Istraživači su uspostavili skup parametara koji se mogu odrediti pomoću ultrazvuka za kvantitativno merenje različitih fizičkih karakteristika pluća. Istraživači su takođe pokazali da se parametri mogu koristiti za preciznu dijagnozu i procenu težine plućnih bolesti na životinjskom modelu.
Rad, „Kvantitativni ultrazvuk pluća za stadijum i praćenje intersticijskih plućnih bolesti,“ objavljen je u otvorenom pristupu u časopisu Naučni izveštaji.
„Bolesti mogu uticati na pluća na mnogo različitih načina“, kaže Mari Muller, ko-stariji autor rada o radu i vanredni profesor mašinstva i vazduhoplovstva na Državnom univerzitetu Severne Karoline. „One mogu da promene mikrostrukturu pluća, elastičnost plućnog tkiva, vrstu i količinu tečnosti u plućima i tako dalje. Svaka od ovih promena se može meriti ultrazvukom. Naš cilj je ovim radom bio da uspostavimo jasne parametre za ove karakteristike pluća i odredite koja kombinacija parametara je povezana sa različitim plućnim bolestima.“
„Da budemo jasni, govorimo o numeričkim merenjima za svaki parametar“, kaže Muller, koji je takođe na fakultetu na Zajedničkom odeljenju za biomedicinsko inženjerstvo u NC State i Univerzitetu Severne Karoline u Čapel Hilu.
„Dakle, ako postoje tri parametra povezana sa bolešću, imali bismo tri broja — po jedan za svaki parametar. Tada možemo da koristimo matematičku formulu koja kombinuje ta tri broja da bismo napravili rezultat biomarkera. Taj rezultat ne samo da nam govori da li postoji specifičan zdravstveni problem, ali koliko je ozbiljan problem“.
Istraživači su započeli generisanjem parametara za merenje širokog spektra karakteristika pluća, kao što su gustina alveola ili količina tečnosti u plućima. Istraživači su takođe prilagodili postojeće ultrazvučne parametre koji se koriste u drugim organima za upotrebu na plućnom tkivu. Ukupno, ovo je rezultiralo sa ukupno 60 parametara.
Istraživači su zatim izmerili svih 60 parametara u plućima pacova koji su bili zdravi ili su imali različite stadijume fibroze ili edema. Fibroza je stvaranje ožiljaka na plućnom tkivu. Edem se odnosi na nakupljanje tečnosti u plućima.
„Potom smo koristili statističke metode da identifikujemo koje su kombinacije parametara povezane sa datim zdravstvenim stanjem i dovoljno osetljive da izmerimo ozbiljnost zdravstvenog problema“, kaže Muller.
Kroz ovaj proces, istraživači su otkrili da je samo pet parametara neophodno za procenu fibroze i edema: tri za fibrozu i dva za edem.
„Jedan od izazova sa mnogim dijagnostičkim alatima je da često postoji kompromis između osetljivosti i specifičnosti“, kaže Muller. „Veoma osetljivi test može praktično da garantuje da ćete otkriti problem, ali to takođe obično znači da može biti mnogo lažnih pozitivnih rezultata. S druge strane, vrlo specifičan test vam skoro nikada neće dati lažno pozitivan, ali može takođe propuštaju dosta zdravstvenih problema koje bi trebalo da otkriju ili ne mogu da procene ozbiljnost određene bolesti.“
„Uzbuđeni smo zbog ovog novog dijagnostičkog alata jer je i veoma osetljiv i veoma specifičan“, kaže Muller. „I mi smo u mogućnosti da imamo tu kombinaciju specifičnosti i osetljivosti jer merimo više parametara.“
Jedan od načina na koji su mogli da procene osetljivost novog alata je korišćenje tretmana fibroze. Pošto su pacovi koji su imali fibrozu dobili tretman, novi dijagnostički alat je mogao da izmeri poboljšanja u plućnom tkivu pacova.
Istraživači su razvili softver za obradu podataka koji se može koristiti u kombinaciji sa postojećim ultrazvučnim hardverom za određivanje brojeva za svako merenje parametara, kao i za uspostavljanje rezultata biomarkera za edem i fibrozu.
„Utvrdili smo da ovo dobro funkcioniše u modelu pacova“, kaže Muller. „Sledeći koraci uključuju računarske simulacije, in vitro testiranje i testiranje modela na životinjama kako bi se utvrdilo da ova tehnika može da funkcioniše u slučajevima kada ultrazvuk mora da prodre kroz mnogo deblji zid grudnog koša. Ako to prođe dobro, nastavićemo sa kliničkim ispitivanjima.“
„Takođe, pošto smo uspostavili 60 parametara – što je mnogo – optimistični smo da se ova tehnika može koristiti u budućnosti za identifikaciju dijagnostičkih biomarkera za niz drugih plućnih stanja.“
