Name: Ottenere immagini ecografiche di qualità del campo visivo esteso del muscolo scheletrico per misurare la lunghezza del fascicolo muscolare (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-12-14T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 57 s
Description: Scopri il metodo EFOV-US per ottenere immagini ecografiche di qualità del muscolo scheletrico e misurare accuratamente la lunghezza dei fascicoli muscolari curvi. Questa tecnica supera i limiti dell'ecografia tradizionale.

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Vorremmo ringraziare Vikram Darbhe e Patrick Franks per la loro guida sperimentale. Questo lavoro è supportato dal National Science Foundation Graduate Research Fellowship Program sotto Grant No. DGE-1324585 così come NIH R01D084009 e F31AR076920. Eventuali opinioni, risultati e conclusioni o raccomandazioni espresse in questo materiale sono quelle degli autori e non riflettono necessariamente le opinioni della National Science Foundation o nih.

L'Institutional Review Board (IRB) della Northwestern University ha approvato le procedure di questo studio. Tutti i partecipanti iscritti a questo lavoro hanno dato il consenso informato prima di iniziare il protocollo dettagliato di seguito. NOTA: Il sistema ad ultrasuoni specifico utilizzato in questo studio aveva capacità EFOV-US ed è stato adottato perché siamo stati in grado di rivedere i dettagli e le valutazioni di validità dell'algoritmo nella letteratura scientifica22,26; esistono anche molti altri sistemi con EFOV-US18,20,30. È stato utilizzato un trasduttore lineare array 14L5 (larghezza di banda di frequenza 5-14 MHz). I muscoli ripresi in questo protocollo sono solo un piccolo sottoinsieme di muscoli per i quali sono state catturate immagini statunitensi e sono state misurate lunghezze dei fascicoli (ad esempio, tricipite25, carpi ulnaris estensori23, gastrocnemio mediale10, vastus lateralis24, bicipiti femorali8,31). Questo protocollo ha lo scopo di fornire indicazioni e descrivere gli standard necessari in modo che possa essere applicato ai muscoli oltre i due esempi che forniamo.
1. Raccolta di immagini EFOV-US dei muscoli
Preparazione
<ol><li>Preparazione dell'ecografista<ol>
<li>Prima di utilizzare il sistema a ultrasuoni, leggere il manuale del sistema per acquisire familiarità con la sicurezza del sistema, la cura per la manutenzione del sistema, la configurazione e i controlli del sistema, ecc. Inoltre, consultare le istruzioni del sistema per ottenere immagini EFOV-US e avere familiarità con il metodo implementato per ottenere le immagini EFOV-US. NOTA: diversi sistemi a ultrasuoni nominano la modalità EFOV-US utilizzando una terminologia diversa. Ad esempio, nel sistema utilizzato qui, la modalità EFOV viene definita "Panoramic Imaging". Mentre i dettagli tecnici dell'algoritmo implementato in vari sistemi commerciali sono solitamente proprietà intellettuale e quindi non liberamente disponibili, da una rapida revisione, molti sistemi commerciali con capacità ecografiche panoramiche descrivono un approccio simile a quello descritto da Weng et al.22. Valutare la validità generale delle misurazioni acquisite da qualsiasi sistema, sia ottenendo informazioni più dettagliate direttamente dall'azienda che produce il sistema, utilizzando un fantasma di imaging26,32, o con altri mezzi (ad esempio, il confronto con la dissezione animale24) è raccomandato come un passo importante prima di iniziare la ricerca che coinvolge partecipanti umani.</li>
		<li>Prenditi del tempo per familiarizzare con l'anatomia dei muscoli di interesse e l'anatomia circostante. Si suggerisce che l'ecografista utilizzi un libro di testo di anatomia o preferibilmente un modello di anatomia 3D online interattivo per familiarizzare con l'anatomia di interesse.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Preparazione dei partecipanti<ol>
<li>Spiegare il protocollo dello studio al partecipante e acquisire il consenso approvato dall'IRB prima di iniziare il protocollo di imaging.</li>
		<li>Chiedere al partecipante di indossare un abbigliamento adeguato per consentire l'accesso al muscolo di interesse. Ad esempio, se l'ecografista prevede di visualizzare un muscolo dell'avambraccio, al partecipante dovrebbe essere chiesto di indossare una camicia a maniche corte.</li>
		<li>Fai sedere il partecipante su una sedia regolabile che può essere bloccata in posizione. Prenditi del tempo per regolare la sedia per rendere il partecipante il più confortevole possibile, pur fornendo l'accesso al muscolo di interesse. NOTA: Se non è disponibile una sedia regolabile che può essere completamente piatta, alcuni progetti di studio potrebbero richiedere l'uso di un tavolo per accedere al muscolo di interesse (ad esempio, muscoli posteriori della coscia).</li>
		<li>Posiziona l'articolazione (s) che il muscolo di interesse si estende in una postura che può essere controllata e ripetuta. Utilizzare la guida clinica33 per individuare i punti di riferimento anatomici e implementare la goniometria; utilizzare gli standard ISB per definire il sistema di coordinate articolari34,35. In generale, per misurare l'angolo articolare, contrassegnare i punti di riferimento anatomici con un marcatore di sicurezza della pelle (Tabella dei materiali) e quindi allineare il centro di un goniometro portatile verso l'alto con l'asse di rotazione dell'articolazione e le braccia del goniometro verso l'alto con i segmenti articolari. NOTA: Se si esegue l'imaging del muscolo passivo, si consiglia di posizionare il muscolo di interesse in una posizione relativamente allungata per evitare l'imaging del muscolo allentato.<ol>
<li>Per replicare il bicipite brachiale come ripreso in questo studio, i partecipanti seduti con i piedi supportati, la schiena dritta, la spalla a 85 ° di abduzione e 10 ° di flessione orizzontale, il gomito a 25 ° di flessione e l'avambraccio, il polso e le dita in folle.</li>
			<li>Per replicare la tibiale anteriore come ripreso in questo studio, i partecipanti seduti con il ginocchio a 60° di flessione e la caviglia a 15° di flessione plantare.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Fissare l'arto dei partecipanti utilizzando cinghie di stoffa per ridurre al minimo il movimento durante il protocollo di imaging.</li>
	</ol>
</li>
</ol>Acquisizione di immagini
<ol start="3"><li>Collegare e accendere il sistema ad ultrasuoni. Assicurarsi che l'esame sia impostato su Muscoloscheletrico, che venga selezionato il trasduttore in uso (qui abbiamo usato 14L5) e che la frequenza di trasmissione sia compresa tra 5-17 MHz (qui è stato utilizzato 11MHz), una gamma di frequenza tipica per l'imaging muscolo-scheletrico. Le frequenze più alte sono generalmente utilizzate per immagini più superficiali in quanto migliorano la risoluzione ma diminuiscono la penetrazione delle onde.</li>
	<li>Vai nelle impostazioni di sistema per regolare le impostazioni dell'interruttore a pedale. Ai fini di questo protocollo, si consiglia di impostare l'interruttore a pedale per avviare/arrestare l'imaging. Se l'interruttore a pedale in uso ha più pedali, impostare pedali aggiuntivi su "Freeze" o "Pause" e "Print" o "Store" l'immagine.</li>
	<li>Applicare una generosa quantità di gel ad ultrasuoni sulla testa del trasduttore.</li>
	<li>Posizionare il trasduttore sulla pelle del partecipante sulla regione approssimativa di interesse.</li>
	<li>Spostare il trasduttore nel piano dell'asse corto del muscolo. Si noti che il trasduttore ha una piccola protuberanza su un lato, chiamata indicatore. Il lato del trasduttore che ha l'indicatore corrisponde al lato sinistro dell'immagine ad ultrasuoni. Quando si esegue l'imaging nell'asse corto, chiedere all'ecografista di tenere l'indicatore puntato lateralmente e quando l'ecografista è in asse lungo, puntare l'indicatore in modo distale.</li>
	<li>Identificare il muscolo di interesse nel piano dell'asse corto (perpendicolare alla direzione della fibra muscolare) e spostare il trasduttore distale e prossimale per ottenere una visualizzazione completa del percorso muscolare.<ol>
<li>Contrassegnare importanti punti di riferimento anatomici (ad esempio, i bordi laterali e mediali del muscolo, la giunzione del tendine muscolare e l'inserimento muscolare) utilizzando marcatori di inchiostro sicuri per la pelle (Tabella dei materiali).</li>
	</ol></li>
	<li>Una volta che la posizione del muscolo è stata identificata e correttamente contrassegnata, chiedi all'ecografista di spostare il trasduttore ad ultrasuoni nel piano dell'asse lungo (parallelo alla direzione della fibra muscolare).</li>
	<li>A partire dall'estremità distale o prossimale del muscolo, ruotare e inclinare il trasduttore per identificare il piano del fascicolo in quel punto. Lasciare un segno sulla pelle quando è stata stabilita la corretta posizione del trasduttore.</li>
	<li>Una volta che il piano fascicolo approssimativo è stato stabilito lungo l'intera lunghezza desiderata da scansionare, chiedi all'ecografista di seguire questo percorso.</li>
	<li>Per iniziare a raccogliere immagini, metti il sistema ad ultrasuoni in modalità EFOV-US.</li>
	<li>A partire da un'estremità del muscolo, fare clic sull'interruttore a pedale per avviare l'acquisizione dell'immagine e spostare lentamente e continuamente il trasduttore ad ultrasuoni nell'asse lungo. Una volta raggiunta la fine del muscolo, fare clic sull'interruttore a pedale per terminare l'acquisizione dell'immagine.</li>
	<li>Esercitati e assicurati il percorso corretto del trasduttore. Ciò potrebbe richiedere diverse immagini di pratica prima di ottenere costantemente immagini EFOV-US di "qualità" (vedere la sezione 2 per la spiegazione delle immagini di qualità).</li>
	<li>Per ottimizzare la visibilità e la chiarezza dell'immagine, prendere in considerazione le regolazioni dei seguenti parametri.<ol>
<li>Profondità: se l'acquisizione dell'immagine termina prima che la lunghezza desiderata del muscolo possa essere catturata, aumentare la profondità dell'immagine (nel sistema utilizzato qui, l'aumento della profondità dell'immagine aumenta la lunghezza assoluta della scansione).</li>
		<li>Messa a fuoco: posiziona la freccia di messa a fuoco nella metà inferiore dell'immagine appena sotto il muscolo di interesse.</li>
		<li>Guadagno: assicurati che il guadagno sia bilanciato attraverso la profondità dell'immagine.</li>
		<li>Velocità: immagine alla velocità ottimale guidata dall'indicatore (nella maggior parte dei sistemi un indicatore di velocità viene visualizzato sul monitor durante l'imaging panoramico).</li>
	</ol></li>
	<li>Una volta raccolte immagini qualitativamente buone (passaggio 2.1), premere il pedale Dell'interruttore Stampa/Store o un pulsante sinonimo sul pannello di controllo per salvare l'immagine.</li>
	<li>Ripetere i passaggi 1.13-1.16 fino a ottenere immagini EFOV-US di qualità 3 del muscolo.</li>
	<li>Ripetere i passaggi 1.6-1.17 fino a ottenere tutti i muscoli di interesse.</li>
	<li>Utilizzare un asciugamano per pulire delicatamente il gel dalla pelle del partecipante. Quindi chiedi al partecipante di risciacquare l'area della pelle o utilizzare un asciugamano umido per pulire la pelle esposta al gel. Secco.</li>
	<li>Pulire il gel dalla testa del trasduttore e disinfettare.</li>
	<li>Esportare le immagini come immagini DICOM non compresse su un CD-DVD, un'unità flash o attraverso la rete locale su un computer.</li>
</ol>2. Determinazione della "qualità" dell'immagine EFOV-US
<ol><li>Seguendo il passaggio 1.13, chiedi all'ecografista di identificare e valutare la qualità delle caratteristiche anatomiche chiave del muscolo di interesse e della sua anatomia circostante. Questa è una valutazione qualitativa basata sulla conoscenza dell'ecografista dell'anatomia e dell'ecogenicità del tessuto muscolo-scheletrico (capacità di un tessuto di riflettere le onde ultrasoniche). Affinché un'immagine EFOV-US sia considerata qualitativamente "buona", è necessario soddisfare quanto segue:<ol>
<li>In qualsiasi immagine ad asse lungo di un muscolo, verificare che l'ecografista possa identificare chiaramente il muscolo come una forma ipoecoica (scura) con confini iperecoici (luminosi) che rappresentano la fascia muscolare profonda e superficiale.</li>
		<li>Tra i confini muscolari, verificare che l'ecografista possa identificare il tessuto connettivo che circonda un fascicolo muscolare come linee iperecogene (luminose). NOTA: quando si visualizzano i muscoli multi-pennated, l'immagine dovrebbe contenere anche tendini centrali che si presentano nella pancia muscolare, tra la fascia muscolare profonda e superficiale, come una struttura iperecoica (luminosa).</li>
		<li>Verificare che l'immagine non presenti una flessione eccessiva. Questo di solito è indicato da ombre o spazi vuoti nell'immagine o da una linea di righello flessibile frastagliata sull'immagine.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Se all'immagine manca una o più delle strutture tissutali descritte in 2.1, considerare l'immagine "qualitativamente scarsa" e tornare alla modalità 2D dal vivo.</li>
</ol>3. Quanitificare la lunghezza del fascicolo muscolare
<ol><li>Per quantificare la lunghezza del fascicolo muscolare, utilizzare ImageJ, una piattaforma di elaborazione delle immagini open source. ImageJ può essere scaricato da https://imagej.net/Downloads. NOTA: Sebbene ImageJ sia spesso implementato24,25,31,36,37,38, la quantificazione della lunghezza del fascicolo muscolare può essere misurata utilizzando altri software di elaborazione delle immagini8,39 o codici personalizzati40,41.</li>
	<li>Una volta scaricate, apri le immagini a ultrasuoni come immagini DICOM in ImageJ facendo clic su File | Apri e seleziona l'immagine da analizzare.</li>
	<li>Per assicurarsi che le proprietà dell'immagine DICOM siano state mantenute, fare clic sullo strumento Linea retta nel menu Strumenti e disegnare una linea retta da 0 a 1 cm sul righello sul lato dell'immagine ad ultrasuoni. Quindi vai su Analizza | Misura per misurare la linea realizzata. Se le proprietà dell'immagine sono state mantenute, la lunghezza della linea retta deve essere di 1 cm.</li>
	<li>Per misurare le lunghezze dei fascicoli nell'immagine, completare quanto segue.<ol>
<li>Fate clic con il pulsante destro del mouse sullo strumento Linea retta .</li>
		<li>Selezionare Linea segmentata.</li>
		<li>Sposta il cursore sull'immagine e fai clic su un'estremità del fascicolo che è stata scelta per essere misurata. NOTA: Effettuare misurazioni sui fascicoli solo che l'intero percorso del fascicolo (cioè da un'aponeurosi all'aponeurosi successiva o aponeurosi al tendine centrale) può essere visto in modo convincente.</li>
		<li>Fate clic lungo il tracciato per assicurarvi che venga acquisita la curvatura nel tracciato del fascicolo.</li>
		<li>Una volta raggiunta la fine del percorso del fascicolo, fai doppio clic per terminare la linea e vai su Analizza | Misurare per misurare la lunghezza della linea. NOTA: una nuova finestra, "Risultati", apparirà la prima volta che viene effettuata una misurazione. I valori visualizzati possono essere gestiti nella finestra Risultati accedendo a Risultati | Imposta misure.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Ripetere i passaggi 3.4.3-3.4.5 fino a quando non vengono effettuate più misure di fascicolo in una singola immagine.</li>
	<li>Salvare le misure dei fascicoli facendo clic su File | Salva nella scheda dei risultati o i valori possono essere copiati e incollati in un altro documento / foglio di calcolo.</li>
</ol>

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Passaggi critici nel protocollo.
Ci sono alcuni componenti critici per ottenere immagini EFOV-US di qualità che producono misure di lunghezza del fascicolo valide e affidabili. In primo luogo, come indicato nel metodo 1.1.2 è essenziale che l'ecografista impieghi del tempo per acquisire familiarità con l'anatomia del muscolo che viene ripreso, nonché con i muscoli circostanti, le ossa e altre strutture dei tessuti molli. Ciò migliorerà la capacità dell'ecografista di visualizz...

La lunghezza del fascicolo è un parametro importante dell'architettura del muscolo scheletrico, che nel complesso è indicativo della capacità di un muscolo di produrre forza1,2. In particolare, la lunghezza del fascicolo di un muscolo fornisce informazioni sulla gamma assoluta di lunghezze su cui un muscolo può generare forza attiva3,4. Ad esempio, dati due muscoli con valori identici per tutti i parametri isometrici generatori di forza (cioè lunghezza media del sarcomero, angolo di pennazione, area fisiologica della sezione trasversale, stato di contrazione, ecc.) ad eccezione della lunghezza del fascicolo, il muscolo con i fascicoli più lunghi produrrebbe la sua forza di picco a una lunghezza maggiore e produrrebbe forza su una gamma più ampia di lunghezze rispetto al muscolo con fascicoli più corti3 . La quantificazione della lunghezza del fascicolo muscolare è importante per comprendere sia la funzione muscolare sana che i cambiamenti nella capacità di generazione di forza di un muscolo, che possono verificarsi a seguito di un uso alterato del muscolo (ad esempio, immobilizzazione5,6, intervento di esercizio7,8,9, usura del tallone alto10) o di un cambiamento nell'ambiente muscolare (ad esempio, chirurgia del trasferimento dei tendini11, distrazione degli arti12 ). Le misurazioni della lunghezza del fascicolo muscolare sono state originariamente ottenute attraverso esperimenti cadaverici ex vivo che consentono la misurazione diretta dei fascicoli sezionati13,14,15,16. Le preziose informazioni fornite da questi esperimenti ex vivo hanno portato ad un interesse nell'implementazione di metodi in vivo17,18,19 per rispondere a domande a cui non è stato possibile rispondere nei cadaveri; i metodi in vivo consentono la quantificazione dei parametri muscolari in uno stato nativo, nonché in diverse posture articolari, diversi stati di contrazione muscolare, diversi stati di carico o scarico e tra popolazioni con condizioni diverse (ad esempio sano / ferito, giovane / vecchio, ecc.). Più frequentemente, l'ecografia è il metodo impiegato per ottenere lunghezze muscolari in vivo18,19,20; è più veloce, meno costoso e più facile da implementare rispetto ad altre tecniche di imaging, come l'imaging del tensore di diffusione (DTI)18,21.
L'ecografia a campo visivo esteso (EFOV-US) ha dimostrato di essere un metodo valido e affidabile per misurare la lunghezza del fascicolo muscolare in vivo. Sebbene comunemente implementati, gli ultrasuoni tradizionali (T-US) hanno un campo visivo che è limitato dalla lunghezza dell'array del trasduttore ad ultrasuoni (in genere tra 4 e 6 cm, anche se ci sono sonde che si estendono fino a 10 cm10) 18,20. Per superare questa limitazione, Weng et al. hanno sviluppato una tecnologia EFOV-US che acquisisce automaticamente un'immagine "panoramica" composita e bidimensionale (lunga fino a 60 cm) da una scansione dinamica a lunga distanza22. L'immagine viene creata assemblando insieme, in tempo reale, una sequenza di immagini ecografiche tradizionali in modalità B mentre il trasduttore scansiona dinamicamente l'oggetto di interesse. Poiché le immagini T-US sequenziali hanno grandi regioni sovrapposte, le piccole differenze da un'immagine all'altra possono essere utilizzate per calcolare il movimento della sonda senza l'uso di sensori di movimento esterni. Una volta calcolato il movimento della sonda tra due immagini consecutive, l'immagine "corrente" viene unita successivamente alle immagini precedenti. Il metodo EFOV-US consente la misurazione diretta di fascicoli muscolari lunghi e curvi e si è dimostrato affidabile su muscoli, prove ed ecografisti23,24,25 e valido sia per superfici piane che curve23,26.
Implementare gli ultrasuoni per misurare la lunghezza del fascicolo muscolare in vivo non è banale. A differenza di altre tecniche di imaging che coinvolgono protocolli più automatizzati (ad esempio, RISONANZA MAGNETICA, TC), l'ecografia dipende dall'abilità dell'ecografista e dalle conoscenze anatomiche27,28. Si teme che il disallineamento della sonda con il piano del fascicolo possa causare errori sostanziali nelle misure del fascicolo. Uno studio dimostra una piccola differenza (in media < 3 mm) nelle misure della lunghezza del fascicolo prese utilizzando ultrasuoni e DTI MRI, ma mostra anche che la precisione della misurazione è bassa (deviazione standard della differenza ~ 12 mm) 29. Tuttavia, è stato dimostrato che un ecografista alle prime armi, con la pratica e la guida di un ecografo esperto, può ottenere misure valide utilizzando EFOV-US23. Pertanto, dovrebbero essere compiuti sforzi per dimostrare protocolli appropriati per ridurre l'errore umano e migliorare l'accuratezza delle misurazioni ottenute utilizzando EFOV-US. In definitiva, lo sviluppo e la condivisione di protocolli appropriati può espandere il numero di sperimentatori e laboratori in grado di riprodurre i dati sulla lunghezza del fascicolo dalla letteratura o ottenere nuovi dati nei muscoli che non sono ancora stati studiati in vivo.
In questo protocollo, dimostriamo come implementare il metodo EFOV-US per ottenere immagini muscoloscheletriche di alta qualità che possono essere utilizzate per quantificare la lunghezza del fascicolo muscolare. In particolare, ci occupiamo (a) di raccogliere immagini EFOV-US di un singolo arto superiore e di un singolo muscolo dell'arto inferiore (b) determinare, in tempo reale, la "qualità" dell'immagine EFOV-US e (c) quantificare i parametri dell'architettura muscolare offline. Forniamo questa guida dettagliata per incoraggiare l'adozione del metodo EFOV-US per ottenere dati sulla lunghezza del fascicolo muscolare in muscoli che non sono stati studiati in vivo a causa dei loro lunghi fascicoli.

<table><tbody><tr><td>Trasduttori lineari 14L5 Sistema</td> a ultrasuoni <td>Siemens</td><td>10789396</td><td></td></tr><tr><td>Acuson S2000</td><td>Sedia regolabile Siemens</td><td>10032746</td><td></td></tr><tr><td>(sistema Biodex)</td><td>Biodex Medical Systems</td><td>System Pro 4</td><td></td></tr><tr><td>Skin Marker Punta media</td><td>SportSafe</td><td>n/a</td><td>Multi-color Confezione da 4</td></tr><tr><td>Gel per ultrasuoni consigliato - Standard 8 once non sterile Senza profumo Tinta glaciale</td><td>MediChoice, Owens & Minori</td><td>M500812</td><td></td></tr></tbody></table>

ottenere immagini ecografiche di qualità del campo visivo esteso del muscolo scheletrico per misurare la lunghezza del fascicolo muscolare

Obtaining Quality Extended Field-of-View Ultrasound Images of Skeletal Muscle to Measure Muscle Fascicle Length

La lunghezza del fascicolo muscolare, che viene comunemente misurata in vivo utilizzando gli ultrasuoni tradizionali, è un parametro importante che definisce la capacità di generazione della forza di un muscolo. Tuttavia, oltre il 90% di tutti i muscoli degli arti superiori e l'85% di tutti i muscoli degli arti inferiori hanno lunghezze di fascicolo ottimali più lunghe del campo visivo delle comuni sonde a ultrasuoni tradizionali (T-US). Un metodo più recente e meno frequentemente adottato chiamato ecografia a campo visivo esteso (EFOV-US) può consentire la misurazione diretta di fascicoli più lunghi del campo visivo di una singola immagine T-US. Questo metodo, che inserisce automaticamente una sequenza di immagini T-US da una scansione dinamica, si è dimostrato valido e affidabile per ottenere lunghezze di fascicoli muscolari in vivo. Nonostante i numerosi muscoli scheletrici con lunghi fascicoli e la validità del metodo EFOV-US per effettuare misurazioni di tali fascicoli, pochi studi pubblicati hanno utilizzato questo metodo. In questo studio, dimostriamo sia come implementare il metodo EFOV-US per ottenere immagini muscoloscheletriche di alta qualità sia come quantificare le lunghezze dei fascicoli da quelle immagini. Ci aspettiamo che questa dimostrazione incoraggi l'uso del metodo EFOV-US per aumentare il pool di muscoli, sia in popolazioni sane che compromesse, per le quali abbiamo dati sulla lunghezza del fascicolo muscolare in vivo.

L'ecografia a campo visivo esteso (EFOV-US) è stata implementata per ottenere immagini dalla testa lunga del bicipite brachiale e dalla tibiale anteriore in 4 volontari sani (Tabella 1). La Figura 1 mostra quali immagini EFOV-US di entrambi i muscoli hanno ripreso in questa sessione di imaging rappresentativa ed evidenzia aspetti importanti di ogni immagine come l'aponeurosi muscolare, il tendine centrale, il percorso del fascicolo, ecc. Al termine della sessione di imaging,...

Questo studio descrive come ottenere immagini muscoloscheletriche di alta qualità utilizzando il metodo ecografico a campo visivo esteso (EFOV-US) allo scopo di effettuare misure di lunghezza del fascicolo muscolare. Applichiamo questo metodo ai muscoli con fascicoli che si estendono oltre il campo visivo delle comuni sonde a ultrasuoni tradizionali (T-US).

Ottenere immagini ecografiche di qualità del campo visivo esteso del muscolo scheletrico per misurare la lunghezza del fascicolo muscolare

Muscle fascicle length, which is commonly measured in vivo using traditional ultrasound, is an important parameter defining a muscle&#8217;s force ...

Essere in grado di ottenere immagini ecografiche di qualità a campo visivo esteso può aumentare il numero di muscoli per i quali disponiamo di dati in vivo sulla lunghezza del fascicolo. Il vantaggio principale degli ultrasuoni a campo visivo esteso è che possono consentire la misurazione diretta di fasci muscolari curvi più lunghi che non possono essere acquisiti con gli ultrasuoni tradizionali. Questo metodo può essere applicato a oltre il 90% dei muscoli degli arti superiori e all'85% dei muscoli degli arti inferiori con lunghezze ottimali dei fascicoli più lunghe del campo visivo delle comuni sonde ecografiche.L'implementazione di successo di questo metodo richiede una buona comprensione dell'anatomia muscoloscheletrica. Esercitati a ottenere immagini ed esercitati a valutare la qualità delle immagini. Inizia prendendoti del tempo per familiarizzare con il metodo dei sistemi per ottenere EFOV-US e con l'anatomia dei muscoli di interesse.Dopo aver spiegato il protocollo di studio, far sedere il partecipante su una sedia regolabile che può essere bloccata in posizione e regolare la sedia in modo che il partecipante sia il più comodo possibile pur fornendo l'accesso al muscolo di interesse. Posizionare l'articolazione che il muscolo di interesse si estende in una postura che può essere controllata e ripetuta e utilizzare la guida clinica per individuare i punti di riferimento anatomici. Utilizzando gli standard ISB per definire il sistema di coordinate articolari, contrassegnare i punti di riferimento anatomici con un pennarello sicuro per la pelle.Allineare il centro di un goniometro portatile con l'asse di rotazione dell'articolazione e allineare i bracci del goniometro con i segmenti dell'articolazione, quindi misurare l'angolo dell'articolazione. Quindi utilizzare cinghie di stoffa per fissare l'arto per ridurre al minimo il movimento durante il protocollo di imaging. Per l'acquisizione delle immagini, collegare e accendere il sistema a ultrasuoni e assicurarsi che l'esame sia impostato su muscoloscheletrico, che il trasduttore sia impostato sul trasduttore in uso e che la frequenza di trasmissione sia impostata tra cinque e 17 megahertz.Nel software del sistema, impostare l'interruttore a pedale per avviare-arrestare l'imaging. Se l'interruttore a pedale in uso dispone di più pedali, impostare i pedali aggiuntivi per il blocco o la pausa e per la stampa o la memorizzazione dell'immagine. Quindi, applicare una generosa quantità di gel per ultrasuoni sulla testa del trasduttore e posizionare il trasduttore sulla pelle del partecipante nella regione approssimativa di interesse.Spostare il trasduttore lungo il piano dell'asse più corto del muscolo mantenendo l'indicatore puntato lateralmente. Identificare il muscolo di interesse nel piano dell'asse corto perpendicolare alla direzione della fibra muscolare e muovere il trasduttore distalmente e prossimalmente per acquisire una visualizzazione completa del percorso muscolare utilizzando i marcatori sicuri per la pelle per contrassegnare importanti punti di riferimento anatomici man mano che vengono identificati. Una volta identificata e contrassegnata la posizione del muscolo, spostare il trasduttore a ultrasuoni sul piano dell'asse lungo con l'indicatore puntato distale.Quando è stata identificata l'estremità distale o prossimale del muscolo, ruotare e inclinare il trasduttore per identificare il piano del fascicolo in quel punto e contrassegnare la pelle quando è stata stabilita la posizione corretta del trasduttore. Una volta stabilito il piano approssimativo del fascicolo lungo l'intera lunghezza desiderata da scansionare, esercitarsi a seguire il percorso muscolare e impostare il sistema a ultrasuoni sulla modalità campo visivo esteso. Partendo da un'estremità del muscolo, fare clic sull'interruttore a pedale per avviare l'acquisizione dell'immagine e spostare lentamente e continuamente il trasduttore a ultrasuoni lungo l'asse lungo.Quando è stata raggiunta la fine del muscolo, fare clic sull'interruttore a pedale per terminare l'acquisizione dell'immagine. Per ottimizzare la visibilità e la nitidezza dell'immagine, se l'acquisizione dell'immagine termina prima che sia possibile acquisire la lunghezza desiderata del muscolo, aumentare la profondità dell'immagine. Per regolare la messa a fuoco, posizionare la freccia di messa a fuoco nella parte inferiore 1/2 dell'immagine, appena sotto il muscolo di interesse.Assicurarsi che il guadagno sia bilanciato attraverso la profondità dell'immagine e utilizzare l'indicatore per determinare la velocità ottimale per lo spostamento del trasduttore. Una volta raccolte le immagini qualitativamente buone, esportatele come immagini DICOM non compresse. Regolare la sedia in modo che il partecipante sia a proprio agio e che il tibiale anteriore sia accessibile con gli ultrasuoni.Quindi, individua e contrassegna i punti di riferimento anatomici ed effettua le misure dell'angolo articolare. Dopo aver trovato la posizione del piano del fascicolo ed aver fatto pratica nell'acquisizione delle immagini, acquisire un'immagine EFOV-US del tibiale anteriore. Quando tutte le immagini sono state acquisite, aprire un'immagine dell'asse lungo di interesse in un programma software di analisi delle immagini appropriato.Identificare i tessuti connettivi che circondano il muscolo come linee iperecogene luminose che indicano i confini muscolari attorno a una forma ipoecogena scura e verificare che l'immagine non presenti un'eccessiva flessione non anatomica, spazi vuoti nell'immagine o una linea di righello frastagliata e flessibile sopra l'immagine. Se nell'immagine manca una o più di queste strutture tissutali, considerare l'immagine qualitativamente scadente. Per quantificare la lunghezza del fascicolo muscolare, per prima cosa, apri l'immagine di interesse in ImageJ e usa lo strumento linea retta per disegnare una linea retta di 10 millimetri sul righello a lato dell'immagine ecografica.Selezionare Analizza e misura per misurare la linea. Se le proprietà dell'immagine sono state mantenute, la lunghezza della linea retta deve essere di circa un centimetro. Per misurare le lunghezze dei fascicoli nell'immagine, fare clic con il pulsante destro del mouse sullo strumento linea retta per selezionare la linea segmentata.Fare clic su un'estremità del fascicolo da misurare e fare clic continuamente lungo il percorso muscolare per assicurarsi che la curvatura nel fascicolo sia stata catturata. Quindi, fai doppio clic alla fine del fascicolo e seleziona analizza e misura per misurare la lunghezza della linea. In queste analisi rappresentative, l'ecografia a campo visivo esteso è stata utilizzata per ottenere immagini dal capo lungo del bicipite brachiale e dal tibiale anteriore in quattro volontari sani.L'ecografia a campo visivo esteso di questi muscoli è stata utilizzata per osservare aspetti importanti dei tessuti come il tendine centrale e il percorso del fascicolo. Dopo l'imaging, sono state analizzate immagini qualitativamente buone per ciascun muscolo in ciascun individuo. ImageJ è stato implementato per misurare quattro fascicoli con percorsi che potevano essere visualizzati in modo convincente dalla loro origine all'inserimento e che si trovavano in diverse porzioni del muscolo in ogni immagine.Le lunghezze medie dei fascicoli ottenute in questo studio per il bicipite brachiale e il tibiale anteriore erano all'interno dell'intervallo delle lunghezze dei fascicoli precedentemente riportate. Poiché può essere difficile determinare quali immagini sono appropriate per la valutazione del fascicolo, qui, vengono mostrate immagini rappresentative e qualitativamente cattive con le parti delle immagini che sono specificamente cattive evidenziate. In queste immagini si possono osservare variazioni nella qualità muscolare e punti di riferimento per diversi individui.Quando si tenta questo protocollo, è necessario comprendere la validità dell'algoritmo utilizzato dal sistema a ultrasuoni. Esamina l'anatomia del muscolo di interesse e ottieni una sufficiente pratica di imaging. Questo protocollo ha lo scopo di fornire indicazioni e descrivere gli standard necessari.Pertanto, gli ultrasuoni con campo visivo esteso possono essere applicati ai muscoli oltre ai due esempi che forniamo. Ci aspettiamo che questo metodo venga applicato alla muscolatura stabile sia in popolazioni sane che in popolazioni compromesse per comprendere meglio la funzione muscolare sana e l'adattamento muscolare a seguito di lesioni o malattie.

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Descriviamo un nuovo vettore tessuto Doppler tecnica di imaging basato su ultrasuoni per misurare la velocità di contrazione muscolare, deformazione e velocità di deformazione con sub-millisecondo risoluzione temporale durante le attività dinamiche. Questo approccio fornisce misurazioni complementari della funzione muscolare dinamico e potrebbe portare ad una migliore comprensione dei meccanismi alla base di disturbi muscolo-scheletrici.

Una applicazione Novel di muscoloscheletrico Ultrasound Imaging

Le malattie neuromuscolari spesso mostrano una temporalmente variabile, patologia spazialmente eterogeneo e multiforme. L'obiettivo di questo protocollo è quello di caratterizzare questa patologia utilizzando magnetici metodi di imaging di risonanza non invasive.

Quantitative Magnetic Resonance Imaging di malattia muscolare scheletrico

Ecografia 3D imaging (3DUS) permette rapida e conveniente morfometria dei tessuti muscolo-scheletrici. Vi presentiamo un protocollo per misurare la lunghezza di volume e fascicolo muscolare utilizzando 3DUS.

Ecografia 3D: veloce e conveniente morfometria del tessuto muscolo-scheletrico

Vi presentiamo protocolli dettagliati per l'esecuzione di esperimenti di diffrazione a raggi X a piccolo angolo utilizzando muscoli scheletrici del topo intatti. Con l'ampia disponibilità di modelli murini transgenici per le malattie umane, questa piattaforma sperimentale può costituire un utile banco di prova per chiarire la base strutturale delle malattie genetiche...

Diffrazione a raggi X del muscolo scheletrico Murine intatto come strumento per studiare la base strutturale della malattia muscolare

Questo protocollo presenta una raccolta di dati geometrici sarcomere, calcio e macroscopici da una trabecola cardiaca attivamente contratta ex vivo. Queste misurazioni simultanee sono rese possibili dall'integrazione di tre modalità di imaging.

Imaging tomografico simultaneo a campo luminoso, fluorescenza e coerenza ottica di trabecole cardiache contraenti ex vivo

Questo protocollo utilizza contemporaneamente gli ultrasuoni in modalità movimento e l'elettromiografia di superficie per misurare la funzione muscolare del core. Lo spessore muscolare e l'attivazione degli stabilizzatori locali (ad esempio, addome trasversale, obliquo interno) e dei motori globali (ad esempio, obliquo esterno) è ottenibile durante specifici punti temporali della plancia laterale e degli esercizi di insetti morti.

Funzione muscolare ottenuta con ultrasuoni in modalità movimento ed elettromiografia di superficie durante l'esercizio di resistenza al core

L'imaging ecografico sta diventando sempre più accessibile in ambito clinico e di ricerca e un protocollo coerente sarà utile per il confronto tra gli studi e per le interpretazioni cliniche. Questo protocollo per la valutazione ecografica è un metodo valido e affidabile per valutare la morfologia del tendine d'Achille in tendini sani, tendinopatici e rotti.

Misurazione della morfologia del tricipite surale sano e ferito

Descriviamo un protocollo per ottenere fibre enzimaticamente dissociate di diverse lunghezze e tipologie da sei muscoli di topi adulti: tre di essi già descritti (flessore breve delle dita, estensore lungo delle dita, soleo) e tre di essi dissociati con successo per la prima volta (estensore lungo dell'alluce, peroneo lungo, peroneo delle dita quarti).

Fibre muscolari scheletriche corte, intermedie e lunghe intatte ottenute dalla dissociazione enzimatica di sei muscoli degli arti posteriori di topi: oltre il flessore breve delle dita

Qui, presentiamo un protocollo per valutare la fragilità in ambito perioperatorio utilizzando l'ecografia point-of-care per misurare lo spessore del quadricipite. Questo metodo offre un'alternativa pratica e non invasiva ai metodi di valutazione tradizionali, migliorando potenzialmente l'assistenza perioperatoria identificando rapidamente i pazienti fragili.

Identificazione della fragilità mediante ecografia point-of-care: acquisizione e valutazione delle immagini

Questo protocollo utilizza la micro-tomografia computerizzata per consentire la quantificazione economica della massa magra, compresi il muscolo scheletrico e il tessuto viscerale, il tessuto adiposo e il tessuto scheletrico nei piccoli animali. Distingue tra tessuto magro e adiposo, il che offre vantaggi significativi per la ricerca biomedica, in particolare nella ricerca traslazionale nei piccoli animali.

Quantificazione non invasiva del muscolo scheletrico in piccoli animali mediante microtomografia computerizzata

Scopri il metodo EFOV-US per ottenere immagini ecografiche di qualità del muscolo scheletrico e misurare accuratamente la lunghezza dei fascicoli muscolari curvi. Questa tecnica supera i limiti dell'ecografia tradizionale.

Ottenere immagini ecografiche di qualità del campo visivo esteso del muscolo scheletrico per misurare la lunghezza del fascicolo muscolare (Video) | JoVE Journal

Ottenere immagini ecografiche di qualità del campo visivo esteso del muscolo scheletrico per misurare la lunghezza del fascicolo muscolare

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