Name: Avaliação óssea cortical usando ondas guiadas por ultrassom: um estudo de reprodutibilidade em uma população saudável (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-01-31T12:20:00.000+00:00
Duration: 9 min 2 s
Description: Aprenda a avaliar o osso cortical usando ondas guiadas por ultrassom com o dispositivo BDAT. Este método não invasivo demonstra boa confiabilidade para medir espessura e porosidade óssea em pacientes.

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<meta charset="utf8"></head><body>Avaliação do osso cortical usando o dispositivo ultrassônico BDAT

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</ol>

<table><tbody><tr><td>Computador</td><td>Notebook HP</td><td>mod Zbook (16 Go RAM, Inrel Core i7)</td><td>para receber os sinais amostrados e aplicar as etapas de processamento do sinal. Os resultados são exibidos em tempo quase real (até 4 por segundo) por meio de uma interface homem-máquina dedicada (HMI, BleuSolid, Pomponne, França) permitindo a orientação da medição;</td></tr><tr><td>Transformador de isolamento elétrico</td><td>REOMED, Solingen, Alemanha</td><td>IEC / EN 60601-1</td><td>para proteger o dispositivo, o paciente e outros dispositivos de qualquer risco elétrico</td></tr><tr><td>Módulo eletrônico</td><td>Altha&iuml; s, Tours, França</td><td>internamente</td><td>enviam sinais de excitação (meio período de tensão negativa de 170 V) e discretizam os sinais recebidos (1024 pontos de tempo por receptor a 20 MHz de frequência de amostragem e dinâmica de 12 bits) antes de enviá-los ao computador. Atrasos e amplificação podem ser adaptados usando leis lineares para otimizar a amostragem de dados dentro das faixas acessíveis.</td></tr><tr><td>Interface homem-máquina</td><td>BleuSolid, Pomponne, França</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>HMI Pedal switch</td><td>Scythe, Alemanha</td><td>Pedal USB 2</td><td>para iniciar uma série de aquisições</td></tr><tr><td>Régua</td><td>Westcott, EUA</td><td>10417</td><td>para localizar o local de medição</td></tr><tr><td>Raio da sonda ultrassônica</td><td>Vermon, Tours, França</td><td>internamente</td><td>Frequência central de 1 MHz, 24 receptores com passo de 0,8 mm e dois blocos de 5 transmissores com passo de 1 mm.</td></tr><tr><td>Sonda ultrassônica tíbia</td><td>Vermon, Tours, França</td><td>frequência central interna de</td><td>0,5 MHz, 24 receptores com passo de 1,2 mm e dois blocos de 5 transmissores com passo de 1,5 mm</td></tr><tr><td>Sondas ultrassônicas</td><td></td><td></td><td>projetadas de acordo com a geometria bidirecional: um único conjunto de receptores cercado por dois conjuntos de transmissores. As três matrizes são alinhadas, isoladas mecânica e eletricamente para minimizar os sinais de acoplamento. &nbsp; As sondas são adaptadas a dois locais diferentes, um terço do rádio distal e tíbia média.</td></tr></tbody></table>

avaliação óssea cortical usando ondas guiadas por ultrassom: um estudo de reprodutibilidade em uma população saudável

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

Um estudo de reprodutibilidade foi realizado considerando 3 operadores (um especialista, dois novatos) e 14 participantes saudáveis (6 mulheres, 8 homens, 21-53 anos). Operadores novatos foram treinados por aproximadamente 3 h para entender e praticar o protocolo de aquisição. Em seguida, os participantes foram medidos durante 2 semanas em agosto de 2023. Cada medida foi realizada de forma independente. Todos os operadores estavam cegos, ou seja, um operador não conhecia os resultados obtidos pelos outros dois.
Repetibilidade intra-operador 
A Figura 5 ilustra a repetibilidade intra-operador para um caso consistente: 4 séries de 10 aquisições adquiridas em um participante e um operador. A primeira coluna corresponde às funções inversas do problema, enquanto a segunda coluna mostra a dispersão do modo guiado experimental em comparação com o modelo de melhor ajuste. Cada linha de figura corresponde a uma série de sucesso. O número de aquisições retidas é dado no título: 7 em 10 para a primeira série e 10 em 10 para as seguintes. Médias e desvios-padrão e os quatro parâmetros (vFAS, vA0, Ct.Th e Ct.Po) são fornecidos para cada série. Além disso, os parâmetros de qualidade também são mostrados: ângulo bidirecional (alfa), máximo da função inversa do problema (max), a diferença absoluta com o segundo máximo (diff) e o valor médio da parte mais baixa do GWSI (lowk).
Os desvios padrão intra-série são baixos, cerca de 0,02 mm para a espessura cortical, menos de 0,5% para porosidade cortical e menos de 20 m∙s-1 para as duas velocidades, indicando que as posições da sonda de alcance estavam estáveis. Observa-se, então, que os valores médios obtidos para cada série são muito próximos, principalmente para os valores de espessura variando entre 3,4 mm e 3,5 mm e os valores de vFAS variando de 4040 m∙s-1 a 4070 m∙s-1. Observe que uma diferença de 40 m∙s-1 corresponde a uma diferença de 1% para um valor médio de 4000 m∙s-1. Maiores variações são observadas para a porosidade cortical, variando de 8% a 12%, e a velocidade vA0, variando de 1700 m∙s-1 a 1740 m∙s-1. Nesse caso consistente, quase todas as aquisições são consistentes, ou seja, próximas umas das outras. Quase não há ambiguidade no resultado final dos quatro parâmetros de interesse.
Um segundo caso é ilustrado na Figura 6 para um caso menos regular. Nesse caso, três parâmetros, vFAS, vA0 e Ct.Po são muito estáveis, com valores respectivamente de cerca de 4120 m∙s-1, 1700 m∙s-1 e 10%. O caso da espessura cortical é mais difícil, pois duas soluções ambíguas, 2,6 mm e 3,5 mm, são observadas de acordo com um pequeno valor de diferença (diferença menor que 0,5%) entre os dois primeiros máximos da função problema inversa. No caso regular anterior, esta diferença variava entre 1% e 3%. A ambiguidade é removida pela análise de especialistas, neste caso, observando a concordância entre os modos experimental e teórico guiado (coluna da direita). No caso da espessura mais baixa, a concordância é melhor na parte mais baixa do espectro (duas primeiras séries). Para as duas últimas séries, existe um modo teórico com pouquíssimos pontos experimentais, em torno de 0,5 MHz, indicando uma concordância mais pobre em comparação com a série anterior. Além disso, o parâmetro diff (0,1%) é menor que os valores das duas primeiras séries (0,4% e 0,2%). Nesse caso, a escolha da solução mantida (2,6 mm) ainda não está automatizada e ainda é necessário um especialista. No entanto, os três operadores enfrentaram problemas semelhantes e escolheram soluções semelhantes, perto de 2,6 mm.
Confiabilidade extra-operador Todos os resultados para os 4 parâmetros de interesse obtidos pelos 3 operadores com os 14 participantes são mostrados na Figura 7. Os coeficientes de correlação intraclasse (CCI) foram calculados seguindo a fórmula e o código Matlab publicados anteriormente 37,38,39. O ICC é comumente usado para avaliar a confiabilidade das escalas de medição, em particular para aplicações biomédicas. Valores de CCI variando de 0,75 a 0,9 geralmente estão associados a boa confiabilidade, enquanto valores de CCI acima de 0,9 são considerados excelente confiabilidade. O menor valor para CCI (0,76) foi obtido para o parâmetro vA0. O desvio padrão foi igual a 17 m∙s-1, que é cerca de 7% da faixa de medição da ordem de 250 m∙s-1. Valores semelhantes foram observados para Ct.Po com CCI igual a 0,80 e desvio padrão de 1,1%, cerca de 10% da faixa. Excelente confiabilidade (CCI em torno de 0,9) foi obtida para os outros dois parâmetros, Ct.Th e Ct.Po, com desvio padrão inferior a 10% da faixa.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66985/66985fig01.jpg"> 
Figura 1: diferentes partes do dispositivo ultrassônico de transmissão axial bidirecional (BDAT). O protótipo inclui isolamento eletrônico (1), um pedal (2), duas sondas (3.1 e 3.2), um módulo eletrônico (4), um computador (5) e uma régua (6). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66985/66985fig01large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66985/66985fig02.jpg"> 
Figura 2: Aquisição típica no antebraço in vivo. As duas funções Norm (uma por direção de propagação) são mostradas na linha superior da imagem. Eles também são denotados imagem de espectro de onda guiada (GWSI). A partir dos máximos dessas imagens, é possível extrair os modos guiados experimentais (pontos azuis e vermelhos) em comparação com o modelo de melhor ajuste (subimagem inferior esquerda). O modelo de melhor ajuste é parametrizado por dois valores, espessura cortical (Ct.Th) e porosidade (Ct.Po), correspondendo à posição máxima da função inversa do problema (subimagem inferior direita). Seus valores são mostrados no título de cada painel. O ajuste vA0 é mostrado como uma linha tracejada (à esquerda). As imagens do espectro de ondas guiadas e a imagem do problema inverso são normalizadas (ou seja, o valor do pixel varia de 0 a 1) por construção19,20. Os valores das duas velocidades medidas, vFAS e vA0, são indicados no título da subimagem superior direita. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66985/66985fig02large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66985/66985fig03.jpg"> 
Figura 3: Interface homem-máquina (HMI). A IHM mostra em tempo real os dois GWSIs (um por direção de propagação), a imagem inversa do problema, os parâmetros de interesse e os parâmetros de qualidade. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66985/66985fig03large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66985/66985fig04.jpg"> 
Figura 4: Exemplo de relatório automatizado. O relatório indicou os dados do participante e do operador, bem como os valores finais dos parâmetros de interesse e parâmetros de qualidade. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66985/66985fig04large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66985/66985fig05.jpg"> 
Figura 5: Exemplo do segundo relatório para um caso consistente, igual ao relatório automatizado mostrado na Figura 4. A figura mostra 4 séries de 1 participante e 1 operador: imagens de problemas inversos (coluna da esquerda) e números de onda experimentais em comparação com o modelo de melhor ajuste (coluna da direita). Os valores apresentados correspondem à média e desvio padrão das aquisições mantidas ao longo da série de 10 aquisições. O número de aquisições mantidas é indicado no título da coluna da direita, por exemplo, (7/10) para a primeira série. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66985/66985fig05large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66985/66985fig06.jpg"> 
Figura 6: Exemplo do segundo relatório para um caso ambíguo de espessura cortical. A figura mostra 4 séries de 1 participante e 1 operador: imagens de problemas inversos (coluna da esquerda) e números de onda experimentais em comparação com o modelo de melhor ajuste (coluna da direita). Os valores apresentados correspondem à média e ao desvio padrão sobre as aquisições mantidas ao longo da série de 10 aquisições. O número de aquisições mantidas é indicado no título da coluna da direita, por exemplo, (10/10) para a primeira série. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66985/66985fig06large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66985/66985fig07.jpg"> 
Figura 7: Confiabilidade entre operadores. Os resultados são mostrados para os 4 parâmetros de interesse obtidos pelos 3 operadores com 14 participantes. Os valores obtidos pelos 3 operadores (eixo y) são comparados com o valor médio dos 3 operadores (eixo x). Os coeficientes de correlação intraclasse (CCI) estão indicados nos títulos. O desvio padrão σ e o coeficiente de variação CV também são indicados. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66985/66985fig07large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>

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