nuovo approccio allo studio delle malattie dell`apparato
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Close window to return to IVIS in collaborazione con RICHIESTO ACCREDITAMENTO SOCIETÀ CULTURALE ITALIANA VETERINARI PER ANIMALI DA COMPAGNIA SOCIETÀ FEDERATA ANMVI organizzato da certificata ISO 9001:2000 INFORMATION SCIVAC Secretary Palazzo Trecchi, via Trecchi 20 Cremona Tel. (0039) 0372-403504 - Fax (0039) 0372-457091 [email protected] www.scivac.it Close window to return to IVIS 50° Congresso Nazionale Multisala SCIVAC La tomografia computerizzata: nuovo approccio allo studio delle malattie dell’apparato respiratorio Federica Rossi Med Vet, SRV, Dipl ECVDI, Sasso Marconi (Bologna) La Tomografia Computerizzata (TC) è una metodica diagnostica utilizzata già da numerosi anni in Medicina Umana ed ha consentito un notevole passo avanti nello studio delle malattie dell’apparato respiratorio. Anche in Medicina Veterinaria, la sempre maggiore disponibilità di queste attrezzature consente oggi di applicare questa tecnologia negli animali da compagnia e non sorprende che stia assumendo un ruolo sempre più importante come metodo diagnostico non invasivo capace di fornire dettagliate informazioni sia in corso di patologie delle vie respiratorie superiori che inferiori. Lo scopo di questo lavoro è di richiamare i principi di base della Tomografia Computerizzata e di analizzare i diversi aspetti applicativi di questa metodica nello studio delle malattie dell’apparato respiratorio nei piccoli animali. PRINCIPI FISICI DI BASE DELLA TC Per la produzione di un’immagine TC vengono utilizzate Radiazioni Elettromagnetiche (Raggi X) che hanno le stesse caratteristiche di quelle utilizzate in Radiologia Convenzionale: anche nella TC, un fascio radiogeno prodotto da un tubo catodico attraversa un corpo e, se l’energia della radiazione viene mantenuta costante, viene attenuato solo in base alle caratteristiche fisiche delle parti anatomiche attraversate (spessore, densità, numero atomico). Con la Radiologia Convenzionale, le informazioni trasmesse dal fascio radiogeno in uscita vengono captate da un semplice sistema rivelatore (pellicola radiografica) per produrre un’immagine analogica, in cui strutture tridimensionali vengono rappresentate in un unico piano. È quindi la nostra mente che, attraverso la rielaborazione delle informazioni ottenute attraverso le varie proiezioni radiografiche, riesce ad interpretare ciò che vede sul radiogramma e far corrispondere un’immagine ad una determinata struttura anatomica o lesione. In una radiografia convenzionale, le differenze di densità dei tessuti che possono essere rappresentate sono limitate: classicamente, distinguiamo cinque livelli nella scala di grigi che corrispondono alle densità dell’aria, del grasso, del tessuto molle (o liquido), dell’osso e del metallo. Il primo vantaggio della TC è di produrre un’immagine a “fetta” (immagine TOMOGRAFICA), in cui le singole strutture vengono visualizzate direttamente senza sovrapposizioni. Inoltre, con questa metodica migliora nettamente il contrasto radiografico, cioè la capacità di distinguere due tessuti con simile densità. Ciò è reso possibile dall’utilizzo di numerosissimi detettori che misurano in ciascuna unità spaziale il valore numerico di attenuazione del fascio e lo trasformano in impulso elettrico. Questo segnale digitale viene poi trasferito al computer che utilizza tali dati per produrre un’immagine che rappresenta un sottile strato del soggetto esaminato. Durante l’acquisizione di una “fetta”, il tubo radiogeno ruota attorno al paziente mentre emette radiazioni, pertanto ciascuna immagine è prodotta dalla rielaborazione di un numero elevatissimo di dati ottenuti con il sistema tubo-detettori posizionati nelle diverse direzioni dello spazio rispetto al soggetto esaminato. I milioni di dati acquisiti vengono quindi trasformati in unità numeriche che corrispondono al coefficiente di attenuazione calcolato in ciascun volume di tessuto esaminato (voxel). In questo modo, piccole differenze di densità tra tessuti vicini possono essere rilevate e dimostrate nell’immagine TC. SISTEMI TC L’evoluzione tecnologica ha portato allo sviluppo di sistemi TC sempre migliori in termini di qualità dell’immagine e tempo di acquisizione. I primi sistemi tomografici utilizzati in Radiologia clinica (apparecchi di prima e seconda generazione) effettuavano movimenti di traslazione e rotazione del tubo radiogeno ed avevano numero limitato di detettori: essi producevano un’immagine qualitativamente scadente ed avevano necessità di tempi di acquisizione molto lunghi. L’introduzione di un numero molto elevato di detettori disposti ad arco (apparecchi di terza generazione) o a corona (quarta generazione) e l’utilizzo di un fascio radiogeno a ventaglio ha consentito di portare i tempi di scansione nell’ordine dei secondi con notevoli vantaggi per quanto riguarda la durata dell’esame TC e le sue possibili applicazioni. Le apparecchiature di ultimissima generazione sono le cosiddette CT multistrato: in questo caso il numero dei detettori è ancora più elevato e la loro disposizione avviene su più file, con vantaggi che riguardano la risoluzione spaziale delle immagini, la qualità delle ricostruzioni e i tempi di scansione. Ulteriore evoluzione dei sistemi di 3a e 4a generazione rappresenta il sistema cosiddetto “TC elica” o “spirale”. Con la metodica assiale, il tubo radiogeno compie una rotazione di 360° attorno al paziente, successivamente l’emissione dei RX si interrompe, il tavolo porta-paziente avanza e inizia la scansione successiva. In Close window to return to IVIS 50° Congresso Nazionale Multisala SCIVAC questo caso, l’operatore ha la possibilità di definire a priori lo spessore della fetta da esaminare, che varia normalmente da 1 a 10 mm e che viene stabilito in base alle dimensioni della struttura da studiare. Diversamente, la metodica spirale prevede una continua rotazione del tubo radiogeno durante l’avanzamento del tavolo, pertanto i dati vengono acquisiti e rielaborati dal computer su un “volume” di tessuto e non da una fetta. In questo caso, il parametro da impostare è il rapporto tra la velocità di scorrimento del lettino, la collimazione e la velocità di rotazione del tubo (cosiddetto “pitch”). Il vantaggio di questa tecnologia è l’ulteriore riduzione dei tempi di acquisizione rispetto alla metodica assiale, e questo diventa importante soprattutto con strutture ed organi in movimento (come l’apparato respiratorio) o quando si intendano effettuare studi dinamici con mezzi di contrasto (angioTC). L’IMMAGINE TOMOGRAFICA L’immagine Tomografica prodotta dalla TC viene rappresentata sul computer come una fetta della struttura esaminata, orientata nello spazio a seconda di come viene posizionato il paziente all’interno del gantry. Tutti gli apparecchi CT producono immagini orientate perpendicolarmente al tavolo porta-paziente, tuttavia le macchine più moderne consentono anche di inclinare il gantry rispetto al lettino per allinearsi a strutture disposte obliquamente; questo può costituire un vantaggio per l’esame di alcune strutture intracraniche o intratoraciche (es. vasi). Ciascuna immagine è suddivisa in unità di superficie (pixel) che corrispondono alle unità di volume del paziente (voxel): a ciascun pixel vengono attribuiti i valori densitometrici ottenuti dal calcolo del coefficiente di attenuazione lineare del tessuto attraversato. Per poter esprimere in modo relativo queste diverse densità e poterle comodamente confrontare tra loro è stato necessario introdurre una scala di unità relative, le cosiddette UNITÀ HOUNSFIELD (HU). Questa scala ha un range compreso tra +2000 e –2000 ed il centro (lo 0) corrisponde alla densità dell’acqua. Le densità di tutti i tessuti vengono quindi rapportate a quella dell’acqua. La Tabella 1 riporta i valori delle HU per i tessuti ed organi più comunemente esaminati: TESSUTO HU OSSO + 1000 MILZA + 75 FEGATO + 70 RENE + 50 SANGUE + 40- 50 ENCEFALO + 25-45 ACQUA 0 GRASSO - 50-150 ARIA - 1000 FIGURA 1 - Scala dei grigi. Per poter rendere utilizzabile in Radiologia Clinica un’immagine digitale, la visualizzazione dei valori HU viene sostituita da una scala di grigi in cui le diverse tonalità di grigio corrispondono alle differenti densità. Per convenzione, la scala di grigi è orientata in modo che valori più positivi di HU corrispondano a livelli di grigio-chiaro o bianco mentre valori più negativi a valori di grigio-scuro nero (Fig. 1). Ovviamente questo concetto è relativo in quanto la scala di grigi può essere modificata cambiandone l’ampiezza (WW) ed il centro (WL). Tale operazione viene effettuata in continuazione sul monitor della TC per ottenere diverse “finestre” che permettono di visualizzare meglio differenti tessuti e/o organi. Per esempio, per i tessuti molli del mediastino utilizziamo una finestra poco ampia (circa 300 HU) con centro posizionato attorno alle 30 HU, per visualizzare il polmone abbiamo bisogno di una finestra ampia (1500 HU) con centro attorno alle – 600 HU (vedi Fig. 2). I dati ottenuti mediante le scansioni trasversali della parte esaminata possono successivamente essere utilizzati per ottenere RICOSTRUZIONI bidimensionali o tridimensionali nelle diverse direzioni dello spazio. Le ricostruzioni bidimensionali possono essere prodotte nei piani dorsale, sagittale o obliquo e sono utili per valutare meglio la localizzazione, l’estensione ed i rapporti tra una lesione e le strutture vicine. Nelle immagini ricostruite la definizione spaziale è sempre inferiore rispetto a quella dell’immagine originale. Le ricostruzioni 3D possono essere ottenute con le apparecchiature più sofisticate e rendono ancora più facile ed immediata la visualizzazione della parte esaminata. METODICA DI ESECUZIONE DI UN ESAME CT PER LO STUDIO DELLE VIE RESPIRATORIE VIE RESPIRATORIE SUPERIORI (NASO, LARINGE E FARINGE) L’esame TC deve essere effettuato in anestesia generale, in quanto il movimento dell’animale provoca artefatti e produce un’immagine di insufficiente qualità diagnostica. Gli animali vengono posizionati sul tavolo porta-paziente in decubito sternale o dorsale all’interno di speciali supporti in gommapiuma, che ne facilitano il contenimento ed il corretto posizionamento. È molto importante, infatti, che l’animale sia posizionato in modo simmetrico, in quanto il confronto tra destra e sinistra è un elemento fondamentale per riconoscere una lesione soprattutto a livello del cranio. Lo Close window to return to IVIS 50° Congresso Nazionale Multisala SCIVAC studio inizia con l’ottenimento del cosiddetto “scanogramma”, che è un radiogramma digitale utilizzato per definire esattamente le dimensioni del settore da esaminare ed impostare il numero, lo spessore e la distanza tra le fette che si vogliono ottenere. In questa fase è necessario anche scegliere il protocollo d’esame più adatto al tipo di studio (il cosiddetto algoritmo). Per quanto riguarda lo studio delle cavità nasali, l’algoritmo utilizzato è quello per l’osso, che consente di visualizzare in modo estremamente dettagliato tutte le strutture endonasali (ossa delimitanti la cavità nasale, turbinati nasali ed etmoidali, lamina cribrosa dell’etmoide, setto nasale cartilagineo, mucosa nasale) e dei seni paranasali (seno frontale e recesso mascellare). L’esame prosegue caudalmente per valutare le cavità del rino- ed orofaringe. In questa regione sono inoltre visualizzati i tessuti molli e le cartilagini laringee, inoltre l’apparato ioideo. La relativa staticità delle strutture esaminate consente di utilizzare per questi settori la metodica di scansione assiale, normalmente gli spessori delle fette vanno da 2 a 3 mm. Se la lesione coinvolge i tessuti molli, l’esame viene effettuato prima e dopo la somministrazione di mezzo di contrasto iodato iniettato per via endovenosa. La valutazione dell’eventuale captazione di mezzo di contrasto (cosiddetto “enhancement”) da parte della lesione è un elemento utile nella fase di interpretazione. Figura 2A VIE RESPIRATORIE INFERIORI (TRACHEA, BRONCHI E POLMONE) Anche in questo caso è necessaria l’anestesia generale. Gli artefatti da movimento possono essere ridotti se viene utilizzata la metodica spirale, in quanto i tempi di una singola scansione sono più brevi. In questo modo il torace di un cane di media taglia può essere studiato in 20-30 secondi. Il cane è posizionato in decubito sternale o dorsale e la scansione inizia dal diaframma per terminare all’ingresso del torace. Il decubito sternale è preferibile per l’assenza di fenomeni di ipostasi polmonare, che si verificano invece dopo breve tempo se l’animale è mantenuto in decubito laterale o dorsale. Tale fenomeno può essere in parte attenuato mediante iperventilazione del polmone prima di effettuare la scansione. Il decubito dorsale agevola il posizionamento simmetrico del torace. Per lo studio del polmone è adatto un algoritmo ad elevata risoluzione, che esalta la visualizzazione dei margini compresi tra i vasi polmonari, gli alveoli polmonari e l’interstizio. Se invece è necessario esaminare i tessuti molli del mediastino è più utile un algoritmo che privilegia le differenze di densità tra i tessuti molli. Vengono visualizzate tutte le componenti della parete toracica (coste, grasso e muscolatura della parete), il mediastino con il cuore, i grossi vasi, l’esofago ed il polmone. La trachea può essere seguita caudalmente fino alla biforcazione bronchiale e ciascun bronco viene visualizzato nelle sue diramazioni. Figura 2B ASPETTO TC DI ALCUNE PATOLOGIE DELL’APPARATO RESPIRATORIO FIGURA 2 - Esempio di TC del torace di un cane normale, in cui vengono utilizzate due diverse finestre. A: finestra per il mediastino (WW: 300, WL 30). B: finestra per il polmone (WW 1600, WL –600). NASO L’esame TC è di grande utilità nello studio delle patologie delle cavità nasali per la sua maggiore sensibilità e spe- Close window to return to IVIS 50° Congresso Nazionale Multisala SCIVAC cificità, rispetto alla radiologia, nella identificazione e differenziazione di lesioni di tipo infiammatorio cronico o neoplastico. La rinite cronica non distruttiva è caratterizzata dalla presenza di materiale infiammatorio che occupa le cavità nasali ed eventualmente i seni paranasali e da un ispessimento della mucosa endonasale. Le strutture dei turbinati nasali e del setto sono generalmente conservate. Raramente è possibile identificare la presenza di un corpo estraneo. In caso di rinite micotica cronica, la distruzione dei turbinati nasali ed etmoidali lascia all’interno delle cavità spazi irregolari che aumentano le dimensioni dei meati endonasali, i quali sono in parte occupati da essudato. La mucosa nasale si presenta ispessita. La somministrazione di mdc consente di differenziare il materiale infiammatorio da tessuto neoformato. Le alterazioni delle ossa delimitanti la cavità nasale sono più comunemente di tipo osteoproduttivo e si riscontrano più raramente se confrontate alle neoplasie. Le neoplasie nasali sono lesioni occupanti spazio con densità variabile e preferenziale localizzazione nella porzione aborale della cavità nasale che nella maggior parte dei casi producono effetto massa. I carcinomi ed adenocarcinomi nasali anche in fase precoce deviano ed invadono il setto nasale e provocano osteolisi delle ossa delimitanti la cavità nasale; frequentemente invadono lo spazio retro-orbitale e la lamina cribrosa dell’etmoide. Il seno frontale può essere coinvolto direttamente dalla neoplasia oppure accumulare materiale liquido (essudato). Più rari sono i linfosarcomi del naso, che hanno aspetto più diffuso e soprattutto nelle fasi iniziali sono difficilmente differenziabili dalle riniti. La biopsia della lesione rimane indispensabile per una diagnosi definitiva della patologia e può essere effettuata mediante il controllo. L’esame TC è fondamentale per poter stabilire un corretto protocollo di trattamento delle neoplasie (chirurgico e/o con radioterapia). In caso di trauma cranico, la TC è indicata per la corretta identificazione del numero e la localizzazione di fratture delle ossa dello splancnocranio e del neurocranio, per poter pianificare il più corretto trattamento. LARINGE, FARINGE, TRACHEA Neoformazioni a carico di queste strutture possono essere studiate mediante esame CT, che per le neoplasie consente una corretta stadiazione del tumore, indispensabile nel planning pre-operatorio. Nel gatto, i polipi della regione faringea vengono facilmente evidenziati e viene identificata l’eventuale estensione del polipo all’interno della bolla timpanica e/o del condotto uditivo esterno. Recentemente la TC spirale è stata utilizzata per effettuare studi dinamici della trachea in cani con collasso tracheale. POLMONE L’esame Tomografico in molti casi è determinante nella diagnosi di patologie polmonari che non sono sufficientemente chiarite mediante l’esame radiografico, inoltre aggiunge informazioni importanti nelle fasi di pianificazione di interventi chirurgici o terapie mediche. Le masse polmonari sono aree iperdense rispetto al polmone, ben delimitate: può essere studiata la localizzazione ed i rapporti con altre strutture extra-polmonari. Le caratteristiche morfologiche e densitometriche della lesione prima e dopo la somministrazione del mezzo di contrasto, la presenza di concomitanti lesioni, il rilievo di linfoadenomegalia possono indirizzare nella identificazione della natura della lesione, tuttavia anche con la CT dobbiamo sempre ragionare in termini di diagnosi differenziali, soprattutto in caso di lesioni singole. Spesso l’esame CT mette in evidenza, oltre alla massa principale, altre lesioni di più piccole dimensioni spesso non visualizzate mediante esame radiografico, che generalmente sono il segno della diffusione di una patologia neoplastica. Nell’uomo la Tomografia computerizzata si è dimostrata la metodica di elezione per la ricerca di metastasi polmonari. Per la conferma dell’ipotesi diagnostica è necessario effettuare l’esame citologico e/o istologico e con il controllo TC è possibile ottenere campioni anche da lesioni non raggiungibili mediante altre metodiche. Le alterazioni diffuse del parenchima polmonare appaiono come aree poco delimitate di aumentata densità nel polmone e possono essere identificate in corso di polmoniti, emorragie, neoplasie polmonari a carattere diffuso, atelettasia polmonare. Facilmente riconoscibili sono le bolle polmonari, aree ipodense ben delimitate, possono essere singole o multiple. L’esame TC risulta utile per ottenere informazioni da rapportare alla situazione clinica ed al possibile trattamento, considerando che queste lesioni sono sempre sottostimate dall’esame radiografico. MEDIASTINO Molti organi mediastinici possono essere visualizzati e seguiti nel loro decorso con l’esame tomografico. La somministrazione del mezzo di contrasto facilita l’identificazione delle cavità cardiache e dei vasi. L’esame TC consente di visualizzare aria, liquido e/o masse all’interno del mediastino. Per quanto riguarda le masse mediastiniche, questa metodica risulta molto utile in caso di lesioni nel mediastino caudale, regione altrimenti spesso difficile da esaminare. In questi casi, la TC consente di localizzare esattamente la lesione e differenziare per esempio una massa mediastinica da una lesione del lobo accessorio del polmone. Relativamente frequenti nel mediastino caudale sono gli ascessi mediastinici paraesofagei, che possono raggiungere dimensioni ragguardevoli e sono caratterizzati da una spessa capsula e da contenuto liquido. L’esofago, nell’animale in anestesia, risulta normalmente dilatato dalla presenza di una modica quantità di aria. I linfonodi sternali, mediastinici craniali e tracheo-bronchiali vengono visualizzati solo se aumentati di volume. PLEURA Versamento pleurico o pneumotorace anche di piccola entità sono facilmente riconoscibili nelle scansioni tomografiche. Spesso è possibile identificare la causa di un pneumotorace spontaneo, che può essere provocato dalla rottura di un ascesso o bolla polmonare a localizzazione subpleurica oppure di una neoplasia cavitata. In questi casi, difficilmente l’esame radiografico consente di riconoscere con certezza Close window to return to IVIS 50° Congresso Nazionale Multisala SCIVAC la causa del pneumotorace, soprattutto se la lesione è di piccole dimensioni, mentre con la CT la sede della lesione primaria può essere visualizzata. In caso di versamento pleurico, l’esame CT effettuato prima e dopo la somministrazione di mezzo di contrasto può mettere in evidenza concomitanti lesioni occupanti spazio a sede pleurica (neoplasie, granulomi, ascessi). 3. PARETE TORACICA Le strutture scheletriche (vertebre, coste, sterno) ed i tessuti molli della parete toracica (grasso sottocutaneo e compreso tra i piani muscolari, muscolatura intercostale e dei muscoli superficiali) vengono delineati in modo molto dettagliato nell’immagine CT. L’estensione, le caratteristiche morfologiche e la densità di tutte le lesioni della parete toracica possono essere studiate, in caso di masse occupanti spazio è utile la somministrazione del mdc. Alcune lesioni vengono facilmente identificate sulla base della loro caratteristica densità, come per esempio i lipomi che hanno misure di densità caratteristiche del grasso. Generalmente i lipomi non mostrano enhancement dopo la somministrazione del mezzo di contrasto. L’infiltrazione da parte della massa dei piani muscolari adiacenti consente di differenziare lipomi semplici dalle forme di tipo infiltrativo. 6. 4. 5. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. CONCLUSIONI 14. La Tomografia Computerizzata è una metodica diagnostica che può essere utilizzata per indagare molte malattie dell’apparato respiratorio e che fornisce utili informazioni riguardo la loro diagnosi, prognosi e possibile trattamento. La maggiore disponibilità delle apparecchiature e la presenza di personale specialistico rende oggi possibile questo nuovo approccio anche in Medicina Veterinaria. 15. Bibliografia 1. 2. Tidwell AS, Jones JC: Advanced Imaging Concepts: A Pictorial Glossary of CT and MRI Technology. Clin Techniques in Small Animal Practice 1999;14:65-111 Ottsen N, Moe L: An introduction to computed tomography (CT) in the dog. EJCAP 1998;8:29-36 16. 17. Morandi F, Matton JS, Lakritz J, Turk JR, Wisner ER: Correlation of helical and incremental high-resolution thin-section computed tomographic imaging with histomorphometric quantitative evaluation of lungs in dogs. Am J Vet Res 2003;64:935-944 Spann DR, Sellon RK, Thrall DE, Bostian AE, Boston GT: Computed Tomographic Diagnosis: use of Computed Tomography to distinguish a pulmonary mass from alveolar disease. Vet Rad & Ultr 1998; 39:532-535 McEntee Mc, Thrall DE: Computer Tomographic imaging of infiltrative lipoma in 22 dogs. 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Indirizzo per la corrispondenza: Federica Rossi Ambulatorio Veterinario dell’Orologio Via dell’Orologio, 38 40037 Sasso Marconi (Bologna) Tel. e Fax 051 6751232 E-mail: [email protected] This manuscript is reproduced in the IVIS website with the permission of the Congress Organizing Committee