de Rerum Schiumae

httpvh://www.youtube.com/watch?v=qxmw_WgbKF4

Scusate il video introduttivo, ma non ho resistito alla tentazione di condividere il filmato storico. Forse non tutti sanno che Mike Cadogan fu ispirato dalla dolce schiuma di una gustosa pinta di Guinness nell’ideare l’acronimo FOAM…

Tra i tanti argomenti trattati nei vari blog FOAM, pochi sono così in alto sulla cresta dell’onda  come l’ecografia d’urgenza e l’ecotorace, strumenti ormai indispensabili per il medico d’urgenza moderno e non solo. … purtroppo oggi non parleremo di birra, malto e distillazione ma di … schiuma!

È proprio la schiuma, come vedremo a breve, ad accomunare la FOAM, la birra e persino l’ecografia toracica. Bene torniamo sobri e scendiamo nel dettaglio! L’ecografia toracica è l’analisi di artefatti, di bugie, di piccole ed utilissime menzogne visive create dall’interazione tra ultrasuoni, ecografo e la particolare struttura del polmone. I due pattern principali (pattern ecografico normale/linee A e sindrome interstiziale/ linee B), osservabili in condizioni in cui la quota di aria polmonare si mantiene al di sopra del 50%, non corrispondono ad una struttura anatomica ma sono in realtà delle affascinanti false immagini.

Fig. 1

Quando la percentuale di aria all’interno dei polmoni si riduce a meno del 5%, l’organo diviene esplorabile come ogni organo solido (fegato, milza e rene). Negli ultimi 10-15 anni l’ecografia e le famigerate linee B (o comete polmonari) si sono rapidamente diffuse nella pratica clinica (in particolare nel contesto di urgenza-emergenza) e sebbene bistrattate dai più nobili colleghi di reparto sono divenute essenziali, in condizione di urgenza, per una rapida diagnosi od esclusione dell’edema polmonare (sia cardiogeno che non), della polmonite e della riacutizzazione di BPCO (l’ecotorace presenta alta specificità e sensibilità per tutte le suddette condizioni).

Pattern a Specchio (Mirror Pattern)

L’aspetto ecografico del polmone normale è caratterizzato dalla presenza delle Linee A. Queste linee orizzontali non sono altro che ripetizioni della linea pleurica aldilà della stessa, nel “vuoto acustico”: situazione che ricorda quello che succede quando si pone uno specchio di fronte un altro specchio. Non c’è nulla aldilà del vetro ma noi percepiamo profondità; anche quello è un “artefatto”.

Fig. 2

Questo artefatto con aspetto a “specchio”, definito “Mirror pattern”, è dovuto al rapido cambio di impedenza tra le strutture della parete toracica (cute, adipe, muscolo e pleura) ed il polmone. Nel momento in cui gli ultrasuoni attraversano le due pleure, la brusca riduzione della loro velocità (passaggio da una struttura solida ad una struttura costituita principalmente da aria) viene interpretata dall’ecografo come uno specchio aldilà del quale viene riprodotta n volte la linea pleurica sotto forma di linee A. La distanza tra le linee A corrisponde a quella che intercorre tra la sonda e la linea pleurica. Teniamo a sottolineare che gli ultrasuoni si propagano all’interno dell’aria e del polmone, la velocità di propagazione però è talmente bassa che il ritorno acustico avviene al di fuori del tempo di ascolto della sonda ecografica. Nel PNX la presenza di sola aria al di sotto della pleura (maggiore differenza di densità) esaspera ancor di più il fenomeno appena descritto: i riverberi orizzontali diventano fittissimi (Fig. 1) tanto che si parla di Hyper-mirror pattern (iper-specchio).

Guardate cosa succede (Fig. 3) se appoggiamo la sonda ecografica alla bottiglia vuota del gel: linee A, infinite linee A, estremamente vicine tra loro perché infinitamente piccola è la distanza tra la sonda e la parete della nostra bottiglia. Aldilà della parete della bottiglia c’è solo aria ma la nostra sonda percepisce artefatti. Lo stesso avviene nel polmone normale e nel PNX.

Fig. 3

Un trucchetto per visualizzare meglio questo artefatto da riverberazione, o per ricrearlo nel modo più corretto, è il posizionamento degli ultrasuoni perfettamente perpendicolari alla linea pleurica. Evitate quindi inclinazioni esagerate della sonda sulla cute.

Sindrome Interstiziale Polmonare

Nell’edema polmonare e nelle fibrosi polmonari il pattern ecografico è caratterizzato dalla presenza di multiple linee B o comete polmonari (dette anche razzi polmonari) da sempre descritte come artefatti con aspetto tipo raggio laser (laser like), originate dalla linea pleurica e mobili con gli atti del respiro. Questo pattern ecografico prende il nome di sindrome interstiziale polmonare (Fig. 1 e Fig. 4).

Fig. 4

Sebbene largamente studiate, solo recentemente si è riusciti a chiarire la natura delle linee B. I primi report del gruppo Francese, coloro che hanno dato l’attuale nomenclatura, attribuirono la loro origine all’ispessimento del setto inter-lobulare polmonare che avveniva in corso di edema polmonare. La presenza dello stesso artefatto in corso di fibrosi polmonare sembrava confermare tale ipotesi.

Teorie più recenti assimilerebbero la presenza delle linee B all’interazione tra gli ultrasuoni ed una struttura schiumosa a particolare densità. Il parenchima polmonare edematoso, in cui la percentuale d’acqua è aumentata e la quota di aria è ridotta avrebbe queste particolari caratteristiche. Nella fibrosi polmonare, l’ispessimento del setto inter-lobulare, la riduzione del volume polmonare totale e della quota di aria, ricreerebbero la stessa configurazione responsabile delle linee B. L’artefatto addominale chiamato ring-down, visualizzabile all’interno del canale digerente in presenza di aria mista a liquido (verosimilmente schiuma), presenta delle caratteristiche di estrema similarità con le linee B che supportano questa teoria.

Abbiamo cercato, più che altro per chiarirci le idee noi stessi, e nel tentativo di capire quale interazione acqua/aria/ultrasuono ne fosse responsabile, di ricreare le linee B con dei modelli artificiali. Siamo partiti dall’idea della schiuma… della FOAM (!)

Il primo modello tentato è stato quello di gel sonografico agitato all’interno della bottiglia stessa (shakerato  meglio di Tom Cruise in cocktail!) .

httpvh://www.youtube.com/watch?v=5YbjzztYbUo

Comete non se ne son viste, ma ci ha concesso la bellissima visione di un pattern (Fig. 5) che abbiamo ribattezzato Notte Stellata di van Gogh (van Gogh’s Starry night fa più fighi però) in cui gli spot iper-ecogeni sono dovuti a piccole bolle d’aria intrappolate all’interno del gel.

Fig. 5

Questo pattern ricorda in modo grossolano l’aspetto sonografico della polmonite in cui, in contrapposizione all’atelettasia pura in cui vi è completa scomparsa dell’aria, sono presenti piccolo bolle d’aria intrappolate all’interno del parenchima polmonare (Fig. 6).

Fig. 6

Il secondo modello, prodotto anche questo a costo zero, è stato ricreato tramite una miscela di acqua e sapone ai quali è stato aggiunto un pizzico di gel ecografico al fine di aumentare la densità e la vischiosità della soluzione. Il tutto è stato agitato, shakerato e remixato in bottiglie di plastica da mezzo litro od un litro e mezzo.

Se SCHIUMA deve essere, che SCHIUMA sia!

Fig. 7

All’interno del modello (Fig. 7) avremo schiuma con peso specifico irrisorio (praticamente priva di acqua) nella porzione superiore e schiuma densa (con peso specifico o densità simile all’acqua nella porzione inferiore).  La “terra di mezzo” presenterà densità e peso specifico intermedi. Quando analizziamo con l’ecografo il modello otteniamo quanto segue in figura:

Fig. 8

Pattern a “specchio” in alto: densità simile all’aria Pattern a “tempesta di neve” in basso: densità simile all’acqua o al gel (pattern simile a quello di un empiema pleurico)

Nel momento in cui posizioniamo la nostra sonda nella zona di transizione ecco che qualcosa cambia e compaiono come per magia le Linee B!

Fig 9

La presenza di SCHIUMA è condizione necessaria ma non sufficiente alla creazione dell’artefatto: la schiuma deve presentare una particolare densità.

Degni figli di FRANKENSTEIN

In un Raptus di Follia Conoscitiva ci è sembrato giusto, a completamento dell’esperienza, giungere alla valutazione ecografica del campione autoptico… ma dove trovare un cadavere? In Macelleria ovviamente!

This is PEPPA PIG’s LUNG autopsy!

Sebbene le considerazioni a priori sul modello sembrano eccezionali, in realtà presenta molte limitazioni, non irrilevanti: – Polmone collassato a causa delle resistenze polmonari – Riduzione della quota di acqua polmonare (polmone non vascolarizzato) A causa di queste problematiche l’esplorazione ecografica del pezzo non evidenzia linee A come nella bottiglia vuota ma un pattern B.

(Fig. 10)

Ne deriva che il polmone (concedetemelo) “pre-atelettasico” presenta, così come l’edema polmonare, quella struttura schiumosa a densità X.

Volendo fare delle speculazioni (non edilizie come la politica italiana), concluderemmo che: a livello sub-pleurico, cluster di alveoli edematosi o “pre-atelettasici” che presentano densità X vengono identificati dall’ecografo e rappresentati dopo migliaia di elucubrazioni matematiche come linee B. I cluster di alveoli, poi, vengono seguiti durante tutto il ciclo respiratorio (questo spiegherebbe perché le linee B sono fisse rispetto la linea pleurica).

CONCLUSIONI (REALI)

Queste speculazioni non sono fini a se stesse ma ci aiutano a comprendere e ad ideare quello che l’ecografo ci sta mostrando in quell’istante: il polmone è diventato schiuma!

Bando alle ciance e prendi in mano la situazione!

Che cos’è allora la Linea B o la cometa o razzo polmonare?

Un artefatto creato dall’interazione tra gli ultrasuoni, una struttura schiumosa a densità specifica e gli algoritmi matematici dell’ecografo.

Nella pratica clinica sono essenzialmente due i meccanismi responsabili di un tale aumento della densità polmonare:

– Aumento della quota liquida

• Edema Polmonare
• Polmonite

– Riduzione della quota aerea

• Fibrosi Polmonare
• Fasi iniziali dell’atelettasia polmonare

What is a pulmonary edema? Not much more than FOAM for your ultrasound machine!

Sulla scorta di quanto detto risulta utile suddividere la dispnea in:

Fig. 11

Ringrazio i dottori (ma soprattutto amici cari) Umberto Lupo, Caterina Schimmenti e Rossella Petrantoni per l’aiuto nella stesura, realizzazione del post e assecondamento della Follia Conoscitiva… “Chi è più pazzo? Carnevale o chi gli va dietro?”