تقييم العظام القشرية باستخدام الموجات الموجهة بالموجات فوق الصوتية: دراسة التكاثر في السكان الأصحاء

ملخص

هنا ، نقدم بروتوكول القياس لجهاز الموجات فوق الصوتية للإرسال المحوري ثنائي الاتجاه (BDAT) بالتفصيل واختباره في دراسة التكاثر ، مع الأخذ في الاعتبار 14 مشاركا أصحاء و 3 مشغلين. كانت الموثوقية ، التي تم قياسها باستخدام معاملات الارتباط داخل الفئة (ICC) ، جيدة إلى ممتازة لأربعة معلمات ذات أهمية.

الملخص

لا تزال كسور الهشاشة تشكل عبئا صحيا عالميا في سياق شيخوخة السكان. على وجه الخصوص ، من المتوقع أن يتضاعف العدد العالمي لكسور الورك بين عامي 2020 و 2050. لذلك ، من الضروري الكشف عن المرضى المعرضين لخطر كسر الهشاشة على نطاق السكان. المعيار الذهبي الحالي هو قياس امتصاص الأشعة السينية المزدوج (DXA) ، مما يوفر كثافة المعادن في العظام المساحية (aBMD). تمثل أجهزة الموجات فوق الصوتية ، التي عادة ما تكون أكثر قابلية للحمل وأرخص من أجهزة الأشعة السينية ، بدائل DXA مثيرة للاهتمام كأدوات فحص. ومع ذلك ، عادة ما يتم التعرف على تبعية المشغل على أنها العيب الرئيسي لهم. في هذه الدراسة ، يتم عرض بروتوكول القياس لجهاز الموجات فوق الصوتية للإرسال المحوري ثنائي الاتجاه (BDAT) بالتفصيل. يتم وضع المسبار المخصص بالموجات فوق الصوتية في نصف قطر ثلث الساعد غير المهيمن باستخدام هلام الاقتران التقليدي. وتوفر الواجهة الموجهة في الوقت شبه الحقيقي (حوالي 2 هرتز) أربع معلمات ذات أهمية: سرعات الإشارة الأولى الوافدة (vFAS) والأسلوب A0 (vA0)، والسمك القشري (Ct.Th) والمسامية (Ct.Po)، فضلا عن أربع معلمات للجودة. يقوم المشغل بتحريك المسبار ببطء في موقع القياس ، ويراقب بعناية التغذية الراجعة التي توفرها الواجهة حتى يجد موقعا مستقرا ويبدأ سلسلة من 10 عمليات استحواذ. عند الحصول على أربع سلاسل متسقة على الأقل ، ينتهي القياس ، ويتم إنشاء تقرير تلقائي. عادة ما يستغرق القياس حوالي 5 دقائق حتى يكتمل. لتحديد متانة هذا البروتوكول ، أجريت دراسة قابلية للتكرار بين 3 مشغلين (خبير واحد واثنان مبتدئان) و 14 مشاركا أصحاء (6 نساء ، 8 رجال ، 21-53 سنة). تم العثور على معاملات الارتباط داخل الفئة (ICC) جيدة ل vA0 (0.76) و Ct.Po (0.80) أو ممتازة ل Ct.Th (0.87) و vFAS (0.91). تم العثور على الانحرافات المعيارية لتكون أقل من 10٪ من إجمالي النطاقات في الممارسة السريرية.

المقدمة

لا يزال هشاشة العظام وكسور الهشاشة المرتبطة بها تشكل مشكلة صحية عامة^{رئيسية 1}. على وجه الخصوص ، من المتوقع أن يتضاعف العدد العالمي لكسور الورك حتى عام 2050². ترجع هشاشة العظام إلى عملية بطيئة وصامتة لإزالة المعادن وفقدان العظام دون علامات تنبيه رئيسية قبل حدث كسر الهشاشة. المعيار الذهبي الحالي للكشف عن المرضى المعرضين لخطر كسر الهشاشة هو قياس امتصاص الأشعة السينية المزدوج (DXA) ، الذي يوفر صورة الأشعة السينية ثنائية الأبعاد منخفضة الدقة مع بكسل رمادي^{معاير 3}. من هذه الصورة ، من الممكن استخراج كثافة المعادن في العظام المساحية (aBMD في ^g.cm-2) في مناطق مختلفة ذات أهمية مرتبطة بمواقع كسر الهشاشة الرئيسية: العمود الفقري والمعصم والورك. تنخفض قيمة aBMD مع زيادة معدل كسر الهشاشة³. علاوة على ذلك ، فإن تطبيع درجة T ، فيما يتعلق بالسكان الأصحاء العاديين ، يسمح بمقارنة المرضى الذين تم قياسهم بالأجهزة التي اقترحتها الشركات المصنعة المختلفة. تم اقتراح DXA T-score من قبل منظمة الصحة العالمية لتحديد تشخيص هشاشة العظام في ثلاث مراحل: طبيعي (T-score < -1) ، هشاشة العظام (- 1 < T-score < -2.5) ، وهشاشة العظام (T-score < -2.5) ⁴.

تقدم DXA العديد من القيود: حجمها ، وتكلفتها العالية نسبيا ، وحاجتها إلى غرفة مخصصة ، وقدرتها على التمييز بين المكسورة وغير المكسورة ، فضلا عن توفرها في العديد من البلدان ، كما هو الحال في أمريكا اللاتينية ، كلاهما معتدل⁵. وبالتالي ، هناك حاجة إلى بدائل DXA كأدوات فحص لتقدير مخاطر كسر الهشاشة⁶. ومع ذلك ، فإن بعض بدائل DXA ، مثل التصوير المقطعي المحوسب الكمي ومشتقاته⁷ ، التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) ⁸ ، هي أيضا ضخمة وغير متوفرة على نطاق واسع. تقدم الموجات فوق الصوتية الكمية (QUS) إمكانية أجهزة الفحص المحمولة والقوية وسهلة الاستخدام. تم تطوير أجهزة مختلفة لتقييم العظام القشرية ، مرتبطة بترددات مختلفة تتراوح من بضعة كيلو هرتز إلى بضعة ميجاهرتز ومواقع مختلفة لمحول الطاقة في الإرسال ، والانتشار الرجعي⁹ ، وصدى النبض¹⁰ ، والنقل المحوري حيث يتم محاذاة محولات الطاقة مع محور عظم طويل مثل نصف القطر والساق. توفر بعض الأجهزة بدائل aBMD¹¹ ، بينما يوفر البعض الآخر معلمات الموجات فوق الصوتية "الكلاسيكية" مثل السرعات¹² أو معاملات التوهين⁹ وحتى المعلمات الهندسية والمادية ، على سبيل المثال ، السماكة القشرية أو المسامية أو توزيع حجم^{المسام 9}. ومع ذلك ، حتى يومنا هذا ، لم تنجح QUS بعد في استخدامها على نطاق واسع في الممارسة السريرية لتقييم العظام ، ويرجع ذلك جزئيا إلى عدم وجود تجانس بين الأجهزة واعتماد المشغل¹³.

من بين تقنيات QUS المقترحة كبدائل DXA ، يتمتع النقل المحوري (AT) بميزة أنه يمكن إجراء القياس في الساعد ، وهو موقع (i) يسهل الوصول إليه و (ii) بالقرب من أحد المواقع الرئيسية لكسور الهشاشة ، أي الرسغ. تعتمد معلمة AT الأولى المقترحة على سرعة الانتشار بالموجات فوق الصوتية في الطبقة القشرية ، والتي تدل على سرعة الصوت (SOS) أو سرعة إشارة الوصول الأولى (vFAS) ، اعتمادا على معالجة الإشارة والأجهزة ، بعضها تجاري^12،14 ونماذج أولية مختبرية^{أخرى 15،16}. تمكنت هذه المعلمة من التمييز بين مجموعات المرضى الذين يعانون من أو بدون كسور هشاشة مع أداء مشابه لكثافة العظام في العديد من الدراسات السريرية منذ أواخر التسعينيات^14،15. كما تم تطبيقه بنجاح في الدراسات الطولية متعددة المراكز ، مما يدل على تطبيقه السريري وقوته¹². تم تحسين دقة vFAS من خلال الجمع بين اتجاهين متعاكسين للانتشار من أجل تقليل التحيز بسبب الزاوية بين المسبار وسطح العظام^16،17. تمت الإشارة إلى وجهة النظر هذه ثنائية الاتجاه AT (BDAT).

حتى لو أظهر vFAS اهتماما سريريا ، فإن عيبه الرئيسي ، على غرار BMD ، هو أنه يجمع بين ميزات العظام القشرية الرئيسية المختلفة مثل الخصائص الهندسية والمادية ، مما يجعل تفسيره السريري غير مباشر. هذا هو السبب في اقتراح وجهة نظر الموجة الموجهة ، مع الأخذ في الاعتبار إمكاناتها بسبب الحساسية الدقيقة للموجات الموجهة لخصائص الدليل الموجي. يجب أن يجمع هذا النهج بين معالجة الإشارات ونمذجة الدليل الموجي والمشكلات العكسية ويستخدم إلى حد كبير في الاختبارات غير المدمرة مع الأخذ في الاعتبار ، على سبيل المثال ، الأدلة الموجية المعدنية ، مثل الألواح أو الأنابيب¹⁸. وبالتالي ، تم تطوير جهاز BDAT من الجيل الثاني خطوة بخطوة منذ عام 2010 ، من الأشباح التي تحاكي^{العظام 19} إلى التحقق من صحة الجسم الحي ²⁰ وقياسات in vivo ²¹. تم اختبار الجهاز بنجاح في الدراسات السريرية في فرنسا²² وألمانيا²³ والمملكة المتحدة²⁴ وتشيلي²⁵ ، وقد أظهر نتائج محسنة من حيث معدل النجاح وتمييز المرضى.

تهدف هذه الدراسة إلى استكشاف قابلية استنساخ جهاز الموجات فوق الصوتية BDAT الحالي. أولا ، سيتم تفصيل الجهاز وبروتوكول القياس. سيتم عرض النتائج التي تم الحصول عليها مع 14 مشاركا و 3 مشغلين ومناقشتها من حيث الفحص السكاني للكشف عن المرضى المعرضين لخطر الإصابة بكسور الهشاشة.

مبدأ القياس: معالجة الإشارات ، والمعلمات ذات الأهمية ، ومعلمات الجودة
يتكون جهاز النقل المحوري ثنائي الاتجاه (BDAT) من أجزاء مختلفة ، أهمها المسبار بالموجات فوق الصوتية ، والوحدة الإلكترونية ، والكمبيوتر. القائمة الكاملة مفصلة في جدول المواد وموضحة في الشكل 1. في ما يلي ، يتم وصف المعلمات ذات الأهمية ومعلمات جودة القياس وبروتوكول القياس.

vFAS
بمجرد تلقي الإشارات التي تم أخذ عينات منها بواسطة الكمبيوتر ، تتم معالجتها باتباع خطوات مختلفة. تتكون الخطوة الأولى من معالجة الإشارة في المجال الزمني ، واكتشاف FAS باستخدام البروتوكول الموصوف سابقا^16،17. بمجرد الحصول على وقت الوصول لكل مستقبل ، من الممكن تحديد سرعة FAS ، المشار إليها لاحقا vFAS ، وهي المتوسط التوافقي للسرعات التي تم الحصول عليها في كلا اتجاهي الانتشار. من خلال الجمع بين المعلومات من كلا اتجاهي الانتشار ، من الممكن الحصول على زاوية القيمة بين اتجاهي المسبار وسطح العظام واستخلاص قيمة vFAS غير متحيزة¹⁶. يشار إلى هذه الزاوية ثنائية الاتجاه لاحقا ب alpha وتستخدم كمعامل لجودة القياس. تسمح هذه المعالجة الزمنية أيضا بتقدير سمك الأنسجة الرخوة بين سطح العظام والمسبار ، ويشار إليه ST.Th²⁶.

صورة طيف الموجات الموجهة
تتكون الخطوة الثانية من معالجة الإشارات في مجال فورييه ، مع الأخذ في الاعتبار الترددات الزمنية والمكانية ، المشار إليها f و k. هذا النهج عبارة عن طريقة قائمة على SVD ، مما يسمح بتحويل الإشارات المكانية والزمانية إلى وظيفة Norm ، والتي تشير أيضا إلى صورة طيف الموجة الموجهة (GWSI) ، كما هو موضح في الشكل 2 للساعد في الجسم الحي ¹⁹. تجمع الطريقة بين تحويلين لفورييه (الزمان والمكان) وتحلل القيمة المفردة (SVD) ، مما يسمح للمرء بتصور معدل التواجد في الإشارات المستقبلة (بمقياس 0-1) للأوضاع التي تسترشد بها طبقة العظام القشرية. يمكن تفسير GWSI على أنه تعزيز لتحويل فورييه المكاني والزماني ، حيث يرتبط كل بكسل بمستوى مستقل للتردد f والرقم الموجي k. لاحظ أنه تم تحسين النهج من أجل مراعاة تأثير توهين المواد²⁷ وتغير السماكة الخطي²⁸.

سيتم إيلاء اهتمام خاص للجزء العلوي من الطيف ، المرتبط بالوضع A0 ، وكذلك الجزء الأدنى ، المرتبط بأعلى قيم لسرعة الطور ، أي أكبر من 4 مم · ميكرو ثانية ^-1. يتوافق هذا الجزء مع منطقة الاهتمام 3 (عائد الاستثمار 3) ²⁹. يتم أيضا استخدام متوسط قيمة عائد الاستثمار 3 ، المشار إليه لاحقا lowk ، كمعامل جودة. تتوافق القيمة الكبيرة مع الدليل الموجي العادي ، مما يسمح بانعكاسات موجية واضحة في واجهات العظام. إذا انخفضت القيمة ، فقد يكون ذلك بسبب دليل موجي غير منتظم أو مسبار في غير محله.

نموذج الدليل الموجي
يعتمد تشتت الموجة الموجهة ، أو اختلاف سرعة الطور لكل وضع موجه فيما يتعلق بالتردد ، على كل من الخصائص المادية والهندسية للدليل الموجي. وبالتالي ، من المحتمل استرداد هذه الخصائص باستخدام معالجة الإشارات المخصصة ونمذجة الدليل الموجي ومخططات المشكلة العكسية. في حالة BDAT ، يتوافق نموذج الدليل الموجي مع صفيحة حرة متناحية-عرضية ثنائية الأبعاد ، اعتمادا على مادة الدليل الموجي ومعلمة هندسية واحدة ، السماكة³⁰. يتم تجانس مادة العظام القشرية مع مراعاة المعلمات الثابتة لمصفوفة العظام والمسامية المتغيرة³¹. وبالتالي ، تعتمد المشكلة العكسية على معلمتين ، يشار إلى السماكة القشرية (Ct.Th) والمسامية القشرية (Ct.Po). لا تؤخذ تأثيرات امتصاص المواد وانحناء الدليل الموجي والأنسجة الرخوة المحيطة في الاعتبار في النموذج ، حتى لو كانت تؤثر على القياس. ومع ذلك ، لم يتم العثور على وزنها على نتيجة المشكلة العكسية لتكون حاسمة ، مما يعني أن الأوضاع في منطقتي الاهتمام الرئيسيتين (A0 والجزء السفلي) لم تتغير بشكل كبير بسبب الانحناء والأنسجة الرخوة³².

مشكلة عكسية
في البداية ، تم تقسيم المشكلة العكسية إلى خطوتين: أولا ، استخراج تشتت الموجة الموجهة التجريبية ، وثانيا ، المقارنة مع نموذج الدليل الموجي. كانت وجهة النظر هذه محدودة بالضوضاء ووضع التسمية^30،32. ومن ثم، اقترح نهج مخصص للتغلب على هذه القيود بوصفه امتدادا لوجهة نظر الوظيفة المعيارية. بدلا من النظر في كل موجة مستوية بشكل مستقل ، يتم أخذ الموجات الموجهة المحتملة التي يوفرها نموذج الدليل الموجي فقط^{في الاعتبار 20}. يؤدي هذا إلى صورة المشكلة العكسية ، المعبر عنها في مجال معلمة النموذج ، أي Ct.th - مستوى Ct.Po (الشكل 2 أسفل اليمين). يتم إعطاء النموذج الأنسب أقصى موضع ، في حين أن القمم الثانوية النهائية (المشار إليها بصور المشكلة العكسية ذات النقطة الرمادية) تتوافق مع الحلول الغامضة ، المشار إليها في مقارنة fk مع الأوضاع التجريبية ذات الخطوط الرمادية الفاتحة. كما كان من قبل ، يتم تطبيع قيمة البكسل عن طريق البناء وتعكس ، في هذه الحالة ، وجود نموذج دليل موجي معين في الإشارات المستقبلة. يتم أيضا استخدام القيمة القصوى (المشار إليها بالحد الأقصى) والفرق مع الحد الأقصى الثاني (المشار إليه بالفرق) كمعلمات للجودة.

تم اقتراح المشكلة العكسية في الأصل للحساب دون اتصال بالإنترنت ، أي بمجرد الحصول على الإشارات ، باستخدام القيم الدقيقة لأرقام موجات النموذج. تم التحقق من صحة هذا النهج لكل من مواقع نصف القطر والساق مع الأخذ في الاعتبار دراسات خارج الجسم الحي^20،33 وفي الجسم الحي^21،34،35 . من أجل إدراج هذه الحسابات في السطح البيني بين الإنسان والآلة (HMI) ، تم اقتراح نسخة تقريبية ، متوافقة مع التطبيق في الوقت الفعلي ، باستخدام وجهة نظر مصفوفة متفرقة³⁶.

vA0
من GWSI ، من الممكن أيضا استخراج سرعة أبطأ وضع موجه ، مرتبط بالوضع الأول غير المتماثل A0 للوحة الحرة أو نموذج Lamb^33،35. يمكن تقريب الجزء العلوي من طيف الموجة الموجهة خطيا ، حيث يوفر المنحدر قيمة السرعة vA0 (الشكل 2 أسفل اليسار).

ملخص المعلمة:
أخيرا ، يتم قياس أربعة معلمات ذات أهمية: (i) vFAS: سرعة إشارة الوصول الأولى (m·^s-1) ؛ (ii) vA0: سرعة أبطأ أسلوب موجه (m·^s-1)؛ (ثالثا) Ct.Th: سمك القشرة القشرية (مم) ؛ و (رابعا) Ct.Po: المسامية القشرية (٪).

وتؤخذ في الاعتبار أربعة معلمات للنوعية: (1) ألفا: الزاوية ثنائية الاتجاه (°)؛ '2' lowk: متوسط قيمة الجزء الأدنى من المؤشر العالمي للطاقة الشمسية (القيمة المقترنة بين 0 و1)؛ '3' الحد الأقصى: الحد الأقصى لدالة المشكلة العكسية (القيمة المقسمة بين 0 و1)؛ و (IV) الفرق: الفرق بين الحد الأقصى الأول والثاني لدالة المشكلة العكسية (القيمة الطبيعية بين 0 و 100).

وتعرض جميع هذه المعلمات، فضلا عن صورتي طيف الموجات الموجهة (اتجاه واحد لاستعداد الانتشار) وصورة المشكلة العكسية، في "الوقت الحقيقي" بواسطة HMI، بمعدل إطارات يبلغ حوالي 2 هرتز. مثال نموذجي موضح في الشكل 3. في القسم التالي ، يتم وصف طريقة استخدام هذه المعلمات بالتفصيل. الفكرة الرئيسية هي أن المشغل يحرك المسبار ببطء في موقع القياس ، ويراقب بعناية التعليقات التي توفرها الأجزاء المختلفة من الواجهة حتى يجد موقعا مستقرا ويبدأ سلسلة من 10 عمليات استحواذ. عند الحصول على أربع سلاسل متسقة على الأقل ، ينتهي القياس ، ويتم إنشاء تقرير تلقائي.

البروتوكول

تمت الموافقة على الدراسة من قبل اللجنة الأخلاقية لجامعة فالبارايسو ، تشيلي ، بموجب البروتوكول رقم CEC213-20. تم تقديم موافقة خطية مستنيرة للمشاركين. وأجريت مقابلة هاتفية لتحديد إدماج/استبعاد المشاركين. تم تسجيل الدراسة تحت المرجع التالي: NCT05424536.

1. إعداد الجهاز

1. ضع الأجزاء الرئيسية للجهاز على طاولة كبيرة.
   1. ضع الأجزاء التالية جنبا إلى جنب: محول عازل كهربائي ووحدة إلكترونية وكمبيوتر محمول على طاولة كبيرة. تأكد من وجود مساحة كافية أمام هذه الأجزاء لوضع ساعد المشارك بسهولة لاحقا.
   2. في النهاية ، ضع الكمبيوتر المحمول مباشرة على الوحدة الإلكترونية في حالة المساحة المحدودة ، مع الحرص على عدم إعاقة نوافذ التهوية للوحدة ، والتي يشار إليها بوضوح.
2. قم بتوصيل محول العزل الكهربائي.
   1. قم بتوصيل محول العزل الكهربائي بالطاقة المنزلية للغرفة باستخدام كابل مخصص.
3. قم بتوصيل الوحدة الإلكترونية.
   1. قم بتوصيل الوحدة الإلكترونية بمحول العزل الكهربائي باستخدام كابل طاقة مخصص.
   2. اضغط على زر ON-OFF الموجود على المحول لتشغيل الوحدة.
4. قم بتوصيل الكمبيوتر المحمول.
   1. قم بتوصيل الكمبيوتر المحمول بالوحدة النمطية باستخدام كابل الناقل التسلسلي العالمي (USB) المخصص لإرسال الإشارات الرقمية المستلمة إلى الكمبيوتر لمزيد من المعالجة.
   2. إذا احتاج الكمبيوتر المحمول إلى الطاقة ، فقم بتوصيل كابل الطاقة الخاص به بمحول العزل الإلكتروني.
5. قم بتوصيل المسبار بالموجات فوق الصوتية.
   1. قم بتوصيل المسبار بالموجات فوق الصوتية بالوحدة باستخدام فتحة الكابل المخصصة الموجودة على الجانب الأمامي من الوحدة. هناك مجسان مختلفان لمواقع قياس الساعد والساق. في هذه الدراسة ، يتم النظر فقط في نصف القطر (مسبار الساعد).
6. قم بتوصيل مفتاح الدواسة.
   1. ضع مفتاح الدواسة على الأرض بالقرب من القدمين ، مع مراعاة موضع المشغل أثناء قياس المشارك. قم بتوصيل مفتاح الدواسة بالكمبيوتر باستخدام كابل USB. استخدم الدواسة لبدء سلسلة الاستحواذ.

2. تركيب المشارك

1. ضع المشارك.
   1. ادع المشارك للجلوس أمام المشغل مع وضع ساعده العاري على الطاولة أمام الجهاز المثبت مسبقا (انظر الشكل 3).
      ملاحظة: يتم قياس الجانب المقابل (أي الجانب الأيسر للمشارك الأيمن).
2. حدد موقع القياس (نصف قطر الثلث البعيد).
   1. قم بقياس طول نصف القطر باستخدام المسطرة من الإبرة الشعاعية (نهاية العظم بالقرب من الرسغ) إلى الكوع.
   2. اقسم هذا الطول على ثلاثة.
   3. ضع علامة على موقع القياس ، أي نصف قطر الثلث البعيد ، باستخدام القلم عن طريق قياس طول نصف قطر واحد ثلث الرسغ.
3. ابدأ تشغيل برنامج HMI.
   1. ابدأ تشغيل برنامج HMI بالنقر فوق الرمز المقابل على سطح مكتب الكمبيوتر المحمول.
4. أضف بيانات المشارك.
   1. أضف بيانات المشارك (معرف مجهول المصدر، والوضع الجانبي، والموقع المقاس، ومعرف مشغل الاتصال، والجنس، وما إلى ذلك) باستخدام النافذة المنبثقة، التي تفتح تلقائيا عند بدء تشغيل البرنامج.
5. أضف جل بيئي.
   1. أضف الجل البيئي على الجانب الأمامي من المسبار وعلى موقع القياس ، المحدد على ساعد المشارك ، لضمان انتشار الموجات فوق الصوتية.
6. ضع المسبار على اتصال مع الساعد.
   1. ضع المسبار على اتصال مع الساعد ، مع وضع مركز المسبار على العلامة التي تم إجراؤها مسبقا في الخطوة 2.2.

3. البحث عن موقف مستقر

ملاحظة: يعرض HMI أربع معلمات ذات أهمية: سرعتان ، vFAS و vA0 ، وقيمتان عكسيتان للمشكلة ، السماكة القشرية (Ct.Th) والمسامية القشرية (Ct.Po). يعرض HMI أيضا أربع معلمات جودة يشار إليها ب alpha و lowk و max و diff. تم وصف هذه المعلمات بالتفصيل في المقدمة.

1. ابدأ التصور في الوقت الفعلي .
   1. ابدأ التصور في الوقت الفعلي بالنقر فوق زر البدء على الجانب السفلي الأيمن من واجهة البرنامج. المدة بين عرضين متتاليين للقيمة حوالي 0.5 ثانية.
2. ابحث عن قيمة vFAS مستقرة.
   1. اضبط موضع المسبار ببطء أثناء مراقبة قيمة معلمة vFAS المعروضة في حالة معينة من الواجهة. تتراوح القيم العادية من حوالي 3800 م في ثانية ^-1 إلى حوالي 4200 م في ثانية ^-1.
   2. إذا تم العثور على موضع مستقر ، فتأكد من أن تباين vFAS أقل من حوالي 40 m∙^s-1 بين حسابين متتاليين.
3. اضبط الزاوية ثنائية الاتجاه.
   1. اضبط موضع المسبار ببطء أثناء مراقبة القيمة ثنائية الاتجاه (معلمة الجودة ألفا) المعروضة في حالة معينة من الواجهة.
   2. اضبط موضع المسبار عن طريق إضافة الضغط برفق على جانب واحد من المسبار حتى تصبح القيمة المطلقة للزاوية أقل من 2 درجة لتحسين التوازي بين المسبار وسطح العظام.
4. ابحث عن قيمة vA0 مستقرة.
   1. اضبط موضع المسبار ببطء أثناء مراقبة قيمة المعلمة vA0 المعروضة في حالة معينة من الواجهة. تتراوح القيم الطبيعية من حوالي 1500 م في ث ^-1 إلى حوالي 1900 م في ثانية ^-1.
   2. إذا تم العثور على موضع مستقر ، فتأكد من أن التباين vA0 أقل من حوالي 40 m∙^s-1 بين حسابين متتاليين.
   3. في حالة الصعوبة ، راقب أطياف صور الموجة الموجهة المعروضة على العمود الأيمن من الواجهة. تأكد من أن الجزء العلوي من الطيف يظهر كخط مستمر ، يوفر ميله قيمة vA0.
5. لاحظ صورة المشكلة العكسية.
   1. لاحظ صورة المشكلة العكسية، التي تظهر تلقائيا بمجرد تثبيت السرعتين (vFAS و vA0) وقيم الزاوية.
   2. تأكد من أن الصورة تعرض حدا أقصى واحدا على الأقل، يشار إليه ببكسل واضح، وفي النهاية، حد أقصى ثانوي واحد أو أكثر، يشار إليه بلون مختلف. يتم حساب معلمات الجودة الثلاثة المفقودة (الحد الأقصى للفرق ، lowk) تلقائيا في الوقت الفعلي.
6. تحسين صورة المشكلة العكسية.
   1. اضبط موضع المسبار ببطء أثناء مراقبة الصورة العكسية للمشكلة القصوى.
   2. ابحث عن أعلى حد أقصى ممكن لأول مرة وأدنى حد ثانوي ممكن أثناء النظر إلى الحالات المقابلة للواجهة (قيم الحد الأقصى والفرق).
   3. في حالة الصعوبة ، لاحظ صورة طيف الموجة الموجهة المعروضة على العمود الأيمن من الواجهة. تأكد من ظهور الجزء السفلي من الطيف مع عدد قليل من الخطوط المستمرة ، لأطول فترة ممكنة ، مرتبطة بأوضاع سرعة الطور العالية وجودة المعلمة منخفضة ، على أعلى مستوى ممكن.
7. ابحث عن موقف مستقر.
   1. بمجرد العثور على صورة مشكلة عكسية مقبولة ، قم بتثبيت موضع المسبار. تأكد من عدم رؤية أي تغييرات كبيرة في صورة المشكلة العكسية بين حسابين متتاليين.

4. الحصول على البيانات

1. ابدأ سلسلة من 10 عمليات استحواذ.
   1. بمجرد العثور على وضع مستقر ، ابدأ سلسلة من 10 عمليات استحواذ بالضغط على مفتاح الدواسة بالقدم.
   2. حافظ على استقرارك قدر الإمكان خلال عمليات الاستحواذ ال 10 ، والتي تستمر حوالي 5 ثوان.
2. التحكم في جودة السلسلة.
   1. انظر إلى الوسائل والانحرافات المعيارية لمعلمات الفائدة ، والتي يتم حسابها تلقائيا وعرضها في النوافذ المنبثقة التي تظهر بمجرد انتهاء السلسلة.
   2. إذا كانت الانحرافات المعيارية أقل من الحدود الثابتة، فضع السلسلة في الاعتبار. على العكس من ذلك ، ارفض السلسلة.
   3. أجب عن السؤال المطروح في نافذة منبثقة ثانية، ويسأل عما إذا كان المشغل يرغب في إيقاف أو متابعة سلسلة الاستحواذ لنفس المشارك.
3. أعد وضع المسبار.
   1. ابدأ الخطوات السابقة مرة أخرى (من الخطوات 2.1 إلى 3.2) للعثور على مراكز أكثر استقرارا والحصول على المزيد من السلاسل من 10 عمليات استحواذ. في النهاية ، إذا لزم الأمر ، دع المشارك يستريح بين تغييري التوضع.
   2. كما كان من قبل ، يتم حساب الوسائل والانحرافات المعيارية لمعلمات الفائدة تلقائيا لكل سلسلة.
   3. انظر إلى نافذة النتيجة المنبثقة للتحقق مما إذا كانت السلسلة الأخيرة المكتسبة قد تم الاحتفاظ بها أو رفضها. ينتهي قياس المشارك عند تسجيل أربع سلاسل متسقة على الأقل. يتم رفض سلسلة Outsider تلقائيا.
4. احصل على القيم النهائية.
   ملاحظة: يتم الحصول على القيم النهائية لمعلمات الاهتمام تلقائيا ، مع الأخذ في الاعتبار متوسط الوسائل التي تم الحصول عليها مع السلسلة المتسقة.
5. تحقق من ملف pdf للتقرير التلقائي.
   1. تحقق من الإبلاغ عن القيم النهائية في ملف pdf للتقرير تلقائيا وإنشاؤها على الفور بمجرد اختيار خيار التوقف في النافذة المنبثقة. يظهر مثال في الشكل 4.
      ملاحظة: يوجد ملف pdf في نفس المجلد مثل البيانات الأولية، والتي يمكن إعادة تحليلها لاحقا دون اتصال.
6. تحقق من التقرير الدقيق الثاني.
   1. تحقق من التقرير الدقيق الثاني الذي تم إنشاؤه باستخدام قيم نموذج الدليل الموجي الدقيقة لحساب المشكلة العكسية بدلا من القيم التقريبية كما في حالة التقرير التلقائي الأول. يستغرق إنشاء التقرير الثاني أقل من 5 دقائق. تظهر الأمثلة في الشكل 5 والشكل 6.
   2. تحقق من أن التقرير التلقائي يتوافق مع التقرير الدقيق. قم بإزالة السلسلة التي لم يتم حذفها تلقائيا من أجل الحفاظ على السلسلة المتسقة.

النتائج

أجريت دراسة للاستنساخ مع الأخذ في الاعتبار 3 مشغلين (خبير واحد ، اثنان مبتدئان) و 14 مشاركا أصحاء (6 نساء ، 8 رجال ، 21-53 عاما). تم تدريب المشغلين المبتدئين لمدة 3 ساعات تقريبا لفهم بروتوكول الاستحواذ وممارسته. بعد ذلك ، تم قياس المشاركين خلال أسبوعين في أغسطس 2023. تم إجراء كل قياس بشكل مستقل. تم إصابة جميع المشغلين بالعمى ، أي أن أحد المشغلين لم يكن يعرف النتائج التي حصل عليها الاثنان الآخران.

التكرار داخل المشغل
يوضح الشكل 5 قابلية التكرار داخل المشغل لحالة متسقة: 4 سلاسل من 10 عمليات اقتناء تم الحصول عليها على مشارك واحد ومشغل واحد. يتوافق العمود الأول مع وظائف المشكلة العكسية ، بينما يعرض العمود الثاني تشتت الوضع الموجه التجريبي مقارنة بالنموذج الأكثر ملاءمة. كل خط شكل يتوافق مع سلسلة ناجحة. يرد عدد عمليات الاستحواذ المحتجزة في العنوان: 7 من أصل 10 للسلسلة الأولى و 10 من أصل 10 للسلسلة التالية. يتم توفير الوسائل والانحرافات المعيارية والمعلمات الأربعة (vFAS و vA0 و Ct.Th و Ct.Po) لكل سلسلة. بالإضافة إلى ذلك ، يتم عرض معلمات الجودة أيضا: الزاوية ثنائية الاتجاه (ألفا) ، والحد الأقصى لدالة المشكلة العكسية (الحد الأقصى) ، والفرق المطلق مع الحد الأقصى الثاني (diff) ، والقيمة المتوسطة للجزء الأدنى من GWSI (lowk).

الانحرافات المعيارية داخل السلسلة منخفضة ، حوالي 0.02 مم للسمك القشري ، وأقل من 0.5٪ للمسامية القشرية ، وأقل من 20 م ∙ ^{ثانية -1} للسرعتين ، مما يشير إلى أن مواضع مسبار الوصول كانت مستقرة. بعد ذلك ، يمكن للمرء أن يلاحظ أن متوسط القيم التي تم الحصول عليها لكل سلسلة قريبة جدا ، خاصة بالنسبة لقيم السماكة التي تتراوح بين 3.4 مم و 3.5 مم وقيم vFAS التي تتراوح من 4040 m∙^s-1 إلى 4070 m∙^s-1. لاحظ أن الفرق البالغ 40 m∙^s-1 يتوافق مع فرق 1٪ لمتوسط قيمة 4000 m∙^s-1. لوحظت اختلافات أكبر في المسامية القشرية ، تتراوح من 8٪ إلى 12٪ ، وسرعة vA0 ، تتراوح من 1700 m∙^s-1 إلى 1740 m∙^s-1. في هذه الحالة المتسقة ، تكون جميع عمليات الاستحواذ تقريبا متسقة ، أي قريبة من بعضها البعض. لا يوجد أي غموض تقريبا في النتيجة النهائية للمعايير الأربعة ذات الاهتمام.

يتم توضيح الحالة الثانية في الشكل 6 لحالة أقل انتظاما. في هذه الحالة ، تكون ثلاث معلمات ، vFAS و vA0 و Ct.Po مستقرة للغاية ، بقيم على التوالي حوالي 4120 m∙^s-1 و 1700 m∙^{s-1 و} 10٪. تعتبر حالة السماكة القشرية أكثر صعوبة حيث لوحظ حلان غامضان ، 2.6 مم و 3.5 مم ، بالاتفاق مع قيمة فرق صغيرة (فرق أقل من 0.5٪) بين القصوى الأولى لوظيفة المشكلة العكسية. في الحالة العادية السابقة ، كان هذا الفرق يتراوح من 1٪ إلى 3٪. تتم إزالة الغموض من خلال تحليل الخبراء ، في هذه الحالة ، بالنظر إلى الاتفاق بين الأوضاع الموجهة التجريبية والنظرية (العمود الأيمن). في حالة أقل سمك ، يكون الاتفاق أفضل في الجزء الأدنى من الطيف (سلسلتان أوليتان). بالنسبة للسلسلتين الأخيرتين ، هناك أسلوب نظري مع عدد قليل جدا من النقاط التجريبية ، حوالي 0.5 ميجاهرتز ، مما يشير إلى اتفاق أضعف مقارنة بالسلسلة السابقة. علاوة على ذلك ، فإن معلمة diff (0.1٪) أقل من قيم السلسلتين الأوليين (0.4٪ و 0.2٪). في هذه الحالة ، لم يتم تلقائيا اختيار الحل المحفوظ (2.6 مم) بعد ، ولا تزال هناك حاجة إلى خبير. ومع ذلك ، واجه المشغلون الثلاثة مشاكل مماثلة واختاروا حلولا مماثلة ، قريبة من 2.6 مم.

موثوقية المشغل الإضافي
تظهر جميع نتائج 4 معلمات ذات أهمية حصل عليها المشغلون الثلاثة مع المشاركين ال 14 في الشكل 7. تم حساب معاملات الارتباط داخل الفئة (ICC) باتباع الصيغة ونشر رمز Matlab سابقا^37،38،39. يستخدم ICC بشكل شائع لتقييم موثوقية مقاييس القياس ، لا سيما في التطبيقات الطبية الحيوية. عادة ما ترتبط قيم ICC التي تتراوح من 0.75 إلى 0.9 بموثوقية جيدة ، بينما تعتبر قيم ICC أعلى من 0.9 موثوقية ممتازة. تم الحصول على أقل قيمة ل ICC (0.76) للمعلمة vA0. كان الانحراف المعياري يساوي 17 m∙^s-1 ، وهو ما يمثل حوالي 7٪ من نطاق القياس بترتيب 250 m∙^s-1. لوحظت قيم مماثلة ل Ct.Po مع ICC يساوي 0.80 ، وانحراف معياري قدره 1.1٪ ، حوالي 10٪ من النطاق. تم الحصول على موثوقية ممتازة (ICC حوالي 0.9) للمعلمتين الأخريين ، Ct.Th و Ct.Po ، مع انحراف معياري أدنى من 10٪ من النطاق.

الشكل 1: أجزاء مختلفة من جهاز الموجات فوق الصوتية ثنائي الاتجاه (BDAT). يشتمل النموذج الأولي على عزل إلكتروني (1) ، ومفتاح دواسة (2) ، ومسبارين (3.1 و 3.2) ، ووحدة إلكترونية (4) ، وجهاز كمبيوتر (5) ، ومسطرة (6). الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2: الاستحواذ النموذجي على الساعد في الجسم الحي. تظهر وظيفتا القاعدة (واحدة لكل اتجاه للانتشار) في السطر العلوي من الصورة. يشار إليها أيضا بصورة طيف الموجات الموجهة (GWSI). من الحد الأقصى لهذه الصور ، من الممكن استخراج الأوضاع الموجهة التجريبية (النقاط الزرقاء والحمراء) مقارنة بالنموذج الأنسب (الصورة الفرعية السفلية اليسرى). يتم تحديد النموذج الأنسب بقيمتين ، السماكة القشرية (Ct.Th) والمسامية (Ct.Po) ، المقابلة للموضع الأقصى لوظيفة المشكلة العكسية (الصورة الفرعية اليمنى السفلية). يتم عرض قيمها في عنوان كل لوحة. يظهر تركيب vA0 كخط متقطع (يسار). يتم تطبيع صور طيف الموجات الموجهة وصورة المشكلة العكسية (أي تتراوح قيمة البكسل من 0 إلى 1) بواسطة البناء^19,20. يشار إلى قيم السرعتين المقاستين ، vFAS و vA0 ، في عنوان الصورة الفرعية العلوية اليمنى. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 3: واجهة الآلة البشرية (HMI). يعرض HMI في الواقع GWSIs (واحد لكل اتجاه انتشار) ، وصورة المشكلة العكسية ، والمعلمات ذات الأهمية ، ومعلمات الجودة. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 4: مثال على التقرير الآلي. وأشار التقرير إلى بيانات المشارك والمشغل بالإضافة إلى القيم النهائية لمعلمات الفائدة ومعايير الجودة. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 5: مثال على التقرير الثاني لحالة متسقة ، مثل التقرير الآلي الموضح في الشكل 4. يوضح الشكل 4 سلاسل من مشارك واحد ومشغل واحد: صور مشكلة عكسية (العمود الأيسر) وأرقام موجية تجريبية مقارنة بأفضل نموذج مناسب (العمود الأيمن). تتوافق القيم المعروضة مع المتوسط والانحراف المعياري لعمليات الاستحواذ المحفوظة على مدار سلسلة الاستحواذ ال 10. يشار إلى عدد عمليات الاستحواذ المحفوظة في عنوان العمود الأيمن ، على سبيل المثال ، (7/10) للسلسلة الأولى. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 6: مثال على التقرير الثاني لحالة غامضة للسمك القشري. يوضح الشكل 4 سلاسل من مشارك واحد ومشغل واحد: صور مشكلة عكسية (العمود الأيسر) وأرقام موجية تجريبية مقارنة بأفضل نموذج مناسب (العمود الأيمن). تتوافق القيم المعروضة مع المتوسط والانحراف المعياري على عمليات الاستحواذ المحفوظة خلال سلسلة الاستحواذ ال 10. يشار إلى عدد عمليات الاستحواذ المحفوظة في عنوان العمود الأيمن ، على سبيل المثال ، (10/10) للسلسلة الأولى. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 7: الموثوقية بين المشغلين. يتم عرض النتائج ل 4 معلمات ذات أهمية حصل عليها المشغلون الثلاثة مع 14 مشاركا. تتم مقارنة القيم التي حصل عليها المشغلون الثلاثة (المحور y) بمتوسط قيمة المشغلين الثلاثة (المحور x). يشار إلى معاملات الارتباط داخل الفئة (ICC) في العناوين. يشار أيضا إلى σ الانحراف المعياري ومعامل التباين السيرة الذاتية. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

المناقشة

النقطة الحاسمة لنجاح القياس هي وضع المسبار الصحيح فيما يتعلق بالعظام. تم حل الموضع فيما يتعلق بسطح العظام بنجاح من خلال دمج التصحيح ثنائي الاتجاه^16،17 مع الواجهة التوجيهية. وقد تبين أنه بدون هذا التصحيح، يمكن الوصول إلى نسبة مئوية قليلة من الخطأ لمعلمات vFAS¹⁶. وجد أن هذا التصحيح حاسم للتمييز بدقة بين المرضى حيث أن نطاق القياس الكامل (حوالي 3800-4200 م ^{∙ ثانية -1}) هو حوالي 10٪ من متوسط القيمة¹⁷ ، حوالي 4000 م في ثانية ^-1. كانت قابلية التكرار الموجودة في هذه الدراسة (الانحراف المعياري 24 m∙^s-1) مشابهة للدراسة السابقة¹⁷ ، مما يشير إلى انحراف معياري قدره 20 m∙^s-1 ومعامل تباين (CV) يبلغ حوالي 0.5٪. وجد معامل تباين مماثل (0.5 ٪) عند تردد أقل ، أي MHz^{0.3 40}. لاحظ أن الموثوقية الممتازة لمعلمة vFAS (ICC = 0.91) وجد أنها أعلى من تلك التي تم الحصول عليها مؤخرا باستخدام جهاز AT آخر في السكان الأكبر سنا (ICC = 0.77) ⁴¹. وتجدر الإشارة إلى أن السكان في هذه الحالة لم يكونوا أكبر سنا فحسب ، بل كانوا أيضا جميع الإناث وبعض الأشخاص الذين يعانون من علامات سريرية أخرى لزيادة مسامية^{العظام 41}.

التحدي الثاني هو أيضا وضع المسبار بشكل صحيح فيما يتعلق بالمحور العظمي والواجهتين من أجل الحصول على الأوضاع الموجهة ، ولا سيما تلك ذات سرعة الطور العالية أو الرقم الموجي المنخفض. هذه الأوضاع قريبة من الرنين وترتبط بمسارات انعكاس متعددة. إذا كانت المحاذاة غير صحيحة ، تنتشر الموجات خارج نطاق القياس المكاني للمسبار. على العكس من ذلك ، إذا تم وضع المسبار بشكل صحيح ، فستظهر أوضاع السرعة عالية الطور هذه كفروع مستمرة في عائد الاستثمار 3. بالنسبة للإصدار الأول من HMI الحالي ، تم حل هذه المحاذاة من خلال النظر إلى GWSI²⁰ في الوقت الفعلي. ومع ذلك ، تم العثور على هذا النهج غير كاف للوصول إلى قياس قوي: وجد أن معدل الفشل يبلغ حوالي 20٪ في الدراسة السريرية التجريبية²⁰. يسمح إدراج معلمات الجودة في الوقت الفعلي بالفشل في الانخفاض إلى حوالي 10٪ في دراسة سريرية ثانية²³. بعد ذلك ، يسمح تضمين صورة المشكلة العكسية في HMI "في الوقت الفعلي" بمزيد من التحسين ، مع معدل فشل حالي لقياس نصف القطر يبلغ حوالي 5٪ ²⁵. لاحظ أن الفشل الأولي مع الجهاز الأول الذي يقيس vFAS فقط تم العثور عليه ليكون حوالي 15٪ ¹⁷.

تم العثور على الموثوقية على سمك القشرة لتكون مشابهة لدراسة سابقة²². مع إصدار سابق من نفس النموذج الأولي ، وجد أيضا أن ICC قريب من 0.9 ، مع انحراف معياري يبلغ حوالي 0.1 مم وسيرة ذاتية تبلغ حوالي 3٪. ومع ذلك ، لوحظ تحسن واضح في المسامية القشرية: ارتفع ICC من 0.6²² إلى 0.8 ، وانخفض الانحراف المعياري من 1.5٪ إلى 1٪. أصعب معلمة هي vA0 نظرا لقرب سرعته من سرعة الأنسجة الرخوة ، حوالي 1500 m∙^s-1. إذا تمت محاذاة المسبار بشكل صحيح ، فسيظهر الوضع A0 فريدا ومستمرا. على العكس من ذلك ، يبدو متقطعا و / أو متعدد بسبب الاقتران بالأنسجة الرخوة المحيطة. هذا التأثير قوي بشكل خاص للأشخاص الذين لديهم سمك صغير (أقل من 4 مم) أو كبير (أكثر من 10 مم) (يشار إليه ST.Th).

كما تم الكشف عنه من قبل ، فإن النقطة الأساسية هي العثور على موضع المسبار الصحيح. ومع ذلك ، يجب ألا يكون الموقف صحيحا فحسب ، بل يجب أن يكون مستقرا أيضا من أجل أداء المتوسط والانحراف المعياري لسلسلة من 10 عمليات استحواذ. في معظم الحالات ، يستغرق العثور على مستقر أقل من دقيقة واحدة ، وسيستمر القياس الكامل للمريض حوالي 5 دقائق. حتى لو كان البروتوكول القياسي الموصوف في هذه الدراسة مناسبا تماما لغالبية المرضى ، فإن بعض الأشخاص يصعب قياسهم. من الصعب ولكن من الممكن العثور على المواقف الصحيحة ، ولكن يكاد يكون من المستحيل العثور على موقف مستقر. في هذه الحالة ، يمكن للمشغل اختيار تسجيل سلسلة أطول ، حتى 200 عملية استحواذ. يتم تحديد أفضل عمليات الاستحواذ لاحقا في وضع عدم الاتصال باستخدام معايير الجودة. يجب تطبيق هذه التصفية في الوقت الفعلي في المستقبل. من الناحية العملية ، يسجل المشغل سلاسل و / أو عمليات استحواذ أكثر من السلاسل الأربعة المكونة من 10 عمليات استحواذ لبروتوكول الحالة المثالية. ومع ذلك ، يظل وقت القياس المعتاد حوالي 5 دقائق لموقع واحد ، الساعد أو الساق. إذا لم يكتشف HMI ، بعد بضع دقائق ، أي موضع صحيح ، يتوقف القياس ويعتبر فاشلا. مع الجهاز والبروتوكول الحاليين ، تم العثور على معدل الفشل أقل من 5٪ ²⁵.

يواجه الجهاز الحالي قيودا مختلفة:
(ط)الحجم والوزن: جهاز BDAT الحالي محمول: يناسب الأمتعة القياسية ويزن حوالي 25 كجم. ومع ذلك ، فإن هذا الوزن كبير فيما يتعلق بأحدث أجهزة الموجات فوق الصوتية. يمكن النظر في تصميم إلكتروني جديد ، مع بقاء المسبار ومعالجة الإشارات كما هي. ومع ذلك ، من الممكن تحريك الجهاز الحالي ، خاصة للمرضى في السرير أو في المنزل الذين يعانون من محدودية الحركة.

(ثانيا)سرعة الاستحواذ: يبلغ معدل الإطارات الحالي حوالي 2-4 هرتز ، مما يعني أن استكشاف القياس بطيء مقارنة بالاكتساب الفعلي في الوقت الفعلي ، أي أعلى من 25 هرتز. يمكن تحسين ذلك في المستقبل ، مع مراعاة أجهزة الكمبيوتر الأسرع ، وتحليل البيانات بشكل أسرع ، والنقل بين الإلكترونيات والكمبيوتر. ومن شأن زيادة سرعة الاستحواذ أن تحسن سهولة القياس في الاستخدام، ولا سيما البحث عن تحديد المواقع الصحيحة للمسبار.

(ثالثا)سمك الأنسجة الرخوة: النهج الحالي محدود بطبقة كبيرة من الأنسجة الرخوة ، وعادة ما تكون أعلى من 10 مم. في هذه الحالة ، ترتبط إشارة الوصول الأولى بمسار الأنسجة الرخوة وليس العظم القشري. وبالتالي ، لا يمكن استخدام vFAS والزاوية ثنائية الاتجاه المرتبطة بها. وبالمثل ، من الصعب جدا قياس vA0 لطبقات الأنسجة الرخوة الكبيرة. بدون هاتين السرعتين ، لا يمكن تنفيذ المشكلة العكسية. في المستقبل ، يمكن تطبيق طرق أخرى للتصحيح ثنائي الاتجاه باستخدام تقنيات التصوير على سبيل المثال. عادة ما يرتبط المرضى الذين يعانون من طبقات كبيرة من الأنسجة الرخوة بالسمنة ومؤشر كتلة الجسم (BMI) أكبر من 30 كجم ^{- 2}.

(رابعا)انتظام الدليل الموجي: يفترض نهج المشكلة العكسية وجود دليل موجي منتظم مع مسارات انتشار متعددة. بالنسبة لمرضى هشاشة العظام ، يمكن أن تكون الواجهة القشرية الداخلية غير منتظمة ، وبالتالي ، تنطوي على صور ضعيفة لطيف الموجات الموجهة ، خاصة في الجزء السفلي. عادة ما يرتبط هؤلاء المرضى بالغموض العالي في الحل. إذا كان من الممكن اعتبار الأنسجة الرخوة أو الوضع السيئ أصلا لصورة الطيف الضعيف ، وإذا كانت قيمة معلمة lowk منخفضة ، فمن المفترض أن يكون الدليل الموجي غير منتظم ، ويتم النظر في المحلول الأقل سمكاة. يمكن أيضا استخدام الأساليب القائمة على التعلم الآلي ، والتي لا تحتاج إلى نمذجة مادية^{، 29}.

كما تمت مناقشته في المقدمة ، فإن المعيار الذهبي الحالي للكشف عن المرضى المعرضين لخطر كسر الهشاشة هو DXA ، والذي يواجه بعض القيود: حجمه الكبير ، وضعف توافره في بعض المناطق ، والتكلفة العالية نسبيا ، والفعالية المعتدلة نسبيا. يمكن تخفيف القيود الأولى باستخدام أجهزة الموجات فوق الصوتية ، والمعروفة بقابليتها الجذابة وقابليتها للتكاليف. ومع ذلك ، يجب أن تكون القدرة على الكشف الفعال عن المرضى المعرضين للخطر مكافئة على الأقل ل DXA. في الواقع ، من المتوقع أحيانا أن يكون أعلى من DXA لتبرير تكييف معظم المراجع (القرارات الطبية ، والعلاج ، والتكاليف ، والغرف ، وما إلى ذلك) المرتبطة بالمعيار الذهبي. هذا هو السبب في أن بعض أجهزة الموجات فوق الصوتية تقترح بدائل aBMD^10،11،42. ومع ذلك ، فإن أحد عيوب المعلمات السريرية ، مثل aBMD وأيضا vFAS ، هو تكامل خصائص العظام القشرية المختلفة. هذا هو السبب في أن وجهات النظر التكميلية تقترحها أجهزة الموجات فوق الصوتية الأخرى ، بما في ذلك BDAT ، وتقترح معلمات يمكن تفسيرها بسهولة أكبر من قبل الطبيب والمريض ، مثل المسامية القشرية أو السماكة أو توزيع حجم^{المسام 9}. تعكس هذه المعلمات الخصائص الهندسية والمادية: يمكن تقييم العظام القشرية من حيث الاختلافات المستقلة في الكمية أو النوعية. يمكن أن تكون وجهة النظر هذه مفيدة جدا في استكشاف الأسباب المحتملة المختلفة لهشاشة العظام. على سبيل المثال ، من المفترض أن يكون لكسور هشاشة الورك داخل المحفظة أو خارجها ، أي مواقع كسر عنق الفخذ أو المدور ، أصول طبية مختلفة⁴³. وبالمثل ، قد يكون من الممكن اتباع أدوية مختلفة تهدف إلى تأثيرات مختلفة على العظام القشرية ، وكذلك من حيث الكمية أو النوعية³.

لاحظ أن الدقة التي تم الحصول عليها باستخدام BDAT للسمك القشري (0.1 مم) أفضل من طرق الموجات فوق الصوتية الأخرى ، وعادة ما تكون أعلى من 0.25 مم⁴⁴. يرجع هذا الاختلاف جزئيا إلى حقيقة أن مشكلة BDAT العكسية تأخذ في الاعتبار الاختلافات الهندسية والمادية المشتركة. بعض الأساليب الأخرى ، مثل صدى النبض ، تأخذ في الاعتبار خصائص فريدة من نوعها لمواد العظام لجميع المرضى^10،44. هذه القيمة الدقيقة ، حوالي 0.1 مم (السيرة الذاتية حوالي 3٪) ، ضرورية بالفعل للتمييز الدقيق بين المرضى حيث أن نطاق السماكة أقل من 2 مم. الدقة في المسامية القشرية (1٪ ، السيرة الذاتية حوالي 14٪) ليست جيدة بعد مثل السماكة. ومع ذلك، فقد لوحظت بالفعل تحسينات كبيرة فيما يتعلق بدراسة القابلية السابقة^{للاستنساخ 22}. يمكن للمرء أن يتوقع أنه يمكن تحقيق تحسينات مماثلة في المستقبل القريب بفضل تحسينات HMI المستقبلية ، لا سيما من حيث معدل الإطارات الأقرب إلى الوقت الفعلي.

يمكن استخدام BDAT على نطاق واسع لفحص السكان في المناطق التي لا يتوفر فيها DXA على نطاق واسع. علاوة على ذلك ، أظهرت أحدث النتائج السريرية إمكانية أن يكون BDAT أكثر كفاءة من DXA. ومع ذلك ، يجب تأكيد هذه النتائج من خلال تضمين المزيد من المرضى. وينبغي أن يكون التحدي التالي هو الدراسات متعددة المراكز و/أو الطولية^{11، 12}. ومع ذلك ، لا يزال جهاز BDAT نموذجا أوليا يمكن التخلص منه للتعاون العلمي كما تم بالفعل في ألمانيا²³ و UK²⁴. هناك حاجة إلى بذل جهود نحو تصنيع الجيل القادم من أجهزة BDAT ، والتي ستكون بالتأكيد أسرع وأكثر قابلية للحمل.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة

الاسم	الشركة	رقم فهرسي	التعليقات
	كمبيوتر محمول HP	mod Zbook (16 Go RAM ، Inrel Core i7)	لتلقي الإشارات التي تم أخذ عينات منها وتطبيق خطوات معالجة الإشارة. يتم عرض النتائج في شبه الوقت الفعلي (حتى 4 في الثانية) من خلال واجهة آلة بشرية مخصصة (HMI ، BleuSolid ، Pomponne ، فرنسا) مما يسمح بتوجيه القياس ؛
محول العزل الكهربائي	REOMED ، Solingen ، ألمانيا	IEC / EN 60601-1	لحماية الجهاز والمريض والأجهزة الأخرى من أي خطر كهربائي
وحدة إلكترونية	Altha & iuml ؛ ق ، جولات ، فرنسا	داخليا ترسل	إشارات إثارة (نصف فترة من الجهد السالب 170 فولت) وتفصل الإشارات المستقبلة (1024 نقطة زمنية لكل جهاز استقبال عند تردد أخذ العينات 20 ميجاهرتز و 12 بت ديناميكي) قبل إرسالها إلى الكمبيوتر. يمكن تكييف التأخير والتضخيم باستخدام القوانين الخطية من أجل تحسين أخذ عينات البيانات ضمن النطاقات الميسرة.
واجهة الآلة البشرية	BleuSolid ، Pomponne ، فرنسا	N / A	HMI
دواسة التبديل	المنجل ، ألمانيا	USB Foot Switch 2	لبدء سلسلة الاستحواذ
Ruler	Westcott ، الولايات المتحدة الأمريكية	10417	لتحديد موقع القياس
نصف قطر المسبار بالموجات فوق الصوتية	Vermon ، Tours ، فرنسا	داخل الشركة	تردد مركزي 1 ميجاهرتز ، 24 جهاز استقبال بدرجة 0.8 مم وكتلتين من 5 أجهزة إرسال بدرجة 1 مم.
مسبار بالموجات فوق الصوتية الظنبوب	فيرمون ، تورز ، فرنسا	تردد	مركزي داخلي 0.5 ميجاهرتز ، 24 جهاز استقبال بدرجة 1.2 مم وكتلتان من 5 أجهزة إرسال بدرجة 1.5 مم
مجسات			مصممة وفقا للهندسة ثنائية الاتجاه: مجموعة استقبال واحدة محاطة بمصفوفتين لجهاز إرسال. تتم محاذاة المصفوفات الثلاثة ومعزولة ميكانيكيا وكهربائيا من أجل تقليل إشارات الاقتران.   يتم تكييف المجسات مع موقعين مختلفين ، نصف قطر ثالث بعيد ومنتصف الظنبوب.