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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.17.2020.tde-07092020-095401
Document
Author
Full name
Paulo Moraes Agnollitto
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Ribeirão Preto, 2020
Supervisor
Committee
Barbosa, Marcello Henrique Nogueira (President)
Aihara, André Yui
Júnior, Jorge Elias
Pavan, Théo Zeferino
Title in Portuguese
Caracterização da resposta acústica por vibro-acustografia em fêmures de camundongos em um modelo experimental ex-vivo
Keywords in Portuguese
Camundongo
MicroCT
Osteoporose
Ultrassom
Vibro-acustografia
Abstract in Portuguese
Introdução: O objetivo deste estudo foi avaliar o potencial da técnica de vibroacustografia (VA) na detecção de alterações ósseas associadas à osteoporose, utilizando um modelo animal. Métodos: O protocolo experimental incluiu três grupos de fêmures de camundongos: a) grupo controle, b) grupo com osteoporose e c) grupo com osteoporose e tratado com pamidronato, uma droga antirreabsortiva óssea. A avaliação óssea pela técnica de VA foi realizada em um tanque acústico. Um transdutor ultrassônico confocal gerou dois feixes focados de alta frequência (MHz), com uma diferença de frequências de 65 KHz entre eles. Esses dois feixes interagem entre si e com a amostra óssea, produzindo uma resposta acústica de baixa frequência que é registrada por um hidrofone. As curvas espectrais da VA foram processadas com a transformada rápida de Fourier, permitindo-se a obtenção de valores numéricos para cada grupo experimental, que carregam propriedades mecânicas das amostras. A aquisição da VA foi repetida três vezes. Utilizamos a microCT como técnica de referência e estimamos a correlação entre VA e parâmetros da microCT. A análise estatística incluiu o Coeficiente de Correlação Interclasse (ICC), comparações múltiplas ANOVA e o coeficiente de correlação de postos de Spearman. Resultados: A análise espectral da VA e os valores da área sob a curva (média; desvio padrão) foram, respectivamente, 1,29e-07 e 9,32e-08 para o grupo controle, 3,25e-08 e 2,16e-08 para o grupo com osteoporose e 1,50e-07 e 8.37e-08 para o grupo com osteoporose e tratado com pamidronato. A VA diferenciou os grupos experimentais (p <0,01) e os resultados foram reprodutíveis (ICC = 0,43 [IC 95% = 0,15 - 0,71]). Houve associação estatisticamente significante entre a VA e micro CT na conectividade (p <0,01; r = 0,80) e na densidade de conectividade (p <0,01; r = 0,76), e houve uma tendência de correlação entre a VA e o microCT no número de trabéculas (Tb.N) e na separação de trabéculas (Tb.Sp) (p = 0,06). Conclusão: A VA diferenciou os ossos do grupo controle e do grupo osteoporótico. Além disso, encontramos forte correlação positiva entre a VA e a conectividade óssea mensurada pela microCT.
Title in English
Vibro-acoustography characterization of the acoustic response of mice femora in an experimental ex vivo model
Keywords in English
Mice
MicroCT
Osteoporosis
Ultrasound
Vibro-acoustography
Abstract in English
Introduction: This study aimed to evaluate the potential of vibro-acustography (VA) technique to detect bone alterations associated with osteoporosis, using an animal model. Methods: The experimental protocol included three groups of mice: a) control group, b) group with osteoporosis and c) group with osteoporosis and treated with pamidronate, an antiresorptive drug. The evaluation of bone by the VA technique was conducted in an acoustic tank. A confocal ultrasonic transducer generated two high frequency (MHz) focused beams, with a difference frequency of 65 KHz between them. These two beams interact with each other and with the bone sample, producing a low frequency acoustic response registered by a hydrophone. The VA spectral curves were processed with the fast Fourier transform, in order to obtain numerical values that are weighted in the mechanical properties of the samples. VA acquisition was repeated three times. We used microCT as the reference technique and estimated the correlation of VA and microCT parameters. Statistical analysis included Interclass Correlation Coefficient (ICC), ANOVA multiple comparisons and Spearman's rank correlation coefficient. Results: VA spectral analysis and area under the curve values (mean; st. desv.) were, respectively, 1.29e-07 and 9.32e-08 for the control group, 3.25e-08 and 2.16e-08 for the group with osteoporosis; and 1.50e-07 and 8.37e-08 for the group with osteoporosis treated with pamidronate. VA differentiate the experimental groups (p<0.01) and the results were reproducible (ICC = 0.43 [95%CI = 0.15 - 0.71]). There was a statistically significant relationship between VA and MicroCT in connectivity (p<0.01; r=0.80) and connectivity density (p<0.01; r=0.76) and a trend between VA and trabecular number (Tb.N) and trabecular s Tb.Sp (p=0.06). Conclusion: VA differentiated the bones from the control group and the osteoporotic group. In addition, we found a strong positive correlation between VA and bone connectivity measured by microCT.
 
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Publishing Date
2020-10-16
 
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