Ocena kory kostnej za pomocą ultradźwiękowych fal kierowanych: badanie odtwarzalności w zdrowej populacji

Ideą badań jest opracowanie klinicznego urządzenia do pomiarów kości korowej za pomocą ultradźwięków, tak aby można je było przenośne, przynajmniej przenośne i niejonizujące. Zasada pomiaru opiera się na ultradźwiękowych falach kierowanych, obie częstotliwości zależą zarówno od materiałów, jak i geometrii kości korowej. Obecnie złotym standardem w ocenie kości jest DXA, czyli rentgenowska densytometria kości.

Zapewnia mineralizację kości. Jest to bardzo przydatne, ale ma pewne ograniczenia. Po pierwsze, wymaga dedykowanego pomieszczenia.

Jego zdolność do dyskryminacji jest tylko umiarkowana, a następnie nie jest powszechnie dostępny w wielu częściach świata, np. w Ameryce Łacińskiej, w szczególności w publicznym systemie opieki zdrowotnej. Możesz użyć innych urządzeń do oceny kości, takich jak MRI lub QCT, ale są one większe i jeszcze mniej dostępne. Wreszcie okazuje się, że ultradźwięki są bardzo interesującą i obiecującą alternatywą.

Pierwszym wyzwaniem jest znalezienie użytecznych parametrów klinicznych. W tym badaniu mamy dwa rodzaje parametrów, szybkość przygotowania, które są bardzo łatwe, solidna miara, ale nie tak łatwa do interpretacji. Mamy też grubość i porowatość kory mózgowej, które są łatwiejsze do zinterpretowania pod względem jakości i ilości kości, ale trudniej do zmierzenia.

A potem drugim wyzwaniem jest zmierzenie tego parametru w bardzo precyzyjny i wiarygodny sposób. Dlaczego? Chcemy zmierzyć bardzo małą różnicę między pacjentami. W kolejnym kroku nasze laboratorium skupi się na projektowaniu nowej generacji urządzenia, które, miejmy nadzieję, będzie bardzo przenośne dzięki postępowi elektroniki.

Uwzględnimy również nowe parametry kliniczne uzyskane dzięki sztucznej inteligencji i uczeniu maszynowemu. I wreszcie, skupimy się również na różnych miejscach złamań kruchości, w szczególności w przypadku złamań szyjki kości udowej, z myślą o poprawie profilaktyki i obserwacji pacjentów. Na początek ułóż moduł elektroniczny transformatora izolacji elektrycznej i laptopa obok siebie na dużym stole, zapewniając wystarczająco dużo miejsca przed tymi częściami, aby umieścić przedramię uczestnika.

Podłącz transformator izolacji elektrycznej do domowego źródła zasilania w pomieszczeniu za pomocą dedykowanego. Podłącz moduł elektroniczny do transformatora izolacji elektrycznej za pomocą dedykowanego zasilającego. Naciśnij przycisk włączania na transformatorze, aby zasilić moduł, a następnie włącz moduł elektroniczny.

Następnie należy podłączyć laptopa do modułu za pomocą dedykowanego USB, aby umożliwić transmisję zdigitalizowanych sygnałów do komputera. Jeśli laptop wymaga zasilania, podłącz jego zasilający do transformatora izolacji elektrycznej. Przymocuj sondę ultradźwiękową do modułu za pomocą dedykowanego otworu na znajdującego się z przodu modułu.

Umieść przełącznik pedału na podłodze w pobliżu stóp operatora, zapewniając łatwy dostęp podczas pomiaru. Podłącz przełącznik pedału do laptopa za pomocą USB. Na początek poproś uczestnika, aby usiadł przed operatorem z gołym przedramieniem opartym na stole przed dwukierunkowym urządzeniem ultradźwiękowym z transmisją osiową.

Zmierz długość promienia za pomocą linijki od rylca promieniowego do łokcia. Podziel długość przez trzy. Następnie zaznacz miejsce pomiaru jedną trzecią dystalnego promienia za pomocą długopisu.

Kliknij interfejs człowiek-maszyna lub ikonę HMI na laptopie. W wyskakującym okienku dodaj dane uczestnika, w tym zanonimizowany identyfikator, lateralizację, zmierzone miejsce, identyfikator operatora i płeć. Następnie nałóż żel ekologiczny na przednią stronę sondy ultradźwiękowej oraz na zaznaczone miejsce pomiaru na przedramieniu uczestnika, aby zapewnić propagację fali ultradźwiękowej.

Umieść sondę w kontakcie z przedramieniem, wyrównując jej środek ze znakiem. Po zetknięciu sondy z zaznaczonym miejscem na przedramieniu uczestnika, należy kliknąć w przycisk START znajdujący się w prawym dolnym rogu oprogramowania HMI. Obserwuj prędkości pierwszego przychodzącego sygnału lub wartość parametru VFOS wyświetlaną w interfejsie, który jest aktualizowany co 0,5 sekundy.

Powoli dostosuj pozycję sondy, aby osiągnąć wartość parametru vFAS w normalnym zakresie od 3800 do 4200 metrów na sekundę. Następnie wyreguluj pozycję sondy, obserwując wartość dwukierunkową wyświetlaną w konkretnym przypadku interfejsu. Delikatnie dociśnij jedną stronę sondy, aby zmniejszyć wartość kąta bezwzględnego do mniej niż 2 stopni, zapewniając lepszą równoległość między sondą a powierzchnią kości.

Dostosuj pozycję sondy, obserwując wartość parametru VA0 wyświetlaną na interfejsie. Następnie należy dążyć do wartości w normalnym zakresie od 1 500 do 1 900 metrów na sekundę, upewniając się, że różnica VA0 między kolejnymi obliczeniami jest mniejsza niż 40 metrów na sekundę. W przypadku trudności zapoznaj się z widmami obrazu fali kierowanej w prawej kolumnie interfejsu.

Upewnij się, że górne widmo jest wyświetlane jako linia ciągła z nachyleniem reprezentującym wartość VA0. Następnie obserwuj odwrotny obraz problemu, który pojawia się automatycznie po ustabilizowaniu się prędkości i kątów vFAS i VA0. Upewnij się, że obraz zawiera jedno maksimum oznaczone wyraźnym pikselem oraz jedno lub kilka drugorzędnych maksimów oznaczonych innym kolorem.

Trzy brakujące parametry jakościowe, max, diff i low K, są automatycznie obliczane w czasie rzeczywistym. Powoli dostosuj pozycję sondy, obserwując odwrotne maksima obrazu. Staraj się znaleźć najwyższe możliwe pierwsze maksimum i najniższe możliwe maksimum wtórne, korzystając z odpowiednich przypadków w interfejsie.

W przypadku trudności obserwuj obraz widma fal kierowanych w prawej kolumnie interfejsu. Upewnij się, że dolna część widma ma ciągłe linie reprezentujące mody o wysokiej prędkości fazowej z parametrem jakość niskie K, tak wysokie, jak to możliwe. Po uzyskaniu akceptowalnego obrazu problemu odwrotnego ustabilizuj pozycję sondy i upewnij się, że nie ma znaczących zmian między kolejnymi obliczeniami.

Po osiągnięciu stabilnej pozycji naciśnij stopą przełącznik pedału, aby rozpocząć serię 10 akwizycji. Po zakończeniu serii obserwuj średnie i odchylenia standardowe interesujących Cię parametrów. Jeśli odchylenia standardowe są poniżej ustalonych progów, zaakceptuj serię.

W przeciwnym razie odrzuć go. Po naciśnięciu opcji STOP sprawdź, czy wartości końcowe są automatycznie raportowane w wygenerowanym pliku PDF. Sprawdź drugi dokładny raport wygenerowany przy użyciu dokładnych wartości modelu falowodu dla obliczeń problemu odwrotnego zamiast przybliżonych wartości użytych w pierwszym raporcie automatycznym.

Porównuj automatyczne i precyzyjne raporty, aby zapewnić spójność. Usuń niespójne serie, które nie są automatycznie eliminowane, aby sfinalizować zestaw danych.