Mediante el procesamiento de imágenes en 2D con un microscopio digital, se estiman parámetros de calidad de hueso humano con signos de osteoporosis.
Monterrey, Nuevo León.- De acuerdo con el Centro Nacional de Programas Preventivos y Control de Enfermedades, en México una de cada 12 mujeres y uno de cada 20 hombres mayores de 50 años sufrirán una fractura de cadera en lo que les resta de vida; los casos responden a las consecuencias de la osteoporosis, una enfermedad esquelética caracterizada por la disminución de la resistencia ósea que predispone a las personas a un mayor riesgo de fracturas.
Con el fin de proporcionar una alternativa que mejore los procedimientos de diagnóstico y desarrollar una técnica de evaluación de las propiedades del hueso trabecular humano, un equipo encabezado por Dania Gutiérrez Ruiz, investigadora del Cinvestav Unidad Monterrey, propuso una técnica experimental basada en el procesamiento de imágenes en 2D para la estimación de parámetros de calidad (densidad ósea, porosidad, resistencia y espesor) en muestras de hueso post mortem con signos osteoporóticos.
El hueso trabecular absorbe la energía de los impactos transmitidos a través de las articulaciones, lo que afecta directamente a la resistencia ósea y aumenta el riesgo de fractura. Se caracteriza por ser un tejido óseo poroso y por lo tanto es un potencial elemento en el diagnóstico de la osteoporosis donde la densidad de masa disminuye y el tamaño de los poros o cavidades aumenta.
“Actualmente es complicado tener acceso a la tecnología de tomografía de microcomputadora (micro-CT), la cual ofrece imágenes del hueso en 3D de alta resolución, por la limitación de aparatos y su alta demanda, ante esto, recurrimos a la adaptación de imágenes 2D”, señaló Dania Gutiérrez.
Esta propuesta es un gran avance dentro de la ingeniería biomédica, ya que permite realizar evaluaciones de los huesos trabeculares de manera eficiente con los recursos que ya se encuentran disponibles actualmente.
El estudio, publicado en la revista Applied Sciences, consistió en comparar muestras óseas (cuellos femorales), una de un esqueleto masculino de 25 años con aparente hueso sano y otras de mujeres de 68 años con estructura debilitada. Para ubicar las diferencias se sometieron a un proceso de liofilización, el cual se basa en realizar una deshidratación con el fin de conservar el material en buen estado.
A partir de esta técnica las muestras pasaron por un proceso donde se obtuvieron cubos de cada uno de los huesos, esto se logró mediante un molde, donde se colocó un poco de yeso y el hueso para realizar el corte adecuado.
La estimación 2D se basó en un microscopio digital. Las seis caras de los cubos de hueso se tiñeron con tinta negra para mejorar el contraste de las muestras y se obtuvieron fotografías de cada uno de los lados, estas imágenes fueron procesadas a través de una binarización de los pixeles con el fin de reducir la escala de grises a dos únicos valores, donde se calculó el porcentaje de la porosidad, así como la relación entre el área de poros y el área total, parámetros importantes porque muestran el desgaste del hueso.
Los resultados de las aproximaciones de porosidad utilizando imágenes 2D fueron comparados con el análisis convencional de micro-CT y los valores estimados pueden usarse para analizar más a fondo las muestras de hueso.
Al momento, la investigación demostró que este método de aproximación es capaz de brindar estimaciones de los parámetros de calidad ósea confiables y redujo significativamente la dependencia de equipos costosos.
Todas las muestras fueron sometidas a un estudio de densitometría ósea, realizado mediante una radiografía que mide los minerales (entre ellos el calcio) y poder confirmar cuáles mostraban signos de osteoporosis.
La adaptación podría competir con una que está siendo desarrollada en Colombia por el Centro de Artritis y Osteoporosis donde se busca realizar la evaluación de esta enfermedad mediante el ultrasonido cuantitativo del hueso que conforma el talón del pie; sin embargo, solo permite conocer las propiedades mecánicas del hueso sin medir la masa ósea.
“Esta técnica ya se usa para evaluar la porosidad de diversos materiales desde hace algún tiempo; sin embargo, la idea de utilizarla con el fin de establecer los parámetros que indicarían el desarrollo de hueso osteoporótico aún está en desarrollo, debido a que es necesario realizar una mayor cantidad de experimentos para generar estadísticas consistentes, antes de que pueda usarse en el diagnóstico clínico”, sostuvo Gutiérrez Ruiz. (CINVESTAV)
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