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

Aquí, presentamos en detalle el protocolo de medición del dispositivo ultrasónico de transmisión axial bidireccional (BDAT) y lo probamos en un estudio de reproducibilidad, considerando 14 participantes sanos y 3 operadores. La fiabilidad, medida con los coeficientes de correlación intraclase (CCI), fue de buena a excelente para cuatro parámetros de interés.

La idea de la investigación es desarrollar un dispositivo clínico para la medición del hueso cortical mediante ultrasonido para que pueda ser portátil, al menos transportable, y no ionizante. El principio de medición se basa en ondas guiadas ultrasónicas, ambas frecuencias dependen tanto de los materiales como de la geometría del hueso cortical. El estándar de oro actual para la evaluación ósea es la DXA, la densitometría ósea de rayos X.

Aporta una mineralosidad ósea. Es muy útil, pero tiene algunas limitaciones. En primer lugar, requiere una sala dedicada.

Su capacidad de discriminación es moderada, por lo que no está ampliamente disponible en muchas partes del mundo, como América Latina, en particular en el sistema de salud pública. Puede utilizar otros dispositivos para la evaluación ósea, como la resonancia magnética o la QCT, pero son más grandes e incluso menos disponibles. Por último, parece que la ecografía es una alternativa muy interesante y prometedora.

El primer reto es encontrar parámetros clínicos útiles. En este estudio, tenemos dos tipos de parámetros, la velocidad de preparación, que son muy fáciles, una medida robusta, pero no tan fácil de interpretar. Y también tenemos el grosor cortical y la porosidad, que son más fáciles de interpretar en términos de calidad y cantidad de hueso, pero menos fáciles de medir.

Y luego el segundo reto es medir este parámetro de una manera muy precisa y fiable. ¿Por qué? Queremos medir una diferencia muy pequeña entre los pacientes. Para el siguiente paso, nuestro laboratorio se centrará en el diseño de la próxima generación del dispositivo, que se espera que sea muy portátil, gracias al avance de la electrónica.

También incorporaremos nuevos parámetros clínicos emitidos desde la inteligencia artificial y el machine learning. Y, por último, también nos centraremos en diferentes localizaciones de fractura por fragilidad, en particular para la fractura de cadera, con la idea de mejorar la prevención y el seguimiento de los pacientes. Para comenzar, coloque el transformador de aislamiento eléctrico, el módulo electrónico y la computadora portátil uno al lado del otro en una mesa grande, asegurando suficiente espacio frente a estas partes para colocar el antebrazo del participante.

Conecte el transformador de aislamiento eléctrico a la fuente de alimentación doméstica de la habitación mediante un cable dedicado. Conecte el módulo electrónico al transformador de aislamiento eléctrico con un cable de alimentación dedicado. Presione el botón de encendido en el transformador para alimentar el módulo, luego encienda el módulo electrónico.

A continuación, conecte la computadora portátil al módulo usando el cable USB dedicado para permitir la transmisión de señales digitalizadas a la computadora. Si la computadora portátil requiere energía, conecte su cable de alimentación al transformador de aislamiento eléctrico. Conecte la sonda ultrasónica al módulo utilizando la ranura de cable dedicada ubicada en la parte frontal del módulo.

Coloque el interruptor de pedal en el suelo cerca de los pies del operador, asegurando un fácil acceso durante la medición. Conecte el interruptor de pedal a la computadora portátil mediante un cable USB. Para comenzar, invite al participante a sentarse frente al operador con el antebrazo desnudo apoyado en la mesa frente al dispositivo ultrasónico de transmisión axial bidireccional.

Mida la longitud del radio con una regla desde el estiloide radial hasta el codo. Divide la longitud entre tres. A continuación, marque el lugar de medición un tercio del radio distal con un bolígrafo.

Haga clic en la interfaz hombre-máquina o en el icono de HMI en la computadora portátil. En la ventana emergente, agregue los datos del participante, incluida la identificación anónima, la lateralidad, el sitio medido, la identificación del operador y el sexo. A continuación, aplique gel ecográfico en la parte frontal de la sonda ultrasónica y en el sitio de medición marcado en el antebrazo del participante para garantizar la propagación de las ondas ultrasónicas.

Coloque la sonda en contacto con el antebrazo, alineando su centro con la marca. Después de colocar la sonda en contacto con la ubicación marcada en el antebrazo del participante, haga clic en el botón START ubicado en la esquina inferior derecha del software HMI. Observe las velocidades de la primera señal que llega, o el valor del parámetro VFOS, que se muestra en la interfaz, que se actualiza cada 0,5 segundos.

Ajuste lentamente la posición de la sonda para lograr un valor de parámetro vFAS dentro del rango normal de 3800 a 4200 metros por segundo. A continuación, ajuste la posición de la sonda mientras observa el valor bidireccional que se muestra en un caso específico de la interfaz. Aplique una presión suave a un lado de la sonda para reducir el valor del ángulo absoluto a menos de 2 grados, lo que garantiza un mejor paralelismo entre la sonda y la superficie ósea.

Ajuste la posición de la sonda mientras observa el valor del parámetro VA0 que se muestra en la interfaz. A continuación, apunte a un valor dentro del rango normal de 1.500 a 1.900 metros por segundo, asegurándose de que la variación de VA0 entre cálculos sucesivos sea inferior a 40 metros por segundo. En caso de dificultad, consulte los espectros de imágenes de onda guiada en la columna derecha de la interfaz.

Confirme que el espectro superior aparece como una línea continua con una pendiente que representa el valor VA0. A continuación, observe la imagen inversa del problema, que aparece automáticamente una vez que los valores de velocidades y ángulos de vFAS y VA0 se estabilizan. Confirme que la imagen contiene un máximo indicado con un píxel claro y uno o varios máximos secundarios indicados con un color diferente.

Los tres parámetros de calidad que faltan, max, diff y low K, se calculan automáticamente en tiempo real. Ajuste lentamente la posición de la sonda mientras observa los máximos de la imagen del problema inverso. Trate de encontrar el primer máximo más alto posible y el máximo secundario más bajo posible utilizando los casos correspondientes en la interfaz.

En caso de dificultad, observe la imagen del espectro de onda guiada en la columna derecha de la interfaz. Asegúrese de que la parte inferior del espectro tenga líneas continuas que representen modos de velocidad de fase alta con la calidad del parámetro, K baja, lo más alta posible. Una vez que se logre una imagen de problema inversa aceptable, estabilice la posición de la sonda y asegúrese de que no haya cambios significativos entre cálculos sucesivos.

Una vez que se logra una posición estable, presione el interruptor del pedal con el pie para iniciar una serie de 10 adquisiciones. Una vez finalizada la serie, observe las medias y las desviaciones estándar de los parámetros de interés. Si las desviaciones estándar están por debajo de los umbrales fijos, acepte la serie.

De lo contrario, recházalo. Después de presionar la opción STOP, verifique que los valores finales se informen automáticamente en el PDF generado. Verifique el segundo informe preciso generado utilizando los valores exactos del modelo de guía de onda para los cálculos del problema inverso en lugar de los valores aproximados utilizados en el primer informe automático.

Compare los informes automáticos y precisos para garantizar la coherencia. Elimine las series incoherentes que no se eliminan automáticamente para finalizar el conjunto de datos.