Tale tecnica è attualmente lo standard clinico per la valutazione della funzione cardiaca. Come tutta la metodica ecografica, essa si basa sull'uso degli ultrasuoni (US), onde sonore di frequenza superiore ai 20 kHz, non udibili all'orecchio umano. Poiché il suono è una forma d'energia che si propaga nei mezzi, e non nel vuoto, attraverso una successione di compressioni e rarefazioni, si definisce un ciclo come costituito da un'onda di compressione e una di rarefazione consecutive; e la frequenza come il numero di cicli per unità di tempo, misurata in Hertz.Le onde ecografiche vengono generate da un cristallo piezoelettrico che ha la proprietà di vibrare ad alta frequenza se collegato ad una tensione elettrica, ovvero quando attraversato da una corrente elettrica alternata. È vero anche il fenomeno opposto, per cui tali cristalli consentono sia la trasmissione che la ricezione di un segnale ecografico. La frequenza delle onde ultrasonore impiegate nella pratica clinica può andare da 2 a 10 MHz: tale parametro è fondamentale dal momento che le frequenze più basse permettono una miglior visualizzazione dei tessuti profondi, mentre quelle più alte garantiscono una maggior risoluzione.Ogni sonda ecocardiografica, o trasduttore, consiste in realtà di un insieme di cristalli piezoelettrici disposti in maniera tale da generare un fascio ultrasonoro a ventaglio (sonde di tipo Sector) divergente dalla sonda stessa. Questa è inoltre dotata di una lente acustica che permette di regolare l'altezza, l'ampiezza e la profondità focale del raggio ecografico.Le immagini si basano sul fenomeno di riflessione dell'onda ultrasonora dalle interfacce acustiche: queste si generano ogniqualvolta c'è uno scarto d'impedenza tra due tessuti, ovvero una differenza di densità tale da alterare la velocità di propagazione dell'onda, che viene in parte riflessa (eco) ed in parte rifratta nel mezzo.L'intervallo di tempo tra le onde emesse e quelle ricevute come echi viene misurato ed utilizzato per calcolare la profondità alla quale si trova la superficie riflettente. L'intensità del segnale di ritorno è invece direttamente proporzionale alla differenza di impedenza acustica incontrata dall'onda. Il segnale ecografico non riesce ad attraversare l'osso o l'aria perché lo scarto d'impedenza acustica di questi mezzi rispetto ai tessuti biologici è tale da riflettere in modo pressoché completo l'onda US, mostrandoci una superficie iper-riflettente (o iper-ecogena). È quindi necessario applicare la sonda in posizioni particolari, dette finestre acustiche, per poter evitare costole, sterno e polmoni. Nell'Ecocardiogramma Transtoracico le finestre acustiche standard sono la parasternale, l'apicale, la sottocostale e la soprasternale (vedi figura 1). Il paziente viene posizionato in decubito laterale sinistro affinchè le strutture cardiache siano il più possibile vicine alla parete toracica. Infine per evitare l'interposizione d'aria tra il trasduttore e la cute si applica sulla stessa un apposito gel.Il sistema operativo dell'ecocardiografo traduce i segnali ricevuti dalla sonda e li trasmette ad uno schermo televisivo sui cui possono essere rappresentati sotto forma di immagini MMode o bidimensionali. Le prime (monodimensionali) sono la raffigurazione della variazione nel tempo della profondità del segnale riflesso di un singolo raggio, e sono usate ad esempio per la valutazione del diametro della radice aortica o dell'atrio sinistro. Le seconde rappresentano la combinazione dei segnali provenienti da più raggi ecografici e permettono di visualizzare le strutture cardiache secondo proiezioni in asse lungo (passanti cioè per l'apice e il punto medio della valvola aortica) o in asse corto (piani perpendicolari ai precedenti): uno dei grandi punti di forza dell'ecografia, oltre alla rapidità di esecuzione, al basso costo e all'elevata risoluzione spaziale, è proprio la multiplanarietà, cioè la possibilità da parte dell'operatore di ottenere praticamente qualsiasi piano di scansione semplicemente ruotando la sonda. È possibile così visualizzare proiezioni con una, due, tre, quattro o cinque camere, esplorando le strutture valvolari e le porzioni della parete cardiaca in maniera completa ed esaustiva (per l'elenco delle valutazioni morfologiche e funzionali che possono essere effettuate durante un Ecocardiogramma Transtoracico standard con tecnica M-Mode e bidimensionale si rimanda al capitolo su Materiali e Metodi).L'ecocardiografia Doppler sfrutta il principio descritto nel 1843 dal fisico austriaco Johann Christian Doppler, e che applicato all'ecografia permette di comprendere come un'onda che viene riflessa da una struttura in movimento, in questo caso i globuli rossi, dia origine, se il sangue si muove in direzione della sonda, ad un'onda riflessa di frequenza maggiore di quella dell'onda emessa; e di frequenza minore se esso si sposta in direzione opposta.L'entità della variazione di frequenza sarà poi proporzionale alla velocità del flusso ematico, secondo la formula: dove è la frequenza degli ultrasuoni trasmessi, la velocità dei globuli rossi, è l'angolo compreso tra fascio Doppler e vettore velocità e è la velocità del suono nei tessuti (pari a circa 156 m/sec).È chiaro che il fascio Doppler deve essere orientato nel modo più parallelo possibile alla direzione di flusso degli eritrociti in movimento (cos =1), altrimenti la velocità sarà sottostimata.Attualmente vengono usate quattro tecniche nell'ecocardiografia Doppler: il Doppler con onda pulsata, con onda continua, il color Doppler e il Doppler tissutale. Nel primo caso un singolo cristallo funziona sia come sorgente di impulsi di ultrasuoni che come ricevitore degli echi nelle pause tra una emissione di impulsi e la successiva. Con questa metodica è possibile determinare il flusso ad una profondità stabilita, denominata "volume campione", semplicemente spostando l'indicatore visualizzato sulla contemporanea immagine bidimensionale a livello della camera cardiaca interessata. Le velocità registrate a tale livello vengono poi visualizzate su una schermata in cui sull'asse x si trova il tempo e sull'asse y la velocità. Per convenzione un segnale al di sotto della linea di base indica un flusso che si allontana dal trasduttore, e il contrario se al di sopra.Il Doppler ad onda pulsata ha però il limite che la massima velocità misurabile è profondità dipendente, per cui mentre è ottimo per la valutazione dei normali flussi cardiaci, non va bene per studiare elevati gradienti transvalvolari, condizione in cui si ricorre al Doppler ad onda continua.In questo secondo sistema i cristalli attivati sono due: il primo emette un fascio US continuo e il secondo riceve il segnale di ritorno, anch'esso continuo. Questo permette di registrare anche alte velocità, ma lungo l'intera lunghezza del raggio ecografico (e non più solo a livello del "volume campione"), per cui l'origine del segnale deve essere dedotta dalla vicina immagine bidimensionale. Anche in questo caso le velocità sono rappresentate su un grafico velocità/tempo. Il Color Doppler è una modifica del segnale Doppler pulsato che permette la visualizzazione istantanea del flusso ematico cardiaco attraverso una sovrapposizione di un'immagine di flusso a colori ad un'immagine bidimensionale. Per convenzione il flusso viene rappresentato in colore blu se si allontana dal trasduttore e in rosso se si avvicina. Il color Doppler può essere usato per visualizzare il flusso e guidare il posizionamento dei fasci ad onda pulsata o continua, permettendo di ridurre così l'angolo .Il Doppler Tissutale (TDI) usa il principio Doppler per registrare le velocità di movimento della parete miocardica (69). Le basi fisiche del TDI sono simili a quelle del Doppler convenzionale per l'analisi dei flussi (70). Il segnale di ritorno dell'analisi Doppler del cuore infatti, permette di identificare due bande principali: quella proveniente dal movimento dei globuli rossi, ad alta frequenza e di bassa ampiezza e quella dovuta alle fibre miocardiche, di bassa frequenza ed alta ampiezza. Inizialmente questa seconda componente è stata considerata "rumore" ed eliminata mediante dei filtri. Al contrario, poiché il contenuto informativo del TDI è presente nelle basse frequenze, per la sua visualizzazione è necessario utilizzare filtri nella direzione opposta (71) (72). Pertanto, il segnale Doppler proveniente dal sangue viene eliminato, rendendo possibile analizzare il segnale Doppler proveniente dai tessuti e misurarne il contenuto in basse velocità.Dall'approccio apicale e posizionando il volume campione del Doppler pulsato tissutale sui vari segmenti miocardici è pertanto possibile valutare la velocità segmentarla delle fibre subendocardiche longitudinali (73). L'analisi della curva spettrale del TDI permette di ottenere accurate informazioni fisiopatologiche. In particolare, si evidenziano due fasi miocardiche (74):1. La fase sistolica è caratterizzata da un'onda positiva S', preceduta dal tempo decontrazione isovolumetrico regionale (fig. 2). L'onda S' è dovuta alla contrazione delle fibre miocardiche longitudinali. A sinistra il suo valore maggiore si registra alla giunzione tra la parete laterale del ventricolo sinistro e l'anello della mitrale 31 (S' laterale), probabilmente per una maggior quantità di fibre longitudinali a questo livello (75). Tale sito è quindi ritenuto il più appropriato per la valutazione della funzione longitudinale del ventricolo sinistro. Sul lato settale dell'anello mitralico l'onda S' può essere minore, a causa della diversa struttura anatomica e dell'influenza del ventricolo destro sul movimento del setto. A livello del ventricolo destro l'uso del TDI per lo studio della funzione sistolica è validato a livello della giunzione parete libera del ventricolo destroanello della tricuspide, dove si registrano le velocità maggiori dell'onda S' destra, ed è stata dimostrata la sua correlazione con la frazione di eiezione destra all'angiografia (21);2. La fase diastolica è più complessa ed include quattro periodi:  Il tempo di rilasciamento isovolumetrico regionale (IVRT);  Il riempimento rapido, caratterizzato da un'onda negativa E' sulla quale è possibile misurare la velocità di picco protodiastolica del rilasciamento parietale. Essa dipende dalla fase attiva del rilasciamento ventricolare ed è dimostrata la sua sensibilità come parametro di disfunzione miocardica (76);  La diastasi, durante la quale non viene registrato nessun movimento della parete miocardica;  La contrazione atriale, caratterizzata da un'onda negativa A', dalla quale si può ottenere la velocità di picco telediastolica (fig. 2). L'onda A' rappresenta un movimento passivo di rilasciamento del ventricolo dovuta alla contrazione atriale ed è dipendente dalla contrattilità dell'atrio e dalle proprietà viscoelastiche del ventricolo.