Pomiar wewnątrzkostnej odpowiedzi naczyniowej na podstawie obrazowania ultrasonograficznego

Uważa się, że krążenie krwi w kościach odgrywa kluczową rolę we wzroście kości, gojeniu się złamań i rozwoju chorób kości, takich jak osteoporoza. Obecne techniki obrazowania medycznego, takie jak konwencjonalna ultrasonografia, nie wykrywają krążenia krwi w kościach. Badacze proponują opracowanie nowego typu ultrasonografii zwanej śródkostną czynnościową ultrasonografią, która umożliwi wykrywanie i charakteryzowanie krążenia krwi w litej tkance kostnej, szpiku kostnym i tkankach miękkich otaczających kość (np. mięśnie). Ponieważ większość tkanek miękkich jest zasadniczo zbudowana z wody, prędkość dźwięku w tkankach miękkich jest zbliżona do prędkości w wodzie i różni się tylko nieznacznie w zależności od rodzaju tkanek miękkich. Z tego powodu ultrasonografy kliniczne stosowane w ultrasonografii zakładają, że prędkość dźwięku w organizmie człowieka jest taka sama dla wszystkich rodzajów tkanek miękkich. To założenie jest uzasadnione w przypadku tkanek miękkich, ale nie sprawdza się w przypadku kości, ponieważ twarda tkanka kostna jest znacznie sztywniejsza niż tkanki miękkie. Sejsmolodzy mają duże doświadczenie w tworzeniu obrazów struktury Ziemi na podstawie analizy fal sprężystych, które podlegają tym samym prawom fizyki, co fale ultradźwiękowe. Podpowierzchnia Ziemi zawiera warstwy materiałów stałych i cieczy, w związku z czym jest bardzo podobna do obszaru ludzkiego ciała zawierającego kości i tkanki miękkie. Dlatego badacze będą najpierw pracować nad adaptacją sprawdzonych metod obrazowania sejsmicznego, aby umożliwić ultrasonografię kości. Po uzyskaniu prawidłowego obrazu kości badacze użyją ultrasonografu przeznaczonego do badań, aby powtórzyć ten obraz setki razy na sekundę, bardzo podobnie do filmu w zwolnionym tempie. Ponieważ krew się porusza, podczas gdy kość jest nieruchoma, intensywność obrazu zmienia się nieznacznie tam, gdzie krew się porusza. Dzięki temu analiza tych zmian umożliwia wykrycie i scharakteryzowanie przepływu krwi w obrębie kości. W ten sposób badacze spodziewają się, że będą w stanie wykryć krew płynącą z prędkością zaledwie kilku milimetrów na sekundę. Wreszcie czułość techniki wykrywania i charakteryzowania krążenia krwi w kościach zostanie oceniona u pacjentów w szpitalu i u zdrowych ochotników. Powodzenie tej pracy pomoże w zdobyciu wiedzy na temat roli krążenia krwi w kościach. W dłuższej perspektywie może pomóc w diagnostyce chorób kości.