tomografia ad emissione di positroni).

I più importanti sono il carbonio-11, l’azoto-13, l’ossigeno-15 e il fluoro- 18 (alogeno che può marcare il deossiglucosio, permettendo l’analisi del metabolismo del glucosio, che aumenta, tra l’altro,  nei tumori maligni e nell’ischemia miocardica).

Poiché hanno una breve semivita richiedono la contiguità con il ciclotrone (“la macchina” che li produce) e quindi strutture complesse ed alti costi organizzativi. 

In terapia: Si utilizzano prevalentemente radionuclidi beta emittenti , in particolare lo Iodio-131. Tra gli altri ricordiamo lo stronzio-89, il renio- 186, il fosforo-32,il samario-153.

Presupposti fisiopatologici ai più importanti esami di medicina nucleare.

Per capire il possibile ruolo di un esame medico nucleare bisogna conoscere i meccanismi di concentrazione dei radiocomposti utilizzati e le basi fisiopatologiche delle malattie che si vogliono studiare.

La concentrazione di un radiocomposto avviene anche in sedi eterotopiche e l’accumulo è presente esclusivamente in presenza di cellule “funzionalmente attive” a livello del territorio esaminato, non essendo possibile,  ad es., dove c’è fibrosi o necrosi.

Le variazioni di concentrazione e quindi la definizione di un evento patologico possono precedere le variazioni delle caratteristiche morfostrutturali di una lesione.

Alcuni esempi generali:

Traccianti iodomimetici (radioisotopi dello iodio e pertecnetato) possono essere usati per lo studio della tiroide, delle salivari, nella ricerca della mucosa gastrica eterotopica.

Traccianti vascolari, ed in particolare globuli rossi marcati, possono essere usati oltre che per l’angiocardioscintigrafia, che permette lo studio quantitativo della cinetica cardiaca, anche per l’individuazione di emorragie intestinali o per la diagnosi di certezza di angioma.

Traccianti di funzioni multiple. Alcuni traccianti danno informazioni multiple quando lo studio viene effettuato in più tempi. Ad es. il metilendifosfonato (MDP), utilizzato nella scintigrafia ossea dà informazioni sul flusso ematico nel primo minuto dopo l’iniezione, sul volume vascolare (blood pool) dopo 5-10 minuti, sull’attività osteoblastica a 2-4 ore.

In oncologia possiamo usare indicatori negativi (che definiscono la scomparsa delle cellule normali) o positivi , la cui concentrazione è aumentata nel tumore.

Alcuni indicatori positivi (o oncotropi) usati in oncologia hanno un accumulo prevalente per meccanismi “non specifici” quali l’aumentato metabolismo (Fluorodeossiglucosio), l’aumentata cellularità (sestamibi, tetrofosmina, tallio) o meccanismi non completamente ben definiti (gallio citrato).

In alcuni casi i meccanismi sono più specifici: radioiodio nelle metastasi da carcinoma tiroideo differenziato; octreotide e metaiodobenzilguanidina in tumori di origine neuroectodermica; anticorpi monoclonali diretti contro antigeni legati alla neoplasia.

Nell’infiammazione e nelle infezioni possiamo utilizzare o radiocomposti che definiscono la presenza di malattia attraverso l’individuazione dell’alterazione funzionale o traccianti dell’infiammazione, come i leucociti marcati o il gallio-citrato che è indicatore di attività di malattia in patologie come la sarcoidosi, la tubercolosi, le interstiziopatie.

Non esistono controindicazioni agli esami medico nucleari ma, proprio per la fisiologicità dell’esame, pur non necessitando nessuna preparazione, può essere indicata la sospensione di farmaci (ad es. in studi cardiaci e renali), di terapie ormonali (ad es. nella tiroide), la lontananza da possibili cause di interferenza farmacologica (ad es. contrasti iodati e captazione tiroidea).

Presupposti fisiopatologici nello studio dei vari organi e apparati.

Cuore:

Approcci principali (in particolare nella cardiopatia ischemica)

Scintigrafia miocardica con traccianti di perfusione

Angiocardioscintigrafia con traccianti vascolari

In entrambi i casi l’esame viene fatto a riposo e dopo stress (ergometrico o farmacologico)

Miocardioscintigrafia con traccianti di perfusione (Tc-99m sestamibi, Tc-99m tetrofosmina, Tallio-201 cloruro).

Si tratta di molecole che vengono captate dalle cellule miocardiche proporzionalmente al flusso ematico distrettuale fornendo quindi immagini della perfusione (e della vitalità). Non può esistere concentrazione dove c’è necrosi.

Nell’ischemia l’esame è basato sul confronto tra studio a riposo, che è normale, e studio dopo stress che mostra ridotta concentrazione a valle del vaso stenotico (se non c’è un buon compenso emodinamico). Possono essere ottenute informazioni anche nello studio del cosiddetto “miocardio vitale”.

L’esame standard è tomoscintigrafico (SPET).

Esiste la possibilità della cosiddetta gated SPET, che valuta oltre alla perfusione anche la contrattilità del ventricolo sinistro. 

Angiocardioscintigrafia con traccianti vascolari (globuli rossi marcati con Tc-99m)

Permette l’analisi della cinetica ventricolare attraverso la valutazione quantitativa globale e regionale delle variazioni di volume e forma delle cavità cardiache in condizioni di riposo e stress con il calcolo accurato e riproducibile dei più importanti parametri sistolici e diastolici.

Altri approcci:

Traccianti metabolici: (fluoro-18 desossiglucosio, acidi grassi liberi marcati) possono fornire informazioni sulla presenza di ischemia ed in particolare nella caratterizzazione del cosiddetto miocardio vitale.

Traccianti recettoriali (metaiodobenzilguanidina marcata con Iodio-123) permette l’individuazione dell’alterazione dell’innervazione catecolaminica che è un importantissimo indicatore prognostico.

Altri : indicatori della necrosi (pirofosfato) e , ancora in fase di ricerca, indicatori della placca aterosclerotica  e dell’apoptosi.

Linfoscintigrafia

Somministrando con iniezione interstiziale particelle colloidali marcate, queste vengono drenate nel flusso linfatico e vanno a concentrarsi a livello dei linfonodi regionali in funzione del flusso e della pervietà delle vie linfatiche, dell’integrità e della capacità funzionale colloidopessica dei linfonodi.

Accanto ad un ruolo nello studio del linfedema sta acquistando importanza crescente come premessa alla cosiddetta tecnica del linfonodo sentinella che è ormai diventata applicazione clinica nel ca della mammella e nel melanoma. Si tratta della più importante tra le metodiche di chirurgia radioguidata basate sulla rilevazione intraoperatoria dell’accumulo mediante sonda rivelatrice della radioattività.

Cervello

SPET del flusso cerebrale con traccianti di perfusione.

Traccianti lipofili (Tc99m PAO, Tc-99m ECD) si concentrano proporzionalmente al flusso ematico cerebrale.

Appariranno ipocaptanti non solo le aree necrotiche e quelle ischemiche, ma anche i territori ad essi neurologicamente collegati (diaschisi).

Saranno ipercaptanti le aree “iperattive”, come i focolai epilettogeni in fase critica. Non ci sarà captazione in caso di morte cerebrale.

Altri esami:

PET con Fluoro-18 desossiglucosio (FDG)

Analogo del glucosio, nutriente fondamentale a livello cerebrale. Non può essere captato in assenza di cellule e quindi a livello di territori necrotici o fibrotici e quindi permette la migliore valutazione della presenza di recidiva. Nei tumori maligni la sua concentrazione è legata alla malignità biologica. La concentrazione si riduce in tutte le condizioni patologiche caratterizzate non solo da riduzione del numero delle cellule o della perfusione, ma anche da  ridotta attività funzionale.

Altri indicatori di neoplasia (Tc-99m Mibi, Tc-99m tetrofosmina, Tallio-201 cloruro) o di infezione (leucociti marcati).

Indio-111 octreotide: diagnosi di adenomi ipofisari ed in particolare dei GH secernenti. La captazione può predefinire l’efficacia di un trattamento con analoghi della somatostatina.

Mielocisternoscintigrafia. Iniettando mediante rachicentesi un tracciante radioattivo (Indio-111 DTPA) è possibile studiare la dinamica liquorale  o evidenziare le fistole liquorali.

Metodica collegata è quella dell’iniezione di un tracciante radioattivo nel reservoir della valvola di derivazione liquorale extratecale per valutare la pervietà del sistema di derivazione liquorale.

Altri traccianti recettoriali (non ancora di uso clinico): dopamina, serotonina, acetilcolina. GABA, etc.

Scheletro

Scintigrafia ossea globale.

Usando traccianti osteotropi, quali il metilendifosfonato marcato con Tc-99m, si evidenzieranno come aree di aumentata captazione tutte le aree dove è presente aumentata attività osteoblastica (anche fisiologica).

L’aumentata concentrazione può individuare con alta sensibilità, ma senza avere criteri di specificità, tutte le lesioni caratterizzate da rimaneggiamento osseo e quindi non solo neoplastiche, ma anche traumatiche (nelle fratture accumulo solo in caso di eventi recenti), infettive,  metaboliche, etc.

L’uso nella ricerca di metastasi ossee deve essere definito sulla base della probabilità di malattia essendo particolarmente indicato nei tumori della prostata, della mammella, del polmone o in presenza di una sintomatologia algica.

Scintigrafia ossea segmentarla  trifasica.

Iniettando il paziente sotto la gamma camera ed eseguendo rilevazioni precoci e tardive, è possibile conoscere nel distretto selezionato sulla base dei sintomi, non solo l’eventuale aumento dell’attività osteoblastica, ma anche l’incremento del flusso ematico (caratteristico ad es. dell’infezione acuta) e del volume ematico (presente ad es. nell’infiammazione). Tale studio è utile per la diagnostica differenziale di alcune lesioni ossee (quale l’osteoma osteoide), la diagnosi e valutazione di attività delle osteomieliti e delle necrosi, lo studio dei distacchi ed infezioni delle protesi.

Scintigrafia osteomidollare con microcolloidi marcati a tropismo per le cellule reticoloendoteliali.

Rene

Scintigrafia renale sequenziale: 

Valuta perfusione, funzione ed escrezione renale (con possibile analisi anche della patologia uretero-vescicale). Permette l’analisi quantitativa globale e “separata” a livello dei singoli reni dei più importanti parametri funzionali quali il filtrato glomerulare (usando analoghi dell’inulina, quali il Tc-99m DTPA) o il flusso plasmatico renale (con traccianti dell’hippuran, quali lo Iodio-123 hippuran o il Tc-99m MAG3). Per la maggiore estrazione si dà oggi, specie per gli studi di interesse urologico, la preferenza a traccianti a secrezione tubulare ed in particolare al Tc-99m MAG3.

Si può collegare a due test principali:

Test al captopril: per identificare pazienti con ipertensione arteriosa, sulla base della messa in evidenza dell’alterazione del sistema renina-angiotensina dal lato della stenosi dell’arteria renale.

Test alla furosemide: durante l’esame viene somministrata endovena furosemide allo scopo di aumentare il flusso e di differenziare quindi una dilatazione delle vie escretrici renali (in particolare nel sospetto di stenosi del giunto pielo-ureterale e nel megauretere) di natura organica da una dilatazione di natura funzionale, definendo quindi la strategia da adottare.

Scintigrafia renale statica

Utilizza radiocomposti (Tc99m DMSA) che si concentrano a livello della corticale. E’ la migliore metodica per definire la presenza e la quota di parenchima funzionante, anche in sede eterotopica o a livello di patologia displasica. Il dato patologico esprime la ridotta concentrazione globale o focale ed è legata al filtrato glomerulare ed alla riduzione delle cellule funzionali. In particolare                è utile per la definizione del danno parenchimale renale nelle infezioni delle vie urinarie (cicatrice o scar).

Cistoscintigrafia diretta minzionale.

Serve ad individuare il reflusso vescico-ureterale dopo somministrazione previo cateterismo vescicale di Tc-99m.

Esiste anche una cistoscintigrafia indiretta, parte finale della scintigrafia renale sequenziale che, pur essendo più semplice, ha minore accuratezza diagnostica e richiede collaborazione del paziente.

Polmone

Esiste uno studio fondamentale, la scintigrafia polmonare perfusionale, uno di secondo livello, la scintigrafia ventilatoria, ed un ruolo in oncologia e nello studio dell’infiammazione, che verrà valutato più avanti.

Scintigrafia polmonare perfusionale.

Dopo somministrazione endovenosa di microemboli radioattivi marcati con Tc-99m si valuta la perfusione polmonare, intrappolandosi il radiocomposto a livello del primo circolo capillare incontrato e distribuendosi in misura proporzionale al flusso ematico regionale.

L’esame è particolarmente importante nella definizione della presenza di embolia polmonare, dove il deficit perfusivo precede l’alterazione della Rx del torace, rimanendo normale la ventilazione.

Scintigrafia polmonare ventilatoria, con aerosol radioattivi marcati con Tc-99m, che somministrati per via inalatoria si distribuiscono proporzionalmente alla ventilazione regionale.

Ghiandole salivari.

Il  Tc-99m pertecnetato, analogo biologico dello iodio, si concentra e viene secreto a livello salivare. Esiste la possibilità di uno studio funzionale, con test di stimolo con succo di limone, che permette una valutazione quantitativa che mette in evidenza sia i deficit di concentrazione che l’alterazione escretoria, legata, ad es., ad ostruzioni.

Tutte le condizioni focali, benigne e maligne, corrispondono ad un’area di ridotta concentrazione, ad eccezione del t. di Warthin, che è ipercaptante, perché concentra, ma non elimina il radiocomposto.

Fegato (vie biliari, milza)

Esistono due approcci principali, quello dei traccianti a tropismo per l’epatocita, alla base della scintigrafia epatobiliare, e quello dei traccianti a tropismo per le cellule reticoloendoteliali, usati nella cosiddetta scintigrafia epatosplenica.

Tra gli indicatori positivi particolare interesse hanno i globuli rossi marcati con Tc-99m nella diagnosi di angioma epatico.

Scintigrafia epatobiliare

Usando traccianti lipofilici (IDA marcata con Tc-99m) mimetici della bilirubina è possibile valutare quantitativamente la funzionalità epatocitaria, il transito biliare intra ed extra epatico, la funzione e la capacità contrattile della  colecisti, la funzione vicariante del coledoco nei colecistectomizzati,  il transito nelle anse intestinali prossimali, il reflusso duodeno-gastrico, la presenza di fistole e/o di spandimenti peritoneali.

L’interesse per l’esame è accresciuto oltre che dalla possibilità di un’analisi quantitativa, dalla scomparsa dal mercato della biligrafia e dalla ridotta diffusione o dalle difficoltà operative  di altre metodiche (ERCP, Risonanza Magnetica) concorrenti.

Scintigrafia epatosplenica.

Somministrando per via endovenosa sostanze colloidali marcate con Tc-99m è possibile studiare la funzione reticolendoteliale, alla base della scintigrafia epatosplenica.

I colloidi si distribuiscono in base alla distribuzione delle cellule reticoloendoteliali e al flusso ematico epatico, alterandosi la distribuzione intra ed extraepatica in collegamento con l’ipertensione portale e con la presenza di shunts.

Tutte le alterazioni sostitutive benigne e maligne appaiono come aree di ridotta captazione. La presenza di captazione colloidale definisce l’assenza di neoplasia e può essere dato utile nella diagnosi differenziale tra tumore ed iperplasia focale nodulare.

La captazione del radiocomposto avviene anche in milze accessorie, in sede eterotopica, trapiantate definendone la natura e l’attività funzionale. Possibile anche l’uso dei globuli rossi denaturati marcati.

Valutazione dei transiti gastroenterici.

L’assunzione di solidi o liquidi radiomarcati, non assorbiti dalla mucosa enterica, permette una misura quantitativa accurata della progressione e della funzione del tubo digerente, in particolare a livello esofageo e gastrico.

Esiste la possibilità di valutazioni fisiologiche che utilizzano pasti standard e la capacità di individuare reflussi o , in pediatria, aspirazione polmonare.

Tra gli indicatori positivi utilizzati nello studio della patologia gastrointestinale ricordiamo l’uso di granulociti marcati nella definizione di attività di malattia nel m. di Crohn.

Ricordiamo anche l’uso del Tc-99m pertecnetato nella diagnosi di diverticolo di Meckel, con mucosa gastrica eterotopica.

Tiroide.

Traccianti iodomimetici (Tc-99m pertecnetato, Iodio-123, Iodio-131).

La concentrazione avviene anche in sede eterotopica (es. tiroide sublinguale) definendo la presenza di attività funzionale. Il dato patologico globale, fatta salva l’analisi di possibili cause di interferenza farmacologica, individuerà l’ipertiroidismo attraverso un’aumentata captazione (che può essere presente anche in caso di carenza iodica e/o in caso di incremento del TSH)  e l’ipotiroidismo (anche nelle tiroiditi pseudo ipertiroidee) con ridotta captazione.

Relativamente ai noduli esistono 3 possibili patterns: il nodulo ipercaptante definisce l’adenoma autonomo di Plummer (determinando l’inibizione funzionale del parenchima circostante), il nodulo isocaptante è  in genere benigno è può essere slatentizzato come nodulo autonomo grazie al test di soppressione del feedback tiroide-ipofisi con T3. Il nodulo ipocaptante e/o freddo è compatibile sia con patologia benigna che maligna.

Indicatori positivi

Indicatori di cellularità (Tc-99m mibi, Tc-99m tetrofosmina, tallio-201 cloruro),

Fluoro- 18 deossiglucosio (FDG), la cui captazione aumenta in funzione della malignità biologica, che può essere utile  nella stadiazione e nel follow up dei tumori poco differenziati

Traccianti del carcinoma midollare tiroideo che sono  il Tc-99m Penta-DMSA (di cui non si conosce il meccanismo di concentrazione) o i traccianti dei tumori neuroendocrini (Iodio-123 Metaiodobenzilguanidina, Indio-111 octreotide).

Total body con Iodio-131 (o Iodio-123)

Nei pazienti con carcinoma differenziato della tiroide esiste la possibilità di individuare la presenza di metastasi iodocaptanti attraverso la scansione totale corporea (total body) con Iodio-131. Lo iodio-131 può in caso di accumulo essere usato anche a livello terapeutico. L’uso terapeutico può essere efficace , a dosi minori, anche nell’ipertiroidismo. 

Paratiroidi

Esiste la possibilità di diagnosticare l’adenoma paratiroideo e, con minore accuratezza l’iperplasia, sia in sede ortotopica che eterotopica, utilizzando traccianti positivi di perfusione-cellularità  ed in particolare il Tc-99m mibi, che a livello dell’adenoma presenta concentrazione e cinetica differente rispetto alla tiroide.

L’accuratezza può ulteriormente aumentare attraverso la metodica di sottrazione all’immagine ottenuta con il Tc-99m mibi di quella ottenuta con il Tc-99m pertecnetato, che si concentra nella tiroide, ma non nelle paratiroidi.

Corticosurrene

Si utilizzano analoghi del colesterolo marcato, con Iodio-131 o Selenio- 75, che si concentrano elettivamente nel corticosurrene. La concentrazione aumenta nell’adenoma autonomo cortisolo secernente , per l’inibizione della concentrazione a livello dell’altro surrene, dovuto alla riduzione dell’ACTH. Nell’iperaldosteronismo la diagnosi viene fatta previo test di soppressione con desametazone, che inibisce la concentrazione nel surrene normale mediante riduzione dell’ACTH, che non ha effetto  a livello dell’aldosteronoma.

Midollare del surrene e tessuto cromaffine

Si utilizza la metaiodobenzilguanidina (MIBG), marcata con iodio-123 o iodio-131, analogo della noradrenalina, la cui concentrazione aumenta selettivamente a livello del feocromocitoma e dei tumori di origine neuroectodermica con particolare riguardo al neuroblastoma (nei confronti del quale è anche possibile una terapia con MIBG marcato con iodio-131).

Il MIBG viene anche usato per lo studio dell’innervazione catecolaminica cardiaca.

 

Localizzazione di focolai flogistici

Iniettando leucociti marcati con Tc-99m o Indio-111 è possibile individuare la loro concentrazione “in vivo” e quindi diagnosticare la presenza di infezioni (protesi articolari, osteomieliti,ascessi cerebrali, etc.) o l’estensione e l’attività di malattia, in particolare nel m. di Crohn.

Scintigrafia con Gallio-67 citrato

I meccanismi di accumulo non sono completamente noti, ma sono dovuti almeno in parte alle caratteristiche ferromimetiche, con aumentata captazione in focolai neoplastici o infiammatori, legata a parametri quali l’aumento della proliferazione cellulare, della permeabilità, della risposta macrofagica. Può essere utile nel follow up (e staging) di neoplasie, con particolare riguardo al linfoma, per visualizzare focolai infiammatori, definire l’attività di malattia nella sarcoidosi, nella tubercolosi, nelle interstiziopatie, permettere l’individuazione del focolaio responsabile di una febbre di natura da dimostrare..

Scintigrafia con analoghi della somatostatina

I recettori della somatostatina aumentano nei tumori di origine neuroectodermica. L’uso dell’octreotide marcato con Indio-111. analogo della somatostatina,  può permettere di evidenziare il tumore primitivo, recidive loco-regionali, metastasi a distanza in particolare nei GEP. 

Può essere utile anche in tutti i casi in cui esista un incremento di captazione dovuto ad un’aumentata espressione dei recettori, come negli adenomi ipofisari GH secernenti o ad un’infiltrazione da parte di linfociti attivati, come nell’esoftalmo da Graves, anche in funzione della definizione di una terapia.

 

Mammoscintigrafia

Indicatori positivi cationici (traccianti di perfusione-cellularità) quali il Tc-99m mibi, Tc-99m tetrofosmina e il Tallio-201 cloruro, permettono di identificare con buona accuratezza i carcinomi mammari (specie se di dimensione superiore a 1 cm) e l’interessamento ascellare.

PET –FDG (con fluoro-18 deossiglucosio)

A livello della maggioranza dei tumori maligni c’è un incremento della glicolisi anaerobica (Warburg) e quindi del metabolismo glucidico.

La PET-FDG ha un ruolo crescente nella diagnosi, stadiazione e follow up di numerosi tumori (polmone, linfomi, melanomi,etc.). L’accumulo non è completamente specifico, anche se relativamente più alto rispetto a patologie benigne captanti, ma il ruolo è accresciuto dal collegamento con la vitalità cellulare che può fornire utili dati integrativi a metodiche morfostrutturali (anche attraverso tecniche di fusione di immagini) o importanti nella diagnosi di recidiva, non essendoci captazione a livello della fibrosi.

E’ in corso di valutazione clinica il ruolo per definire la capacità di valutare precocemente la risposta ad una terapia.

DOMANDE

Cosa si intende per radiofarmaco?

Cosa emettono i radioisotopi?

Quali sono i vantaggi della medicina nucleare?

Quali sono gli svantaggi della medicina nucleare?

Quali sono le applicazioni della medicina nucleare?

Cosa e’ la scintigrafia?

Cosa si intende per tracciante?

Quali sono le componenti della Gamma Camera?

Quali sono i radionuclidi usati in scintigrafia?

Cosa si indica per indicatore positivo ed negativo?

Come si articola una scintigrafia?

Chi e’ sottoposto a scintigrafia?

Cosa e’ la PET?

Cosa e’ il fenomeno di annichilazione?

Quali sono gli emettitori di positroni nella PET?

Dove trova impiego la PET?

Cosa e’ FDG?

Cosa e’ la SPET?

Dove trova impiego la SPET?

12        Aspetti legali della radioprotezione

RADIOPROTEZIONE

LEGISLAZIONE IN RADIOPROTEZIONE

Le radiazioni ionizzanti, che sono un flusso di energia con la capacità di produrre ioni nell’interazione con la materia che attraversano, si distinguono in:

A)Radiazioni non corpuscolari, o elettromagnetiche, come i Raggi X e i Raggi Gamma

B)Radiazioni corpuscolari come le Particelle alfa, gli Elettroni, Positroni, Deutroni, Protoni e Neutroni.

Le radiazioni ionizzanti, necessarie per ottenere l’imaging radiologico grazie alla loro capacità di produrre ioni nell’interazione con la materia biologica che attraversano, sono pericolose per il danno potenziale che possono indurre.

Perciò è stato necessario istituire delle norme di sicurezza che tutelino gli operatori sanitari e i pazienti, tali norme vengono definite radioprotezione.



La radioprotezione in Italia ha uno sviluppo storico che ha origine dal T. U. delle Leggi Sanitarie (1934), e dal relativo Regolamento di Applicazione (1935), i quali per la prima volta nella nostra Nazione hanno regolamentato l’esercizio della radiologia medica.

Nel 1956 con Decreto sono state introdotte le visite mediche preventive e periodiche per i lavoratori addetti a mansioni implicanti l’uso del radio, dei raggi X e delle sostanze radioattive.

L’attuale normativa si basa sul:

o          D. Lg. 230/95: Attuazione delle direttive EURATOM 80/836, 84/467, 84/466, 89/618, 90/641 e 92/3 in materia di radiazioni ionizzanti;

o          D. Lg. 187/00: Attuazione della direttiva EURATOM 97/43 in materia di protezione sanitaria delle persone contro i pericoli delle radiazioni ionizzanti connesse ad esposizioni mediche;

o          D. Lg. 241/00: Attuazione della direttiva EURATOM 29/96 in materia di protezione sanitaria della popolazione e dei lavoratori contro i rischi derivanti dalle radiazioni ionizzanti.

PRINCIPI DI RADIOPROTEZIONE

Per il D. Lg. 187/OO la radioprotezione si basa su tre principi generali:

> Giustificazione è la valutazione dei potenziali vantaggi diagnostici o terapeutici rispetto al danno alla persona che l’esposizione potrebbe causare.

> Ottimizzazione riguarda la scelta delle attrezzature, la produzione adeguata di una informazione diagnostica o del risultato terapeutico, la delega degli aspetti pratici nonché i programmi per:

a)controllo della qualità;

b)esame e valutazione delle dosi o delle attività somministrate al paziente.

Questo principio si basa sulla ALARA (As Low As Readly Achievable) e cioè sul cercare di mantenere la dose di esposizione a livello più basso ragionevolmente possibile.

                        > Livelli diagnostici di riferimento (LDR) vanno intesi come strumenti di lavoro per ottimizzare le prestazioni. Sono grandezze (tempi, indice di dose topografica pesata, attività, prodotto dose lunghezza) facilmente misurabili e tipiche per ogni procedura diagnostica. Le verifiche degli LDR su richiesta del responsabile delle apparecchiature devono essere effettuate dal Fisico Specialista. Il responsabile dell’impianto radiologico è tenuto, per le prestazioni per le quali sono stati definiti i LDR e per ogni apparecchiatura a promuovere con periodicità biennale, la verifica degli stessi.

I danni da esposizione a radiazioni ionizzanti si possono verificare per mezzo di due processi:

A)        IRRAGGIAMENTO può essere esterno ed interno:

>l’irraggiamento esterno è dato da sorgenti che si trovano al di fuori dell’organismo (macchine radiogene);

>l’irraggiamento interno è secondario all’introduzione di radionuclidi del nostro corpo ed è provocata da particelle alfa, beta raggi gamma e da altri fotoni emessi nella disintegrazione nucleare.

B)        CONTAMINAZIONE  per la quale si intende l’esposizione a radiazioni ionizzanti attraverso il contatto di sostanza radioattive non sigillate, ad esempio radionuclidi o radio isotopi radioattivi (sostanze in grado di emettere radiazioni), tra cui i più tossici sono il piombo, il plutonio, radio, torio, e tutti gli elementi transuranici.

La gravità della contaminazione dipende da tre fattori:

organo o organi di deposizione;

natura dell’emissione del contaminante;

periodo di dimezzamento del contaminante

La contaminazione si distingue in:

>          contaminazione esterna quando interessa soltanto la cute per la quale il processo di decontaminazione risulta essere relativamente più breve e meno complicato.

>          contaminazione interna quando viene superata la barriera cutanea e/o mucosa, ad esempio per la presenza di abrasioni cutanee; in questo caso il processo di contaminazione interna è aggravato dal verificarsi anche del processo di irraggiamento.

·          Il processo di contaminazione interna si verifica mediante quattro tappe:

deposizione del contaminante lungo la via d’entrata;

trasporto al sangue o alla linfa del contaminante;

incorporazione cioè deposizione dell’organo o negli organi critici del contaminante;

eliminazione direttamente (es. per filtrazione renale) o indirettamente (es. con un meccanismo inverso a quello di incorporazione) e rimessa in circolo del contaminante.

EFFETTI DELLE RADIAZIONI

Le radiazioni possono indurre due tipi di danno: stocastico e non stocastico detto anche  deterministico.

GLI EFFETTI STOCASTICI sono del tutto o del nulla nel senso che si manifestano o non si manifestano affatto, non sono dipendenti dalla dose e la probabilità di comparsa si ipotizza non abbia una soglia e che cresca linearmente con la dose.

Si differenziano in:

SOMATICI se interessano l’individuo direttamente esposto (leucemie e tumori solidi)

GENETICI se interessano i figli che nasceranno dai soggetti esposti a radiazioni.

GLI EFFETTI NON STOCASTICI (O DETERMINISTICI ) comprendono quei danni per i quali esiste una dose soglia dalla quale la gravità dell’effetto aumenta con la dose stessa (eritema, desquamazione cutanea, cataratte, fibrosi, danno emopoietico).

L’effetto di minore entità è l’eritema ed interviene per una dose somministrata di 2-3 Gray.

La dose di radiazioni assorbita per l’esecuzione di un radiogramma, quale un torace in PA, o un rachide cervicale in PA, o un addome in PA, è rispettivamente di 0.15, 0.95 e 3.0 milliGrays. Per tale motivo, prima che venga raggiunta una dose pari a quella minima necessaria per avere un eritema dobbiamo fare 10.000 esami rx del torace o 100 TC o 30 minuti di fluoroscopia.

Tutte le figure professionali che operano in un servizio di diagnostica per immagini, TRSM e radiologi,  non raggiungono soglie di assorbimento di radiazioni grazie a misure radioprotezionistiche applicate in tutti gli ambiti di lavoro a rischio.

Quindi, non è possibile eliminare effetti stocastici per i quali non è riconosciuta una dose soglia,  ma è possibile sicuramente azzerare gli effetti non stocastico (o di tipo deterministico).

Proprio per tali motivi, legati al possibile danno da radiazioni, ogni indagine che impiega radiazioni ionizzanti, deve avere una sua logica giustificazione, per ottimizzare il rapporto rischio/beneficio.

L’assorbimento naturale di radiazioni provenienti dall’atmosfera, dalla terra, dagli isotopi radioattivi presenti in natura, è stimato pari ad una dose di 3.2 milliSievert, considerando il Sievert come unità di misura del danno da radiazioni nel Sistema Internazionale. Ogni anno gli operatori di un servizio di diagnostica per immagini sono esposti ad una dose che è molto inferiore a quello che è l’assorbimento naturale.

Restano ad oggi maggiormente esposti gli angiografisti ed i cardiologi, che lavorano a procedure interventistiche sotto guida fluoroscopia. Per ridurre l’esposizione, è necessario agire sulla durata dell’esposizione, sulla distanza dalla fonte delle radiazioni e sull’uso di misure protettive, quali camici e guanti di piombo che proteggono dall’esposizione. Un grembiule di piombo di 0,5 mm riduce l’assorbimento delle radiazioni del 95%.

Per quanto riguarda le donne gravide, l’esposizione a radiazioni ionizzanti, prima dell’impianto dell’ovulo, cioè 9 giorni dopo il concepimento, può provocare o la morte dell’embrione o nessun danno, quindi non ha senso prendere alcun provvedimento se inavvertitamente la donna dovesse essere stato esposta a radiazioni.

Il feto è più sensibile al danno da radiazioni ionizzanti nelle 8-15 settimane dopo il concepimento, per cui intervengono anomalie di sviluppo e ritardi mentali specialmente quando viene superata una dose di assorbimento di 40 cGray. Anche la possibilità di insorgenza di leucemia e di cancro nei bambini deve essere considerata per una esposizione in utero ed il rischio aumenta del 4-6 per 10000 per ogni cGray assorbito. E’ stata determinata una dose soglia di assorbimento per le gravide che svolgono attività in radiologia e che è valutabile nella dose di 0.5 milliSievert. Quindi nel caso di una donna gravida a maggior ragione l’esecuzione di un esame radiologico richiede una valutazione del rapporto rischio/beneficio che dovrà tendere il più possibile vicino allo zero.

Resta da valutare quanto i piccoli assorbimenti nel tempo abbiano un ruolo nel determinare un danno sulla popolazione. Non è possibile valutare quante neoplasie sia state indotte da piccoli e successivi assorbimenti nel tempo di radiazioni ionizzanti da quelli non provocati dalle stesse. Di certo, nel momento in cui l’esposizione sarà la più modesta possibile, più facilmente i meccanismi di riparazione del danno genetico potranno operare ed ovviare al danno, al contrario un danno sarà più probabile e quindi meno facilmente riparabile quanto maggiore l’esposizione.

13        radioprotezione del paziente e degli operatori professionalmente esposti

FIGURE PREPOSTE ALLA RADIOPROTEZ!ONE

Datori di lavoro e dirigenti: rispettivamente eserciscono e dirigono le attività.

Preposti: sovrintendono all’attuazione delle cautele di protezione e di sicurezza.

Medico Autorizzato-Competente: addetti alla sorveglianza medica.

Esperto Qualificato - Fisico Specialista: addetti alla sorveglianza fisica.

CLASSIFICAZIONE DEI LAVORATORI

I lavoratori vengono classificati in:

o          non esposti:  i lavoratori che nell’arco di un anno non superano l’esposizione globale di 1 mSv (milli sivert) equivalente a 1000 mille micron  sivert.

o          esposti: i lavoratori che nell’arco di un anno possono superare come esposizione globale 1 mSv  e vengono a loro volta classificati in Categoria A (se superano i 6mSv) ed i restanti in Categoria B.

SORVEGLIANZA MEDICA

Secondo il D. Lg. 230 del ‘95 e D. Lg. 241 del 2000 la SORVEGLIANZA MEDICA dei lavoratori e dei pazienti è affidata a particolari figure mediche (il cui nominativo deve essere comunicato all’ispettorato provinciale competente) che si distinguono in:

- medici autorizzati

- medici competenti.

La sorveglianza medica dei lavoratori esposti di categoria A cioè che sono suscettibili a ricevere in un anno solare una dose superiore a 6mSv degli apprendisti e degli studenti è affidata a medici autorizzati mentre quella dei lavoratori di categoria B è affidata a medici autorizzati o competenti.

La sorveglianza medica comprende:

1)VISITA MEDICA PREVENTIVA che serve al medico autorizzato e competente per formulare il giudizio di idoneità per l’esposizione alle radiazioni ionizzanti. Essa viene eseguita secondo una rigida sequenza di punti:

-anamnesi familiare;

-anamnesi personale;

-anamnesi patologica;

-esame obiettivo con particolare riguardo alla cute, allo stato di sanguificazione, alle stazioni linfatiche, al fegato, alla milza, ai reni e all’apparato respiratorio;

-esami di laboratorio quali emocromo, VES, glicemia, azotemia, creatininemia, protidogramma, esame urine, rx torace e ECG.

In base alla visita preventiva i lavoratori vengono giudicati:

-idonei;

-idonei a determinate condizioni;

-non idonei.

2)VISITA PERIODICA effettuata ogni sei mesi per i lavoratori di categoria A almeno una volta l’anno per i lavoratori di categoria B.

3) VISITA STRAORDINARIA;

4) INDAGINI SPECIALISTICHE E DI LABORATORIO;

5)PR0VVEDIMENTI E DISPOSIZIONI SANITARIE ADOTTATE.

L’insieme di questi accertamenti sanitari costituisce il DOCUMENTO SANITARIO PERSONALE (D. O. S. P.) che deve essere aggiornato e conservato per ogni lavoratore per almeno trenta anni. Dopo la cessazione del rapporto di lavoro insieme alla scheda dosimetrica deve essere inviato dal  medico addetto alla sorveglianza medica all’Ispettorato Medico Centrale del Lavoro (I. S. P. E. S. L.) di Roma.

SORVEGLIANZA FISICA

Secondo il D. Lg. 230 del ‘95 e il D. Lg. 241 del 2000 oltre alla sorveglianza medica è prevista anche la SORVEGLIANZA FISICA cioè il complesso dei dispositivi adottati, delle valutazioni, delle misure e degli esami effettuati sull’ambiente di lavoro e l’istituzione e l’aggiornamento di una scheda personale dosimetria del lavoratore, accertamenti effettuati da esperti qualificati iscritti in appositi elenchi presso l’Ispettorato Medico Centrale del Lavoro.

L’esperto qualificato effettua accertamenti dosimetrici ambientali e individuali, così per quanto riguarda l’ambiente di lavoro si possono in generale distinguere due zone:

zona controllata rappresenta l’ambiente in cui sussiste per i lavoratori il rischio di superamento di 6mSv dose.

zona sorvegliata rappresenta l’ambiente in cui il rischio di esposizione per i lavoratori è compreso tra 1 mSv e 6mSv.

Il lavoratore viene fornito di dosimetro che mensilmente viene controllato e di tutti i presidi protettivi, quali grembiuli, guanti, occhiali anti x, salvagonadi. L’esperto qualificato redige per i lavoratori di categoria A una valutazione semestrale sulle dosi ricevute, annuale per gli altri lavoratori.

Tali valutazione dovranno essere trasmesse al medico addetto alla sorveglianza medica che le dovrà annotare nel D. O. S. P..

DOMANDE

Come può essere il danno indotto da radiazioni?

Quali sono gli effetti stocastici?

Quali sono gli effetti deterministici?

Qual è la dose minima per avere un danno non stocastico da radiazioni ionizzanti?

A quale danno sono sottoposti gli operatori di radiologia?

Quale è l’assorbimento naturale che ogni uomo ha di radiazioni ionizzanti?

Qual è l’assorbimento annuo dei radiologi e dei tecnici di radiologia?

Qual è la soglia di controllo per un assorbimento da esposizione professionale?

Quali medici sono sottoposti ad un assorbimento maggiore di radiazioni?

Come si riduce il rischio di assorbimento per gli esposti?

Di quanto riduce l’assorbimento delle radiazioni un grembiule di 0.5 mm?

Qual è l’effetto delle radiazioni ionizzanti sulle donne gravide?

Come bisogna comportarsi con una donna incinta?

E’ possibile differenziare il danno indotto da piccoli assorbimenti da radiazioni nel tempo da quelli non indotti da esse?

Cosa si intende per Radioprotezione?

Su quali Decreti Legislativi si basa l’attuale normativa?

Quali sono i processi che determinano i danni da esposizione a radiazioni ionizzanti?

Quanti tipi di irraggiamento esistono?

Quanti tipi di contaminazione esistono?

Che si intende per giustificazione?

Che si intende per ottimizzazione?

Che si intende per ALARA?

Che si intende per LDR?

Quali sono i principi generali di radioprotezione secondo il D. Lg. 187/00?

Di cosa si interessa il datore di lavoro?

Di cosa si interessa il preposto?

Di cosa si interessa il Medico Autorizzato Competente?

Di cosa si interessa l’Esperto Qualificato e Fisico Specialista?

Come vengono classificati i lavoratori?

In cosa consiste la Sorveglianza Medica?

Cosa si intende per D. O. S. P.?

In cosa consiste la Sorveglianza Fisica?

Quali sono le zone in cui è distinto l’ambiente di lavoro?

Cos’è il dosimetro?

13        Tecniche radioterapiche

Principi di Radioterapia Oncologica

La Radioterapia viene realizzata mediante la somministrazione di un’adeguata dose di radiazioni, espressa in Gray (Gy), al volume di interesse. Il bersaglio è rappresentato dalla massa neoplastica (Gross Tumor Volume) più le sedi potenzialmente a rischio per diffusione microscopica della malattia (Clinical Target Volume). A questo occorre aggiungere un margine (Planning Target Volume) da definire in rapporto alle caratteristiche tecniche del trattamento e ad altri fattori, quali ad esempio, i movimenti del paziente e degli organi al suo interno. Attenzione deve essere posta ai cosiddetti “organi a rischio”, cioè i tessuti sani inclusi nel volume trattato, al fine di ridurre 1’ incidenza di possibili effetti collaterali o complicazioni.

La Radioterapia impiega radiazioni di differente natura:

A.        elettromagnetiche, caratterizzate dal solo trasporto di energia, suddivisibili ulteriormente in “non ionizzanti” e “ionizzanti”

Sono caratterizzate da

1.         Lunghezza d’ onda : distanza che separa due creste d’onda successive [metro]

2.         Frequenza : numero di oscillazioni nell’ unità di tempo [Hertz ]

3.         Periodo : tempo di una oscillazione completa [secondo s ]

4.         Energia [elettronvolt ev]

La capacità di penetrazione di una radiazione elettromagnetica è direttamente proporzionale alla frequenza ed inversamente proporzionale alla lunghezza d’onda.

Tra le prime ricordiamo le U.L.F e le E.L.F., i cui acronimi fanno riferimento alle loro frequenze che risultano essere molto basse; le onde elettriche e le onde Hertziane, suddivisibili in lunghissime, lunghe, corte RF, ultracorte, microonde (MO); i raggi Infrarossi, la luce visibile ed infine gli Ultravioletti. Queste radiazioni riescono solo ad ”eccitare “ 1’atomo, cioè a far passare un elettrone da un’ orbita più interna ad una più esterna, con emissione di energia quando esso torna sull’orbita originaria.Ciò si verifica, quindi, quando l’apporto di una quantità di energia è insufficiente a determinare la rimozione di un elettrone.

Tra le seconde ricordiamo i raggi X e gamma; esse sono in grado di “ strappare un elettrone dalla propria orbita, allontanandolo addirittura dall’atomo di appartenenza. Si verifica quando la quantità di energia fornita dall’impatto di una particella corpuscolare di una radiazione elettromagnetica con un atomo è sufficiente a rimuovere uno o più elettroni dai suoi orbitali. La conseguenza di questa interazione è la formazione di una ‘coppia di ioni’, uno positivo, formatosi dopo la rimozione dell’elettrone, ed uno negativo, rappresentato dall’elettrone espulso. La radiazione incidente, se mantiene, dopo la cessione di energia necessaria per strappare l’elettrone dall’atomo, un sufficiente livello energetico può interagire con altri atomi. Anche la coppia di ioni formatasi in seguito all’evento di ionizzazione è in condizione di determinare successive ionizzazioni di altri atomi, creando così una cascata di eventi.

B         Corpuscolari, che assieme all’energia comportano un trasporto di materia e, spesso, anche di carica elettrica.

Esse comprendono gli elettroni, i protoni, i neutroni e gli ioni leggeri e pesanti e producono “ionizzazione”: in pratica, interagendo in modo probabilistico con gli atomi della materia

irradiata, sono in grado di impartire agli elettroni degli orbitali più periferici una energia cinetica sufficiente a liberarli dal legame con i rispettivi nuclei.

La produzione di ionizzazioni provoca alterazioni spesso rilevanti sulla struttura chimica delle molecole che costituiscono il materiale biologico irradiato, intervenendo essenzialmente sull’ acqua, che è il costituente principale della materia vivente. Oltre l’80% del corpo umano è infatti composto da acqua. I legami tra i diversi atomi possono essere di tipo ionico, per attrazione tra particelle di segno opposto oppure di tipo covalente, quando sono dovuti alla condivisione di elettroni sugli orbitali dei due atomi, come avviene nella maggior parte dei legami presenti nelle molecole organiche ed anche nel caso della molecola d’acqua. Questo significa che quattro degli elettroni più esterni dell’orbitale dell’ossigeno sono impegnati nei legami covalenti con gli atomi di idrogeno e sono quindi “appaiati”, mentre quattro sono liberi. La separazione dell’atomo di idrogeno senza che venga rimosso un elettrone impegnato in legami covalenti (elettrone appaiato) determina la formazione di ioni; al contrario, se dalla divisione della molecola si forma un nucleo con un elettrone orbitale derivante dalla rottura del legame covalente si ottiene la formazione di radicali liberi. I radicali liberi sono altamente reattivi e hanno quindi vita brevissima. Il radicale OH0 è un ossidante (accettore di elettrone), mentre il radicale HO è un riduttore (donatore di elettrone). La ionizzazione e la formazione di radicali liberi dell’acqua sono la conseguenza della radiolisi dell’acqua. La formazione di radicali liberi può avvenire in modo diretto, ed in questo caso si parla di radiolisi eccitativa, oppure in modo indiretto, radiolisi ionizzativa.

Possiamo, in definitiva, parlare di un effetto “Radiobiologico' “.

Coinvolti in tale effetto sono:

1.         FATTORI FISICI inerenti alla radiazione incidente

2.         FATTORI BIOLOGICI inerenti alla materia colpita

3.         FATTORI AMBIENTALI

4          FATTORI CHIMICI: radiosensibilizzanti e radioresistenti

FATTORI FISICI

1.         Quantità (proporzionalità diretta tra dose ed effetto)

Qualità (concetto del LET, Trasferimento lineare di energia).

La quantità di energia depositata da una radiazione ed il numero di ionizzazioni per unità di spazio percorso nella materia dipendono dalla carica e dalla velocità della particella ionizzante. Il numero di ionizzazioni per unità di percorso della radiazione si esprime in KeV per micron di tessuto attraversato. In genere il LET è inversamente proporzionale alla capacità di penetrazione delle radiazioni; ad esempio le radiazioni gamma molto penetranti, utilizzate nella diagnostica della medicina nucleare, producono una quantità inferiore di ionizzazioni lungo il loro percorso rispetto alle radiazioni alfa, assai poco penetranti.

3.         Durata dell’esposizione (proporzionalità diretta con l’effetto biologico) frazionamento della dose totale L’aumento del numero di frazioni di irradiazione consente di aumentare la dose totale, mantenendo inalterato l’effetto, in quanto viene favorita la riparazione del danno ai tessuti normali.

4.         Anche l’intensità (il cosiddetto rateo di dose) ha una sua ben nota influenza. L'irradiazione ad elevata intensità (più di 2 Gy al minuto) determina una maggior quantità di danno.

15        Elementi di dosimetria clinica

FATTORI BIOLOGICI

Quando si parla di fattori biologici, ci si riferisce essenzialmente alla “radiosensibilità”

Il riferimento è all’importante enunciato di Tribondeau e Bergonie secondo il quale la radiosensibilità di un tessuto è direttamente proporzionale alle mitosi cellulari ed inversamente proporzionale al grado di differenziazione.

Gli effetti dei fattori fisici si evidenziano in tempi brevissimi, inferiori ai millisecondi mentre quelli degli effetti biologici richiedono grandezze temporali superiori. La frazione di sopravvivenza delle cellule esposte alle radiazioni (SF2) è legata strettamente all’ attività proliferativa delle diverse linee cellulari:

1.         Cellule intermitotiche vegetative (eritroblasti, cellule delle cripte intestinali, strato germinativo della cute, cellule germinali)

2.         Cellule intermitotiche che si dividono ( mielociti, cellule connettivali)

3.         Cellule postmitotiche reversibili ( fegato)

4.         Cellule postmitotiche fisse ( cellule nervose,cellule muscolari, ossee dell’ adulto)

La radiosensibilità non è, comunque , “costante” essa può essere modificata da alcuni fattori “intrinseci” dipendenti cioè dalla cellula stessa e da altri estrinseci” dipendenti dal micro e dal macroambiente.

Da ricordare che la radiocurabilità è un concetto a sé stante che prescinde dalla radiosensibilità ed identifica le possibilità della radioterapia di essere vantaggiosa in termini curativi nei confronti di una malattia neoplastica.

FATTORI AMBIENTALI

1.         Sesso

2.         Età

3.         Stato ormonale

4.         Temperatura

5.         Vascolarizzazione

6.         Ossigenazione

FATTORI CHIMICI

1.         Effetto ossigeno

2.         Radiosensibilizzanti e radioresistenti ( amifostina etc.)

Praticamente da sempre si sa che la cute ischemica è meno sensibile alle radiazioni di quella irrorata. La presenza di ossigeno facilita, quindi, la possibilità di distruggere il tumore. Per spiegare la proprietà dell’ ossigeno di potenziare il danno da radiazioni sono state proposte numerose teorie; la più valida ritiene che l’ossigeno agirebbe sia formando prodotti tossici mediante combinazione con radicali o con gli elettroni che si producono nell’ irradiazione dell’ acqua sia non favorendo reazioni molecolari di “protezione' della cellula.

Anche taluni composti chimici, se presenti nel sistema, possono aumentare l’effetto provocato dalla irradiazione. Sostanze radiosensibilizzanti sono utilizzate in maniera quasi esclusiva per potenziare gli effetti della radioterapia e modificare il rapporto tra danno al tessuto patologico ed al tessuto sano, a favore di quest’ultimo. Molti farmaci antiblastici hanno un potenziale effetto addittivo; altre sostanze radiosensibilizzanti sono la 5-bromo-desossiuridina e la 5-iodo-desossiuridina, sostanze che possono entrare a far parte della struttura del DNA, rendendo più efficace l’azione lesiva dell’irradiazione. Altre sostanze hanno invece una azione di radioprotezione ed hanno importanza sia in radioterapia che nella protezione di persone esposte alle radiazioni per altre ragioni. I radioprotettori devono tuttavia essere somministrati prima dell’irradiazione per poter essere efficaci, in quanto devono essere presenti a livello cellulare per ridurre l’entità del danno.

LE UNITA’ DI MISURA IN RADIOTERAPIA

-          Roentgen ( R ) unità di esposizione

-          GRAY ( Gy ) unità di assorbimento

-          Sievert ( Sv) unità di assorbimento nel corpo umano

APPARECCHIATURE IN RADIOTERAPIA

Si suddividono in due gruppi:

1.Teleradioterapia

2 Brachiterapia

La prima può essere ulteriormente divisa in Roentgen tradizionale e in terapia con alte energie ed ancora  in Roentgenterapia propriamente detta e Plesioterapia.

La terapia con alte energie può essere suddivisa in Teleisotopoterapia (Cobalto 60, Cs 125 ) e terapia con Acceleratori (LINAC  betatrone etc. ).La Teleradioterapia è detta così perché viene effettuata con sorgenti poste ad una certa distanza dal paziente.Prima dell’ avvento delle apparecchiature ad alta energia, l’energia massima posseduta da un ‘apparecchiatura di Radiote7~pia non superava i 400 KeV (Roentgenterapia tradizionale, mesoplesio, dermoplesio- etc). Queste apparecchiature sfruttano lo stesso principio di produzione di radiazioni X della Radiologia Diagnostica.

Con l’avvento delle apparecchiature ad alta energia, si sono ottenuti indubbi vantaggi circa la riduzione sensibile del tempo di esposizione ed una migliore collimazione del fascio.

La Teleisotoporadioterapia sfrutta l’ emissione di radiazioni da parte di radionuclidi

(Co60, Cs 125 etc)

Le Macchine Acceleratrici permettono, invece, di aumentare la velocità della radiazione incidente e quindi ridurre il LET con aumentata capacità di rilascio di dose in profondità.

La Brachiterapia si effettua con tecniche che portano a contatto le sorgenti sigillate con il focolaio da irradiare.

Due le tecniche principalmente utilizzate:

1.         Infissionale, con l’utilizzo di aghi, forcine, etc. da infiggere direttamente nella lesione neoplastica

2.         Endocavitaria con sorgenti impiantate in cavità corporee preformate.

In tempi recenti, la brachiterapia sfrutta il caricamento ritardato ( Afterloading ) delle sorgenti: esse sono poste in contenitori impiantati, dopo opportune verifiche del corretto posizionamento al fine di ottenere la geometria di impianto programmata

DOMANDE DI RADIOTERAPIA

Quale è il rapporto tra i tessuti e la radiosensibilità?

Quali sono i fattori ambientali?

Che cosa è l'effetto ossigeno?

Quale è la differenza tra radiocurabilità e radiosensibilità?

Che cosa si intende per frazionamento della dose totale in radioterapia?

Che cosa è il Roentegen (R)?

Che cosa è il Gray (Gy)?

Che cosa è il Sievert (Sv)?

Che cosa è il Curie?

Che cosa è la teleradioterapia?

Che cosa è la brachiterapia?

Quali sono le apparecchiature di teleradioterapia?

Quali sono le tecniche di brachiradioterapia?

Che cosa significa radioterapia con alte energie?

Che cosa è la plesioRoentgenterapia

Che cosa è la teleisotoporadioterapia?

Quali sono le macchine acceleratrici in radioterapia?

Che cosa è la terapia infissionale?

Che cosa è la terapia endocavitaria?

GLOSSARIO

A-mode: modalità di rappresentazione in ecografia, in cui l’energia ultrasonica riflessa viene evidenziata sotto forma di picchi di ampiezza proporzionale alla riflessione.

Anodo: elettrodo positivo costituente il tubo radiogeno, su cui impattano gli elettroni provenienti dal catodo ed emettono di conseguenza radiazioni elettromagnetiche (raggi X)

B-mode: modalità di rappresentazione in ecografia, in cui  la rappresentazione degli echi provenienti da una sezione corporea attraversata da ultrasuoni viene visualizzata su un monitor televisivo ricostruendo l’immagine dell’ organo in esame.

Catodo: elettrodo negativo costituente il tubo radiogeno, che riscaldato rilascia elettroni

Contrasto: e’ la differenza di segnale esistente tra due regioni di un’immagine. Una grande o piccola differenza di variazione nella scala dei grigi significa rispettivamente elevato o basso contrasto.

Cristalli piezoelettrici: sono i principali costituenti delle sonde ecografiche.

Eco-Color-Doppler: permette la codificazione dell’immagine sul monitor tramite colore rosso, se il flusso è diretto verso il trasduttore, blu se si allontana da quest’ultimo.

Eco-Doppler: studio ecografico affiancato dal Doppler, che permette di studiare strutture in movimento. Dall’angolo di incidenza e dalla variazione di frequenza dell’onda riflessa è possibile calcolare la velocità di movimento della struttura bersaglio (es: flusso sanguigno).

Griglie Antidiffusione: sono costituite da lamelle di piombo focalizzate sulla sorgente radiogena (fuoco) e costituite da materiale X-assorbente,  interspaziate da spessori di materiale radiotrasparente. Cosi mentre la radiazione primaria può attraversare i canali, la radiazione diffusa viene ostacolata  diffondendo in diverse direzioni e quindi assorbita dalle pareti di piombo della griglia

Immagine Radiografica: immagine ottenuta su una pellicola dopo che questa è stata esposta ai raggi X attenuati dalle diverse sezioni corporee in esame.

Magnete: è un dispositivo capace di produrre un campo magnetico. Può essere di tipo permanente, resistivo, superconduttivo, e ibrido. Le più comuni intensità di campo sono: 0.3 - 0.5-1-1.5; essi vengono distinti in magneti a bassa intensità di campo se inferiori a 1 Tesla e  ad alta intensità di campo se superiori 1 Tesla.

Pellicola Radiografica: recettore di immagine costituito da un supporto di poliestere ricoperto da un emulsione di sali di bromuro  o ioduro d’argento e gelatina.

Pixel e Voxel: la più piccola parte costituente l’immagine bidimensionale TC, chiamata pixel, che avrà una rappresentazione di grigio, e quindi di densità. Il pixel è la media di tutti i punti contenuti nell’unità di volume in esame, quindi tridimensionale, chiamata Voxel.

Power Doppler: è una metodica che analizza l’intensità delle frequenze Doppler.

Risoluzione spaziale: e’ la capacità dell’ immagine di riprodurre fedelmente i dettagli più piccoli. Un immagine che permette al radiologo di vedere molti più dettagli rispetto ad un’altra presenta una elevata risoluzione spaziale.

Rumore: descrive ogni componente dell’immagine che non trasmette un informazione utile; si distinguono due tipi di rumore: rumore random e strutturale.

Schermi di rinforzo: presenti nella cassetta radiografica, sfruttano il fenomeno della fluorescenza restituendo la parte assorbita di raggi X in energia di lunghezza d’onda corrispondente alle zone dello spettro tra l’azzurro ed il violetto. Questo permette una riduzione di dose nell’esposizione radiografica.

Superconduttore: conduttore elettrico  perfetto caratterizzato dal fatto di non avere dispersioni di energia.

TC assiale: si ottengono sezioni assiali del corpo umano acquisite facendo ruotare il tubo radiogeno  intorno al paziente, che in apnea ed immobile sul lettino, avanza a scatti nel tunnel della TC.

TC spirale: è una evoluzione della TC assiale. In essa il tubo radiogeno ruota senza sosta intorno al paziente, che in apnea ed immobile sul lettino, avanza in modo continuo nel tunnel della TC. Viene definita anche TC volumetrica perché invece di acquisire singole sezioni assiali, il computer a fine esame dispone dei dati di un intero volume degli organi in esame ed è così possibile visualizzare qualunque sezione secondo qualunque piano, senza soluzioni di continuità.

TC multistrato: è la più recente evoluzione della TC spirale. In essa, contrapposto al tubo radiogeno i detettori, invece di essere disposti su di una sola fila, come nelle TC assiali e spirali, sono disposti in più file adiacenti, multipli di quattro. Ad ogni rotazione su 360° del tubo radiogeno rispetto alla TC spirale consente di acquisire un più ampio volume.  

TM-mode : modalità di rappresentazione in ecografica. Simile all’A-mode con la differenza che viene registrato anche il movimento dell’eco. Questo consente di riportare su diagrammi strutture in rapido movimento.

Trasduttore: detto anche sonda è il dispositivo generatore e rilevatore di ultrasuoni, in cui il suo componente principale è un cristallo con proprietà di piezoelettricità.

Tubo radiogeno: è costituito da una ampolla di vetro sotto vuoto contenente un catodo che riscaldato emette elettroni i quali accelerati dalla differenza di potenziale, all’interno dell’ampolla di vetro, incidono sull’anodo,  trasferendo a questo la propria energia con emissione di raggi X.

Mezzi di contrasto (Mdc) : sono composti che servono  per ottenere una migliore rappresentazione  delle strutture in esame. Si distinguono in radiotrasparenti o negativi, ed in radiopachi o positivi; quest’ultimi sono distinti in baritati ed iodati, al loro volta in lipo od idrosolubili, questi ultimi a loro volta distinti in  ionici e non.

Mdc radiotrasparenti:  sono sostanze che presentano assorbimento delle radiazioni inferiore a quello degli organi nei quali vengono introdotti; si tratta di sostanze allo stato gassoso(O2 , CO2 ,aria).

Mdc radioopachi : sono sostanze che presentano un assorbimento delle radiazioni superiore a quello degli organi nei quali vengono introdotti, grazie alla loro densità ed all’elevato numero atomico (Bario, Iodio).

Mdc baritati: si presentano sottoforma di sospensioni di solfato di bario che rende inassorbibile il bario, tossico per l’organismo. Sono impiegati nello studio dell’apparato gastroenterologico. Nella metodica a doppio contrasto, la sospensione di bario rappresenta il contrasto opaco ed unitamente ad un contrasto trasparente (aria, CO2 , metilcellulosa) consente lo studio della mucosa e della parete intestinale in trasparenza.

Mdc iodati:  vengono distinti in liposolubili ed idrosolubili. I liposolubili sono degli oli iodati nei quali lo iodio stesso è legato ad acidi grassi insaturi. Pertanto essendo insolubili in acqua e nei liquidi organici non possono essere impiegati endovena e endoarteria. Quindi il loro uso è limitato a determinati esami (linfografia, broncografia, mielografia), quasi tutti oggi desueti. Gli idrosolubili  si distinguono in ionici e non ionici.(Vedi Mdc ionici; non ionici). Sono solubili in acqua e nei liquidi organici, trovando larghissimo impiego in radiologia.

Mdc ionici: sono Mdc composti da sali ……….. . Possono provocare in pazienti allergici reazioni di tipo anafilattico per la loro capacità di legarsi alla frazione proteica del plasma. Vengono eliminati attraverso l’emuntorio renale,  alcuni per quello biliare.

Mdc non ionici : sono  Mdc sono composti da monomeri che non sono sali e che non si dissociano; presentano un osmolarità più che dimezzata rispetto a quelli ionici. Sono più costosi e sono riservati solo ad alcune categorie: pazienti atopici, pazienti con funzione cardiaca e respiratoria compromessa, con insufficienza renale e bambini.

Ecografia: esame di diagnostica per immagini che utilizza le caratteristiche degli ultrasuoni, i quali vengono riflessi e rifratti nell’impatto con le superfici di separazione tra mezzi aventi caratteristiche acustiche diverse (interfacce). Le onde riflesse (echi), captate dalla sonda vengono convertite in altrettanti punti luminosi, che proiettati sullo schermo di un monitor disegnano le strutture anatomiche. Sinonimo di ultrasuonografia ed ecotomografia .

Immagine T1 e T2: sono rappresentative delle caratteristiche fisiche dei tessuti sottoposti a determinate radiofrequenze. Pertanto differenti tessuti presentano diverse proprietà T1 e T2. Queste proprietà consentono di stabilire il TR e TE. Per stabilire se un immagine è T1 o T2 pesata si analizzano il TE e il TR. L’ immagine T1 pesate avrà bassi valori dei TR e TE, mentre quella T2 pesata avrà valori alti dei TR e TE.

TR: In RM  rappresenta l’intervallo di tempo (millisecondi) degli impulsi somministrati. Per definirlo è stabilito un range di tempo compreso tra 600 ms (basso valore) e 3000 ms (alto valore).

TE: In  RM rappresenta l’intervallo di tempo (millisecondi) tra l’impulso somministrato e la sua ricezione (Echi). Per definirlo è stabilito un range di tempo compreso tra 20 ms (basso valore ) e 80 ms (alto valore).

Segnale Ipointenso: In RM rappresenta il segnale che determinerà un’immagine più chiara.

Segnale Iperintenso: In RM rappresenta il segnale che determinerà un’immagine più scura.

Segnale Isointenso: In RM rappresenta il segnale  che determinerà un’immagine intermedia tra quello ipointenso ed iperintenso.

Lesione iperdensa: in TC rappresenta una lesione con valori tomodensitometrici espressi in unità Hounsfield superiori ad una di riferimento

Lesione ipodensa: in TC rappresenta una lesione con valori tomodensitometrici espressi in unità Hounsfield inferiori ad una di riferimento

Lesione isodensa: in TC rappresenta una lesione con valori tomodensitometrici espressi in unità Hounsfield eguali ad una di riferimento

RM: esame di diagnostica per immagini che si basa sul principio che alcuni nuclei atomici sono in grado di “risuonare”  ossia sono in grado di assorbire e successivamente cedere energia se sottoposti all’azione di campi magnetici. Alcuni nuclei atomici (H1, P31,C13) possiedono spin intrinseco,cioè ruotano intorno al proprio asse generando campi magnetici detto momento magnetico nucleare; pertanto questi nuclei atomici possono essere considerati dei dipoli che in assenza di campo magnetico si orientano in modo casuale, mentre in presenza di campo magnetico si allineano secondo la direzione del campo magnetico stesso. Si viene a determinare in alcuni nuclei (Es. H) una condizione di equilibrio che può essere disturbata da una data radiofrequenza, per cui i nuclei di idrogeno al termine della radiofrequenza rilasceranno l’energia assorbita sottoforma di  radiazione elettromagnetica della stessa lunghezza d’onda della radiofrequenza di disturbo. Il riassestamento del nucleo rilascia un segnale, che verrà utilizzato per l’elaborazione dell’immagine RM.

Hounsfield: unità che misura la densità nella TC, i cui valori vanno da –1000 (aria) a 0 (acqua) a +1000 (osso compatto).

Tesla:  misura l’intensità del campo magnetico ( 1 tesla = 10000 gauss). I magneti utilizzati maggiormente producono un campo magnetico di intensità compresa tra 0.3 e 1.5 tesla.

Scannogramma: è una scansione preliminare che precede l’esame TC e consente di stabilire i limiti superiore ed inferiore della regione da esaminare.

Finestra acustica: in ecografia rappresenta il sito d’accesso, che permette lo studio di organi la cui visualizzazione è compromessa da strutture aeree o ossee (fegato per il rene destro, milza per il rene sinistro, vescica per l’utero).

documento analogico: documento formato utilizzando una grandezza fisica che assume valori continui, come le tracce su carta (esempio: documenti cartacei), come le immagini su film (esempio: pellicole mediche, microfiche, microfilm), come le magnetizzazioni su nastro (esempio: cassette e nastri magnetici audio e video). Si distingue in documento originale e copia

documento digitale: testi, immagini, dati strutturati, disegni, programmi, filmati formati tramite una grandezza fisica che assume valori binari, ottenuti attraverso un processo di elaborazione elettronica, di cui sia identificabile l’origine

documento informatico: documento digitale sottoscritto con firma digitale ai sensi dell’articolo 8 del Testo unico approvato con decreto del Presidente della Repubblica 28 dicembre 2000, n. 445 e del decreto del Presidente del Consiglio dei Ministri 8 febbraio 1999 e successive modificazioni

supporto ottico di memorizzazione: mezzo fisico che consente la memorizzazione di documenti digitali mediante l’impiego della tecnologia laser (quali, ad esempio, dischi ottici, magneto-ottici, DVD)

memorizzazione: processo di trasposizione in formato digitale su un qualsiasi idoneo supporto, attraverso un processo di elaborazione, di documenti analogici o digitali, anche informatici

archiviazione digitale: processo di memorizzazione, su un qualsiasi idoneo supporto, di documenti digitali, anche informatici, univocamente identificati mediante un codice di riferimento, antecedente all’eventuale processo di conservazione

documento archiviato: documento digitale, anche informatico, sottoposto al processo di archiviazione digitale;

documento conservato: documento sottoposto al processo di conservazione;

esibizione: operazione che consente di visualizzare un documento conservato e di ottenerne copia;

riferimento temporale: informazione, contenente la data e l’ora in cui viene ultimato il processo di  conservazione digitale, che viene associata ad uno o più documenti digitali, anche informatici. L’operazione di associazione deve rispettare le procedure di sicurezza definite e documentate, a seconda della tipologia dei documenti da conservare, dal soggetto pubblico o privato che intende o è tenuto ad effettuare la conservazione digitale ovvero dal responsabile della conservazione nominato dal soggetto stesso

GLOSSARIO RADIOPROTEZIONE

ALARA: termine le cui iniziali stanno per “As Low As Readily Achievable .Le radiazioni devonoessere utilizzate con esposizioni a livello il più basso ottenibile

ALI (limite annuale di introduzione): quantità di radionuclide che introdotta nell’organismo, determina per lo stesso un equivalente di dose efficace corrispondente al limite di dose annuale di 2OmSv

ATTIVITA’: rapporto tra il numero di trasformazioni nucleari nell‘unità di tempo dN / dt in cui tali trasformazioni si verificano .Si esprime in Becquerel (Bq).

BECQUEREL (Bq) : indica 1’unità di misura del S.I. per l’attività: lBq=1 disintegrazione al secondo .I parametri di conversione da utilizzare quando l’attività è espressa in Curie (Ci) sono i seguenti: lCi=3,7X 10 l0 Bq, l Bq=2,7X 10-11 Ci

CONTAMINAZIONE RADIOATTIVA :contaminazione di una matrice, ,di una superficie, di un’area lavorativa o di un individuo ,prodotta da sostanze radioattive .Nel caso del corpo umano la contaminazione radioattiva include sia la contaminazione esterna che quella interna.

CONTROLLO DELLA QUALITA’: rientra nella garanzia della qualità. Una serie di operazioni (programmazione, coordinamento, attuazione, monitoraggio) intese a mantenere o a migliorare la qualità.

DETRIMENTO INDIVIDUALE PER LA SALUTE: gli effetti negativi clinicamente osservabili che si manifestano nelle persone o nei loro discendenti e la cui comparsa è immediata o tardiva e, in quest’ultimo caso, probabile ma non certa;

DOSE AL PAZIENTE: la dose somministrata ai pazienti o ad altra persona sottoposta ad esposizioni mediche;

DOSE ASSORBITA (D): definisce il rapporto tra dE /dm, in cui dE è l’energia media ceduta dalle radiazioni ionizzanti alla materia in un elemento volumetrico e dm la massa di materia contenuta in tale elemento volumetrico. Essa costituisce pertanto l’energia media ceduta dalla radiazione all’ unità di massa di materia sottoposta ad irradiazione .Si esprime in Gray (Gy).

DOSE EFFICACE: è data dalla somma dei prodotti dell’ equivalente di dose per il fattore di ponderazione tessutale di ciascun tessuto .Si misura in Sievert (Sv).

DOSE EQUIVALENTE: indica la somma dei prodotti della dose assorbita per il fattore di qualità di ciascun tipo di radiazione. Anch’ essa si misura in Sievert (Sv).

DOSE EQUIVALENTE IMPEGNATA: equivalente di dose efficace ricevuta da un organo o da un tessuto in un determinato periodo di tempo in seguito all’ introduzione di uno o più radionuclidi nell’ organismo.

DOSIMETRIA ESTERNA che consente di effettuare la misura e la valutazione della dose dovuta all’esposizione ad una sorgente esterna all’organismo e la DOSIMETRIA INTERNA che rappresenta la metodica che permette di quantificare le dosi in singoli organi o tessuti o all’organismo in toto a seguito della introduzione nell’organismo di sostanze radioattive.

DOSIMETRIA BIOLOGICA: insieme delle tecniche clinico-biologiche che consentono la valutazione della dose ricevuta da un individuo mediante il rilevamento di modificazioni biologiche di tessuti o di singole cellule

DOSIMETRIA: procedimenti attraverso i quali viene misurata e valutata la dose .Distinguiamo la DOSIMETRIA DEI PAZIENTI: la dosimetria relativa ai pazienti od ad altre persone sottoposte ad esposizioni mediche

DOSIMETRO: è lo strumento mediante il quale si misura direttamente una grandezza associata alla dose di radiazione assorbita.

EFFETTI STOCASTICI : effetti che colpiscono a caso,  differenziabili in somatici, se interessano l’individuo direttamente esposto (leucemie e tumori solidi), e genetici, se interessano i figli che nasceranno dagli esposti a radiazioni , non dipendenti dalla dose e la cui probabilità di comparsa si ipotizza che non abbia una soglia e che cresca linearmente con la dose.

EFFETTI DETERMINISTICI: sono quelli per i quali esiste una soglia di dose a partire dalla quale la gravità dell’effetto aumenta con la dose stessa“

ESPERTO QUALIFICATO: figura professionale che possiede le cognizioni e l’addestramento necessari per effettuare misurazioni ,esami ,verifiche atti ad assicurare il corretto funzionamento dei dispositivi di protezione e la capacità di fornire tutte le altre indicazioni e i provvedimenti tesi a garantire la sorveglianza fisica della protezione dei lavoratori e della popolazione.

ESPOSIZIONE :indica una qualsiasi modalità di incontro tra la persona e le radiazioni ionizzanti.

ESPOSIZIONE INTERNA:prodotta da sorgenti situate all’esterno dell’organismo

ESPOSIZIONE INTERNA: prodotta da sorgenti introdotte nell’organismo

ESPOSIZIONE TOTALE: data dalla combinazione dell’esposizione esterna e di quella interna

ESPOSIZIONE GLOBALE: intesa come esposizione del corpo intero

ESPOSIZIONE ACCIDENTALE: nella quale si verifica il superamento involontario di uno dei limiti di dose fissati per i lavoratori esposti

ESPOSIZIONE D’EMERGENZA che si verifica in condizioni particolari(salvataggio di un individuo o di una installazione) e che determina il superamento di uno dei limiti di dose fissati per i lavoratori esposti

ESPOSIZIONE ECCEZIONALE CONCORDATA che e’ ammessa in via eccezionale con il consenso dell’ interessato dopo aver acquisito il parere favorevole del Medico Autorizzato

ESERCENTE: il soggetto che, secondo il tipo e l’organizzazione dell’impresa, ha la responsabilità dell’impresa stessa ovvero dell’unità produttiva, intesa come stabilimento o struttura finalizzata alla produzione di beni o servizi, dotata di autonomia finanziaria e tecnico-funzionale;

esperto in fisica medica: una persona esperta nella fisica o nella tecnologia delle radiazioni applicata alle esposizioni che rientrano nel campo di applicazione del presente decreto legislativo, con una formazione ai sensi dell’articolo 7, comma 5, e che, se del caso, agisce o consiglia sulla dosimetria dei pazienti, sullo sviluppo e l’impiego di tecniche e attrezzature complesse, sull’ottimizzazione, sulla garanzia di qualità, compreso il controllo della qualità, e su altri problemi riguardanti la radioprotezione relativa alle esposizioni che rientrano nel campo di applicazione della presente direttiva;.

ESPERTO IN FISICA MEDICA: persona esperta nella fisica o nella tecnologia delle radiazioni applicata alle esposizioni che rientrano nel campo di applicazione dei decreti legislativi con una formazione ai sensi dell’articolo 7, comma 5, e che agisce o consiglia sulla dosimetria dei pazienti, sullo sviluppo e l’impiego di tecniche e attrezzature complesse, sulla ottimizzazione, sulla garanzia di qualità,, compreso il controllo di qualità

FATTORE DI PONDERAZIONE: fattore di correzione della dose assorbita che tiene conto del tipo di radiazione e del tipo di tessuto o organo irradiato

FATTORE DI QUALITA’ : fattore di correzione che tiene conto della qualità della radiazione

FONDO NATURALE : si intende con questo termine la quota di radiazioni ionizzanti derivanti da sorgenti naturali ,terrestri e cosmiche

GARANZIA DELLA QUALITÀ: le azioni programmate e sistematiche intese ad accertare con adeguata affidabilità che un impianto, un sistema, un componente o un procedimento funzionerà in maniera soddisfacente conformemente agli standard stabiliti;

GRAY: unità del Sistema Internazionale(S.I.) di dose assorbita 1Gy=1lJKg-l .I fattori di conversione quando la dose espressa è espressa in rad sono 1 rad =0,01 Gy 100 rad

INCIDENTE: evento imprevisto che provoca danni ad una installazione e può comportare dosi superiori ai limiti

IRRADIAZIONE: e’ data dall’incontro di un corpo o di un organismo con le radiazioni

LAVORATORI ESPOSTI: persone sottoposte per l’attività che svolgono a un ‘esposizione che può comportare dosi superiori ai limiti fissati per le persone del pubblico .Sono lavoratori esposti di categoria A i lavoratori suscettibili di ricevere in un anno solare una dose superiore ad uno dei seguenti valori:

a)         6 mSv per esposizione globale o di equivalente di dose efficace;

b)         3/10 di uno qualsiasi dei limiti di dose fissati per il cristallino (150 mSv) ,per la pelle (500 mSv), per le estremità (500 mSv). Gli altri lavoratori esposti sono classificati in categoria B

MEDICO AUTORIZZATO: medico responsabile della sorveglianza medica dei lavoratori esposti, la cui qualificazione e specializzazione sono riconosciute secondo le procedure e le modalità stabilite nel presente decreto;

MEDICO COMPETENTE: specialista in Medicina del Lavoro ,Medicina Preventiva dei Lavoratori e Psicotecnica o discipline equipollenti che può però visitare soltanto i lavoratori esposti classificati in Categoria B

PERSONA DEL PUBBLICO: individuo della popolazione esclusi i lavoratori ,gli apprendisti esposti in ragione della loro attività

PRESCRIVENTE: il medico chirurgo o l’odontoiatra, iscritti nei rispettivi albi;

RADIAZIONI IONIZZANTI radiazioni che hanno energia tale da causare nell’ interazione con la materia la formazione di ioni

RESPONSABILE DI IMPIANTO RADIOLOGICO: il medico specialista in radiodiagnostica, radioterapia o medicina nucleare individuato dall’esercente. Il responsabile di impianto radiologico può essere lo stesso esercente qualora questo sia abilitato a svolgere direttamente l’indagine clinica;

RESPONSABILITÀ CLINICA: la responsabilità riguardo a esposizioni mediche individuali attribuita ad uno specialista. In particolare: giustificazione; ottimizzazione; valutazione clinica del risultato; cooperazione con altri specialisti e con il personale eventualmente delegato per aspetti pratici; reperimento di informazioni, se del caso, su esami precedenti; trasmissione, su richiesta, di informazioni radiologiche esistenti o di documenti ad altri medici specialisti o prescriventi; informazione dei pazienti e delle altre persone interessate, se del caso, circa i rischi delle radiazioni

ionizzanti;        

SIEVERT: esprime secondo il Sistema Internazionale l’equivalente di dose e l’equivalente di dose efficace   fattori di conversione in rem sono 1 rem =0,01 Sv; 1 Sv = 100 rem

SORVEGLIANZA MEDICA: l’insieme delle visite mediche, delle indagini specialistiche e di laboratorio, dei provvedimenti sanitari adottati dal medico, al fine di garantire la protezione sanitaria dei lavoratori esposti;

SORVEGLIANZA FISICA l’insieme dei dispositivi adottati, delle valutazioni, delle misure e degli esami effettuati, delle indicazioni fornite e dei provvedimenti formulati dall’esperto qualificato al fine di garantire la protezione sanitaria dei lavoratori e della popolazione;

SPECIALISTA: il medico chirurgo o 1‘odontoiatra che ha titolo per assumere la responsabilità clinica per le esposizioni mediche individuali ai sensi dell’articolo 7, commi 3 e 4;

ZONA CLASSIFICATA: ambiente di lavoro sottoposto a regolamentazione per motivi di protezione contro le radiazioni ionizzanti. Le zone classificate possono essere zone controllate o zone sorvegliate.

ZONA CONTROLLATA: un ambiente di lavoro, sottoposto a regolamentazione per motivi di protezione dalle radiazioni ionizzanti, in cui si verifichino le condizioni stabilite con il decreto di cui all’articolo 82 ed in cui l’accesso è segnalato e regolamentato.

ZONA SORVEGLIATA: un ambiente di lavoro in cui può essere superato in un anno solare uno dei pertinenti limiti fissati per le persone del pubblico e che non è zona controllata.

GLOSSARIO DI MEDICINA NUCLEARE

Radiocomposto. In esso va distinta l’etichetta radioattiva che permette la visualizzazione dall’esterno (Radioisotopo, radionuclide) dal composto (molecola, farmaco, cellula, etc.) che rappresenta il vettore che determina la distribuzione in vivo e definisce il tipo di esame.

Ricordiamo che isotopo non significa radioattivo, ma appartenente alla stessa casella nella tavola di Mendeleiev. In altre parole,  sono isotopi nuclidi che hanno lo stesso numero atomico (protoni ed elettroni) , ma diverso peso (diverso numero di neutroni). Gli isotopi di uno stesso elemento hanno lo stesso comportamento biologico e quindi i radioisotopi dello iodio, ad es., si concentrano negli stessi organi e secondo gli stessi meccanismi dello iodio stabile.

Tracciante. Traccia il comportamento della stessa molecola/cellula non marcata avendo la stessa distribuzione e seguendo gli stessi meccanismi di concentrazione.

Possono essere distinti, a seconda del meccanismo di concentrazione in traccianti di perfusione (che analizzano il flusso ematico), vascolari (che forniscono informazioni sul pool ematico), metabolici, recettoriali, etc.

Indicatore: definisce le modalità di concentrazione. Possono essere distinti in:

Indicatori Negativi: si concentrano maggiormente nel tessuto sano, utilizzando meccanismi tipici delle cellule dell’organo (es. cellule tiroidee e capacità iodocaptante, cellule reticoloendoteliali e capacità colloidopessica). Il dato patologico sarà espresso tipicamente da una riduzione di concentrazione (Ipocaptante o “freddo”). E’ importante notare che il termine freddo non significa “maligno”. Un nodulo tiroideo freddo, ad es., può essere dovuto ad una cisti e non necessariamente ad un tumore.

Indicatori Positivi: si concentrano secondo meccanismi, in genere non tipici, alterati nel territorio patologico. Quelli che hanno un accumulo “preferenziale” nel tessuto neoplastico  possono anche essere chiamati “oncotropi”.  Il dato patologico è individuato da un’area di captazione o di ipercaptazione. Anche in questo caso ipercaptante non vuol dire maligno. Ad es., nella scintigrafia ossea un’area di ipercaptazione può essere dovuta ad una metastasi, ma anche ad un osteomielite.

Risoluzione spaziale. E’ definita dal potere discriminativo delle apparecchiature.

E’ il parametro che individua la capacità di vedere la più piccola lesione ed ha valore soprattutto quando si utilizzano indicatori negativi. E’ in genere minore rispetto ad altre metodiche di imaging, raggiungendo peraltro valori di pochissimi millimetri con la PET. Va detto, peraltro, che anche nei casi in cui potere di risoluzione sia minore rispetto a metodiche alternative, l’esame permette una buona accuratezza diagnostica, con un possibile  valore diagnostico originale o aggiunto quando esiste necessità di una  caratterizzazione funzionale (come nella patologia nodulare tiroidea), di definire la quota parenchimale a livello di un organo, la ripartizione quantitativa di una funzione, etc.. Occorre anche notare che in alcuni casi (non frequenti), come nella diagnosi di cicatrice renale post pielonefritica, la sensibilità delle metodiche scintigrafiche con indicatori negativi può essere maggiore rispetto all’ecografia. La risoluzione geometrica non è un problema determinante in alcuni esami dove il dato patologico è definito non sulla base della presenza di una lesione focale, ma sulla valutazione globale di un parametro funzionale. E’ questo il caso, ad es,  della scintigrafia renale sequenziale, dell’angiocardioscintigrafia e di molti altri esami. Va anche evidenziato che nel caso occorra incrementare un valore predittivo in un iter diagnostico, le metodiche scintigrafiche possono, in alcuni casi,  fornire un valore aggiunto maggiore rispetto a quello ottenibile dalla somma delle informazioni ottenute sommando due metodiche di imaging basate su simili presupposti di densità, come l’ecografia e la TC. 

Risoluzione biologica. E’ definita dalle modalità di concentrazione del radiocomposto e dipende meno dall’apparecchiatura.

Se si utilizza un indicatore positivo e si ha la fortuna di un meccanismo di concentrazione che porta ad una forte differenza di captazione tra tessuto patologico e sano si può avere precocità di diagnosi, perché il dato patologico può essere evidente anche mesi prima del configurarsi del dato patologico ottenuto utilizzando la corrispondente metodica morfo-strutturale. E’ quello che accade, ad es., con la scintigrafia ossea che può diagnosticare precocemente metastasi scheletriche nei confronti dell’esame radiografico. Per capire il vantaggio della favorevole risoluzione biologica degli indicatori positivi,  si può pensare a come è più facile vedere una formica di giorno su un marmo bianco che una balena di notte. Un altro esempio è quello di un faro, immediatamente individuabile di notte se è l’unica luce accesa, che può non essere riconosciuto di giorno, guardandolo dalla stessa distanza, perché confuso tra i mille oggetti che si trovano intorno.

Una diagnosi precoce e quindi un’altra modalità favorevole di risoluzione biologica è quella che può essere ottenuta con i traccianti di perfusione, che individuano immediatamente l’ischemia o l’embolia come difetto di concentrazione, anche in assenza di alterazioni morfostrutturali. Ed ancora più affascinante, come dimostrazione delle capacità dell’imaging funzionale, è la possibilità di evidenziare la cosiddetta diaschisi cerebrale. Si tratta della capacità di mettere in evidenza, ad es.,  a livello dell’emisfero cerebellare controlaterale ad un tumore cerebrale, la riduzione di flusso o metabolismo, in assenza di modifiche strutturali, perché dall’area del tumore partono meno stimoli che utilizzano il fascio crociato cerebro-cerebellare. La conseguenza sarà quella della riduzione dell’attività funzionale dell’emisfero cerebellare controlaterale e quindi una ridotta concentrazione dei radiocomposti utilizzati.  E ancora più evidente è la dimostrazione inversa, dell’aumento di flusso e metabolismo a livello della scissura calcarina in un soggetto normale che passa dalla condizione ad occhi chiusi a quella ad occhi aperti.

Caratterizzazione biologica e fisiopatologica (Rapporti con prognosi e terapia)

Il ruolo delle metodiche medico nucleari può essere integrativo rispetto a quello ottenuto con l’imaging morfostrutturale grazie alla capacità di fornire informazioni sulla caratterizzazione biologica di una lesione definendo al suo livello l’attività di malattia, l’attività metabolica,  la presenza di recettori, etc. Ad es., nella sarcoidosi polmonare, rispetto ad un dato radiologico patologico che rimane immodificato, l’accumulo del radiogallio aggiunge l’informazione sulla presenza di una fase attiva di malattia, creando quindi il razionale per una terapia. Una situazione analoga  è quella che si verifica nella malattia di Crohn, utilizzando leucociti marcati. Un altro aspetto fondamentale della caratterizzazione biologica e fisiopatologica è che essa permette lo studio delle cause delle patologie endocrine iperfunzionanti, caratterizzando anche la presenza di autonomia funzionale. Ancora,  esiste spesso la possibilità di ottenere informazioni prognostiche, essendo la concentrazione di alcuni radiocomposti legata alla differenziazione cellulare, all’ attività metabolica, alla espressione di recettori, etc. L’informazione prognostica si ottiene anche correlando, ad es., una scintigrafia perfusionale con una metodica angiografica. Ad es., in presenza di una stenosi coronarica, una scintigrafia miocardica normale esprime una prognosi favorevole perché indicativa della presenza di un buon circolo collaterale. Nella caratterizzazione fisiopatologica esistono poi premesse di grande interesse per definire una strategia terapeutica. Ad es., dimostrare la concentrazione di octreotide (analogo della somatostatina)  marcato a livello di un adenoma ipofisario GH secernente, crea i presupposti per una razionale terapia utilizzando analoghi della somatostatina. La condizione ideale è quella che lega tra loro diagnosi e terapia medico nucleare. E’ quello che avviene nel carcinoma tiroideo differenziato. L’evidenza in fase diagnostica dell’accumulo del radioiodio nelle metastasi crea i presupposti per un efficace terapia utilizzando lo stesso radioiodio a dosi estremamente più elevate. E situazioni simili sono state messe a punto per la terapia radiometabolica dei neuroblastomi,  la terapia palliativa delle metastasi scheletriche e in altri ambiti.

Nel follow up delle neoplasie, esprimendo in generale le metodiche medico nucleari la presenza di cellule, possono determinarsi condizioni favorevoli  alla diagnosi differenziale tra recidiva e fibrosi, non potendoci essere concentrazione in assenza di cellule. Ancora, la variazione di concentrazione del glucosio (e quindi del suo analogo radiomarcato fluoro-18 deossiglucosio) varia molto più rapidamente rispetto alle variazioni dimensionali e strutturali viste con metodiche di imaging morfostrutturale. Si ottengono così informazioni precoci che possono portare alla modifica di strategie terapeutiche che altrimenti porterebbero danno senza produrre risultati soddisfacenti. Infine,  nei confronti della terapia,  le metodiche medico nucleari possono essere utili nel predire il residuo funzionale prima di un intervento (ad es. nel cancro polmonare o renale) o nel monitorare effetti tossici terapeutici (adriamicina e cardiotossicità, cisplatino e nefrotossicità, etc.).









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