Ultrasonido de baja resolución para medir salud muscular

En el estudio, presentado el 30 de octubre de 2014, durante el congreso de la Sociedad Acústica de América (ASA), celebrado en Indianápolis (IN, EUA), los investigadores determinaron que tan bien los músculos dañados por la distrofia muscular respondieron a un fármaco en ratones con una forma animal de la enfermedad. Lo hicieron mediante el procesamiento de datos de ultrasonidos de una manera conveniente para instrumentos pequeños, de baja potencia, y comparativamente baratos llamados dispositivos en los puntos de atención (POC).

El físico Michael S. Hughes del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico del Departamento de Energía (DOE) de Estados Unidos (Richland, WA, EUA) realizó el trabajo con los colegas, Dres. John E. McCarthy, Jon N. Marsh, y Samuel A. Wickline, mientras se encontraba en la Universidad de Washington en St. Louis (MO, EUA). Aunque es un pequeño estudio con animales, se basa en la investigación realizada en individuos, que revela que el ultrasonido no invasivo puede realizar un seguimiento de la salud muscular. La distrofia muscular de Duchenne (DMD) afecta a uno de cada 3.500 nacimientos de varones. Los esteroides pueden ayudar a ralentizar la degeneración muscular, pero demasiado medicamento provoca otros problemas tales como el aumento de peso y un aumento de la presión arterial. “El resultado implica que se podrá supervisar la terapia con medicamentos utilizando dispositivos baratos en los puntos de atención”, dijo el Dr. Hughes. “Nos gustaría ser capaces de utilizar los instrumentos de mano, de baja energía, como un ecógrafo del tamaño de un micrófono que puede caber en un teléfono inteligente”.

Los trabajadores de la salud y los pacientes quieren instrumentos médicos rápidos y fáciles de usar y pruebas de diagnóstico que se pueden llevar hasta la cama, la casa del paciente o al campo. Algunos tratamientos para la enfermedad requieren una vigilancia constante, como de la glucosa en sangre en las personas con diabetes o de la presión arterial para las personas con enfermedades del corazón.

En la DMD, los músculos no se pueden reparar a sí mismos lo suficiente, provocando que los músculos se degeneran durante varias décadas. Los muchachos y los hombres con la enfermedad toman esteroides para prolongar la salud muscular. Los esteroides tienen efectos secundarios graves, por lo que los pacientes sólo deben tomar lo que necesitan, pero es difícil de hacer el seguimiento de la efectividad. El músculo sano contiene células perfectamente ordenadas, pero los músculos en la DMD se vuelven fibrosos y llenos de grasa que se infiltra en el tejido. Dado que los músculos sanos y enfermos se ven diferentes en las imágenes de ultrasonido, los investigadores han estado explorando cómo utilizar el ultrasonido para controlar la progresión de la enfermedad y la respuesta del músculo a los medicamentos.

Anteriormente, los investigadores habían estudiado ratones con mutaciones genéticas que emulaban la distrofia muscular. Cuando trataron los ratones mutantes con esteroides, descubrieron que podían procesar la información de los ultrasonidos de una manera tal que podían medir la diferencia entre los músculos sanos, dañados y tratados, una técnica que podía colocar un número en una pantalla.

Sin embargo, las investigaciones anteriores requirieron más datos de los que los pequeños dispositivos de ultrasonido portátiles, enganchados en un teléfono inteligente con un cable de bus serie universal (USB), eran capaces de recoger. Los Dres. Hughes y McCarthy querían ver si podían diferenciar también entre los músculos sanos, enfermos, y tratados si recolectaban menos de 10% de los datos originales. Regresaron a los datos de la ecografía, que se habían reunido en cinco ratones sanos, cuatro afligido con distrofia muscular que no se habían tratado, y cuatro afectados pero tratados con esteroides durante dos semanas.

Para utilizar menos datos, necesitaban aumentar la información pertinente en los datos de ultrasonido y suprimir el ruido de fondo irrelevante. Para ello, utilizaron un truco matemático llamado una spline, que agiliza los datos en valores promedio. Añadiendo una spline a su programa de procesamiento, re-analizaron, ya sea un octavo o un dieciseisavo de los datos. Los investigadores descubrieron que, incluso con sólo una decimosexta parte de los datos, fueron capaces de medir la diferencia entre los músculos tratados y los músculos no tratados. Puesto que los seres humanos tienen los músculos mucho más grandes que los ratones, los investigadores tendrían que ajustar la cantidad de datos de ultrasonidos para temer eso en cuenta, pero los investigadores habían mostrado anteriormente que esto es posible en una investigación diferente.

“Si somos capaces de optimizar el tratamiento, entonces podremos aumentar la sensibilidad y, de esa manera, proporcionar un desempeño en tiempo real”, dijo el Dr. Hughes. “Las personas con distrofia muscular tienen que tomar la menor cantidad de esteroides posible que les suministre el efecto terapéutico máximo. Este equipo les permitiría hacer eso”.


Enlaces relacionados:

Pacific Northwest National Laboratory

Washington University in St. Louis