QUS – equipamentos

É comum classificar-se os equipamentos de medição por QUS em duas classes, em função do arranjo específico dos transdutores. Assim, existem as técnicas de transmissão transversal e as técnicas de transmissão axial [10], que se descrevem a seguir.

Transmissão transversal

A técnica de transmissão transversal utiliza dois transdutores piezoeléctricos, um transmissor e um recetor, colocados em lados opostos do local esquelético a avaliar. Apesar do calcâneo (osso do calcanhar) ser o local esquelético ideal para este tipo de medição, este método tem-se estendido a medições nas falanges dos dedos [10].

Transmissão transversal no osso trabecular:

A técnica de transmissão transversal no osso trabecular (que inclui a transmissão segundo uma camada externa e fina de osso cortical) corresponde à abordagem mais utilizada no campo dos QUS. A maioria dos aparelhos utilizados são configurados para medições no calcâneo, sendo que a tecnologia utilizada pode variar em relação à forma de acoplamento da onda ultrassónica e à seleção da região onde se irá efetuar a medição [43]. A Figura 3.1 ilustra o princípio básico desta técnica.

Figura 3.1 - Princípio da transmissão transversal no calcâneo. O pé e os transdutores são imersos num banho de

água. A seta representa a direção de penetração da onda ultrassónica do transdutor emissor para o transdutor recetor. A água é utilizada para garantir um acoplamento apropriado entre a onda acústica e a pele. Adaptado de [10, 43].

Apesar deste princípio geral, foram desenvolvidas algumas mudanças nesta tecnologia, incluindo a utilização de um gel como meio de acoplamento, ao invés de água. Isto faz com que seja desnecessário um reservatório de água. Este método requer diferentes técnicas para garantir um acoplamento adequado entre os US e a pele. Outra solução plausível consiste no

uso de um pequeno reservatório de água com os transdutores submersos e um diafragma entre a água e a pele. O diafragma coberto com gel é pressionado contra a pele através do aumento da pressão na água [10, 43].

Uma vez que frequências elevadas estão sujeitas a uma atenuação acentuada no osso trabecular, a gama típica utilizada nas medições ósseas trabeculares encontram-se no intervalo de 0,2-0,8 MHz [43]. As variáveis SoS e BUA são normalmente as mais utilizadas neste tipo de estudo, bem como as que resultam de uma combinação destas: índice de stiffness e QUI [41- 43]. A variável SoS (expressa em m/s) corresponde não só à velocidade de propagação dos US no osso, mas também é afetada pela velocidade nas camadas adjacentes de tecido mole e no meio de acoplamento. Adicionalmente, devido à diversidade das técnicas que se encontram em uso, não é possível uma comparação direta entre os valores de SoS obtidos a partir de diferentes dispositivos. Isto não é necessariamente uma desvantagem, mas o impacto das diferentes técnicas e das fontes de erro na sensibilidade do método de deteção e seguimento das mudanças osteoporóticas tem que ser tidos em conta [41, 43].

Ondas ultrassónicas de diferentes frequências são atenuadas no osso trabecular de diferentes graus. A atenuação é tanto maior quanto maior for a frequência. O declive da curva de atenuação versus a frequência representa a variável BUA, expressa em dB/MHz. Comparativamente com o osso saudável, o valor de BUA é menor num osso osteoporótico. Um aumento na massa óssea provoca distorções na propagação ultrassónica e portanto maior atenuação nas frequências elevadas. Isto resulta num valor elevado de BUA [43].

Transmissão transversal no osso cortical:

A utilização deste método restringe-se à medição da variável Ad-SoS nas primeiras falanges dos dedos. As medições são conduzidas para quatro falanges (II-IV), sendo que o resultado final resulta da média das quatro medições. O equipamento é composto por um calibrador eletrónico, que mede a distância entre os dois transdutores, um transmissor e um recetor, posicionados em lados opostos nas metáfises das falanges [10, 43]. O aparelho de medição pode ser observado na Figura 3.2.

Figura 3.2 - a) Ilustração da medição por transmissão transversal na falange dos dedos das mãos; b) local de

propagação dos US através da falange. Adaptado de [10, 43].

Tal como referido anteriormente, a variável standard neste método é a Ad-SoS. Esta é calculada através da razão entre a distância de separação dos dois transdutores e o tempo de voo (TOF) da onda ultrassónica. O TOF é o intervalo que decorre entre a imissão do sinal ultrassónico e o tempo em que o sinal recebido ultrapassa um determinado threshold [43] (a determinação deste tempo encontra-se implícita na Figura 3.3). No osso com osteoporose, a Ad-SoS é baixa, mas a amplitude também sofre um decréscimo. Neste caso, o threshold para cálculo do TOF é atingido num ponto mais tardio no tempo, tal como se pode constatar na Figura 3.3.b, que representa o TOF de uma mulher pós-menopáusica com osteoporose, comparado com o TOF de uma mulher pós-menopáusica normal (Figura 3.3.a) [10, 43]. Quanto maior for o TOF menor será a Ad-SoS, uma vez que são variáveis inversamente proporcionais. Portanto, concluiu-se que o TOF depende da amplitude do sinal recebido, combinando os efeitos do decréscimo da velocidade e da amplitude no osso osteoporótico [43].

Figura 3.3 - Representação esquemática do sinal registado numa a) mulher pós-menopáusica normal e numa b)

Transmissão Axial

A técnica de transmissão axial (desenvolvida inicialmente em 1950 para estudar o processo de recuperação de fraturas no osso cortical) usa um transmissor e um recetor, colocados no mesmo lado anatómico, para medir a velocidade do som ao longo da camada de osso cortical. Os transdutores são colocados em cima da pele e medem o tempo de chegada da onda que se propaga ao longo do eixo do osso e é detetada em primeiro lugar pelo recetor. Contrariamente à técnica de transmissão transversal (que requer a colocação de dois transdutores em locais anatómicos opostos), a de transmissão axial é tal que a configuração dos transdutores é mais simples. Nesta, o emissor e o recetor são colocados apenas num lado anatómico, fazendo com que se possa estender facilmente a um maior número de locais e, simultaneamente, oferecendo a possibilidade de medir uma maior variedade de estruturas ósseas [10, 43].

Todas as abordagens de transmissão axial baseiam-se no mesmo princípio básico, isto é, diferentes ondas podem contribuir para o sinal medido. Assim, os sinais medidos nos recetores são uma combinação de todas as ondas que se propagam axialmente ao longo do eixo do osso [10]. A SoS é medida com base na separação dos transdutores e no TOF da onda. Este tempo é afetado pelas propriedades do tecido mole sobrejacente. Contudo, através do uso de um array de transdutores, o efeito do tecido mole pode ser facilmente compensado, sendo a velocidade de propagação calculada apenas no osso [43]. A Figura 3.4 apresenta o princípio básico de funcionamento da técnica de transmissão axial, bem como uma representação no domínio dos tempos de um sinal típico.

Figura 3.4 - Representação da transmissão axial no antebraço: a) probe ultrassónica contendo dois emissores

colocados nas extremidades; a zona recetora é central; b) princípio da transmissão axial e aquisição do sinal utilizando um array de recetores; c) sinal típico no domínio temporal, obtido no rádio do antebraço. Adaptado de [10].