Gli ultrasuoni sono delle onde meccaniche sonore ad alta frequenza per cui non sono udibili all'orecchio umano ('oltre il suono'). Le frequenze oltre le quali le onde acustiche sono considerate ultrasuoni è 20 kHz. Come ogni altro tipo di fenomeno ondulatorio gli ultrasuoni sono soggetti ad alcuni fenomeni di fisica che definiscono la loro natura (frequenza e lunghezza d'onda, intensità, attenuazione) e le loro caratteristiche di interazione con la materia (riflessione, rifrazione, difrazione).

Gli ultrasuoni vengono generati per mezzo di materiali con particolari caratteristiche meccanico-elettriche, i materiali piezoelettrici. Questi particolari materiali. Se applicata una differenza di potenziale ai loro estremi, questi si comprimono o si dilatano in senso trasversale. Proprio quest'ultima caratteristica viene sfruttata per generare gli ultrasuoni.

Gli ultrasuoni interagiscono con la materia. Ogni materiale interagisce in modo diverso quando gli ultrasuoni lo raggiungono, nota con impedenza acustica. Ai punti dove la materia cambia composizione esiste una differenza di impedenza acustica e questa differenza crea un comportamento diverso degli ultrasuoni. Esiste infatti la rifrazione, la riflessione o la rifrazione. Quindi una parte degli ultrasuoni possono colpire il tessuto e tornare indietro con intensità diverse. Se uno riesce a captare queste differenze di ritorno del segnale acustico allora può ricevere delle informazioni utili sulla struttura e forma della materia colpita. Questo è il principio del funzionamento diagnostico degli ultrasuoni. Infatti le onde sonore ad alta frequenza possono penetrare il nostro corpo in profondità e incontrare i vari tessuti e organi. Questi ultimi, avendo struttura diversa tra di loro e quindi impedenze acustiche diverse, possono generare una serie di echi sonori di ritorno che se captati e visualizzati possono dare informazioni morfologiche sui vari organi.

Ecografia

L'ecografia quindi è un mezzo diagnostico che usa ultrasuoni per poter visualizzare le strutture interne del nostro corpo.

Gli ultrasuoni utilizzati sono compresi tra 2 e 20 MHz. La frequenza è scelta tenendo in considerazione che frequenze maggiori hanno maggiore potere risolutivo dell'immagine, ma penetrano meno in profondità nel soggetto. Queste onde sono generate da un cristallo piezoceramico inserito in una sonda. Alcune strutture e tessuti del nostro corpo non possono trasmettere gli ultrasuoni. L'osso e l'aria non permettono l'attraversamento delle onde ultrasonore quindi questo può costituire un limite della metodica per poter esaminare alcuni distretti corporei (per esempio il cervello, l'uretere lombare etc). La sonda ecografia viene mantenuta a diretto contatto con la pelle del paziente con l'interposizione di un apposito gel (che elimina l'aria interposta tra sonda e cute del paziente, permettendo agli ultrasuoni di penetrare nel segmento anatomico esaminato); la stessa sonda è in grado di raccogliere il segnale di ritorno, che viene opportunamente elaborato da un computer e presentato su un monitor.

Ci sono diverse tipi di sonde a seconda del distretto corporeo da esaminare (lineare, convex, endocavitaria, biplanare). L'evoluzione tecnologica ha permesso di ottenere ecografi che riescono a dare immagini ad alta risoluzione di molti dei nostri organi, persino immagini tridimensionali.

Ecografia Doppler

Si basa all'effetto Doppler dove la frequenza di ritorno di una onda che colpisce un soggetto in movimento cambia a seconda se il movimento è in avvicinamento o allontanamento. In questo modo si possono ottenere informazioni sulla vascolarizzazione dei tessuti e sulla circolazione di sangue dentro i vasi di un organo. Queste informazioni possono essere visualizzate sia come immagini colorate dei vasi (rosso per l'avvicinamento e blu per l'allontanamento del flusso sanguigno) sia come onde che possono essere analizzate per misurare difetti di circolazione sanguigna.

Effetti e Rischi degli Ultrasuoni

Come sì è detto sopra, gli ultrasuoni sono onde meccaniche ad alta frequenza. Oltre le applicazioni diagnostiche si possono utilizzare anche in campo terapeutico (per esempio per la cure di tendiniti, per frammentare i calcoli etc). Questo implica una frequenza e intensità diversa. Quando si usano gli ultrasuoni per eseguire le ecografie, l'intensità delle onde è tale da non provocare lesioni, anche se una lieve produzione di calore viene prodotta sempre. l'Organismo Mondiale della Sanità considera l'ecografia diagnostica innocua. Alcuni studi eseguiti non hanno dimostrato un chiaro effetto lesivo. Per questo motivo gli ultrasuoni possono essere utilizzati anche per la diagnosi prenatale.

Vantaggi e Svantaggi

Con l'ecografia si evita l'esposizione ai radiazioni ionizzanti usati da altre metodiche diagnostiche radiologiche (raggi a X). Quindi è un esame che può essere ripetibile senza essere dannoso. Altri vantaggi sono la trasportabilità delle apparecchiature, la non invasività, la rapidità, il costo basso. Tutto questo rende l'ecografia un esame diagnostico fondamentale, di prima istanza.

Lo svantaggio principale consiste che è operatore dipendente. L'esecuzione di ecografie richiede una adeguata preparazione e esperienza e alcune volte l'interpretazione delle immagini può essere soggettiva. Questo significa che alcune volte la scansione effettuata con la mano può non essere adeguata e sufficiente per individuare una alterazione anatomica. Oppure significa che una immagine può essere interpretata in modo diverso da diversi operatori. Il potere di risoluzione della metodica è inferiore alla TAC o alla risonanza magnetica. Alcuni distretti corporei non possono essere visualizzati bene e questo può limitare la capacità diagnostica dell'ecografia. Per esempio le ossa o l'aria nell'intestino impediscono una corretta visualizzazione degli organi sottostanti. In caso di meteorismo intenso (intestino molto pieno di aria) la visualizzazione risulta ancora più difficile. Un'altra limitazione può essere la costituzione fisica del soggetto in esame: l'obesità può rendere l'esecuzione dell0esame e l'interpretazione delle immagini molto difficile.  

Ecografia e Urologia

Nel campo urologico l'ecografia detiene un ruolo importante nella diagnosi di molte patologie e viene considerata spesso come indagine di prima istanza. Si possono visualizzare i reni, la prima e l'ultima parte degli ureteri, la vescica, la prostata, il pene, lo scroto. Si può utilizzare il doppler per valutare la vascolarizzazione degli organi dell'apparato uro-genitale. Si può utilizzare l'ecografia anche in sede operativa, per eseguire biopsie (rene, prostata) oppure per eseguire il drenaggio percutaneo de rene (nefrostomia percutanea).