Valutazione dell'osso corticale mediante onde guidate da ultrasuoni: uno studio di riproducibilità in una popolazione sana

L'idea della ricerca è quella di sviluppare un dispositivo clinico per la misurazione dell'osso corticale utilizzando gli ultrasuoni in modo che possa essere portatile, almeno trasportabile, e non ionizzante. Il principio di misura si basa su onde guidate ultrasoniche, entrambe le frequenze dipendono sia dai materiali che dalla geometria dell'osso corticale. L'attuale gold standard per la valutazione ossea è la DXA, la densitometria ossea a raggi X.

Fornisce una mineralosità ossea. È molto utile, ma ha alcune limitazioni. Innanzitutto, richiede una stanza dedicata.

La sua capacità di discriminazione è solo moderata, e quindi non è ampiamente disponibile in molte parti del mondo, come in America Latina, in particolare nel sistema sanitario pubblico. È possibile utilizzare altri dispositivi per la valutazione ossea come la risonanza magnetica o la QCT, ma sono più grandi e ancora meno disponibili. Infine, sembra che l'ecografia sia un'alternativa molto interessante e promettente.

La prima sfida è trovare parametri clinici utili. In questo studio, abbiamo due tipi di parametri, la velocità di preparazione, che sono molto facili, una misura robusta, ma non così facile da interpretare. E abbiamo anche lo spessore e la porosità corticale, che sono più facili da interpretare in termini di qualità e quantità di osso, ma meno facili da misurare.

E poi la seconda sfida è misurare questo parametro in modo molto preciso e affidabile. Perché? Vogliamo misurare una differenza molto piccola tra i pazienti. Per la fase successiva, il nostro laboratorio si concentrerà sulla progettazione della prossima generazione del dispositivo, che si spera sarà molto portatile, grazie all'avanzamento dell'elettronica.

Incorporeremo anche nuovi parametri clinici emessi dall'intelligenza artificiale e dall'apprendimento automatico. Infine, ci concentreremo anche su diverse sedi di frattura da fragilità, in particolare per la frattura dell'anca, con l'idea di migliorare la prevenzione e il follow-up dei pazienti. Per iniziare, disporre il modulo elettronico del trasformatore di isolamento elettrico e il laptop fianco a fianco su un grande tavolo, garantendo uno spazio sufficiente davanti a queste parti per posizionare l'avambraccio del partecipante.

Collegare il trasformatore di isolamento elettrico alla fonte di alimentazione domestica della stanza utilizzando un cavo dedicato. Collegare il modulo elettronico al trasformatore di isolamento elettrico con un cavo di alimentazione dedicato. Premere il pulsante di accensione sul trasformatore per alimentare il modulo, quindi accendere il modulo elettronico.

Successivamente, collegare il laptop al modulo utilizzando il cavo USB dedicato per consentire la trasmissione di segnali digitalizzati al computer. Se il laptop richiede alimentazione, collegare il cavo di alimentazione al trasformatore di isolamento elettrico. Collegare la sonda a ultrasuoni al modulo utilizzando l'apposita fessura per cavi situata sul lato anteriore del modulo.

Posizionare l'interruttore a pedale sul pavimento vicino ai piedi dell'operatore, garantendo un facile accesso durante la misurazione. Collegare l'interruttore a pedale al laptop utilizzando un cavo USB. Per iniziare, invitare il partecipante a sedersi di fronte all'operatore con l'avambraccio nudo appoggiato sul tavolo di fronte al dispositivo a ultrasuoni a trasmissione assiale bidirezionale.

Misurare la lunghezza del raggio utilizzando un righello dallo stiloide radiale al gomito. Dividi la lunghezza per tre. Quindi contrassegnare il sito di misurazione a un terzo del radio distale utilizzando una penna.

Fare clic sull'interfaccia uomo-macchina o sull'icona HMI sul laptop. Nella finestra pop-up, aggiungi i dati del partecipante, tra cui ID anonimizzato, lateralità, sito misurato, ID operatore e sesso. Quindi, applicare il gel ecografico sul lato anteriore della sonda a ultrasuoni e sul sito di misurazione contrassegnato sull'avambraccio del partecipante per garantire la propagazione delle onde ultrasoniche.

Posizionare la sonda a contatto con l'avambraccio, allineando il suo centro con il segno. Dopo aver posizionato la sonda a contatto con la posizione contrassegnata sull'avambraccio del partecipante, fare clic sul pulsante START situato nell'angolo in basso a destra del software HMI. Osservare le velocità del primo segnale in arrivo, o valore del parametro VFOS, visualizzato nell'interfaccia, che si aggiorna ogni 0,5 secondi.

Regolare lentamente la posizione della sonda per ottenere un valore del parametro vFAS entro l'intervallo normale da 3800 a 4200 metri al secondo. Quindi, regolare la posizione della sonda osservando il valore bidirezionale visualizzato in un caso specifico dell'interfaccia. Applicare una leggera pressione su un lato della sonda per ridurre il valore assoluto dell'angolo a meno di 2 gradi, garantendo un migliore parallelismo tra la sonda e la superficie ossea.

Regolare la posizione della sonda osservando il valore del parametro VA0 visualizzato sull'interfaccia. Quindi puntare a un valore compreso tra 1.500 e 1.900 metri al secondo, assicurandosi che la variazione VA0 tra i calcoli successivi sia inferiore a 40 metri al secondo. In caso di difficoltà, fare riferimento agli spettri dell'immagine dell'onda guidata nella colonna di destra dell'interfaccia.

Verificare che lo spettro superiore appaia come una linea continua con una pendenza che rappresenta il valore VA0. Quindi, osservare l'immagine del problema inverso, che appare automaticamente una volta che le velocità e i valori dell'angolo vFAS e VA0 si stabilizzano. Verificare che l'immagine contenga un massimo indicato con un pixel chiaro e uno o più massimi secondari indicati con un colore diverso.

I tre parametri di qualità mancanti, max, diff e low K, vengono calcolati automaticamente in tempo reale. Regolare lentamente la posizione della sonda osservando i massimi dell'immagine problematica inversa. Cerca di trovare il primo massimo più alto possibile e il massimo secondario più basso possibile utilizzando i casi corrispondenti sull'interfaccia.

In caso di difficoltà, osservare l'immagine dello spettro d'onda guidato nella colonna di destra dell'interfaccia. Assicurarsi che la parte inferiore dello spettro abbia linee continue che rappresentano le modalità ad alta velocità di fase con il parametro qualità, K basso, il più alto possibile. Una volta ottenuta un'immagine accettabile del problema inverso, stabilizzare la posizione della sonda e assicurarsi che non vi siano cambiamenti significativi tra i calcoli successivi.

Una volta raggiunta una posizione stabile, premere l'interruttore a pedale con il piede per avviare una serie di 10 acquisizioni. Al termine della serie, osservare le medie e le deviazioni standard dei parametri di interesse. Se le deviazioni standard sono inferiori a soglie fisse, accettare la serie.

In caso contrario, rifiutalo. Dopo aver premuto l'opzione STOP, verificare che i valori finali vengano riportati automaticamente nel PDF generato. Verificare il secondo report preciso generato utilizzando i valori esatti del modello di guida d'onda per i calcoli del problema inverso anziché i valori approssimati utilizzati nel primo report automatico.

Confronta i report automatici e precisi per garantire la coerenza. Rimuovi le serie incoerenti che non vengono eliminate automaticamente per finalizzare il set di dati.