Подействуют ли мои препараты от мышечной дистрофии? Измерение здоровья мышц с помощью ультразвуковых изображений с низким разрешением

В исследовании, представленном 30 октября на ежегодном собрании Акустического общества Америки, исследователи определили, насколько хорошо мышцы, поврежденные мышечной дистрофией, реагировали на лекарство у мышей с животной формой болезни. Они сделали это, обработав ультразвуковые данные способом, подходящим для небольших, маломощных и относительно недорогих инструментов. Такие приборы, называемые устройствами для оказания медицинской помощи, позволяют врачам оказывать медицинскую помощь пациенту.Физик Майкл С. Хьюз из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории Министерства энергетики выполнил работу с коллегами Джоном Э. Маккарти, Джоном Н. Маршем и Сэмюэлем А. Виклайном в Вашингтонском университете в Сент-Луисе, штат Миссури.

Хотя это небольшое исследование с участием животных, оно основано на работе с людьми, которая показывает, что неинвазивный ультразвук может отслеживать состояние мышц. Мышечная дистрофия Дюшенна, часто сокращаемая до МДД, поражает одного из 3500 новорожденных мужского пола.

Стероиды могут помочь замедлить дегенерацию мышц, но слишком большое количество лекарств вызывает другие проблемы, такие как увеличение веса и высокое кровяное давление.«Результат подразумевает, что вы можете контролировать лекарственную терапию с помощью дешевых стационарных устройств», — сказал Хьюз. «Мы хотели бы иметь возможность использовать маломощные портативные инструменты, такие как ультразвуковой ультразвуковой микрофон размером с микрофон, который может поместиться на смартфоне».

Медицинским работникам и пациентам нужны быстрые и простые в использовании медицинские инструменты и диагностические тесты, которые они могут принести к пациенту, домой или в поле. Некоторые методы лечения болезней требуют постоянного контроля, например, уровень глюкозы в крови у людей с диабетом или артериальное давление у людей с сердечными заболеваниями.При МДД мышцы не восстанавливаются должным образом, что приводит к их дегенерации в течение нескольких десятилетий. Мальчики и мужчины с этим заболеванием, которым МДД поражает больше всего, обычно принимают стероиды, чтобы продлить здоровье мышц.

Стероиды имеют серьезные побочные эффекты, поэтому пациенты должны принимать ровно столько, сколько им нужно, но эффективность контролировать сложно.Введите УЗИ.

Здоровые мышцы содержат аккуратно упорядоченные клетки, но мышцы с МДД становятся фиброзными и покрываются жиром, проникающим в ткани. Поскольку здоровые и больные мышцы выглядят по-разному на ультразвуковых изображениях, исследователи изучали, как использовать ультразвук для отслеживания прогрессирования заболевания и реакции мышц на лекарства.Ранее исследователи, в том числе Хьюз, Маккарти и его коллеги, изучали мышей с генетическими мутациями, имитирующими мышечную дистрофию.

Обрабатывая мутантных мышей стероидами, они обнаружили, что могут обрабатывать ультразвуковую информацию таким образом, чтобы можно было измерить разницу между здоровыми, поврежденными и обработанными мышцами — метод, позволяющий выводить число на экран.Но для более ранней работы требовалось больше данных, чем могли бы собрать небольшие портативные ультразвуковые гаджеты, подключенные к смартфону с помощью USB-кабеля.

Хьюз и Маккарти хотели знать, могут ли они также различать здоровые, больные и обработанные мышцы, если они собрали менее 10 процентов исходных данных. Они вернулись к ультразвуковым данным, которые они собрали у пяти здоровых мышей, у четырех из них мышечная мышечная дистрофия, оставшаяся без лечения, и у четырех, которые страдали, но лечились стероидами в течение двух недель.

Чтобы использовать меньше данных, им нужно было увеличить релевантную информацию в ультразвуковых данных и преуменьшить значение нерелевантного фонового «шума». Для этого они использовали математический трюк, называемый сплайном, который сглаживает данные до средних значений.

С добавлением сплайна в свою программу обработки они повторно проанализировали одну восьмую или одну шестнадцатую данных.Команда обнаружила, что даже имея только одну шестнадцатую часть данных, они смогли измерить разницу между обработанными и необработанными мышцами. Конечно, у людей мышцы намного больше, чем у мышей, поэтому исследователям придется скорректировать объем ультразвуковых данных, чтобы учесть это, но Хьюз и Маккарти ранее показали, что это возможно в другом исследовании.«Если мы сможем оптимизировать обработку, мы сможем повысить чувствительность и обеспечить производительность в реальном времени», — сказал Хьюз. «Люди с мышечной дистрофией должны принимать наименьшее количество стероидов, которое даст им максимальный терапевтический эффект.

Это позволит им это сделать».Эта работа была поддержана Национальным институтом здравоохранения и Национальным научным фондом.


Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.