تصميم وتنفيذ جهاز محمول لقياس كثافة العظام بالموجات فوق الصوتية
محتوى المقالة الرئيسي
الملخص
هشاشة العظام مرض يتميز بانخفاض كتلة العظام مما يزيد من خطر الإصابة بالكسور. يعتبر مقياس كثافة امتصاص الأشعة السينية ثنائي الطاقة (DXA) بمثابة المعيار الذهبي لقياس كثافة المعادن في العظام (BMD). في سورية، يعد DXA مكلفاً وغير متوفر على نطاق واسع ويقترن بتردد قوي بين المرضى فيما يتعلق بالتعرض للإشعاع المؤين. من ناحية أخرى، وجدت العديد من الدراسات الحديثة أن الموجات فوق الصوتية الكمية (QUS) مفيدة في تحديد تشخيص هشاشة العظام وإعطاء معلومات دقيقة حول صفات العظام. كان الهدف من هذه الدراسة هو تصميم وبناء جهاز قياس كثافة العظام بالموجات فوق الصوتية لقياس كثافة المعادن بالعظام. الجهاز محمول (0.4 كيلو غرام) وهو اقل تكلفة بكثير وليس له اي اثر ضار من الاشعاعات المؤينة. تم تصميم الجهاز باستخدام زوج من أجهزة توليد واستشعار بالموجات فوق الصوتية HC-SR04 لإرسال واستقبال الموجات فوق الصوتية عبر العظم ثم تضخيمها وقراءتها رقمياً باستخدام منصة Arduino. تم تنفيذ الجهاز باستخدام نموذج مُصمم مسبقاً باستخدام برنامج CAD، مع رأس قياس متحرك بحيث يمكن أن يكون مناسباً للعديد من المرضى من مختلف الأعمار. تم اختبار الجهاز على العديد من الأفراد الأصحاء والمرضى من مختلف الجنسين، الذين تتراوح أعمارهم بين 18 و 85 عاماً، كما تمت معايرته والتحقق من صحته باستخدام قيمة كثافة المعادن بالعظام التي يوفرها مقياس كثافة العظام DXA. أظهرت النتائج أن أجهزتنا حساسة بدرجة كافية للتمييز بين الأفراد الأصحاء والمرضى باستخدام أدوات منخفضة التكلفة. وفقًا لذلك، قد يكون للجهاز المقترح فرصة جيدة في المستقبل ليتم اعتباره مقياس كثافة عظام محمول فعال ومنخفض التكلفة.
Received 20/02/2023
Revised 19/05/2023
Accepted 21/05/2023
Published Online First 20/10/2023
تفاصيل المقالة
هذا العمل مرخص بموجب Creative Commons Attribution 4.0 International License.
كيفية الاقتباس
المراجع
Aibar-Almazán A, Voltes-Martínez A, Castellote-Caballero Y, Afanador-Restrepo DF, Carcelén-Fraile MDC, López-Ruiz E. Current status of the diagnosis and management of osteoporosis. Int J Mol Sci. 2022; 23(16): 9465. https://doi.org/10.3390/ijms23169465
Maalouf G, Gannagé-Yared MH, Ezzedine J, Larijani B, Badawi S, Rached A, et al. Middle East and North Africa consensus on osteoporosis. JMNI - 2007; 7(2): 131. https://www.ismni.org/jmni/pdf/28/05MAALOUF.pdf
Bakir MA, Hammad KB, Habil KM. Bone mineral density in healthy Syrian women measured by dual energyX-ray absorptiometry. Anthropol Rev. 2018; 81(1): 18-28. http://dx.doi.org/10.2478/anre-2018-0002
Xie Q, Chen Y, Hu Y, Zeng F, Wang P, Xu L, et al. Development and validation of a machine learning-derived radiomics model for diagnosis of osteoporosis and osteopenia using quantitative computed tomography. BMC Med Imaging. 2022; 22(1): 1-9. https://doi.org/10.1186/s12880-022-00868-5 .
Theander L, Willim M, Nilsson JÅ, Karlsson M, Åkesson KE, Jacobsson LT, et al. Changes in bone mineral density over 10 years in patients with early rheumatoid arthritis. RMD open. 2020; 6(1): e001142. http://dx.doi.org/10.1136/rmdopen-2019-001142
Lyons-Reid J, Kenealy T, Albert BB, Ward KA, Harvey N, Godfrey KM, et al. Cross-calibration of two dual-energy X-ray absorptiometry devices for the measurement of body composition in young children. Sci Rep. 2022; 12(1): 13862. https://doi.org/10.1038/s41598-022-17711-0
Sweileh WM, Al-Jabi SW, Zyoud SE, Sawalha AF, Ghanim MA. Osteoporosis is a neglected health priority in Arab World: a comparative bibliometric analysis. Springerplus. 2014; 3: 1-7. https://doi.org/10.1186%2F2193-1801-3-427
Laugier P. Instrumentation for in vivo ultrasonic characterization of bone strength. IEEE Trans Ultrason Ferroelectr Freq Control. 2008; 55(6): 1179-96. https://doi.org/10.1109/tuffc.2008.782
Krieg MA, Barkmann R, Gonnelli S, Stewart A, Bauer DC, Barquero LD, et al. Quantitative ultrasound in the management of osteoporosis: the 2007 ISCD Official Positions. J Clin Densitom. 2008; 11(1): 163-87. https://doi.org/10.1016/j.jocd.2007.12.011
Grimal Q, Laugier P. Quantitative ultrasound assessment of cortical bone properties beyond bone mineral density. IRBM. 2019; 40(1): 16-24. https://doi.org/10.1016/j.irbm.2018.10.006
Bennett JE, Austin TM, Hayes AM, Reinking MF. Analysis of Calcaneal Bone Mineral Density (cBMD) in Healthy College Students. Int J Sports Phys Ther. 2022; 17(2): 218. https://doi.org/10.26603/001c.31653
Roberts JA, Shen Y, Strehlau R, Patel F, Kuhn L, Coovadia A, et al. Comparison of quantitative ultrasonography and dual X-ray absorptiometry for bone status assessment in South African children living with HIV. Plos one. 2022; 17(10): e0276290. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0276290
Ghani RF, Hassan HS. Human computer interface for wheelchair movement. Baghdad Sci J. 2017; 14(2): 0437. https://doi.org/10.21123/bsj.2017.14.2.0437
American Bone Health. Understanding Bone Density Results, Your T-score and Z-score Explained. Data accessed: 25 Dec 2020. From website: https://americanbonehealth.org/bone-density/understanding-the-bone-density-t-score-and-z-score/
Kanis JA, McCloskey EV, Harvey NC, Johansson H, Leslie WD. Intervention thresholds and the diagnosis of osteoporosis. J Bone Miner Res. 2015; 30(10): 1747-53. https://doi.org/10.1002/jbmr.2531
Farhan LO, Taha EM, Farhan AM. A Case control study to determine Macrophage migration inhibitor, and N-telopeptides of type I bone collagen Levels in the sera of osteoporosis patients. Baghdad Sci J. 2022; 19(4): 0848. https://doi.org/10.21123/bsj.2022.19.4.0848
Bąk-Drabik K, Adamczyk P, Chobot A, Pluskiewicz W. Skeletal status assessed by quantitative ultrasound and dual-energy X-ray absorptiometry in children with inflammatory bowel disease: A 2-year prospective study. Clin Res Hepatol Gastroenterol. 2020; 44(5): 768-77. https://doi.org/10.1016/j.clinre.2019.09.004