Il colore che si sovrappone all’immagine in scala di grigi
CFM è la sigla di colour flow mapping, la modalità con cui un ecografo disegna il flusso del sangue a colori sopra l’immagine bidimensionale in bianco e nero. Non è un esame a parte: è uno strato che si accende su una porzione dell’immagine già esistente, dentro un riquadro che l’operatore sposta e ridimensiona.
La distinzione che regge tutto il resto è fra il grigio e il colore. Il grigio nasce dall’ampiezza dell’eco, cioè da quanta energia una struttura rimanda indietro, e disegna l’anatomia. Il colore nasce dalla variazione di fase fra echi successivi, cioè dal fatto che i bersagli si siano spostati fra un impulso e il seguente, e disegna il movimento. Dove niente si muove il riquadro resta trasparente e sotto si vede il grigio.
Come il CFM ricava il colore da una raffica di impulsi
Per stabilire se qualcosa si è mosso non basta un impulso solo. L’apparecchio ne manda una raffica lungo la stessa linea di scansione e confronta gli echi che tornano: se il bersaglio è fermo gli echi arrivano identici, se si allontana o si avvicina arrivano sfasati, e da quello sfasamento si ricava la frequenza Doppler.
La relazione è quella dell’effetto Doppler: lo scostamento di frequenza vale il doppio della frequenza trasmessa moltiplicato per il rapporto fra la velocità del bersaglio e la velocità del suono, il tutto per il coseno dell’angolo fra il fascio e la direzione del moto. Il fattore due c’è perché il sangue prima riceve l’onda e poi la rimanda, quindi lo scostamento si accumula due volte.
Il calcolo non viene fatto in un punto solo ma in molti volumi campione dentro il riquadro, e per ognuno l’apparecchio ricava un valore medio. Da qui una conseguenza che vale la pena fissare: il CFM restituisce una media di velocità su un volumetto, non la velocità di picco, e la letteratura tecnica lo descrive come strumento per riconoscere andamenti, direzioni e turbolenze, non per misurare velocità con precisione.
Rosso, blu e il limite di Nyquist
La convenzione più diffusa assegna il rosso al flusso che si avvicina alla sonda e il blu a quello che se ne allontana, con tinte più chiare al crescere dello scostamento di frequenza. Alcune scuole usano invece un criterio anatomico, rosso per le arterie e blu per le vene, e i due criteri portano a immagini opposte sulla stessa scena: la scala stampata a lato dell’immagine, non l’abitudine, dice quale delle due sia in uso.
C’è poi un tetto oltre il quale il colore mente. Poiché il moto viene ricostruito campionando a intervalli, la frequenza massima misurabile senza ambiguità è la metà della frequenza di ripetizione degli impulsi, ed è il limite di Nyquist. Superato quello, il colore si ribalta di colpo nella tinta opposta: è l’aliasing. Lo si riconosce perché manca la banda scura che invece separa due flussi che cambiano verso davvero, e si toglie alzando la scala di velocità oppure spostando la linea di zero.
Il riquadro del CFM e il prezzo in fotogrammi al secondo
Ogni linea colorata costa una raffica di impulsi invece di uno, e ogni impulso costa il tempo di andata e ritorno alla profondità impostata. Il conto si chiude sul numero di immagini al secondo: allargare il riquadro aggiunge linee, abbassarlo allunga il tempo di volo di ciascuna, e in entrambi i casi la scena si aggiorna più lentamente. Nei materiali tecnici si trovano ordini di grandezza come diciotto immagini al secondo fino a quattro centimetri di profondità e nove fino a nove centimetri.
È la ragione per cui il riquadro si tiene stretto e appoggiato solo sulla zona che interessa. Non è un vezzo di eleganza dell’immagine: è l’unico modo per avere insieme il colore e una cadenza che segua un fenomeno pulsatile.
L’angolo che il CFM non perdona
Nel coseno della formula sta il limite più fastidioso della modalità. Se il fascio è parallelo al vaso il coseno vale uno e lo scostamento è massimo; se il fascio incide a novanta gradi il coseno si annulla e lo scostamento sparisce, per cui un vaso perfettamente perpendicolare al fascio si colora appena o non si colora affatto, pur avendo dentro un flusso normale.
Sotto i sessanta gradi la stima si considera accettabile, perché in quella zona una piccola imprecisione sull’angolo cambia poco il risultato; oltre, il coseno crolla in fretta e lo stesso errore di puntamento diventa un errore grosso. Da qui gli accorgimenti d’uso: inclinare il riquadro, cambiare finestra acustica, inclinare la sonda per ruotare il piano rispetto al vaso.
Che cosa distingue il CFM dalle modalità vicine
Il Doppler pulsato apre una finestra su una sola linea e a una sola profondità, e ne restituisce lo spettro delle velocità nel tempo: è la modalità con cui si misura, ed è soggetta anch’essa al limite di Nyquist. Il Doppler continuo usa due gruppi di elementi, uno che trasmette e uno che riceve senza interruzione, non ha un tetto di velocità misurabile e in cambio non sa dire da quale profondità lungo la linea venga il segnale. Il power Doppler, infine, non guarda lo scostamento di frequenza ma l’ampiezza del segnale Doppler: dice che c’è movimento e quanto è abbondante, non in quale verso, e per questo non va in aliasing ed è meno sensibile all’angolo.
Resta un equivoco che non riguarda l’ecografia. Nella tecnica degli impianti aeraulici e dei compressori la stessa sigla indica i cubic feet per minute, cioè una portata d’aria: un piede cubo al minuto vale circa 1,7 metri cubi all’ora. Non è una modalità di imaging ma un’unità di misura, e le due letture non si incrociano mai perché non condividono nessun contesto.
