Name: Evaluación del hueso cortical mediante ondas guiadas por ultrasonidos: un estudio de reproducibilidad en una población sana (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-01-31T12:20:00.000+00:00
Duration: 9 min 2 s
Description: Aprende a evaluar el hueso cortical mediante ondas guiadas por ultrasonidos con el dispositivo BDAT. Este método no invasivo demuestra buena confiabilidad para medir velocidad, espesor y porosidad ósea en pacientes.

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<meta charset="utf8"></head><body>Evaluación del hueso cortical mediante el dispositivo ultrasónico BDAT

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<li>Minonzio, J. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrasound-based+estimates+of+cortical+bone+thickness+and+porosity+are+associated+with+nontraumatic+fractures+in+postmenopausal+women%3A+a+pilot+study%5BTitle%5D)+AND+%22J+Bone+Miner+Res%22%5BJournal%5D)">Ultrasound-based estimates of cortical bone thickness and porosity are associated with nontraumatic fractures in postmenopausal women: a pilot study.</a> J Bone Miner Res. 34 (9), 1585-1596 (2019).</li>
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</ol>

<table><tbody><tr><td></td><td>Ordenador portátil HP</td><td>mod Zbook (16 Go RAM, Inrel Core i7)</td> <td>para recibir las señales muestreadas y aplicar los pasos de procesamiento de la señal. Los resultados se muestran casi en tiempo real (hasta 4 por segundo) a través de una interfaz hombre-máquina dedicada (HMI, BleuSolid, Pomponne, Francia) que permite la guía de medición;</td></tr><tr><td>Transformador de aislamiento eléctrico&nbsp;</td><td>REOMED, Solingen, Alemania</td><td>IEC / EN 60601-1</td><td>para proteger el dispositivo, el paciente y otros dispositivos de cualquier peligro eléctrico</td></tr><tr><td>Módulo electrónico</td><td>Altha&iuml; s, Tours, Francia</td><td></td><td>envía internamente señales de excitación (medio período de voltaje negativo de 170 V) y discretiza las señales recibidas (1024 puntos de tiempo por receptor a una frecuencia de muestreo de 20 MHz y dinámica de 12 bits) antes de enviarlas a la computadora. Los retardos y la amplificación se pueden adaptar utilizando leyes lineales para optimizar el muestreo de datos dentro de los rangos accesibles.</td></tr><tr><td>Interfaz hombre-máquina</td><td>BleuSolid, Pomponne, Francia</td><td>N/A</td> Interruptor de pedal <td>HMI</td></tr><tr><td></td><td>Scythe, Alemania</td><td>Interruptor de pedal USB 2</td><td>para iniciar una serie de adquisiciones</td></tr><tr><td>Regla</td><td>Westcott, EE. UU.</td><td>10417</td><td>para localizar el lugar de medición</td></tr><tr>Radio <td>de</td><td></td><td></td> <td>la sonda ultrasónica Vermon, Tours, FranciaFrecuencia central de 1 MHz, 24 receptores con paso de 0,8 mm y dos bloques de 5 transmisores con paso de 1 mm.</td></tr><tr><td>Sonda ultrasónica tibia</td><td>Vermon, Tours, Francia</td><td>Frecuencia central propia de</td><td>0,5 MHz, 24 receptores con paso de 1,2 mm y dos bloques de 5 transmisores con paso de 1,5 mm</td></tr><tr><td>Sondas ultrasónicas</td><td></td><td></td><td>diseñadas según la geometría bidireccional: un solo conjunto de receptores rodeado por dos conjuntos de transmisores. Los tres conjuntos están alineados, aislados mecánica y eléctricamente para minimizar las señales de acoplamiento. &nbsp; Las sondas se adaptan a dos sitios diferentes, un tercio de radio distal y la mitad de la tibia.</td></tr></tbody></table>

evaluación del hueso cortical mediante ondas guiadas por ultrasonidos: un estudio de reproducibilidad en una población sana

Cortical Bone Assessment Using Ultrasonic Guided Waves: A Reproducibility Study in a Healthy Population

Se realizó un estudio de reproducibilidad considerando 3 operadores (un experto, dos novatos) y 14 participantes sanos (6 mujeres, 8 hombres, 21-53 años). Los operadores novatos fueron entrenados durante aproximadamente 3 h para comprender y practicar el protocolo de adquisición. Luego, se midió a los participantes durante 2 semanas en agosto de 2023. Cada medición se realizó de forma independiente. Todos los operadores estaban cegados, es decir, un operador no conocía los resultados obtenidos por los otros dos.
Repetibilidad dentro del operador 
La Figura 5 ilustra la repetibilidad intra-operador para un caso consistente: 4 series de 10 adquisiciones adquiridas en un participante y un operador. La primera columna corresponde a las funciones inversas del problema, mientras que la segunda columna muestra la dispersión del modo guiado experimental en comparación con el modelo de mejor ajuste. Cada línea de figura corresponde a una serie exitosa. El número de adquisiciones retenidas se da en el título: 7 de 10 para la primera serie y 10 de 10 para las siguientes. Se proporcionan medias y desviaciones estándar y los cuatro parámetros (vFAS, vA0, Ct.Th y Ct.Po) para cada serie. Además, también se muestran los parámetros de calidad: el ángulo bidireccional (alfa), el máximo de la función inversa del problema (max), la diferencia absoluta con el segundo máximo (diff) y el valor medio de la parte más baja del GWSI (lowk).
Las desviaciones estándar dentro de la serie son bajas, alrededor de 0,02 mm para el grosor cortical, menos del 0,5% para la porosidad cortical y menos de 20 m∙s-1 para las dos velocidades, lo que indica que las posiciones de la sonda de alcance eran estables. Luego, se puede observar que los valores medios obtenidos para cada serie son muy cercanos, particularmente para los valores de espesor que oscilan entre 3,4 mm y 3,5 mm y los valores de vFAS que oscilan entre 4040 m∙s-1 y 4070 m∙s-1. Nótese que una diferencia de 40 m∙s-1 corresponde a una diferencia del 1% para un valor medio de 4000 m∙s-1. Se observan mayores variaciones para la porosidad cortical, que oscila entre el 8% y el 12%, y la velocidad vA0, que oscila entre 1700 m∙s-1 y 1740 m∙s-1. En este caso consistente, casi todas las adquisiciones son consistentes, es decir, cercanas entre sí. Casi no hay ambigüedad en el resultado final de los cuatro parámetros de interés.
Un segundo caso se ilustra en la Figura 6 para un caso menos regular. En este caso, tres parámetros, vFAS, vA0 y Ct.Po son muy estables, con valores respectivamente de alrededor de 4120 m∙s-1, 1700 m∙s-1 y 10%. El caso del grosor cortical es más difícil ya que se observan dos soluciones ambiguas, de 2,6 mm y 3,5 mm, que concuerdan con un pequeño valor de diferencia (diferencia inferior al 0,5%) entre los dos primeros máximos de la función inversa del problema. En el caso ordinario anterior, esta diferencia oscilaba entre el 1% y el 3%. La ambigüedad se elimina mediante el análisis de expertos, en este caso, observando la concordancia entre los modos guiados experimentales y teóricos (columna de la derecha). En el caso del espesor más bajo, la concordancia es mejor en la parte más baja del espectro (dos primeras series). Para las dos últimas series, existe un modo teórico con muy pocos puntos experimentales, en torno a 0,5 MHz, lo que indica una menor concordancia en comparación con las series anteriores. Además, el parámetro diff (0,1%) es menor que los valores de las dos primeras series (0,4% y 0,2%). En este caso, la elección de la solución guardada (2,6 mm) aún no está automatizada y aún se necesita un experto. Sin embargo, los tres operadores se enfrentaron a problemas similares y eligieron soluciones similares, cercanas a los 2,6 mm.
Fiabilidad extra-operador Todos los resultados de los 4 parámetros de interés obtenidos por los 3 operadores con los 14 participantes se muestran en la Figura 7. Los coeficientes de correlación intraclase (CCI) se calcularon siguiendo la fórmula y el código Matlab publicado previamente 37,38,39. El ICC se utiliza habitualmente para la evaluación de la fiabilidad de las escalas de medición, en particular para aplicaciones biomédicas. Los valores de ICC que oscilan entre 0,75 y 0,9 suelen asociarse a una buena fiabilidad, mientras que los valores de ICC superiores a 0,9 se consideran de excelente fiabilidad. El valor más bajo para ICC (0,76) se obtuvo para el parámetro vA0. La desviación estándar fue igual a 17 m∙s-1, que es aproximadamente el 7% del rango de medición del orden de 250 m∙s-1. Se observaron valores similares para Ct.Po con ICC igual a 0,80 y una desviación estándar de 1,1%, alrededor del 10% del rango. Se obtuvo una excelente fiabilidad (ICC alrededor de 0,9) para los otros dos parámetros, Ct.Th y Ct.Po, con una desviación estándar inferior al 10% del rango.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66985/66985fig01.jpg"> 
Figura 1: diferentes partes del dispositivo ultrasónico de transmisión axial bidireccional (BDAT). El prototipo incluye aislamiento electrónico (1), un interruptor de pedal (2), dos sondas (3.1 y 3.2), un módulo electrónico (4), una computadora (5) y una regla (6). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66985/66985fig01large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66985/66985fig02.jpg"> 
Figura 2: Adquisición típica en antebrazo in vivo. Las dos funciones Norm (una por dirección de propagación) se muestran en la línea superior de la imagen. También se denotan como imagen de espectro de onda guiada (GWSI). A partir de los máximos de estas imágenes, es posible extraer los modos guiados experimentales (puntos azules y rojos) en comparación con el modelo que mejor se ajusta (subimagen inferior izquierda). El modelo de mejor ajuste está parametrizado por dos valores, el espesor cortical (Ct.Th) y la porosidad (Ct.Po), correspondientes a la posición máxima de la función inversa del problema (subimagen inferior derecha). Sus valores se muestran en el título de cada panel. El accesorio vA0 se muestra como una línea discontinua (izquierda). Las imágenes del espectro de onda guiada y la imagen del problema inverso se normalizan (es decir, el valor del píxel oscila entre 0 y 1) por construcción19,20. Los valores de las dos velocidades medidas, vFAS y vA0, se indican en el título de la subimagen superior derecha. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66985/66985fig02large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66985/66985fig03.jpg"> 
Figura 3: Interfaz hombre-máquina (HMI). La HMI muestra en real los dos GWSI (uno por dirección de propagación), la imagen inversa del problema, los parámetros de interés y los parámetros de calidad. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66985/66985fig03large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66985/66985fig04.jpg"> 
Figura 4: Ejemplo de informe automatizado. El informe indicaba los datos del participante y del operador, así como los valores finales de los parámetros de interés y los parámetros de calidad. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66985/66985fig04large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66985/66985fig05.jpg"> 
Figura 5: Ejemplo del segundo informe para un caso consistente, igual que el informe automatizado que se muestra en la Figura 4. La figura muestra 4 series de 1 participante y 1 operador: imágenes de problemas inversos (columna izquierda) y números de onda experimentales comparados con el modelo de mejor ajuste (columna derecha). Los valores mostrados corresponden a la media y la desviación estándar de las adquisiciones mantenidas a lo largo de la serie de 10 adquisiciones. El número de adquisiciones conservadas se indica en el título de la columna de la derecha, por ejemplo, (7/10) para la primera serie. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66985/66985fig05large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66985/66985fig06.jpg"> 
Figura 6: Ejemplo del segundo informe para un caso ambiguo para el grosor cortical. La figura muestra 4 series de 1 participante y 1 operador: imágenes de problemas inversos (columna izquierda) y números de onda experimentales comparados con el modelo de mejor ajuste (columna derecha). Los valores mostrados corresponden a la media y la desviación estándar de las adquisiciones mantenidas a lo largo de la serie de 10 adquisiciones. El número de adquisiciones conservadas se indica en el título de la columna de la derecha, por ejemplo, (10/10) para la primera serie. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66985/66985fig06large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66985/66985fig07.jpg"> 
Figura 7: Fiabilidad entre operadores. Se muestran los resultados de los 4 parámetros de interés obtenidos por los 3 operadores con 14 participantes. Los valores obtenidos por los 3 operadores (eje y) se comparan con el valor medio de los 3 operadores (eje x). Los coeficientes de correlación intraclase (CCI) se indican en los títulos. También se indican la desviación estándar σ y el coeficiente de variación CV. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66985/66985fig07large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>

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