Un arco lungo due centimetri
La sonda micro-convex è un trasduttore ecografico con gli elementi disposti su una superficie curva, come in una convex, ma con un raggio di curvatura molto più piccolo e una faccia di appoggio ridotta a pochi centimetri quadrati. Dove le sonde addominali hanno raggi fra i quattro e i sei centimetri, qui i cataloghi dei costruttori indicano valori intorno a uno o due, con 128 o 192 elementi stipati sull’arco.
La fisica di base non cambia: gruppi di elementi piezoelettrici eccitati a turno, un fascio perpendicolare alla superficie per ogni gruppo, la profondità ricavata dal tempo di ritorno dell’eco. Cambiano le conseguenze geometriche, e cambiano parecchio.
Il raggio piccolo apre il settore più in fretta
Le linee di scansione partono a ventaglio dal centro di curvatura dell’arco. Se il raggio è di due centimetri anziché di cinque, lo stesso spostamento lungo la faccia corrisponde a una rotazione molto maggiore della perpendicolare, quindi il settore si allarga in modo più rapido appena sotto la sonda.
Il confronto si legge nei dati dichiarati per una stessa famiglia di ecografi portatili: la sonda con la faccia larga apre un settore di 59 gradi, quella con l’arco corto ne apre 93, pur appoggiando su una frazione della superficie. Il campo di vista in profondità è largo, l’impronta sulla cute è minima. È tutto il senso di questa geometria.
C’è un rovescio, ed è il campo vicino. Nei primi centimetri il settore è ancora strettissimo, largo quanto l’arco: ciò che sta immediatamente sotto la faccia viene mostrato in una striscia sottile, e ai suoi lati non c’è immagine. Le linee, divergendo in fretta, si allontanano rapidamente anche fra loro, e la loro densità in fondo allo schermo è minore che in una convex di pari numero di elementi.
Quando la finestra acustica è una fessura
L’osso e l’aria riflettono quasi tutta l’energia incidente all’interfaccia con i tessuti molli: sotto una costola o davanti a un polmone pieno d’aria non passa un’immagine utile. La superficie realmente disponibile per far entrare il fascio, la finestra acustica, in molti punti del corpo non è larga cinque centimetri ma uno.
È il caso degli spazi fra una costola e l’altra, dei recessi sotto l’arcata costale, delle superfici corporee piccole e molto curve dei pazienti pediatrici e neonatali, delle fontanelle prima che si chiudano, e delle cavità in cui il trasduttore va introdotto invece che appoggiato. In tutte queste situazioni una faccia larga non accoppia: appoggia sull’osso, perde il contatto ai bordi, e la parte di immagine corrispondente si spegne. Un arco di due centimetri entra dove l’altro non entra, e apre comunque un settore ampio.
Le frequenze di una sonda micro-convex
Non esiste una banda unica, perché questa geometria serve due usi opposti. Le versioni pensate per arrivare in profondità attraverso una finestra stretta lavorano in basso, con frequenza principale intorno a 3 o 3,5 MHz su banda da 2,5 a 5 MHz, come le convex addominali. Le versioni destinate alle cavità, dove il bersaglio è a pochi centimetri dalla sonda, salgono a 6 o 6,5 MHz su bande dichiarate da 5 a 8,5, da 4,5 a 8 o da 4 a 12 MHz.
La regola che governa la scelta è la stessa di sempre: l’attenuazione nei tessuti molli cresce con la frequenza, quindi salire in banda migliora il dettaglio e accorcia la portata. Su strumenti portatili una micro-convex centrata a 6,5 MHz dichiara scansioni fino a circa venti centimetri, contro i quasi quaranta di una convex a 3,5.
Micro-convex, convex, phased array ed endocavitarie
Le quattro parole si sovrappongono spesso e indicano cose diverse.
- La convex ha la stessa curvatura ma raggio e faccia grandi: settore che si apre lentamente, appoggio ampio, frequenze basse.
- La micro-convex ottiene il settore largo dalla curvatura stretta, senza orientare elettronicamente il fascio.
- La phased array ha impronta altrettanto piccola ma faccia piatta, e apre il settore con i ritardi di accensione degli elementi, che sparano tutti insieme sterzando il fascio da un punto unico.
- Endocavitaria dice dove si usa una sonda, non com’è fatta: sotto quel nome si trovano quasi sempre array micro-convex montati in punta a un manico allungato.
Fra micro-convex e phased array la differenza sta in dove nasce l’angolo: nella prima è già scritto nella forma del pezzo, nella seconda lo costruisce l’elettronica a ogni impulso. La prima non deve sterzare il fascio, e non paga i lobi secondari che lo sterzo porta con sé; la seconda tiene un’apertura piatta e piccola anche quando la finestra è una fessura fra due strutture rigide.
Perché una faccia piccola non è solo una faccia più comoda
Ridurre l’impronta non è una questione di maneggevolezza. L’apertura, cioè la porzione di superficie che partecipa a formare un fascio, decide quanto stretto può essere quel fascio: aperture piccole danno fasci che divergono di più, e quindi risoluzione laterale peggiore a parità di frequenza e profondità.
Una micro-convex, quindi, non è una convex migliore in miniatura: è la geometria che si accetta quando la superficie disponibile impone un’apertura ridotta, e che in cambio dell’apertura restituisce un angolo di vista ampio. Dove la finestra acustica è larga, un arco grande resta preferibile, perché la stessa profondità viene raggiunta con un fascio più stretto e linee più fitte.
