Évaluation de l’os cortical à l’aide d’ondes guidées par ultrasons : une étude de reproductibilité dans une population saine

L’idée de la recherche est de développer un dispositif clinique pour les mesures de l’os cortical à l’aide d’ultrasons afin qu’il puisse être portable, au moins transportable et non ionisant. Le principe de mesure est basé sur des ondes guidées par ultrasons, les deux fréquences dépendent à la fois des matériaux et de la géométrie de l’os cortical. La référence actuelle en matière d’évaluation osseuse est la DXA, la densitométrie osseuse à rayons X.

Il apporte une minéralité osseuse. C’est très utile, mais a quelques limites. Tout d’abord, il nécessite une salle dédiée.

Sa capacité de discrimination n’est que modérée, et elle n’est pas largement disponible dans de nombreuses régions du monde, comme en Amérique latine, en particulier dans le système de santé publique. Vous pouvez utiliser d’autres appareils pour l’évaluation osseuse comme l’IRM ou le QCT, mais ils sont plus grands et encore moins disponibles. Enfin, il apparaît que l’échographie est une alternative très intéressante et prometteuse.

Le premier défi est de trouver des paramètres cliniques utiles. Dans cette étude, nous avons deux types de paramètres, la vitesse de préparation, qui sont très faciles, une mesure robuste, mais pas si facile à interpréter. Et nous avons aussi l’épaisseur corticale et la porosité, qui sont plus faciles à interpréter en termes de qualité et de quantité d’os, mais moins faciles à mesurer.

Et puis le deuxième défi est de mesurer ce paramètre de manière très précise et fiable. Pourquoi? Nous voulons mesurer une très petite différence entre les patients. Pour la prochaine étape, notre laboratoire se concentrera sur la conception de la prochaine génération de l’appareil, qui, espérons-le, sera très portable, grâce aux progrès de l’électronique.

Nous intégrerons également de nouveaux paramètres cliniques issus de l’intelligence artificielle et de l’apprentissage automatique. Et enfin, nous nous concentrerons également sur différents sites de fracture de fragilité, en particulier pour les fractures de la hanche, avec l’idée d’améliorer la prévention et le suivi des patients. Pour commencer, disposez le transformateur d’isolation électrique, le module électronique et l’ordinateur portable côte à côte sur une grande table, en veillant à ce qu’il y ait suffisamment d’espace devant ces pièces pour placer l’avant-bras du participant.

Branchez le transformateur d’isolation électrique sur la source d’alimentation domestique de la pièce à l’aide d’un câble dédié. Connectez le module électronique au transformateur d’isolement électrique à l’aide d’un câble d’alimentation dédié. Appuyez sur le bouton marche du transformateur pour alimenter le module, puis allumez le module électronique.

Ensuite, connectez l’ordinateur portable au module à l’aide du câble USB dédié pour permettre la transmission des signaux numérisés à l’ordinateur. Si l’ordinateur portable a besoin d’être alimenté, connectez son câble d’alimentation au transformateur d’isolement électrique. Fixez la sonde à ultrasons au module à l’aide de la fente de câble dédiée située sur la face avant du module.

Placez l’interrupteur à pédale sur le sol près des pieds de l’opérateur, assurant un accès facile pendant la mesure. Connectez l’interrupteur à pédale à l’ordinateur portable à l’aide d’un câble USB. Pour commencer, invitez le participant à s’asseoir devant l’opérateur, l’avant-bras nu posé sur la table devant l’appareil à ultrasons à transmission axiale bidirectionnelle.

Mesurez la longueur du rayon à l’aide d’une règle allant de la styloïde radiale au coude. Divisez la longueur par trois. Marquez ensuite le site de mesure d’un tiers du radius distal à l’aide d’un stylo.

Cliquez sur l’interface homme-machine ou l’icône IHM de l’ordinateur portable. Dans la fenêtre contextuelle, ajoutez les données du participant, y compris l’identifiant anonyme, la latéralité, le site mesuré, l’identifiant de l’opérateur et le sexe. Ensuite, appliquez du gel écographique sur la face avant de la sonde à ultrasons et sur le site de mesure marqué sur l’avant-bras du participant pour assurer la propagation des ondes ultrasonores.

Placez la sonde en contact avec l’avant-bras, en alignant son centre avec la marque. Après avoir placé la sonde en contact avec l’emplacement marqué sur l’avant-bras du participant, cliquez sur le bouton START situé dans le coin inférieur droit du logiciel IHM. Observez les vitesses du premier signal d’arrivée, ou valeur du paramètre VFOS, affichées dans l’interface, qui sont mises à jour toutes les 0,5 seconde.

Ajustez lentement la position de la sonde pour obtenir une valeur de paramètre vFAS dans la plage normale de 3800 à 4200 mètres par seconde. Ensuite, ajustez la position de la sonde tout en observant la valeur bidirectionnelle affichée dans un cas spécifique de l’interface. Appliquez une légère pression sur un côté de la sonde pour réduire la valeur de l’angle absolu à moins de 2 degrés, assurant ainsi un meilleur parallélisme entre la sonde et la surface de l’os.

Ajustez la position de la sonde tout en respectant la valeur du paramètre VA0 affichée sur l’interface. Visez ensuite une valeur dans la plage normale de 1 500 à 1 900 mètres par seconde, en veillant à ce que la variation de VA0 entre les calculs successifs soit inférieure à 40 mètres par seconde. En cas de difficulté, reportez-vous aux spectres d’images d’ondes guidées dans la colonne de droite de l’interface.

Vérifiez que le spectre supérieur apparaît sous la forme d’une ligne continue avec une pente représentant la valeur VA0. Ensuite, observez l’image du problème inverse, qui apparaît automatiquement une fois que les valeurs de vitesse et d’angle vFAS et VA0 se stabilisent. Vérifiez que l’image contient un maximum indiqué par un pixel clair et un ou plusieurs maxima secondaires indiqués par une couleur différente.

Les trois paramètres de qualité manquants, max, diff et low K, sont calculés automatiquement en temps réel. Ajustez lentement la position de la sonde tout en observant les maxima d’image du problème inverse. Essayez de trouver le premier maximum le plus élevé possible et le maximum secondaire le plus bas possible en utilisant les cas correspondants sur l’interface.

En cas de difficulté, observez l’image du spectre d’ondes guidées dans la colonne de droite de l’interface. Assurez-vous que la partie inférieure du spectre a des lignes continues représentant des modes de vitesse de phase élevés avec la qualité du paramètre, K faible, aussi élevée que possible. Une fois qu’une image de problème inverse acceptable est obtenue, stabilisez la position de la sonde et assurez-vous qu’il n’y a pas de changements significatifs entre les calculs successifs.

Une fois qu’une position stable est atteinte, appuyez sur la pédale avec le pied pour lancer une série de 10 acquisitions. Une fois la série terminée, observez les moyennes et les écarts-types des paramètres d’intérêt. Si les écarts-types sont inférieurs à des seuils fixes, acceptez la série.

Sinon, rejetez-le. Après avoir appuyé sur l’option STOP, vérifiez que les valeurs finales sont automatiquement signalées dans le PDF généré. Vérifiez le deuxième rapport précis généré à l’aide des valeurs exactes du modèle de guide d’ondes pour les calculs du problème inverse au lieu des valeurs approximatives utilisées dans le premier rapport automatique.

Comparez les rapports automatiques et précis pour assurer la cohérence. Supprimez les séries incohérentes qui ne sont pas automatiquement éliminées pour finaliser le jeu de données.