Ultrasonik Kılavuzlu Dalgalar Kullanılarak Kortikal Kemik Değerlendirmesi: Sağlıklı Bir Popülasyonda Tekrarlanabilirlik Çalışması

Özet

Burada, çift yönlü eksenel transmisyon (BDAT) ultrasonik cihazının ölçüm protokolünü detaylı bir şekilde sunuyor ve 14 sağlıklı katılımcı ve 3 operatör göz önünde bulundurularak tekrarlanabilirlik çalışmasında test ediyoruz. Sınıf içi korelasyon katsayıları (ICC) ile ölçülen güvenilirlik, ilgilenilen dört parametre için iyiden mükemmele kadar idi.

Özet

Kırılganlık kırıkları, nüfusun yaşlanması bağlamında hala dünya çapında bir sağlık yüküdür. Özellikle, küresel kalça kırığı sayısının 2020 ile 2050 arasında iki katına çıkması bekleniyor. Bu nedenle, frajilite kırığı riski taşıyan hastaların popülasyon ölçeğinde tespit edilmesi esastır. Mevcut altın standart, alansal kemik mineral yoğunluğunu (aBMD) sağlayan çift X-ışını absorpsiyometrisidir (DXA). Genellikle X-ışını cihazlarından daha taşınabilir ve daha ucuz olan ultrasonik cihazlar, tarama araçları olarak ilginç DXA alternatiflerini temsil eder. Bununla birlikte, operatör bağımlılığı genellikle ana dezavantajı olarak kabul edilir. Bu çalışmada, çift yönlü eksenel şanzıman (BDAT) ultrasonik cihazının ölçüm protokolü ayrıntılı olarak sunulmuştur. Özel ultrasonik prob, geleneksel birleştirme jeli kullanılarak baskın olmayan önkolun üçte bir distal yarıçapına yerleştirilir. Kılavuzlu arayüz, yarı gerçek zamanlı olarak (yaklaşık 2 Hz) dört ilgi parametresi sağlar: ilk gelen sinyalin hızları (vFAS) ve A0 modu (vA0), kortikal kalınlık (Ct.Th) ve gözeneklilik (Ct.Po) ve ayrıca dört kalite parametresi. Operatör, probu ölçüm alanında yavaşça hareket ettirir, sabit bir konum bulana ve 10 alımdan oluşan bir seri başlatana kadar arayüz tarafından sağlanan geri bildirimi dikkatlice gözlemler. En az dört tutarlı seri elde edildiğinde ölçüm sona erer ve otomatik bir rapor oluşturulur. Ölçümün tamamlanması genellikle yaklaşık 5 dakika sürer. Bu protokolün sağlamlığını belirlemek için 3 operatör (bir uzman ve iki acemi) ve 14 sağlıklı katılımcı (6 kadın, 8 erkek, 21-53 yaş) arasında bir tekrarlanabilirlik çalışması yapılmıştır. Sınıf içi korelasyon katsayıları (ICC) vA0 (0.76), Ct.Po (0.80) için iyi, Ct.Th (0.87) ve vFAS (0.91) için mükemmel bulundu. Klinik uygulamada standart sapmalar toplam aralıkların %10'undan az bulunmuştur.

Giriş

Osteoporoz ve buna bağlı frajilite kırıkları halen önemli bir halk sağlığı sorunu oluşturmaktadır¹. Özellikle, dünya çapında kalça kırığı sayısının 2050 yılına kadar iki katına çıkması beklenmektedir². Kemik kırılganlığı, kırılganlık kırığı olayından önce önemli uyarı işaretleri olmaksızın yavaş ve sessiz bir demineralizasyon ve kemik kaybı sürecinden kaynaklanır. Kırılganlık kırığı riski taşıyan hastaları tespit etmek için mevcut altın standart, kalibre edilmiş gri piksel³ ile 2D, düşük çözünürlüklü bir X-ışını görüntüsü sağlayan çift X-ışını absorpsiyometrisidir (DXA). Bu görüntüden, ana kırılganlık kırığı bölgeleriyle ilişkili farklı ilgi bölgelerinde alansal kemik mineral yoğunluğunu (^g.cm-2'de aBMD) çıkarmak mümkündür: omurga, bilek ve kalça. Kırılganlık kırılma oranı arttıkça aBMD değeri azalır³. Ayrıca, normal sağlıklı bir popülasyona göre T-skoru normalizasyonu, farklı üreticiler tarafından önerilen cihazlarla ölçülen hastaların karşılaştırılmasına izin verir. DXA T-skoru, Dünya Sağlık Örgütü tarafından osteoporoz tanısını üç aşamada tanımlamak için önerilmiştir: normal (T-skoru <-1), osteopenik (-1 < T-skoru < -2.5) ve osteoporotik (T-skoru < -2.5)⁴.

DXA çeşitli sınırlamalar sunar: boyutu, nispeten yüksek maliyeti, özel bir odaya olan ihtiyacı ve kırıklı ve kırıksız arasında ayrım yapma yeteneğinin yanı sıra Latin Amerika gibi çok sayıda ülkede bulunabilirliği orta düzeydedir⁵. Bu nedenle, frajilite kırılma riski tahmini için tarama araçları olarak DXA alternatiflerine ihtiyaç vardır⁶. Bununla birlikte, kantitatif bilgisayarlı tomografi ve türevleri⁷, manyetik rezonans görüntüleme (MRI)⁸ gibi bazı DXA alternatifleri de hacimlidir ve yaygın olarak bulunmaz. Kantitatif ultrason (QUS), taşınabilir, sağlam, kullanımı kolay tarama cihazları için potansiyel sunar. Kortikal kemik değerlendirmesi için, birkaç kHz'den birkaç MHz'e kadar değişen farklı frekanslarla ilişkili farklı cihazlar ve transdüserlerin transdüser ve tibia gibi uzun bir kemiğin ekseni ile hizalandığı transdüser, retro difüzyon⁹, darbe eko¹⁰ ve eksenel transmisyonda farklı transdüser konumlandırması ile ilişkili farklı cihazlar geliştirilmiştir. Bazı cihazlar aBMD vekilleri¹¹ sağlarken, diğerleri hızlar¹² veya zayıflama katsayıları⁹ gibi "klasik" ultrasonik parametreler ve hatta kortikal kalınlık, gözeneklilik veya gözenek boyutu dağılımı⁹ gibi geometrik ve malzeme parametreleri sağlar. Bununla birlikte, bugüne kadar, QUS, kısmen cihazlar arasındaki homojenizasyon eksikliği ve operatör bağımlılığı nedeniyle, kemik değerlendirmesi için klinik uygulamada yaygın olarak kullanılmayı henüz başaramamıştır¹³.

DXA alternatifleri olarak önerilen QUS teknolojileri arasında, eksenel transmisyon (AT), ölçümün (i) kolayca erişilebilir ve (ii) kırılganlık kırıklarının ana bölgelerinden birine, yani el bileğine yakın bir bölge olan önkolda yapılabilmesi avantajına sahiptir. Önerilen ilk AT parametresi, kortikal tabakadaki ultrasonik yayılma hızına, ses hızının (SOS) veya ilk varış sinyalinin (vFAS) hızına, sinyal işlemeye ve cihazlara bağlı olarak, bazıları ticari^12,14 olanlar ve diğer laboratuvar prototipleri^15,16. Bu parametre, 1990'ların sonlarından bu yana çeşitli klinik çalışmalarda KMY ile benzer performanslara sahip frajilite kırığı olan veya olmayan hasta grupları arasında ayrım yapabilmiştir^14,15. Ayrıca, klinik uygulamasını ve sağlamlığını gösteren çok merkezli boylamsal çalışmalar için başarıyla uygulanmıştır¹². vFAS hassasiyeti, prob ile kemik yüzeyi^{arasındaki açı 16,17} arasındaki açıyı azaltmak için iki zıt yayılma yönünün birleştirilmesiyle geliştirilmiştir. Bu bakış açısı iki yönlü AT (BDAT) olarak ifade edilmiştir.

vFAS klinik ilgi göstermiş olsa bile, BMD'ye benzer şekilde ana dezavantajı, geometrik ve malzeme özellikleri gibi farklı temel kortikal kemik özelliklerini bir araya getirmesi ve klinik yorumunu basit hale getirmesidir. Bu nedenle, kılavuzlu dalgaların dalga kılavuzu özelliklerine olan ince duyarlılığı nedeniyle potansiyeli göz önünde bulundurularak, kılavuzlu dalga bakış açısı önerilmiştir. Bu yaklaşım, sinyal işleme, dalga kılavuzu modelleme ve ters problemleri birleştirmelidir ve büyük ölçüde, örneğin plakalar veya tüpler gibi metalik dalga kılavuzları dikkate alınarak tahribatsız muayenede kullanılır¹⁸. Bu nedenle, 2010 yılından bu yana, kemik taklit eden fantomlardan^19'dan ex vivo doğrulama^20'ye ve in vivo ölçümlere²¹ kadar ikinci nesil bir BDAT cihazı adım adım geliştirilmiştir. Cihaz, Fransa²², Almanya²³, Birleşik Krallık²⁴ ve Şili^25'teki klinik çalışmalarda başarıyla test edilmiş ve başarı oranı ve hasta ayrımcılığı açısından iyileştirici sonuçlar göstermiştir.

Bu çalışma, mevcut BDAT ultrasonik cihazının tekrarlanabilirliğini araştırmayı amaçlamaktadır. İlk olarak, cihaz ve ölçüm protokolü detaylandırılacaktır. 14 katılımcı ve 3 operatör ile elde edilen sonuçlar, frajilite kırığı riski taşıyan hastaların tespiti için popülasyon taraması açısından sunulacak ve tartışılacaktır.

Ölçüm prensibi: sinyal işleme, ilgilenilen parametreler ve kalite parametreleri
İki yönlü eksenel iletim (BDAT) cihazı, ana ultrasonik prob, elektronik modül ve bilgisayar olmak üzere farklı parçalardan oluşur. Tam liste Malzeme Tablosunda detaylandırılmıştır ve Şekil 1'de gösterilmiştir. Aşağıda, ilgilenilen parametreler, ölçüm kalitesi parametreleri ve ölçüm protokolü açıklanmaktadır.

vFAS (İngilizce)
Örneklenen sinyaller bilgisayar tarafından alındıktan sonra, farklı adımlar izlenerek işlenir. İlk adım, daha önce açıklanan protokolü kullanarak FAS'ı tespit eden zaman alanındaki sinyal işlemeden oluşur^16,17. Her alıcı için varış süresi elde edildikten sonra, her iki yayılma yönünde elde edilen hızların harmonik ortalaması olan ve daha sonra vFAS olarak gösterilen FAS hızını belirlemek mümkündür. Her iki yayılma yönünden gelen bilgileri birleştirerek, prob ve kemik yüzey yönleri arasındaki değer açısını elde etmek ve tarafsız bir vFAS değeri¹⁶ elde etmek mümkündür. Bu çift yönlü açı daha sonra alfa olarak gösterilir ve ölçüm kalitesinin bir parametresi olarak kullanılır. Bu zamansal işlem aynı zamanda kemik yüzeyi ile prob arasındaki yumuşak doku kalınlığının tahmin edilmesine de izin verir, ST.Th²⁶ olarak gösterilir.

Güdümlü dalga spektrumu görüntüsü
İkinci adım, f ve k ile gösterilen zamansal ve uzamsal frekansları göz önünde bulundurarak Fourier alanında sinyal işlemeden oluşur. Yaklaşım, uzaysal-zamansal sinyallerin Norm fonksiyonuna dönüştürülmesine izin veren SVD tabanlı bir yöntemdir, ayrıca Şekil 2'de bir in vivo önkol¹⁹ için gösterildiği gibi kılavuzlu dalga spektrumu görüntüsünü (GWSI) de gösterir. Yöntem, iki Fourier dönüşümünü (zaman ve uzay) ve bir tekil değer ayrıştırmasını (SVD) birleştirerek, kortikal kemik tabakası tarafından yönlendirilen modların alınan sinyallerdeki (0-1 ölçeğinde) varlık oranını görselleştirmeye izin verir. GWSI, uzaysal-zamansal Fourier Dönüşümünün bir geliştirmesi olarak yorumlanabilir, her piksel bağımsız bir f frekansı ve k dalga sayısı düzlemi ile ilişkilendirilir. Yaklaşımın, malzeme zayıflamasının²⁷ ve doğrusal kalınlık değişiminin²⁸ etkisini hesaba katmak için geliştirildiğini unutmayın.

A0 modu ile ilişkili spektrumun üst kısmına ve ayrıca en yüksek faz hızı değerleri, yani 4 mm·^μs-1'den büyük olan en düşük kısma özellikle dikkat edilecektir. Bu kısım ilgilenilen bölgeye karşılık gelir 3 (ROI 3)²⁹. Daha sonra lowk olarak gösterilen ROI 3'ün ortalama değeri de bir kalite parametresi olarak kullanılır. Büyük bir değer, kemik arayüzlerinde net dalga yansımalarına izin veren düzenli bir dalga kılavuzuna karşılık gelir. Değer düşerse, bunun nedeni düzensiz bir dalga kılavuzu veya yanlış yerleştirilmiş bir prob olabilir.

Dalga kılavuzu modeli
Kılavuzlu dalga dağılımı veya her bir kılavuzlu modun faz hızının frekansa göre değişimi, dalga kılavuzunun hem malzeme hem de geometrik özelliklerine bağlıdır. Bu nedenle, özel sinyal işleme, dalga kılavuzu modelleme ve ters problem şemaları kullanarak bu özellikleri elde etmek potansiyel olarak mümkündür. BDAT durumunda, dalga kılavuzu modeli, dalga kılavuzu malzemesine ve bir geometrik parametreye, kalınlığa³⁰ bağlı olarak 2D enine izotropik serbest bir plakaya karşılık gelir. Kortikal kemik materyali, kemik matriksi için sabit parametreler ve değişken gözeneklilik³¹ dikkate alınarak homojenize edilir. Bu nedenle, ters problem, kortikal kalınlık (Ct.Th) ve kortikal gözeneklilik (Ct.Po) olarak gösterilen iki parametreye bağlıdır. Malzeme absorpsiyonu, dalga kılavuzu eğriliği ve çevredeki yumuşak dokuların etkileri, ölçümü etkilese bile modelde dikkate alınmaz. Bununla birlikte, ters problem sonucu üzerindeki ağırlıkları belirleyici bulunmamıştır, bu da iki ana ilgi alanındaki (A0 ve en alt kısım) modların eğrilik ve yumuşak dokular tarafından önemli ölçüde değişmediği anlamına gelir³².

Ters problem
Başlangıçta, ters problem iki adıma ayrıldı: birincisi, deneysel kılavuzlu dalga dağılımını çıkarın ve ikincisi, dalga kılavuzu modeliyle karşılaştırın. Bu bakış açısı gürültü ve mod etiketlemesi ile sınırlıydı ^30,32. Bu nedenle, Norm fonksiyonu bakış açısının bir uzantısı olarak bu sınırlamaların üstesinden gelmek için özel bir yaklaşım önerilmiştir. Her bir düzlem dalgasını bağımsız olarak düşünmek yerine, yalnızca dalga kılavuzu modeli tarafından sağlanan olası kılavuzlu dalgalar dikkate alınır²⁰. Bu, model parametre alanında, yani Ct.th - Ct.Po düzleminde ifade edilen ters problem görüntüsüne yol açar (Şekil 2 sağ altta). En uygun modele maksimum konum verilirken, nihai ikincil tepe noktaları (gri noktalı ters problem görüntüleri ile gösterilir), açık gri çizgili deneysel modlarla fk karşılaştırmasında belirtilen belirsiz çözümlere karşılık gelir. Daha önce olduğu gibi, piksel değeri yapı ile normalleştirilir ve bu durumda, alınan sinyallerde belirli bir dalga kılavuzu modelinin varlığını yansıtır. Maksimum değer (maksimum ile gösterilir) ve ikinci maksimum ile fark (fark ile gösterilir) de kalite parametreleri olarak kullanılır.

Ters problem başlangıçta çevrimdışı hesaplama için, yani sinyaller elde edildikten sonra, model dalga sayılarının kesin değerleri kullanılarak önerilmiştir. Bu yaklaşım, ex vivo 20,33 ve in vivo ^21,34,35 çalışmaları göz önüne alındığında hem radius hem de tibia bölgeleri için doğrulanmıştır. Bu hesaplamaları insan-makine arayüzüne (HMI) dahil etmek için, seyrek bir matris bakış açısı kullanılarak gerçek zamanlı uygulama ile uyumlu yaklaşık bir versiyon önerilmiştir³⁶.

vA0
GWSI'dan, serbest plakanın veya Lamb modelinin^33,35 ilk antisimetrik modu A0 ile ilişkili en yavaş kılavuzlu modun hızını çıkarmak da mümkündür. Yönlendirilmiş dalga spektrumunun üst kısmı, vA0 hızının değerini sağlayan eğim ile doğrusal olarak yaklaştırılabilir (Şekil 2, sol alt).

Parametre özeti:
Son olarak, ilgilenilen dört parametre ölçülür: (i) vFAS: İlk Gelen Sinyalin hızı (m·^s-1); (ii) vA0: en yavaş kılavuzlu modun hızı (m·^s-1); (iii) Ct.Th: kortikal kalınlık (mm); ve (iv) Ct.Po: kortikal gözeneklilik (%).

Dört kalite parametresi dikkate alınır: (i) alfa: çift yönlü açı (°); (ii) lowk: GWSI'nin en düşük kısmının ortalama değeri (0 ile 1 arasında normalleştirilmiş değer); (iii) maks: ters problem fonksiyonunun maksimumu (0 ile 1 arasında normalleştirilmiş değer); ve (iv) fark: ters problem fonksiyonunun birinci ve ikinci maksimumları arasındaki fark (0 ile 100 arasında normalleştirilmiş değer).

Tüm bu parametrelerin yanı sıra iki kılavuzlu dalga spektrumu görüntüsü (bir eşit yayılma yönü) ve ters problem görüntüsü, HMI tarafından yaklaşık 2 Hz'lik bir kare hızıyla "gerçek zamanlı" olarak görüntülenir. Tipik bir örnek Şekil 3'te gösterilmiştir. Aşağıdaki bölümde, bu parametreleri kullanma yöntemi ayrıntılı olarak açıklanmaktadır. Ana fikir, operatörün probu ölçüm alanında yavaşça hareket ettirmesi, sabit bir konum bulana ve bir dizi 10 alıma başlayana kadar arayüzün farklı parçaları tarafından sağlanan geri bildirimi dikkatlice gözlemlemesidir. En az dört tutarlı seri elde edildiğinde ölçüm sona erer ve otomatik bir rapor oluşturulur.

Protokol

Çalışma, Şili'deki Universidad de Valparaiso Etik Komitesi tarafından CEC213-20 protokol numarası altında onaylanmıştır. Katılımcılar için yazılı bilgilendirilmiş onam verildi. Katılımcıların dahil edilmesi/dışlanması için bir telefon görüşmesi yapılmıştır. Çalışma aşağıdaki referans altında kaydedilmiştir: NCT05424536.

1. Cihaz kurulumu

1. Cihazın ana parçalarını geniş bir masanın üzerine yerleştirin.
   1. Aşağıdaki parçaları yan yana yerleştirin: elektrik yalıtım transformatörü, elektronik modül ve dizüstü bilgisayarı büyük bir masanın üzerine yerleştirin. Katılımcının ön kolunu daha sonra kolaylıkla yerleştirmek için bu parçaların önünde yeterli boşluk olduğundan emin olun.
   2. Son olarak, sınırlı alan olması durumunda, modülün açıkça belirtilen havalandırma pencerelerini engellememeye dikkat ederek, dizüstü bilgisayarı doğrudan elektronik modülün üzerine yerleştirin.
2. Elektrik yalıtım transformatörünü bağlayın.
   1. Elektrik yalıtım transformatörünü özel bir kablo kullanarak odanın ev elektriğine takın.
3. Elektronik modülü bağlayın.
   1. Elektronik modülü, özel bir güç kablosu kullanarak elektrik yalıtım transformatörüne bağlayın.
   2. Modüle güç sağlamak için transformatör üzerindeki AÇMA-KAPAMA düğmesine basın.
4. Dizüstü bilgisayarı bağlayın.
   1. Sayısallaştırılmış alınan sinyalleri daha sonraki işlemler için bilgisayara göndermek için özel evrensel seri veri yolu (USB) kablosunu kullanarak dizüstü bilgisayarı modüle bağlayın.
   2. Dizüstü bilgisayara güç verilmesi gerekiyorsa, güç kablosunu elektronik yalıtım transformatörüne bağlayın.
5. Ultrasonik probu bağlayın.
   1. Ultrasonik probu, modülün ön tarafında bulunan özel kablo yuvası ile modüle bağlayın. Önkol ve bacak ölçüm bölgeleri için iki farklı prob vardır. Bu çalışmada sadece radius (önkol probu) dikkate alınmıştır.
6. Pedal anahtarını bağlayın.
   1. Bir katılımcıyı ölçerken operatörün konumunu göz önünde bulundurarak pedal anahtarını ayaklara yakın bir yere yerleştirin. Pedal anahtarını bir USB kablosu kullanarak bilgisayara bağlayın. Alım serisini başlatmak için pedalı kullanın.

2. Katılımcı kurulumu

1. Katılımcıyı konumlandırın.
   1. Katılımcıyı, çıplak ön kolu daha önce kurulmuş olan cihazın önündeki masaya dayayarak operatörün önüne oturmaya davet edin (bkz. Şekil 3).
      NOT: Karşı taraf ölçülür (yani, sağ elini kullanan bir katılımcı için sol taraf).
2. Ölçüm bölgesini işaretleyin (üçte bir distal yarıçap).
   1. Radyal stiloidden (bileğe yakın kemik ucu) dirseğe kadar cetveli kullanarak yarıçap uzunluğunu ölçün.
   2. Bu uzunluğu üçe bölün.
   3. Ölçüm bölgesini, yani distal yarıçapın üçte birini, bilekten üçte bir yarıçap uzunluğunu ölçerek kalemi kullanarak işaretleyin.
3. HMI yazılımını başlatın.
   1. Dizüstü bilgisayar masaüstündeki ilgili simgeye tıklayarak HMI yazılımını başlatın.
4. Katılımcının verilerini ekleyin.
   1. Yazılım başlatıldığında otomatik olarak açılan açılır pencereyi kullanarak katılımcının verilerini (anonimleştirilmiş kimlik, yanallık, ölçülen site, operatör kimliği, cinsiyet vb.) ekleyin.
5. Ekografik jel ekleyin.
   1. Ultrasonik dalga yayılımını sağlamak için probun ön tarafına ve katılımcının ön kolunda işaretlenmiş ölçüm yerine ekografik jel ekleyin.
6. Probu önkol ile temas ettirin.
   1. Probu, prob merkezi daha önce adım 2.2'de yapılan işaretin üzerine gelecek şekilde önkol ile temas ettirin.

3. İstikrarlı bir pozisyon arıyorum

NOT: HMI, ilgilenilen dört parametreyi gösterir: iki hız, vFAS ve vA0 ve iki ters problem değeri, kortikal kalınlık (Ct.Th) ve kortikal gözeneklilik (Ct.Po). HMI ayrıca alfa, lowk, max ve diff olarak gösterilen dört kalite parametresini görüntüler. Bu parametreler giriş bölümünde ayrıntılı olarak açıklanmaktadır.

1. Gerçek zamanlı görselleştirmeyi başlatın.
   1. Yazılım arayüzünün sağ alt tarafındaki başlat düğmesine tıklayarak gerçek zamanlı görselleştirmeyi başlatın. Ardışık iki değer göstergesi arasındaki süre yaklaşık 0,5 saniyedir.
2. İstikrarlı bir vFAS değeri bulun.
   1. Arayüzün belirli bir durumunda görüntülenen vFAS parametre değerini gözlemlerken prob konumunu yavaşça ayarlayın. Normal değerler yaklaşık 3800 ^m-s-1 ile yaklaşık 4200 ^m-s-1 arasında değişir.
   2. Kararlı bir konum bulunursa, iki ardışık hesaplama arasında vFAS değişiminin yaklaşık 40 ^m's-1'den az olduğundan emin olun.
3. Çift yönlü açıyı ayarlayın.
   1. Arayüzün belirli bir durumunda görüntülenen çift yönlü değeri (kalite parametresi alfa) gözlemlerken prob konumunu yavaşça ayarlayın.
   2. Prob ile kemik yüzeyi arasındaki paralelliği iyileştirmek için açı mutlak değeri 2°'den az olana kadar bir prob tarafına yumuşak bir şekilde basınç uygulayarak prob konumunu ayarlayın.
4. Kararlı bir vA0 değeri bulun.
   1. Arayüzün belirli bir durumunda görüntülenen vA0 parametre değerini gözlemlerken prob konumunu yavaşça ayarlayın. Normal değerler yaklaşık 1500 ^m's-1 ile yaklaşık 1900 m's-1 arasında değişir.
   2. Kararlı bir konum bulunursa, vA0 değişiminin iki ardışık hesaplama arasında yaklaşık 40 m∙^s-1'den az olduğundan emin olun.
   3. Zorluk durumunda, arayüzün sağ sütununda görüntülenen kılavuzlu dalga görüntü spektrumlarını gözlemleyin. Spektrumun üst kısmının, eğimi vA0 değerini sağlayan sürekli bir çizgi olarak göründüğünden emin olun.
5. Ters problem görüntüsünü gözlemleyin.
   1. İki hız (vFAS ve vA0) ve açı değerleri stabilize edildiğinde otomatik olarak görünen ters sorunlu görüntüyü gözlemleyin.
   2. Görüntünün net bir pikselle gösterilen en az bir maksimum ve sonunda farklı bir renkle gösterilen bir veya birkaç ikincil maksimum gösterdiğinden emin olun. Eksik olan üç kalite parametresi (maks. fark, düşük) gerçek zamanlı olarak otomatik olarak hesaplanır.
6. Ters problem görüntüsünü iyileştirin.
   1. Ters problem görüntüsü maksimumunu gözlemlerken prob konumunu yavaşça ayarlayın.
   2. Arayüzün ilgili durumlarına bakarken mümkün olan en yüksek birinci maksimumu ve mümkün olan en düşük ikincil maksimumu bulun (maksimum ve fark değerleri).
   3. Zorluk durumunda, arayüzün sağ sütununda görüntülenen kılavuzlu dalga spektrumu görüntüsünü gözlemleyin. Spektrumun alt kısmının, mümkün olduğu kadar uzun, yüksek faz hızı modları ve düşük parametre kalitesi ile ilişkili olarak mümkün olduğunca yüksek birkaç sürekli çizgi ile göründüğünden emin olun.
7. İstikrarlı bir pozisyon bulun.
   1. Kabul edilebilir bir ters sorun görüntüsü bulunduğunda, prob konumunu sabitleyin. Ardışık iki hesaplama arasında ters problem görüntüsünde önemli bir değişiklik görülmediğinden emin olun.

4. Veri toplama

1. 10 satın alma serisine başlayın.
   1. Sabit bir konum bulunduğunda, ayağınızla pedal anahtarına basarak 10 alımdan oluşan bir dizi başlatın.
   2. Yaklaşık 5 saniye süren 10 satın alma sırasında mümkün olduğunca sabit kalın.
2. Serinin kalitesini kontrol edin.
   1. Otomatik olarak hesaplanan ve seri sona erdiğinde görünen açılır pencerelerde gösterilen ilgilenilen parametrelerin ortalamalarına ve standart sapmalarına bakın.
   2. Standart sapmalar sabit eşiklerden düşükse, seriyi dikkate alın. Aksine, diziyi reddedin.
   3. İkinci bir açılır pencerede sorulan soruya yanıt verin ve operatörün aynı katılımcının satın alma serisini durdurmak mı yoksa devam etmek mi istediğini sordu.
3. Probu yeniden konumlandırın.
   1. Daha istikrarlı pozisyonlar bulmak ve daha fazla 10 satın alma serisi elde etmek için önceki adımlara (2.1'den 3.2'ye kadar olan adımlar) yeniden başlayın. Sonunda, gerekirse, katılımcının iki yeniden konumlandırma arasında dinlenmesine izin verin.
   2. Daha önce olduğu gibi, ilgilenilen parametrelerin ortalamaları ve standart sapmaları her seri için otomatik olarak hesaplanır.
   3. Son alınan serinin tutulup tutulmadığını veya reddedilip reddedilmediğini kontrol etmek için sonuç açılır penceresine bakın. Katılımcının ölçümü, en az dört tutarlı seri kaydedildiğinde sona erer. Yabancı seriler otomatik olarak reddedilir.
4. Nihai değerleri elde edin.
   NOT: İlgilenilen parametrelerin nihai değerleri, tutarlı serilerle elde edilen ortalamaların ortalaması dikkate alınarak otomatik olarak elde edilir.
5. Otomatik rapor pdf'sini doğrulayın.
   1. Nihai değerlerin rapor pdf'sinde otomatik olarak raporlandığını ve açılır pencerede durdurma seçeneği seçildiğinde anında oluşturulduğunu doğrulayın. Şekil 4'te bir örnek gösterilmiştir.
      NOT: PDF, ham verilerle aynı klasörde bulunur ve daha sonra çevrimdışı olarak yeniden analiz edilebilir.
6. İkinci kesin raporu doğrulayın.
   1. İlk otomatik raporda olduğu gibi yaklaşık değerler yerine ters problem hesaplaması için tam dalga kılavuzu model değerleri kullanılarak oluşturulan ikinci kesin raporu doğrulayın. İkinci rapor oluşturma işlemi 5 dakikadan az sürer. Örnekler Şekil 5 ve Şekil 6'da gösterilmiştir.
   2. Otomatik raporun kesin raporla uyumlu olduğunu doğrulayın. Tutarlı seriyi korumak için otomatik olarak elenmeyen serileri kaldırın.

Sonuçlar

3 operatör (bir uzman, iki acemi) ve 14 sağlıklı katılımcı (6 kadın, 8 erkek, 21-53 yaş) dikkate alınarak tekrarlanabilirlik çalışması yapıldı. Acemi operatörler, satın alma protokolünü anlamak ve uygulamak için yaklaşık 3 saat boyunca eğitildi. Daha sonra katılımcılar Ağustos 2023'te 2 hafta boyunca ölçüldü. Her ölçüm bağımsız olarak gerçekleştirildi. Tüm operatörler kördü, yani bir operatör diğer ikisi tarafından elde edilen sonuçları bilmiyordu.

Operatör içi tekrarlanabilirlik
Şekil 5, tutarlı bir durum için operatör içi tekrarlanabilirliği göstermektedir: Bir katılımcı ve bir operatörde elde edilen 4 seri 10 alım. İlk sütun ters problem fonksiyonlarına karşılık gelirken, ikinci sütun en uygun modelle karşılaştırıldığında deneysel kılavuzlu mod dağılımını gösterir. Her figür çizgisi başarılı bir seriye karşılık gelir. Elde tutulan satın almaların sayısı başlıkta verilmiştir: ilk seriler için 10 üzerinden 7 ve sonrakiler için 10 üzerinden 10. Her seri için ortalamalar ve standart sapmalar ve dört parametre (vFAS, vA0, Ct.Th ve Ct.Po) sağlanmıştır. Ek olarak, kalite parametreleri de gösterilir: çift yönlü açı (alfa), ters problem fonksiyonunun maksimumu (maks), ikinci maksimum ile mutlak fark (fark) ve GWSI'nin en düşük kısmının ortalama değeri (lowk).

Seri içi standart sapmalar düşüktür, kortikal kalınlık için yaklaşık 0.02 mm, kortikal gözeneklilik için %0.5'ten az ve iki hız için 20 ^m-s-1'den azdır, bu da erişim probu konumlarının stabil olduğunu gösterir. Daha sonra, özellikle 3,4 mm ile 3,5 mm arasında değişen kalınlık değerleri ve 4040 m∙^s-1 ile 4070 m∙^s-1 arasında değişen vFAS değerleri için her seri için elde edilen ortalama değerlerin çok yakın olduğu gözlemlenebilir. 40 ^ms-1'lik bir farkın, 1 m'lik bir ortalama değer için %4000'lik bir farka karşılık geldiğine dikkat edin^.-1. Kortikal gözeneklilik için %8 ila %12 arasında değişen daha büyük varyasyonlar ve vA0 hızı için 1700 m∙^s-1 ila 1740 m∙^s-1 arasında değişir. Bu tutarlı durumda, hemen hemen tüm satın almalar tutarlıdır, yani birbirine yakındır. İlgilenilen dört parametrenin nihai sonucunda neredeyse hiç belirsizlik yoktur.

Daha az düzenli bir durum için Şekil 6'da ikinci bir durum gösterilmektedir. Bu durumda, vFAS, vA0 ve Ct.Po olmak üzere üç parametre çok kararlıdır ve değerler sırasıyla yaklaşık 4120 ^m-s-1, 1700 ^{ms-1 ve %}10'dur. Kortikal kalınlık durumu daha zordur, çünkü 2.6 mm ve 3.5 mm olmak üzere iki belirsiz çözüm, ters problem fonksiyonunun ilk iki maksimumu arasındaki küçük bir fark değeri (%0.5'ten az fark) ile uyum içinde gözlenir. Önceki normal vakada bu fark %1 ile %3 arasında değişiyordu. Belirsizlik, bu durumda deneysel ve teorik kılavuzlu modlar arasındaki anlaşmaya bakılarak uzman analizi ile ortadan kaldırılır (sağ sütun). En düşük kalınlık durumunda, anlaşma spektrumun en alt kısmında (ilk iki seri) daha iyidir. Son iki seri için, 0.5 MHz civarında, çok az deneysel noktaya sahip teorik bir mod vardır, bu da önceki seriye kıyasla daha zayıf bir anlaşmaya işaret eder. Ayrıca, diff parametresi (% 0.1) ilk iki serinin değerlerinden (% 0.4 ve% 0.2) daha azdır. Bu durumda, tutulan çözelti (2,6 mm) için seçim henüz otomatikleştirilmemiştir ve yine de bir uzmana ihtiyaç vardır. Bununla birlikte, üç operatör benzer sorunlarla karşılaştı ve 2,6 mm'ye yakın benzer çözümler seçti.

Ekstra operatör güvenilirliği
3 operatör tarafından 14 katılımcı ile elde edilen 4 ilgili parametre için tüm sonuçlar Şekil 7'de gösterilmektedir. Sınıf içi korelasyon katsayıları (ICC), daha önce yayınlanan^37,38,39 formülü ve Matlab kodunu takiben hesaplanmıştır. ICC, özellikle biyomedikal uygulamalar için ölçüm ölçeklerinin güvenilirliğinin değerlendirilmesi için yaygın olarak kullanılır. 0,75 ile 0,9 arasında değişen ICC değerleri genellikle iyi güvenilirlik ile ilişkilendirilirken, 0,9'un üzerindeki ICC değerleri mükemmel güvenilirlik olarak kabul edilir. ICC için en düşük değer (0.76) vA0 parametresi için elde edildi. Standart sapma 17 m∙^s-1'e eşitti, bu da 250 m∙^s-1 mertebesindeki ölçüm aralığının yaklaşık% 7'siydi. ICC'nin 0.80'e eşit olduğu ve aralığın yaklaşık% 10'u olan %1.1'lik bir standart sapma ile Ct.Po için de benzer değerler gözlendi. Diğer iki parametre olan Ct.Th ve Ct.Po için mükemmel güvenilirlik (ICC yaklaşık 0.9) elde edildi ve aralığın %10'undan daha düşük bir standart sapma elde edildi.

Şekil 1: Çift Yönlü Eksenel İletim (BDAT) ultrasonik cihazının farklı parçaları. Prototip, elektronik yalıtım (1), bir pedal anahtarı (2), iki prob (3.1 ve 3.2), bir elektronik modül (4), bir bilgisayar (5) ve bir cetvel (6) içerir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 2: İn vivo önkolda tipik edinim. İki Norm fonksiyonu (yayılma yönü başına bir tane) görüntünün üst satırında gösterilir. Ayrıca kılavuzlu dalga spektrumu görüntüsü (GWSI) olarak da adlandırılırlar. Bu görüntülerin maksimumlarından, en uygun modelle (sol alttaki alt görüntü) karşılaştırmalı olarak deneysel kılavuzlu modları (mavi ve kırmızı noktalar) çıkarmak mümkündür. En uygun model, ters problem fonksiyonunun maksimum konumuna karşılık gelen kortikal kalınlık (Ct.Th) ve gözeneklilik (Ct.Po) olmak üzere iki değerle parametrize edilir (sağ alttaki alt resim). Değerleri her panelin başlığında gösterilir. vA0 bağlantısı kesikli bir çizgi (solda) olarak gösterilir. Kılavuzlu Dalga Spektrumu Görüntüleri ve ters problem görüntüsü, yapı^19,20 ile normalleştirilir (yani, piksel değeri 0 ile 1 arasında değişir). Ölçülen iki hızın değerleri, vFAS ve vA0, sağ üst alt görüntünün başlığında belirtilmiştir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 3: İnsan makine arayüzü (HMI). HMI, iki GWSI'yi (yayılma yönü başına bir tane), ters problem görüntüsünü, ilgilenilen parametreleri ve kalite parametrelerini gerçek olarak gösterir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 4: Otomatik rapor örneği. Rapor, katılımcının ve operatörün verilerinin yanı sıra ilgilenilen parametrelerin ve kalite parametrelerinin nihai değerlerini de gösterdi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 5: Şekil 4'te gösterilen otomatik raporla aynı şekilde, tutarlı bir durum için ikinci rapor örneği. Şekil, 1 katılımcı ve 1 operatörden oluşan 4 seriyi göstermektedir: ters problem görüntüleri (sol sütun) ve en uygun modele (sağ sütun) kıyasla deneysel dalga sayıları. Gösterilen değerler, 10 edinme serisi boyunca tutulan edinimlerin ortalama ve standart sapmasına karşılık gelir. Tutulan alımların sayısı sağ sütunun başlığında belirtilir, örneğin, ilk seri için (7/10). Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 6: Kortikal kalınlık için belirsiz bir durum için ikinci rapor örneği. Şekil, 1 katılımcı ve 1 operatörden oluşan 4 seriyi göstermektedir: ters problem görüntüleri (sol sütun) ve en uygun modele (sağ sütun) kıyasla deneysel dalga sayıları. Gösterilen değerler, 10 edinme serisi boyunca tutulan edinimler üzerindeki ortalama ve standart sapmaya karşılık gelir. Tutulan alımların sayısı sağ sütunun başlığında belirtilir, örneğin, ilk seri için (10/10). Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 7: Operatörler arası güvenilirlik. Sonuçlar, 14 katılımcı ile 3 operatör tarafından elde edilen 4 ilgili parametre için gösterilmiştir. 3 operatör (y ekseni) tarafından elde edilen değerler, 3 operatörün (x ekseni) ortalama değeri ile karşılaştırılır. Sınıf içi korelasyon katsayıları (ICC) başlıklarda belirtilmiştir. Standart sapma σ ve CV varyasyon katsayısı da belirtilir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Tartışmalar

Ölçüm başarısı için kritik nokta, probun kemiğe göre doğru konumlandırılmasıdır. Kemik yüzeyine göre pozisyon, çift yönlü düzeltme^16,17 kılavuz arayüzü ile entegre edilerek başarılı bir şekilde çözüldü. Bu düzeltme olmadan, vFAS parametreleri¹⁶ için birkaç yüzde hatasına ulaşılabileceği gösterilmiştir. Tüm ölçüm aralığı (yaklaşık 3800-4200 ^m-s-1) ortalama değer^17'nin yaklaşık %10'u, yaklaşık 4000 ^m-s-1 olduğundan, bu düzeltmenin hastalar arasında doğru bir ayrım yapmak için çok önemli olduğu bulunmuştur. Bu çalışmada bulunan tekrarlanabilirlik (24 ^m-s-1 standart sapma), önceki çalışma^17'ye benzerdi, bu da 20 ^m-s-1'lik bir standart sapma ve yaklaşık %0.5'lik bir varyasyon katsayısı (CV) olduğunu gösteriyor. Benzer bir varyasyon katsayısı (% 0.5) daha düşük bir frekansta, yani 0.3 MHz⁴⁰ bulundu. vFAS parametresinin (ICC = 0.91) mükemmel güvenilirliğinin, daha yaşlı bir popülasyonda (ICC = 0.77) başka bir AT cihazıyla yakın zamanda elde edilenden daha yüksek olduğunu ^{unutmayın.41}. Bu vakadaki popülasyonun sadece yaşlı değil, aynı zamanda tüm kadın ve artmış kemik gözenekliliğinin diğer klinik belirtileri olan bazı denekler olduğu belirtilmelidir⁴¹.

İkinci zorluk, özellikle yüksek faz hızı veya düşük dalga sayısı olmak üzere kılavuzlu modları elde etmek için probu kemik eksenine ve iki arayüze göre doğru bir şekilde konumlandırmaktır. Bu modlar rezonansa yakındır ve çoklu yansıma yollarıyla ilişkilidir. Hizalama doğru değilse, dalgalar probun uzamsal ölçüm aralığının dışına saçılacaktır. Aksine, prob doğru şekilde konumlandırılırsa, bu yüksek fazlı hız modları ROI3'te sürekli dallar olarak görünecektir. Mevcut HMI'nın ilk versiyonu için bu hizalama, gerçek zamanlı GWSI^20'ye bakılarak çözüldü. Bununla birlikte, bu yaklaşım sağlam bir ölçüme ulaşmak için yetersiz bulunmuştur: pilot klinik çalışmada başarısızlık oranı yaklaşık%^{20 olarak bulunmuştur 20}. Gerçek zamanlı kalite parametrelerinin dahil edilmesi, ikinci bir klinik çalışmada başarısızlığın yaklaşık% 10'a düşmesine izin verir²³. Ardından, ters sorun görüntüsünün "gerçek zamanlı" HMI'ya dahil edilmesi, yarıçap ölçümü için yaklaşık %^525'lik bir akım arıza oranı ile daha fazla iyileştirmeye olanak tanır. Yalnızca vFAS'ı ölçen ilk cihazdaki ilk arızanın yaklaşık %15 olduğunu ^unutmayın17.

Kortikal kalınlık üzerindeki güvenilirlik daha önceki bir çalışma ile benzer bulunmuştur²². Aynı prototipin önceki bir versiyonunda, ICC'nin de yaklaşık 0,1 mm'lik bir standart sapma ve yaklaşık% 3'lük bir CV ile 0,9'a yakın olduğu bulundu. Bununla birlikte, kortikal gözeneklilikte belirgin bir iyileşme gözlenir: ICC 0.6^22'den 0.8'e yükseldi ve standart sapma% 1.5'ten% 1'e düştü. En zor parametre vA'dır.0 hızının yumuşak doku hızına yakınlığı nedeniyle, yaklaşık 1500 m∙^s-1. Prob doğru şekilde hizalanırsa, A0 modu benzersiz ve sürekli görünür. Aksine, çevredeki yumuşak dokularla eşleşmeye bağlı olarak süreksiz ve/veya çoklu görünür. Bu etki özellikle küçük (4 mm'den az) veya büyük (10 mm'den fazla) yumuşak doku kalınlığına (ST.Th olarak gösterilir) sahip kişiler için güçlüdür.

Daha önce de belirtildiği gibi, kilit nokta doğru prob pozisyonunu bulmaktır. Bununla birlikte, bir dizi 10 satın alma için ortalama ve standart sapmayı gerçekleştirmek için pozisyon sadece doğru değil, aynı zamanda istikrarlı olmalıdır. Vakaların çoğunda, stabil bir şey bulmak 1 dakikadan az sürer ve bir hastanın tam ölçümü yaklaşık 5 dakika sürer. Bu çalışmada açıklanan standart protokol hastaların çoğunluğu için çok uygun olsa bile, bazı kişilerin ölçülmesi daha zordur; Doğru pozisyonları bulmak zor ama mümkündür, ancak istikrarlı bir pozisyon bulmak neredeyse imkansızdır. Bu durumda, operatör 200 alıma kadar daha uzun seriler kaydetmeyi seçebilir. En iyi satın almalar daha sonra kalite parametreleri kullanılarak çevrimdışı olarak belirlenir. Bu filtreleme gelecekte gerçek zamanlı olarak uygulanmalıdır. Uygulamada, operatör, ideal koşul protokolünün 4 serisi 10 ediniminden daha fazla seri ve/veya alım kaydeder. Bununla birlikte, normal ölçüm süresi bir bölge, önkol veya bacak için yaklaşık 5 dakika kalır. Birkaç dakika sonra HMI herhangi bir doğru konum tespit etmezse, ölçüm durur ve bir arıza olarak kabul edilir. Mevcut cihaz ve protokol ile arıza oranı %5'in altında ^{bulunmuştur25}.

Mevcut cihaz farklı sınırlamalarla karşı karşıyadır:
(i)Boyut ve ağırlık: Mevcut BDAT cihazı taşınabilir: standart bagaja sığar ve yaklaşık 25 kg ağırlığındadır. Bununla birlikte, bu ağırlık en yeni ultrasonik cihazlara göre büyüktür. Prob ve sinyal işlemenin aynı kaldığı yeni bir elektronik tasarım düşünülebilir. Bununla birlikte, özellikle yatakta veya evde sınırlı hareket kabiliyetine sahip hastalar için mevcut cihazı hareket ettirmek mümkündür.

(ıı)Alım hızı: Mevcut kare hızı yaklaşık 2-4 Hz'dir, yani ölçümün keşfi, gerçek gerçek zamanlı edinime kıyasla yavaştır, yani 25 Hz'den yüksektir. Bu, daha hızlı bilgisayarlar, daha hızlı veri analizi ve elektronik ile bilgisayar arasındaki iletim dikkate alınarak gelecekte geliştirilebilir. Alım hızındaki bir artış, ölçümün kullanıcı dostu olmasını, özellikle de doğru prob konumlandırma arayışını iyileştirecektir.

(iii)Yumuşak doku kalınlığı: Mevcut yaklaşım, tipik olarak 10 mm'den üstün olan büyük bir yumuşak doku tabakası ile sınırlıdır. Bu durumda, ilk gelen sinyal kortikal kemikle değil, yumuşak doku yolu ile bağlantılıdır. Bu nedenle, vFAS ve ilgili çift yönlü açı kullanılamaz. Aynı şekilde, büyük yumuşak doku katmanları için vA0'ın ölçülmesi çok zordur. Bu iki hız olmadan ters problem gerçekleştirilemez. Gelecekte, örneğin görüntüleme teknikleri kullanılarak başka çift yönlü düzeltme yöntemleri uygulanabilir. Büyük yumuşak doku tabakaları olan hastalar genellikle obezite ve 30 kg.m-2'den büyük Vücut Kitle İndeksi (VKİ) ile ilişkilidir.

(iv)Dalga kılavuzu düzenliliği: Ters problem yaklaşımı, birden fazla yayılma yoluna sahip düzenli bir dalga kılavuzu varsayar. Osteoporotik hastalar için, iç kortikal arayüz düzensiz olabilir ve bu nedenle, özellikle alt kısımda zayıf yönlendirilmiş dalga spektrumu görüntüleri anlamına gelir. Bu hastalar genellikle yüksek çözüm belirsizliği ile ilişkilidir. Yumuşak doku veya zayıf konumlandırma, zayıf spektrum görüntüsünün kaynağı olarak kabul edilemezse ve lowk parametre değeri düşükse, dalga kılavuzu sözde düzensizdir ve en düşük kalınlıktaki çözüm kabul edilir. Fiziksel modellemeye ihtiyaç duymayan makine öğrenmesine dayalı yaklaşımlar da kullanılabilir²⁹.

Giriş bölümünde tartışıldığı gibi, frajilite kırığı riski taşıyan hastaların tespiti için mevcut altın standart, bazı sınırlamalarla karşı karşıya olan DXA'dır: büyük boyutu, bazı bölgelerde yetersiz bulunabilirliği, nispeten yüksek maliyeti ve nispeten orta etkinliği. İlk sınırlamalar, çekici taşınabilirlikleri ve maliyetleri ile bilinen ultrasonik cihazlarla hafifletilebilir. Bununla birlikte, risk altındaki hastaları etkili bir şekilde tespit etme yeteneği en azından DXA'ya eşdeğer olmalıdır. Gerçekte, altın standartla bağlantılı referansların çoğunun (tıbbi kararlar, tedavi, maliyetler, odalar vb.) uyarlanmasını haklı çıkarmak için bazen DXA'dan daha yüksek olması beklenir. Bu nedenle bazı ultrasonik cihazlar aBMD^vekilleri 10,11,42 önermektedir. Bununla birlikte, aBMD ve ayrıca vFAS gibi klinik parametrelerin bir dezavantajı, farklı kortikal kemik özelliklerinin entegrasyonudur. Bu nedenle, tamamlayıcı bakış açıları, BDAT da dahil olmak üzere diğer ultrasonik cihazlar tarafından önerilmekte ve kortikal gözeneklilik, kalınlık veya gözenek boyutu dağılımı gibi doktor ve hasta tarafından daha kolay yorumlanabilecek parametreler önermektedir⁹. Bu parametreler geometrik ve malzeme özelliklerini yansıtır: kortikal kemik, miktar veya kalitenin bağımsız varyasyonları açısından potansiyel olarak değerlendirilebilir. Bu bakış açısı, kemik kırılganlığının farklı olası nedenlerini araştırmada çok yardımcı olabilir. Örneğin, kapsül içi veya dışı kapsüler kalça kırılganlığı kırıklarının, yani femur boynu veya trokanter kırığı bölgelerinin farklı tıbbi kökenlere sahip olduğu varsayılmaktadır⁴³. Aynı şekilde, kortikal kemik üzerinde farklı etkilere yönelik farklı ilaçların yanı sıra miktar veya kalite açısından da takip edilmesi mümkün olabilir³.

Kortikal kalınlık (0,1 mm) için BDAT ile elde edilen hassasiyetin, genellikle 0,25 mm'nin üzerinde olan diğer ultrasonik yöntemlerden daha iyi olduğunu unutmayın⁴⁴. Bu fark kısmen, BDAT ters probleminin birleşik geometrik ve malzeme varyasyonlarını hesaba katmasından kaynaklanmaktadır. Nabız ekosu gibi diğer bazı yaklaşımlar, tüm hastalar için benzersiz kemik materyali özelliklerini dikkate alır^10,44. Bu hassasiyet değeri, yaklaşık 0,1 mm (CV yaklaşık% 3), kalınlık aralığı 2 mm'den az olduğu için hastalar arasında hassas bir ayrım yapmak için gerçekten çok önemlidir. Kortikal gözeneklilik üzerindeki hassasiyet (% 1, CV yaklaşık% 14) henüz kalınlık kadar iyi değildir. Bununla birlikte, önceki tekrarlanabilirlik çalışmasına göre önemli gelişmeler gözlemlenmiştir²². Gelecekteki HMI iyileştirmeleri sayesinde, özellikle gerçek zamanlıya daha yakın kare hızı açısından yakın gelecekte benzer iyileştirmelerin elde edilmesi beklenebilir.

BDAT, DXA'nın yaygın olarak bulunmadığı bölgelerde nüfus taraması için büyük ölçekte kullanılabilir. Ayrıca, en son klinik sonuçlar, BDAT'ın DXA'dan bile daha verimli olabileceği potansiyelini gösterdi. Bununla birlikte, bu sonuçlar daha fazla hasta dahil edilerek doğrulanmalıdır. Bir sonraki zorluk çok merkezli ve/veya boylamsal çalışmalar olmalıdır^11,12. Bununla birlikte, BDAT cihazı, Almanya²³ ve İngiltere^24'te zaten yapıldığı gibi, bilimsel işbirliği için hala bir prototiptir. Kesinlikle daha hızlı ve daha taşınabilir olacak olan yeni nesil BDAT cihazlarının sanayileşmesine yönelik çabalara ihtiyaç var.

Malzemeler

Name	Company	Catalog Number	Comments
Computer	Notebook HP	mod Zbook (16 Go RAM, Inrel Core i7)	to receive the sampled signals and applying the signal processing steps. Results are displayed in quasi real time (up to 4 per second) through a dedicated Human Machine Interface (HMI, BleuSolid, Pomponne, France) allowing the measurement guidance;
Electric insulation transformer	REOMED, Solingen, Germany	IEC / EN 60601-1	to protect the device, the patient and other devices from any electric hazard
Electronic module	Althaïs, Tours, France	in-house	send excitation signals (half a period of negative voltage of 170 V) and discretize received signals (1024 time points per receiver at 20 MHz sampling frequency and 12 bit dynamic) before sending them to the computer. Delays and amplification can be adapted using linear laws in order to optimize data sampling within the accessible ranges.
Human Machine Interface	BleuSolid, Pomponne, France	N/A	HMI
Pedal switch	Scythe, Germany	USB Foot Switch 2	to start an acquisition series
Ruler	Westcott, USA	10417	to locate the measurement site
Ultrasonic probe radius	Vermon, Tours, France	in-house	1 MHz central frequency, 24 receivers with 0.8 mm pitch and two blocks of 5 transmitters with 1 mm pitch.
Ultrasonic probe tibia	Vermon, Tours, France	in-house	0.5 MHz central frequency, 24 receivers with 1.2 mm pitch and two block of 5 transmitters with 1.5 mm pitch
Ultrasonic probes			designed according to the bidirectional geometry: a single receiver array surrounded by two transmitter arrays. The three arrays are aligned, mechanically and electrically isolated in order to minimize coupling signals.   The probes are adapted to two different sites, one third distal radius and mid tibia.