Una nuova tecnica a ultrasuoni fornisce un modo non invasivo per valutare la struttura ossea su microscala. I ricercatori sperano di mettere a punto la tecnica da utilizzare nella valutazione del rischio e del trattamento dell'osteoporosi.

I ricercatori hanno anche dimostrato che una variazione della stessa tecnica può distinguere tra tumori e tessuto sano in uno studio che utilizza topi di laboratorio.

"Una cosa eccitante di queste tecniche è che abbiamo preso una delle carenze degli ultrasuoni e l'abbiamo trasformata a nostro vantaggio, "dice Marie Muller, un assistente professore di ingegneria meccanica e aerospaziale presso la North Carolina State University e corrispondente autore di articoli sui due studi.

Il difetto è il fatto che gli ultrasuoni non possono darci immagini chiare se usati in supporti complessi, come l'osso. Questo perché le onde ultrasoniche rimbalzano dappertutto in questi ambienti complessi, rendendo impossibile calcolare quanto hanno viaggiato.

"Nell'osso, ad esempio, le onde sonore viaggeranno attraverso le parti solide dell'osso e poi si disperderanno ogni volta che colpiranno un poro, " Dice Muller. "Abbiamo scoperto che questo è un modo utile per valutare la microstruttura di un osso".

Muller e i suoi collaboratori hanno teorizzato che osservando la velocità con cui le onde ultrasoniche si diffondono da un sito osseo, possono valutare sia il numero di pori in una data area, o la densità dei pori, sia la dimensione di quei pori.

"Il documento di prova che abbiamo appena pubblicato rileva che esiste una correlazione coerente tra la costante di diffusione e la dimensione e la densità dei pori ossei, " dice Muller. "Tuttavia, vale la pena notare che questo è stato fatto in un modello computazionale. Attualmente stiamo facendo uno studio in vivo con pazienti umani e uno studio in vitro con ossa umane.

"Siamo ad almeno anni dalle applicazioni cliniche, ma se i risultati reggono, potremmo avere un modo per monitorare regolarmente i pazienti per determinare la salute dell'osso. Ciò significa che le persone possono monitorare il loro potenziale rischio di osteoporosi senza doversi preoccupare dell'esposizione alle radiazioni associata ai raggi X. Inoltre, la tecnica potrebbe aiutare i ricercatori e gli operatori sanitari a determinare l'effetto degli sforzi per il trattamento dell'osteoporosi".

Poiché la ricerca è in corso, non sono stati stabiliti protocolli chiari, rendendo difficile stimare i costi, anche se sarebbe probabilmente paragonabile alle applicazioni di valutazione ecografica esistenti, e molto più economico della scansione TC ad alta risoluzione.

Muller ha anche condotto uno studio che ha utilizzato una tecnica quasi identica per cercare di distinguere tra tessuti molli sani e tumori solidi in un modello di ratto.

Lo studio sul tumore ha utilizzato microbolle iniettate nel sistema vascolare di ratti da laboratorio. Poiché le bolle causano la dispersione delle onde ultrasoniche, proprio come i pori nelle ossa, gli ultrasuoni possono monitorare i cambiamenti nella densità delle microbolle mentre viaggiano attraverso la rete di vasi sanguigni di un topo.

Poiché i tumori creano reti di vasi sanguigni più dense e complesse di quelle che si trovano nei tessuti sani, i ricercatori hanno scoperto che potevano identificare i tumori cercando le aree in cui le microbolle erano lente a diffondersi.

"Siamo entusiasti di questa scoperta, e sperano di ottenere finanziamenti che ci permettano di andare avanti con questa linea di ricerca, "dice Muller.

Il documento sulla microstruttura ossea, "Costante di diffusione acustica dell'osso corticale:studio di simulazione numerica dell'effetto della dimensione e della densità dei pori sulla dispersione multipla, " è stato pubblicato l'8 agosto nel Journal of the Acoustical Society of America .

Il paper su tumori e tessuti molli, "La diffusione multipla degli ultrasuoni con microbolle può differenziare tra tumore e tessuto sano in vivo, " è stato pubblicato il 31 maggio sulla rivista Fisica in Medicina e Biologia .