Ultrasonido doppler con vector tisular para visualizar músculos y movimiento de los tendones

Los científicos han desarrollado un nuevo método que utiliza un ultrasonido Doppler para cuantificar la cinemática muscular. La nueva tecnología, que ha sido diseñada para visualizar el músculo y el movimiento del tendón durante tareas dinámicas, puede proporcionar una herramienta metodológica complementaria para estudios biomecánicos en un ambiente clínico o de laboratorio.

Las articulaciones lesionadas y dolorosas presentan una dinámica complicada de compresión de la cual pueden ayudarse los médicos a averiguar cómo manejar una variedad de condiciones. Para visualizar el proceso involucrado en las tareas dinámicas de músculo y tendón, el paciente tiene que ser visualizado mientras usa la articulación lesionada.


Los investigadores han desarrollado una técnica novedosa de imagenología Doppler de vector de tejido (vTDI) que puede usarse para medir la velocidad de contracción músculo-esquelética, tensión, y tasa de tensión con resolución temporal submilimétrica durante actividades dinámicas usando ultrasonido. Los investigadores de la Universidad George Mason (Fairfax, VA, EUA; www.gmu.edu) han diseñado la tecnología nueva que usa las modalidades existentes para proporcionar un cuadro integral de cómo funcionan las partes músculo-esqueléticas de la pierna.

Se fijan bolas blancas pequeñas a puntos específicos sobre el cuerpo del paciente y se une una sonda de ultrasonido a la pierna. Luego se le pide al paciente realizar varias tareas mientras que el ultrasonido está registrando y las cámaras monitorizan las bolas para determinar exactamente cómo se está moviendo la persona. La fusión de las dos modalidades suministra una capacidad nueva para optimizar la efectividad de los estudios biomecánicos. Además, se pueden usar otras técnicas, como la electromiografía (EMG), en conjunto para ganar datos adicionales.

Los resultados del estudio fueron publicados en un artículo de acceso abierto con un video en Septiembre de 2013 en la revista JoVE. La meta de este estudio temprano fue investigar la repetibilidad y la aplicabilidad potencial de la técnica vTDI para medir las velocidades músculo esqueléticas durante una tarea de caída-aterrizaje, en individuos sanos.

Las mediciones vTDI pueden realizarse concurrentemente con otras técnicas biomecánicas, como captura de movimiento tridimensional (3D) para cinemática y cinética articulares, la EMG para la sincronización de la activación muscular y las placas de fuerza para la fuerza de reacción del suelo. La integración de esas técnicas complementarias, podrían llevar a una compresión mejor de la función muscular dinámica y la disfunción subyacente a la patogénesis y la patofisiología de las enfermedades músculo esqueléticas.

El ultrasonido diagnóstico puede permitir la imagenología diagnóstica de músculos y tendones en tiempo real, y por lo tanto es una alternativa atractiva para medir la dinámica músculo esquelética y la función durante la ADL. Las mediciones cuantitativas basadas en ultrasonido de la morfología y arquitectura del músculo, como el espesor muscular, la longitud, la amplitud, el área de sección cruzada (ASC), el ángulo de pennación de la fibra y la longitud del fascículo han sido muy usadas. Los métodos de procesamiento de imagen se han empleado, recientemente, para evaluar y cuantificar esas mediciones cuantitativas durante tareas dinámicas. Esos avances han permitido un método metodológico nuevo para entender la función muscular in vivo. Sin embargo, esos métodos se han apoyado principalmente en el uso de ultrasonido convencional de escala de grises (o modo B), y por lo tanto no han explotado totalmente las posibilidades del ultrasonido para medir las velocidades tisulares, tensión y la tasa de tensión usando los principios Doppler, que han demostrado ser valiosos para evaluar la función muscular cardiaca.

La técnica vTDI puede hacer mediciones de los músculos y los tendones durante tareas muy dinámicas (por ej., caída-aterrizaje, postura), a altas velocidades de cuadro. Los investigadores han implementado este método en un sistema de ultrasonido disponible comercialmente con una interfaz de investigación, permitiendo que este estudio se haga en un ambiente clínico.

El vector TDI se basa en estimar el vector de velocidad resultante de las mediciones de velocidad Doppler tomadas desde dos o más direcciones independientes. Se usó un sistema de ultrasonido con una interfaz de investigación para desarrollar vTDI. La interfaz de investigación permitió la conformación del rayo de nivel bajo y el control de la secuencia de pulso usando un kit de desarrollo de software (SDK). Se usó un transductor de hilera lineal de 5–14 MHz, que consta de 128 elementos transductores y con un campo de vista de 38-mm. La interfaz de investigación se empleó para dividir el transductor de matriz en dos aperturas de transmitir y recibir y dirigir los haces de recibir en 15° con respecto al normal. El haz de transmisión se centró en la región de interés (por ej., el vientre muscular). Las aperturas de transmitir y recibir fueron configuradas para 32 elementos.

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George Mason University