Оценка кортикальной кости с помощью ультразвуковых управляемых волн: исследование воспроизводимости в здоровой популяции

Идея исследования заключается в разработке клинического устройства для измерения корковых костей с помощью ультразвука, чтобы оно было портативным, по крайней мере, транспортируемым и неионизирующим. Принцип измерения основан на ультразвуковых управляемых волнах, обе частоты зависят как от материала, так и от геометрии кортикальной кости. В настоящее время золотым стандартом оценки костей является DXA, рентгеновская денситометрия костей.

Он обеспечивает минерализацию костей. Это очень полезно, но имеет некоторые ограничения. Во-первых, для этого требуется отдельная комната.

Его способность к дискриминации лишь умеренная, и он не широко доступен во многих частях мира, например, в Латинской Америке, в частности, в системе общественного здравоохранения. Вы можете использовать другие устройства для оценки кости, такие как МРТ или КТ, но они больше и еще менее доступны. Наконец, оказывается, что ультразвук является очень интересной и перспективной альтернативой.

Первая задача заключается в том, чтобы найти полезные клинические параметры. В этом исследовании у нас есть два вида параметров: скорость приготовления, которые очень просты, надежны и не так просты для интерпретации. Кроме того, у нас есть толщина и пористость коры головного мозга, которые легче интерпретировать с точки зрения качества и количества костей, но сложнее измерить.

И вторая задача заключается в том, чтобы измерить этот параметр очень точным и надежным способом. Почему? Мы хотим измерить очень небольшую разницу между пациентами. На следующем этапе наша лаборатория сосредоточится на дизайне следующего поколения устройства, которое, как мы надеемся, будет очень портативным благодаря развитию электроники.

Мы также включим новые клинические параметры, полученные с помощью искусственного интеллекта и машинного обучения. И, наконец, мы также сосредоточимся на различных местах переломов хрупкости, в частности при переломе бедра, с целью улучшения профилактики и наблюдения за пациентами. Для начала расположите электроизоляцию трансформатора, электронного модуля и ноутбука рядом на большом столе, обеспечив перед этими частями достаточное пространство для размещения предплечья участника.

Подключите электроизоляционный трансформатор к бытовому источнику питания в помещении с помощью специального кабеля. Подключите электронный модуль к электрическому изоляционному трансформатору с помощью специального кабеля питания. Нажмите кнопку включения на трансформаторе, чтобы включить модуль, затем включите электронный модуль.

Далее подключите ноутбук к модулю с помощью специального USB-кабеля, чтобы обеспечить передачу оцифрованных сигналов на компьютер. Если ноутбуку требуется питание, подключите его кабель питания к электрическому изоляционному трансформатору. Прикрепите ультразвуковой датчик к модулю с помощью специального гнезда для кабеля, расположенного на лицевой стороне модуля.

Поместите педальный переключатель на пол рядом с ногами оператора, чтобы обеспечить легкий доступ во время измерения. Подключите педальный переключатель к ноутбуку с помощью USB-кабеля. Для начала предложите участнику сесть перед оператором, положив его обнаженное предплечье на стол перед ультразвуковым устройством с двунаправленной осевой передачей.

Измерьте длину радиуса с помощью линейки от радиального шилоида до локтя. Разделите длину на три. Затем отметьте место измерения на одну треть дистального радиуса с помощью ручки.

Нажмите на человеко-машинный интерфейс или значок HMI на ноутбуке. Во всплывающем окне добавьте данные участника, включая анонимизированный ID, латеральность, измеряемый сайт, ID оператора и пол. Далее нанесите экографический гель на лицевую сторону ультразвукового зонда и на отмеченное место измерения на предплечье участника, чтобы обеспечить распространение ультразвуковой волны.

Поместите щуп в соприкосновение с предплечьем, совместив его центр с меткой. После того, как зонд соприкоснулся с отмеченным местом на предплечье участника, нажмите на кнопку «СТАРТ», расположенную в правом нижнем углу программного обеспечения HMI. Наблюдайте за скоростями первого поступающего сигнала, или значением параметра VFOS, отображаемым в интерфейсе, который обновляется каждые 0,5 секунды.

Медленно корректируйте положение пробника, чтобы достичь значения параметра vFAS в пределах нормы от 3800 до 4200 метров в секунду. Затем отрегулируйте положение щупа, наблюдая за двунаправленным значением, отображаемым в конкретном случае интерфейса. Слегка надавите на одну сторону зонда, чтобы уменьшить значение абсолютного угла до менее чем 2 градусов, обеспечивая лучшую параллельность между зондом и поверхностью кости.

Отрегулируйте положение щупа, наблюдая за значением параметра VA0, отображаемым на интерфейсе. Затем стремитесь к значению в пределах нормы от 1 500 до 1 900 метров в секунду, гарантируя, что отклонение VA0 между последующими вычислениями составляет менее 40 метров в секунду. В случае затруднений обратитесь к спектрам изображения управляемой волны в правой колонке интерфейса.

Убедитесь, что верхний спектр отображается в виде непрерывной линии с наклоном, представляющим значение VA0. Затем обратите внимание на изображение обратной проблемы, которое появляется автоматически после стабилизации скоростей и углов vFAS и VA0. Убедитесь, что изображение содержит один максимум, обозначенный четким пикселем, и один или несколько второстепенных максимумов, обозначенных другим цветом.

Три недостающих параметра качества: max, diff и low K автоматически рассчитываются в режиме реального времени. Медленно корректируйте положение преобразователя, наблюдая за обратными максимумами изображения проблемы. Стремитесь найти максимально возможный первый максимум и наименьший возможный вторичный максимум, используя соответствующие варианты в интерфейсе.

В случае затруднения наблюдайте за изображением спектра управляемой волны в правой колонке интерфейса. Убедитесь, что нижняя часть спектра имеет непрерывные линии, представляющие моды с высокими фазовыми скоростями с параметром качество, низким K, как можно выше. Как только будет получено приемлемое изображение обратной проблемы, стабилизируйте положение преобразователя и убедитесь, что между последующими расчетами не должно быть существенных изменений.

Как только будет достигнуто устойчивое положение, нажмите педальный переключатель ногой, чтобы начать серию из 10 захватов. После окончания ряда наблюдайте за средними значениями и стандартными отклонениями интересующих параметров. Если стандартные отклонения ниже фиксированных пороговых значений, примите ряд.

В противном случае откажитесь от него. После нажатия кнопки СТОП убедитесь, что окончательные значения автоматически отображаются в созданном PDF-файле. Проверьте второй точный отчет, созданный с использованием точных значений модели волновода для расчетов обратной задачи, а не приближенных значений, используемых в первом автоматическом отчете.

Сравнивайте автоматические и точные отчеты, чтобы обеспечить согласованность. Удалите несогласованные ряды, которые не были устранены автоматически, чтобы завершить работу над набором данных.