Un’amplificazione che cresce con il ritardo dell’eco
TGC è la sigla di time gain compensation, la regolazione con cui un ecografo amplifica il segnale ricevuto in misura crescente man mano che passa il tempo dall’emissione dell’impulso. Non è una grandezza del paziente né una proprietà del fascio: è un guadagno del ricevitore, applicato solo in ascolto, che segue una rampa nel tempo invece di essere un numero fisso.
Il fine è pareggiare la luminosità dell’immagine dall’alto in basso. Due strutture identiche poste a due profondità diverse rimandano indietro echi di ampiezza molto diversa, e senza correzione la più profonda comparirebbe più scura solo perché sta più in fondo. La compensazione restituisce alle due lo stesso grigio, così che una differenza di tono nell’immagine significhi una differenza di tessuto.
Perché senza TGC il fondo dell’immagine si spegne
Un’onda che attraversa un tessuto perde energia lungo il cammino, per assorbimento e per diffusione. La perdita cresce con la distanza percorsa e con la frequenza, e nei tessuti molli le fonti la stimano intorno a mezzo decibel per ogni centimetro e per ogni megahertz, mentre altre fonti tecniche indicano un valore circa doppio; la divergenza riguarda anche che cosa si includa nella misura, per cui il numero va preso come ordine di grandezza.
Va poi contata due volte. L’impulso scende fino alla struttura e l’eco risale, quindi il cammino è il doppio della profondità. Con mezzo decibel per centimetro e per megahertz, un eco che torna da dieci centimetri a 5 MHz ha percorso venti centimetri e ha perso una cinquantina di decibel, cioè arriva con un’ampiezza ridotta di circa trecento volte rispetto a un eco identico nato in superficie. È un divario che nessuna scala di grigi assorbe: senza compensazione la metà inferiore dell’immagine sarebbe nera.
Il tempo come misura della profondità
L’apparecchio non sa da quale profondità venga un eco: sa quando è arrivato. Assumendo nei tessuti molli una velocità di propagazione convenzionale di 1.540 metri al secondo, il tempo di volo e la profondità diventano la stessa informazione, e un centimetro di profondità corrisponde a circa tredici microsecondi di andata e ritorno.
Per questo la compensazione si programma nel tempo, e da lì prende il nome. Un amplificatore a guadagno variabile riceve una rampa che sale, espressa in decibel al microsecondo, e amplifica ogni eco in ragione dell’istante in cui si presenta. Quando l’immagine copre venti centimetri, l’eco più lontano rientra dopo circa 260 microsecondi, e in quel quarto scarso di millisecondo la rampa deve avere già fatto tutto.
La forma teorica della rampa si ricava dal coefficiente di attenuazione e dalla frequenza di lavoro, e su un mezzo uniforme sarebbe una retta: tanti decibel in più ogni microsecondo che passa. Il corpo, però, non è uniforme, e la rampa che pareggia davvero l’immagine si scosta da quella retta in modo che dipende da cosa il fascio ha attraversato.
I cursori con cui si disegna la rampa
Sul pannello la rampa non si scrive con un’equazione: si disegna con una fila di cursori, ognuno dei quali governa una fascia di profondità e ne alza o abbassa il guadagno. Allineati tutti nella stessa posizione danno una compensazione uniforme; disposti a scaletta danno una salita progressiva; spinti in avanti solo nella parte bassa schiariscono il fondo dell’immagine. La posizione dei cursori è quindi una lettura visiva della curva applicata, ed è il primo posto dove guardare quando l’immagine ha una fascia che stona.
Molti apparecchi affiancano ai cursori una regolazione automatica, che analizza l’immagine e propone una rampa. La regolazione a mano resta perché la rampa giusta dipende dal tessuto attraversato: sotto una struttura piena di liquido l’attenuazione è quasi nulla e una rampa standard compensa troppo, sotto una struttura molto attenuante succede il contrario. Ed è anche il motivo per cui la compensazione si ritocca cambiando finestra e non si imposta una volta per tutte a inizio esame.
TGC, guadagno globale e potenza trasmessa
Tre comandi cambiano la luminosità dell’immagine e non sono intercambiabili.
- Il guadagno globale moltiplica tutto per lo stesso fattore: alza insieme superficie e fondo, e con essi il rumore, senza toccare il rapporto fra le due zone.
- La TGC agisce in modo diverso a diverse profondità: cambia il rapporto fra le zone e lascia stare il resto.
- La potenza trasmessa cambia l’energia acustica immessa nel paziente. È l’unico dei tre che agisce prima del corpo e non dopo: TGC e guadagno lavorano su un segnale già tornato e non modificano l’esposizione.
Da qui la regola pratica che si legge in tutti i corsi sull’uso dell’apparecchio: si lavora prima sui guadagni e solo dopo, se serve davvero, sulla potenza.
Quello che una TGC sbagliata cancella dall’immagine
L’amplificazione non distingue il segnale dal rumore. Oltre una certa profondità l’eco utile è sceso sotto il rumore elettronico del ricevitore, e continuare a salire con la rampa schiarisce soltanto una nebbia: la profondità di lavoro non la decide la compensazione, la decidono la frequenza e l’attenuazione.
Ci sono poi due effetti che una rampa ritoccata può cancellare e che invece sono informazione. Dietro una struttura piena di liquido gli echi arrivano più forti del previsto, perché quel tratto ha attenuato poco; dietro una struttura molto attenuante arrivano più deboli. Se i cursori vengono mossi per pareggiare quelle fasce, l’immagine diventa uniforme e insieme perde il rinforzo e l’ombra, che dicono qualcosa sul tessuto attraversato. Allo stesso modo un cursore fuori posto lascia una banda orizzontale più chiara o più scura che non corrisponde a niente di anatomico, e che si riconosce proprio dal fatto di attraversare l’immagine da parte a parte.
