Il ruolo dell’ecografia polmonare attraverso la metodica “Point Of Care Ultrasound” (POCUS)

Dott. Mauro Pavone
UOC Pneumologia –
Azienda Ospedaliera di Rilievo Nazionale
e di Alta Specializzazione Garibaldi, Catania

Abstract

L’ecografia polmonare è una metodica non invasiva ed economicala cui diffusione è cresciuta esponenzialmente nel corso degli ultimi anni, soprattutto nei reparti di emergenze e nei reparti di terapia intensiva. Latecnica ecografica POCUS, acronimo di “Point of Care Ultrasound”, viene eseguita direttamente al letto del paziente consentendo l’interpretazione in tempo reale di dati di imaging ottenuti attraverso lo studio e la ricerca di specifici reperti patologici ricercati sulla base di un quesito clinico. L’ecografia polmonare POCUSconsente di gestire la diagnostica differenziale dell’insufficienza respiratoria acutaattraverso la ricerca e l’identificazione di determinati quadri patologici quali polmonite, edema polmonare acutoe pneumotorace. Altre applicazioni sono rappresentate dalla gestione del versamento pleurico e dal ruolo di guida durante le procedure interventistiche quali toracentesi e biopsie. Nonostante le caratteristiche e le qualità operative, l’ecografia polmonare risulta caratterizzata da limiti tipici legati alla metodica ecografica stessa (operatore-dipendente, qualità della finestra acustica legata alle caratteristiche del paziente).

Introduzione

Le malattie polmonari sono tra le patologie più comuni e più diffuse al mondo. Le metodiche di imaging più comunemente utilizzate per la diagnosi e per il monitoraggio delle patologie polmonari sono la radiografia del torace (RX) e la tomografia assiale computerizzata (TC) del torace, entrambe basate sull’utilizzo di radiazioni ionizzanti.

L’ecografia polmonare (Lung Ultrasound – LUS), è una metodica non invasiva, economica, applicabile al letto del paziente, riproducibile e non gravata dall’utilizzo di radiazioni ionizzanti la cui diffusione è cresciuta esponenzialmente nel corso degli ultimi anni, soprattutto nei reparti di emergenze e nei reparti di terapia intensiva [1-3].

Le prime descrizioni in letteratura dello studio dei versamenti pleurici attraverso la metodica dell’ecografia polmonare risalgono agli anni ‘60 [4]. Per diverso tempo, le applicazioni dell’ecografia polmonare non sono state esplorate per via dell’errata convinzione che la LUS fosse limitata a causa delle proprietà altamente riflettenti dell’aria contenuta nel polmone e pertanto della ritenuta “impossibilità” a studiare il parenchima polmonare.

Negli anni ‘90, con degli studi innovativi, Daniel Lichtenstein ed i suoi collaboratori dimostrarono che gli artefatti ecografici generati dall’incontro del fascio di ultrasuoni con la linea pleurica erano correlabili a patologie pleuriche e parenchimali presenti nei pazienti critici [5-10]. Nella fattispecie, gli artefatti studiati comprendevano la descrizione del fisiologico scivolamento della pleura parietale sulla viscerale (sliding pleurico) e la presenza di linee perpendicolari all’interfaccia pleurica (Linee B) che erano espressione di processi patologici caratterizzati dall’ispessimento dei setti interlobulari e intralobulari. [3,7]. Basandosi su questi risultati Lichtenstein dimostrò che il parenchima polmonare consolidato (privo di aria) era facilmente esplorabile attraverso la LUS, estendendo di fatto le potenziali applicazioni della metodica [11].

Il chiarimento di questi aspetti, determinò negli anni successivi un incremento della diffusione e della pratica della metodica dell’ecografia polmonare  fino ai nostri giorni, dove la LUS rappresenta una metodica routinariamente utilizzata ed indispensabile per la comune pratica clinica degli operatori sanitari.

POCUS, è un acronimo che sta per “Point of Care Ultrasound” una pratica ecografica che viene eseguita direttamente al letto del paziente. Tale approccio consente con estrema immediatezza, ed in real-time, l’interpretazione e l’integrazione clinica dei risultati di imaging ottenuti attraverso lo studio e la ricerca di specifici reperti patologici di interesse. Tale esame risulta complementare all’esame obiettivo del paziente, con la finalità di studiare ed integrare elementi diagnostici per l’interpretazione di eventuali reperti poco chiari.

L’applicazione della metodica POCUS al polmone, può essere utile per sospettare, diagnosticaree gestire diverse patologie polmonari, soprattutto nella patologia respiratoria acuta e nel setting intensivo, in attesa di eseguire eventuali metodiche radiologiche di secondo livello, se necessarie.

Indicazioni ed applicazioni

La LUS è una metodica rapida, ripetibile, eseguibile a letto del paziente, priva di radiazioni che consente di gestire la diagnostica differenziale dell’insufficienza respiratoria acuta, attraverso la ricerca e l’identificazione di determinati quadri patologici quali polmonite, edema polmonare acuto, versamento pleurico e pneumotorace. Inoltre, l’utilizzo del protocollo BLUE (bedside LUS in emergenza) descritto da Lichtenstein, consente di discriminare, oltre i quadri patologici già menzionati, tra la presenza di malattia polmonare ostruttiva ed embolia polmonare.

Tale protocollo, utilizzato per standardizzare l’utilizzo della LUS in terapia intensiva, è facilmente applicabile al letto del paziente e richiede meno di 3 minuti per poter eseguire una valutazione ecografica completa del paziente con insufficienza respiratoria acuta, con un’accuratezza diagnostica superiore al 90% nel caso di asma/BPCO, pneumotorace, edema polmonare acuto, polmonite ed embolia polmonare [1,12].

Un’altra delle applicazioni della LUS è rappresentata dalla gestione del versamento pleurico (VPL). Nella fattispecie, la LUS può essere utilizzata per definire l’ecogenicità ed il volume del VPL, oltre che rappresentare un ausilio fondamentale per la sua gestione [13-15].

Le caratteristiche ecografiche del VPL, come ad esempio il grado di ipo-anaecogenicità o la presenza di setti di fibrina o di caratteristiche complesse, possono essere utili nel discriminare rispettivamente un versamento pleurico semplice da uno complesso e di conseguenza la presenza di un trasudato da un essudato. L’analisi di questi aspetti risulta quindi determinante per la gestione del versamento, come ad esempio l’esecuzione di una toracentesi, l’apposizione di un drenaggio toracico o la decisione tra toracoscopia o intervento chirurgico.

Un altro ruolo ormai consolidato della LUS è quello legato alla guida delle procedure interventistiche.  Nello specifico, la guida ecografica trova spazio nelle procedure diagnostiche e/o terapeutiche quali toracentesi e biopsie, dimostrando di migliorare gli outcome riducendo le complicanze (es. pneumotorace) [16-17].

Limitazioni

Nonostante le caratteristiche e le qualità operative della LUS, la tecnica risulta caratterizzata da limiti tipici legati alla metodica ecografica stessa.

Nella fattispecie, oltre ad essere una metodica operatore-dipendente, talvolta l’acquisizione dell’immagine ecografica risulta limitata dalla scarsità della finestra acustica legata alle caratteristiche del paziente. I pazienti enfisematosi, obesi, la presenza di ampio pneumotorace, di medicazioni, di ampie ferite chirurgiche ad esempio, limitano fortemente l’acquisizione delle immagini e la loro corretta interpretazione.

SEMEIOTICA ECOGRAFICA DEL POLMONE ED APPLICAZIONICLINICHE
Il polmone sano risulta fisiologicamente pieno di aria.

Il parenchima polmonare è rappresentato da una raffinata architettura che comprende la presenza di lobuli polmonari che circondano i bronchioli respiratori e di uno strato di surfattante che lubrifica e consente lo scivolamento tra i due foglietti pleurici.

L’aria presente all’interno del polmone sano rappresenta una barriera acustica per la conduzione degli ultrasuoni e questo elemento definisce la peculiarità della LUS, una metodica basata prevalentemente sullo studio degli artefatti ecografici generati dalla perdita di aerazione del polmone di variabile entità.

La progressiva perdita di aerazione che avviene nel polmone patologico infatti, che prevede la sostituzione dell’aria fisiologicamente contenuta nel polmone con elementi patologici quali ad es. il fluido interstiziale, consente la propagazione delle onde ultrasoniche nel polmone e la generazione di artefatti che rendono “visibile” ecograficamente il parenchima polmonare.

La presenza di fluido interstiziale a livello dei setti comporta la generazione di artefatti che vengono definiti come Linee B. Il progressivo accumulo di fluido nell’interstizio e negli alveoli, modifica il normale rapporto aria/fluido del polmone progredendo dalle Linee B fino al consolidamento alveolare. [4]

POLMONE SANO

PATTERN ECOGRAFICO POLMONARE NORMALE

Il pattern ecografico di un polmone normalmente aerato è definito dalla presenza di alcuni segni semeiologici quali Linee A, la presenza dello sliding pleurico (Lung Sliding) e dal segno della tendina a livello delle basi polmonari (Curtain Sign) [18].

Il riscontro di un pattern ecografico normale non esclude necessariamente un processo patologico del polmone in quanto quest’ultimo può essere riscontrato in quadri clinici quali l’asma bronchiale, la broncopneumopatia cronica ostruttiva, l’embolia polmonare o consolidamenti parenchimali non periferici.

Linee A

Le linee A sono definite come linee orizzontali iper-ecogene che appaiono parallele alla linea pleurica, equidistanti tra loro. La loro profondità è pari a multipli della distanza tra la sonda e la linea pleurica. La distanza infatti tra 2 linee A è la stessa distanza presente tra la sonda e la linea pleurica (Figura 1).

Esse rappresentano un artefatto fisiologico che esprime il riverbero della linea pleurica e possono inoltre essere associate a fenomeni che si verificano a livello dello spazio compreso tra la sonda ecografica e la superficie polmonare [18].

Pertanto le linee A indicano che l’aria è presente al di sotto della linea pleurica e risultano visibili nel caso dello studio di un normale parenchima polmonare pieno d’aria.

Lung Sliding

Lo sliding pleurico (Lung Sliding) è un reperto dinamico osservato nel polmone sano quando i foglietti pleurici, parietale e viscerale, sono in opposizione e la superficie pleurica viscerale simuove liberamente durante gli atti respiratori. Lo scivolamento dinamico della linea pleurica ha un aspetto ecografico iper-riflettente.

Il movimento della linea pleurica può essere difficile da apprezzare nelle zone interessate daridotti movimenti della parete toracica come agli apici polmonari, nei pazienti BPCO iper-inflati o durante degli atti respiratori superficiali.

Uno strumento utile per valutare lo sliding pleurico e confermare la presenza o meno di scivolamento della pleura, quando non risulta chiaro ed evidente in modalità bidimensionale (B-mode), è la modalità ecografica M (M-mode), una tecnica che rappresenta l’intensità degli echi provenienti da strutture in movimento, espresse in funzione del tempo in una linea di base che scorre a velocità uniforme.

L’uso dell’M-mode rappresenta in maniera esatta la correlazione tra lo sliding pleurico e l’assenza di movimento della parete. Tale modalità analizza il movimento (sliding) della pleura e dei tessuti circostanti rappresentati come singole lineedi scansione nel tempo.

In M-mode, il pattern fisiologico associato al Lung Sliding in cui è presente lo scivolamento della pleura viscerale viene definito “Seashore Sign” o “segno del bagnasciuga” (Figura 2). È possibile apprezzare come in questo caso l’area che rappresenta la parete toracica, meno mobile, appare come una serie di linee orizzontali (mare), mentre il parenchima polmonare al di sotto di essa, dotato di maggiore mobilità e muovendosi avanti e indietro genera un pattern granulare (sabbia) [19].

Curtain Sign (Segno della tendina)

Il Curtain Sign è espressione di normale aerazione a livello delle basi polmonari. Tale segno va ricercato a livello della zona di passaggio tra base polmonare normalmente areata e le strutture sottodiaframmatiche, fegato e milza (Figura 3). In condizioni fisiologiche, durante gli atti respiratori, il polmone sano si muove sulle strutture sottodiaframmatiche “oscurando” il campo durante la fase inspiratoria e “liberandolo” durante la fase espiratoria. Questo movimento a tendina appunto, viene definito “Curtain Sign” e rappresenta un segno di polmone fisiologicamente areato insieme alle Linee A e al Lung Sliding.

POLMONE PATOLOGICO

La presenza di quadri polmonari patologici che interessano le zone periferiche del polmone può essere studiata in ecografia polmonare attraverso l’analisi di specifici elementi associati a condizioni patologiche come: l’assenza dello sliding pleurico, le linee B, i consolidamenti polmonari e la presenza di versamento pleurico.

Assenza di sliding pleurico

L’assenza di sliding pleurico è un segno patologico e suggerisce la possibilità di uno pneumotorace.  L’accumulo di aria tra la pleura viscerale e la parietale separa i due foglietti pleurici determinando la mancata visualizzazione ecografica. Tuttavia, lo pneumotorace non è l’unica causa di assenza di sliding pleurico. Tra le condizioni patologiche che possono esprimersi ecograficamente con l’assenza di sliding pleurico ricordiamo la perdita di volume (atelettasia completa), la pleurodesi chimica, i processi infettivi, le malattie polmonari interstiziali fibrosanti e la ridotta o assente ventilazione polmonare (apnea, iper-inflazione) [20].

Pertanto l’assenza di sliding pleurico non è specifico di pneumotorace, ma la sua presenza lo esclude con una specificità del 100% [21].

Lung point e Pneumotorace

Un segno specifico per lo pneumotorace è il “Lung Point”. Il Lung Point rappresenta la zona di transizione tra lo pneumotorace e il polmone normalmente aerato. È un segno dinamico caratterizzato dalla presenza del bordo del polmone normalmente aerato che scivola all’interno di un’intercapedine in cui si vedono l’assenza di sliding pleurico e le linee A.

Lo pneumotorace può anche essere identificato utilizzando la metodica ecografica M-mode. Nello specifico, le linee orizzontali precedentemente descritte nel pattern di Lung Sliding fisiologico in M mode (mare) sono ininterrotte dall’alto verso il basso dello schermo. Allo stesso modo della parete toracica anche l’aria fino in fondo alla pleura risulta essere stazionaria e priva di movimento, generando un aspetto ecografico uguale ed in continuità alle linee orizzontali della parete toracica [1].

Questo aspetto ecografico all’ M-mode è stato soprannominato “segno del codice a barre” (Barcode Sign) o “segno della stratosfera” (Stratosphere Sign).

Sebbene l’identificazione del Lung Point abbia una specificità del 100% per lo pneumotorace [22], la contemporanea presenza di una serie di reperti ecografici come lo sliding pleurico, le linee B e il Lung Pulse (pulsazioni pleuriche ecografiche ritmiche, dovute alla trasmissione delle contrazioni cardiache alla pleura), può escludere lo pneumotorace [21].

ARTEFATTI VERTICALI E SINDROME INTERSTIZIALE

Normalmente, i setti interlobulari subpleurici non riescono ad essere evidenziati dagli ultrasuoni. La presenza di stati patologici quali l’accumulo di fluido interstiziale da edema polmonare, la presenza di una polmonite, di linfangite carcinomatosa, l’ispessimento dell’interstizio a causa del deposito di fibre collagene come nelle interstiziopatie polmonari fibrosanti o la presenza di altre malattie infiammatorie determinano l’ispessimento dei setti e la loro conseguente visualizzazione al passaggio del fascio di ultrasuoni.

Linee B

Le linee B vengono definite come degli artefatti verticali, associati all’ispessimento dei setti interlobulari che si verifica in diverse condizioni patologiche. In queste condizioni i setti interlobulari ispessiti generano degli artefatti ecografici verticali simili ad una coda di cometa, ad un fascio verticale, definiti Linee B (Figure 4-5).

In generale le Linee B originano dalla linea pleurica, hanno aspetto iperecogeno, si estendono fino alla periferia dello schermo e sono sincrone con lo sliding pleurico.

La loro presenza determina la scomparsa delle Linee A in quanto espressione di perdita del normale stato di aerazione polmonare. Con l’aumento e l’accumulo progressivo di fluido, diventerà sempre più difficile distinguere tra le singole linee B. Pertanto, man mano che aumenta il numero di linee B che convergono, verrà a definirsi una condizione chiamata “Linee B confluenti”.

Il riscontro di linee B a livello delle basi polmonari può essere fisiologico a causa di fenomeni di stasi che dilatano i setti, per poter definire le Linee B come “patologiche” devono essere presenti in numero uguale o maggiore di 3 a livello di un singolo spazio intercostale in scansione longitudinale [21].

La distribuzione e la quantità di linee B possono aiutare quindi a restringere le diagnosi differenziali:

• Linee B bilaterali: spesso associate a quadri patologici come edema polmonare, polmonite interstiziale diffusa, interstiziopatie polmonari e ARDS
• Linee B focali o unilaterali: associate a quadri come neoplasie polmonari, consolidamenti flogistici, atelettasia, polmonite focale o infarto polmonare

Alcuni autori hanno suggerito la definizione di determinate caratteristiche ecografiche utili alla diagnosi differenziale tra il pattern interstiziale cardiogenico (associato all’edema polmonare acuto) da quello di origine polmonare (associato all’ARDS) [23]:

• Sindrome interstiziale cardiogena: presenza di normale sliding pleurico, presenza di Linee B “laser-like” con distribuzione diffusa e omogenea, associate ad una linea pleurica liscia e non ispessita
• Sindrome interstiziale di origine polmonare: sliding pleurico ridotto, distribuzione degli artefatti verticali diffusa ma disomogenea con presenza di aree risparmiate dalla malattia, Linee B “ruvide” associate ad una linea pleurica ispessita, grossolana, irregolare e acciottolata, presenza di consolidamenti polmonari

Infine, esistono altri artefatti verticali che non devono essere confusi con le LineeB:

Linee E

Sono artefatti verticali generati dalla presenza di aria a livello del tessuto sottocutaneo. Il loro aspetto è molto simile a quello delle Linee B tranne per il fatto che non originano dalla linea pleurica ma dal sottocute al di sopra di essa (Figura 6). Sono spesso espressione di enfisema sottocutaneo [20].

Linee Z

Rappresentano artefatti verticali che non hanno un significato patologico, spesso riscontrate nel soggetto sano. Ecograficamente sono simili alle Linee B ma sono meno iperecogene, non si estendono fino alla periferia dello schermo (generalmente scompaiono dopo 2-4 cm) e non sono sincrone con lo sliding pleurico [24].

CONSOLIDAMENTO POLMONARE (SINDROME ALVEOLARE)

L’accumulo progressivo di fluido interstiziale a livello del polmone porta alla formazione di un consolidamento polmonare. Il consolidamento polmonare è tipicamente espressione di un processo flogistico (es. polmonite) anche se può essere dovuto al collasso delle vie aeree distali per via della presenza di un’atelettasia da riassorbimento/da ostruzione delle vie aeree (secrezioni, lesioni endobronchiali) o da compressione estrinseca come nel caso di un ampio versamento pleurico.

L’accumulo di liquido a livello dei setti interlobulari porta ad una progressiva perdita di aerazione del polmone passando dalla formazione di linee B dapprima focali, poi linee B confluenti fino al consolidamento. La completa perdita di aerazione del polmone genera a livello del parenchima polmonare una struttura di aspetto ecogeno, ben definita, esplorabile attraverso gli ultrasuoni, con ecogenicità simile a quella del parenchima epatico, motivo per il quale tale condizione viene definita “epatizzazione” del polmone.

È importante comunque tenere in considerazione che il pattern di “consolidamento alveolare” è descrittivo e non diagnostico, a causa delle sue molteplici e possibili eziologie. La diagnosi definitiva tra consolidamento flogistico e atelettasia deve sempre essere eseguita correlando le immagini ecografiche ai dati clinici.

Polmonite

Il consolidamento flogistico, tipicamente associato alla presenza di una polmonite, presenta dei reperti ecografici che lo caratterizzano e che aiutano nella diagnosi differenziale.

Nella fattispecie, nei consolidamenti non trans-lobari, può essere presente un segno caratteristico definito “Shred Sign” (Figura 7), tipicamente rappresentato dalla presenza di un bordofrastagliato all’interno del lobo consolidato. Tale segno è espressione ecografica della zona di transizione tra gli alveoli parzialmente areati e gli alveoli completamente privi di aria o ripieni di fluido dapolmonite [25].

Altre caratteristiche ecografiche associate al consolidamento da polmonite sono l’ispessimento e l’irregolarità della linea pleurica e la presenza del segno del broncogramma aereo dinamico [26].

Il broncogramma aereo dinamico è espressione della presenza di particelle di aria mobili, iperecogene, puntiformi, all’interno dei bronchioli che si spostano verso la periferia polmonare durante la respirazione.

Atelettasia

L’atelettasia polmonare può determinarsi a seguito di diverse cause. L’atelettasia da riassorbimento è un reperto comunemente riscontrato a livello delle basi nei pazienti sottoposti a ventilazione meccanica a causa dell’ipoventilazione polmonare o nei pazienti con ostruzione bronchiale delle vie aeree prossimali.

Anche nel caso del consolidamento polmonare da atelettasia il polmone va incontro ad una perdita di aerazione completa ma una delle differenze è il riscontro frequente del broncogramma aereo “statico”.  Il segno del broncogramma aereo statico è segno di ostruzione delle vie aeree ed è l’espressione ecografica della presenza di bolle d’aria intrappolate all’interno dei bronchioli. Purtuttavia tale reperto non è specifico di atelettasia in quanto può essere riscontrato nei pazienti con polmonite.

Altri tipi di broncogramma aerei statici sono [18]:

– Tree-like (o arboriforme): associato alla presenza di un addensamento con volume polmonare conservato

– Paralleli e orizzontali: indicativi di perdita di volume con consensuale collasso polmonare

VERSAMENTO PLEURICO

Gli ultrasuoni sono in grado di visualizzare direttamente il versamento pleurico. Il versamento pleurico è definito come uno spazio ipo-anecogeno compreso tra pleura parietale, pleura viscerale e diaframma.

I versamenti semplici si presentano comunemente come la raccolta di un fluido anecogeno a livello delle zone declivi del polmone posteriormente [1,28-30]. I versamenti pleurici complessi, inclusi i versamenti cronici, neoplastici, l’emotorace e l’empiema, hanno un aspetto ecografico più eterogeneo a seconda della presenza e dell’estensione dei setti di fibrina, di coaguli e dell’ispessimento pleurico. Quando il versamento pleurico è abbondante, viene a crearsi una finestra acustica che consente divisualizzare ecograficamente i corpi vertebrali, tale segno ecografico è noto come “Spine Sign” [Figura 8].

Grazie all’elevata precisione e ai dettagli forniti dalla LUS, tale metodica trova spazio come guida alle procedure interventistiche da effettuare sul polmone quali toracentesi, posizionamento di drenaggio pleurico e biopsie transtoraciche di lesioni subpleuriche.

Quantificazione del versamento pleurico

In letteratura sono descritte diverse metodiche ecografiche per la quantificazione del versamento pleurico ma ad oggi nessuna di queste è stata identificata come gold standard.
Oltre alla tradizionale misurazione ecografica semi-quantitativa del versamento pleurico che prevede la classificazione dell’entità in minimo,lieve,moderato o severo su base ispettiva, sono state proposte diverse formule per quantificare direttamente il volume del VPL.

Tra quelle più comunemente utilizzate nella pratica clinica ricordiamo la formula proposta da Balik [30]:

• Mantenendo il paziente in posizione supina con una lieve elevazione del tronco a 15°, la sonda viene spostata dalla base polmonare verso l’alto, lungo la linea ascellare posteriore, mediante una scansione trasversale perpendicolare all’asse del torace, ottenendo così la separazione tra la pleura parietale e quella viscerale. Il volume di liquido pleurico può essere stimato misurando la distanza massima tra pleura parietale e viscerale (Sep) a fine espirazione e moltiplicando questa distanza per 20 con la seguente formula semplificata: V (ml) = 20 × Sep (mm).

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