Erhalten von qualitativ hochwertigen Ultraschallbildern mit erweitertem Sichtfeld der Skelettmuskulatur zur Messung der Muskelfaszikellänge

Die Möglichkeit, qualitativ hochwertige Ultraschallbilder mit erweitertem Sichtfeld zu erhalten, kann die Anzahl der Muskeln erhöhen, für die wir in vivo Daten zur Faszikellänge haben. Der Hauptvorteil des Ultraschalls mit erweitertem Sichtfeld besteht darin, dass er die direkte Messung längerer gekrümmter Muskelfaszikel ermöglicht, die mit herkömmlichem Ultraschall nicht erfasst werden können. Diese Methode kann auf über 90 % der Muskeln der oberen Extremität und 85 % der Muskeln der unteren Extremitäten angewendet werden, wobei die optimalen Faszikellängen länger sind als das Sichtfeld herkömmlicher Ultraschallsonden.

Eine erfolgreiche Umsetzung dieser Methode setzt ein gutes Verständnis der Anatomie des Bewegungsapparates voraus. Üben Sie die Aufnahme von Bildern und üben Sie die Beurteilung der Qualität von Bildern. Nehmen Sie sich zunächst Zeit, um sich mit der Systemmethode zur Gewinnung von EFOV-US und mit der Anatomie der interessierenden Muskeln vertraut zu machen.

Nachdem Sie das Studienprotokoll erklärt haben, setzen Sie den Teilnehmer auf einen verstellbaren Stuhl, der arretiert werden kann, und stellen Sie den Stuhl so ein, dass der Teilnehmer so bequem wie möglich ist und gleichzeitig Zugang zum interessierenden Muskel hat. Platzieren Sie das Gelenk, das der interessierende Muskel überspannt, in einer Haltung, die kontrolliert und wiederholt werden kann, und verwenden Sie die klinische Anleitung, um anatomische Orientierungspunkte zu lokalisieren. Markieren Sie die anatomischen Orientierungspunkte unter Verwendung der ISB-Standards zur Definition des Gelenkkoordinatensystems mit einem hautverträglichen Marker.

Richten Sie den Mittelpunkt eines Handgoniometers an der Rotationsachse des Gelenks aus, richten Sie die Arme des Goniometers an den Segmenten des Gelenks aus und messen Sie dann den Gelenkwinkel. Verwenden Sie dann Stoffbänder, um die Gliedmaße zu sichern, um Bewegungen während des Bildgebungsprotokolls zu minimieren. Schließen Sie für die Bildaufnahme das Ultraschallsystem an und schalten Sie es ein und stellen Sie sicher, dass die Untersuchung auf den Bewegungsapparat eingestellt ist, der Schallkopf auf den verwendeten Schallkopf eingestellt ist und die Sendefrequenz zwischen fünf und 17 Megahertz eingestellt ist.

Stellen Sie in der Software des Systems den Fußschalter auf Start-Stopp der Bildgebung. Wenn der verwendete Fußschalter über mehrere Pedale verfügt, stellen Sie zusätzliche Pedale so ein, dass sie einfrieren oder pausieren und das Bild drucken oder speichern. Tragen Sie anschließend eine großzügige Menge Ultraschallgel auf den Kopf des Schallkopfs auf und platzieren Sie den Schallkopf auf der Haut des Teilnehmers in der ungefähren Region von Interesse.

Bewegen Sie den Schallkopf über die kürzere Achsenebene des Muskels, wobei der Indikator seitlich gerichtet bleibt. Identifizieren Sie den interessierenden Muskel in der kurzen Achsenebene senkrecht zur Richtung der Muskelfaser und bewegen Sie den Schallkopf distal und proximal, um eine vollständige Visualisierung des Muskelpfads zu erhalten, indem Sie die hautsicheren Marker verwenden, um wichtige anatomische Orientierungspunkte zu markieren, sobald sie identifiziert werden. Sobald die Position des Muskels identifiziert und markiert wurde, bewegen Sie den Ultraschallwandler in der Längsachsenebene, wobei der Indikator distal zeigt.

Wenn entweder das distale oder das proximale Ende des Muskels identifiziert wurde, drehen und kippen Sie den Schallkopf, um die Faszikelebene an diesem Punkt zu identifizieren und die Haut zu markieren, wenn die richtige Schallkopfposition festgestellt wurde. Sobald die ungefähre Faszikelebene über die gesamte gewünschte Länge des Scans festgelegt wurde, üben Sie, dem Muskelpfad zu folgen und das Ultraschallsystem auf den erweiterten Sichtfeldmodus einzustellen. Beginnen Sie an einem Ende des Muskels, klicken Sie auf den Fußschalter, um die Bildaufnahme zu starten, und bewegen Sie den Ultraschallwandler langsam und kontinuierlich entlang der Längsachse.

Wenn das Ende des Muskels erreicht ist, klicken Sie auf den Fußschalter, um die Bildaufnahme zu beenden. Um die Sichtbarkeit und Klarheit des Bildes zu optimieren, erhöhen Sie die Bildtiefe, wenn die Bildaufnahme endet, bevor die gewünschte Länge des Muskels erfasst werden kann. Um den Fokus anzupassen, platzieren Sie den Fokuspfeil im unteren 1/2 des Bildes direkt unter dem interessierenden Muskel.

Stellen Sie sicher, dass die Verstärkung durch die Tiefe des Bildes ausgeglichen ist, und verwenden Sie die Anzeige, um die optimale Geschwindigkeit für die Bewegung des Schallkopfs zu bestimmen. Sobald qualitativ gute Bilder gesammelt wurden, exportieren Sie die Bilder als unkomprimierte DICOM-Bilder. Stellen Sie den Stuhl so ein, dass der Teilnehmer bequem sitzt und der Tibialis anterior mit Ultraschall zugänglich ist.

Suchen und markieren Sie dann anatomische Orientierungspunkte und nehmen Sie Gelenkwinkelmessungen vor. Nachdem Sie die Position der Faszikelebene gefunden und das Aufnehmen von Bildern geübt haben, nehmen Sie ein EFOV-US-Bild des Tibialis anterior auf. Wenn alle Bilder erfasst wurden, öffnen Sie ein interessantes Bild mit langer Achse in einem geeigneten Bildanalyseprogramm.

Identifizieren Sie das Bindegewebe, das den Muskel umgibt, als helle echoarme Linien, die die Muskelgrenzen um eine dunkle echoarme Form anzeigen, und überprüfen Sie, ob das Bild keine übermäßige nicht-anatomische Biegung, Lücken im Bild oder eine gezackte, flexible Lineallinie über dem Bild aufweist. Wenn dem Bild eine oder mehrere dieser Gewebestrukturen fehlen, ist das Bild qualitativ minderwertig. Um die Länge des Muskelfaszikels zu quantifizieren, öffnen Sie zunächst das gewünschte Bild in ImageJ und zeichnen Sie mit dem Geradenwerkzeug eine 10 Millimeter große gerade Linie auf dem Lineal an der Seite des Ultraschallbildes.

Wählen Sie Analysieren und messen aus, um die Linie zu messen. Wenn die Bildeigenschaften beibehalten wurden, sollte die Länge der Geraden etwa einen Zentimeter betragen. Um die Faszikellängen im Bild zu messen, klicken Sie mit der rechten Maustaste auf das Werkzeug für gerade Linien, um die segmentierte Linie auszuwählen.

Klicken Sie auf ein Ende des zu messenden Faszikels und klicken Sie kontinuierlich entlang des Muskelpfads, um sicherzustellen, dass die Krümmung im Faszikel erfasst wurde. Doppelklicken Sie dann auf das Ende der Faszikel, und wählen Sie Analysieren und Messen aus, um die Länge der Linie zu messen. In diesen repräsentativen Analysen wurde bei vier gesunden Probanden mit Hilfe von Ultraschall mit erweitertem Sichtfeld Bilder vom langen Kopf des Bizeps brachii und des Tibialis anterior erhalten.

Die Ultraschallbildgebung dieser Muskeln mit erweitertem Sichtfeld wurde verwendet, um wichtige Aspekte des Gewebes wie die zentrale Sehne und den Faszikelweg zu beobachten. Nach der Bildgebung wurden dann für jeden Muskel bei jedem Individuum qualitativ gute Bilder analysiert. ImageJ wurde implementiert, um vier Faszikel mit Pfaden zu vermessen, die von ihrem Ursprung bis zur Insertion überzeugend visualisiert werden konnten und die sich in jedem Bild in verschiedenen Abschnitten des Muskels befanden.

Die in dieser Studie erhaltenen durchschnittlichen Faszikellängen für den Bizeps brachii und den Tibialis anterior lagen im Bereich der zuvor berichteten Faszikellängen. Da es schwierig sein kann, zu bestimmen, welche Bilder für die Faszikelbewertung geeignet sind, werden hier repräsentative, qualitativ schlechte Bilder gezeigt, wobei die Teile der Bilder, die spezifisch schlecht sind, hervorgehoben werden. In diesen Bildern sind Unterschiede in der Muskelqualität und Orientierungspunkte für verschiedene Individuen zu sehen.

Wenn Sie dieses Protokoll versuchen, nehmen Sie sich Zeit, um die Gültigkeit des vom Ultraschallsystem verwendeten Algorithmus zu verstehen. Überprüfen Sie die Anatomie des interessierenden Muskels und erhalten Sie ausreichend Übungsbildgebung. Dieses Protokoll soll Hinweise geben und die notwendigen Standards beschreiben.

So kann Ultraschall mit erweitertem Sichtfeld über die beiden von uns genannten Beispiele hinaus auf Muskeln angewendet werden. Wir gehen davon aus, dass diese Methode sowohl bei gesunden als auch bei beeinträchtigten Populationen auf stabile Muskeln angewendet wird, um eine gesunde Muskelfunktion und Muskelanpassung nach Verletzungen oder Krankheiten besser zu verstehen.