筋肉の筋の長さを測定するために骨格筋の品質拡張視野超音波画像を取得する

本研究では、筋力筋長測定を目的とした拡張視野超音波(EFOV-US)法を用いて、高品質の筋骨格画像を得る方法を説明する。我々は、一般的な伝統的な超音波(T-US)プローブの視野を超えて伸びる筋を有する筋肉にこの方法を適用する。

高品質の拡張視野超音波画像を取得できることで、in vivo 束長データを持つ筋肉の数を増やすことができます。拡張視野超音波の主な利点は、従来の超音波では捉えることができない、より長い湾曲した筋束の直接測定を可能にすることです。この方法は、一般的な超音波プローブの視野よりも長い最適な束の長さを持つ上肢の90%以上と下肢の筋肉の85%以上に適用できます。

この方法を成功裏に実装するには、筋骨格の解剖学を十分に理解する必要があります。画像の取得を練習し、画像の品質を評価する練習をします。まず、EFOV-USを取得するためのシステム方法と、関心のある筋肉の解剖学的構造に精通するために時間をかけることから始めます。

研究プロトコルを説明した後、所定の位置にロックできる調節可能な椅子に参加者を座らせ、参加者ができるだけ快適に過ごせるように椅子を調整しますが、関心のある筋肉へのアクセスを提供します。目的の筋肉がまたがっている関節を、制御して繰り返すことができる姿勢に置き、臨床ガイダンスを使用して解剖学的ランドマークを特定します。関節座標系を定義するためのISB標準を使用して、解剖学的ランドマークを皮膚に安全なマーカーでマークします。

ハンドヘルドゴニオメーターの中心をジョイントの回転軸に合わせ、ゴニオメーターのアームをジョイントのセグメントに合わせ、ジョイント角度を測定します。次に、布製のストラップを使用して手足を固定し、イメージングプロトコル中の動きを最小限に抑えます。画像取得の場合は、超音波システムを差し込んで電源を入れ、検査が筋骨格系に設定されていること、トランスデューサが使用中のトランスデューサに設定されていること、および送信周波数が5〜17メガヘルツに設定されていることを確認します。

システムのソフトウェアで、フットスイッチをイメージングの開始/停止に設定します。使用中のフットスイッチに複数のペダルがある場合は、追加のペダルをフリーズまたは一時停止したり、画像を印刷または保存するように設定します。次に、トランスデューサーのヘッドに大量の超音波ジェルを塗布し、トランスデューサーを参加者の皮膚のおおよその関心領域に配置します。

インジケーターを横に向けたまま、筋肉の短軸面を横切ってトランスデューサーを動かします。筋線維方向に垂直な短軸面で目的の筋肉を特定し、トランスデューサーを遠位および近位に動かして、皮膚に安全なマーカーを使用して筋肉経路を完全に視覚化し、重要な解剖学的ランドマークが特定されたときにマークします。筋肉の位置が特定され、マークされたら、インジケーターを遠位に向けて超音波トランスデューサーを長軸平面で動かします。

筋肉の遠位端または近位端が特定されたら、トランスデューサーを回転および傾けてそのポイントの束面を特定し、正しいトランスデューサーの位置が確立されたら皮膚に印を付けます。スキャンする目的の全長に沿っておおよその束面が確立されたら、筋肉の経路をたどる練習をし、超音波システムを拡張視野モードに設定します。筋肉の一方の端から開始し、フットスイッチをクリックして画像取得を開始し、超音波トランスデューサーを長軸に沿ってゆっくりと連続的に動かします。

筋肉の終点に達したら、足のスイッチをクリックして画像取得を終了します。画像の視認性と鮮明さを最適化するために、目的の筋肉の長さをキャプチャする前に画像取得が終了した場合は、画像の深さを増やします。ピントを調整するには、フォーカス矢印を画像の下部1/2、対象の筋肉のすぐ下に配置します。

画像の深さ全体でゲインが釣り合っていることを確認し、インジケーターを使用してトランスデューサーを動かすための最適な速度を決定します。品質的に良好な画像が収集されたら、画像を非圧縮のDICOM画像としてエクスポートします。参加者が快適で、前脛骨筋に超音波でアクセスできるように、椅子を調整します。

次に、解剖学的ランドマークを見つけてマークし、関節角度を測定します。束面の位置を見つけて画像のキャプチャを練習した後、前脛骨筋のEFOV-US画像をキャプチャします。すべての画像を取得したら、適切な画像解析ソフトウェアプログラムで目的の長軸画像を開きます。

筋肉を囲む結合組織を、暗い低エコー形状の周りの筋肉の境界を示す明るい高エコー線として識別し、画像に過度の非解剖学的屈曲、画像内のギャップ、または画像上のギザギザの柔軟な定規線がないことを確認します。画像にこれらの組織構造の1つ以上が欠落している場合は、画像の質的に悪いと見なします。筋束の長さを定量化するには、まず、ImageJで目的の画像を開き、直線ツールを使用して、超音波画像の側面にある定規に10ミリメートルの直線を描きます。

[分析と測定] を選択して、線分を測定します。画像のプロパティが保持されている場合、直線の長さは約 1 センチメートルになります。画像内の束の長さを測定するには、直線ツールを右クリックしてセグメント化された線を選択します。

測定する束の一方の端をクリックし、筋経路に沿って連続的にクリックして、束の曲率がキャプチャされていることを確認します。次に、束の終点をダブルクリックし、[分析と測定] を選択して線の長さを測定します。これらの代表的な分析では、拡張視野超音波を使用して、4人の健康なボランティアの腕上腕二頭筋と前脛骨筋の長頭から画像を取得しました。

これらの筋肉の拡張視野超音波イメージングを使用して、中心腱や束の経路などの組織の重要な側面を観察しました。イメージング後、各個人の各筋肉について定性的に良好な画像を分析しました。ImageJは、原点から挿入まで説得力を持って視覚化でき、各画像の筋肉の異なる部分に位置する4つの束を測定するために実装されました。

この研究で得られた上腕二頭筋と前脛骨筋の平均束の長さは、以前に報告された束の長さの範囲内でした。どの画像が束の評価に適しているかを判断するのは難しい場合があるため、ここでは、代表的な定性的に悪い画像を示し、特に悪い画像の部分が強調表示されています。これらの画像では、個人ごとに異なる筋肉の質とランドマークの変化を観察できます。

このプロトコルを試すときは、超音波システムで使用されるアルゴリズムの有効性を理解するために時間をかけてください。目的の筋肉の解剖学的構造を見直し、十分なイメージングの練習を行ってください。このプロトコルは、ポインタを提供し、必要な標準を記述することを目的としています。

したがって、拡張視野超音波は、私たちが提供する2つの例を超えて筋肉に適用される可能性があります。この手法は、健康な集団と障害のある集団の両方の定常筋に適用され、健康な筋肉機能と怪我や病気後の筋肉の適応をよりよく理解できると期待しています。