이 연구는 근육 근막 길이 측정을 목적으로 확장 된 시야 초음파 (EFOV-US) 방법을 사용하여 고품질 근골격계 이미지를 얻는 방법을 설명합니다. 우리는 일반적인 전통적인 초음파 (T-US) 프로브의 시야를 지나서 확장하는 매심을 가진 근육에 이 방법을 적용합니다.
이 콘텐츠를 보려면 JoVE 구독이 필요합니다. 로그인하거나 오늘 무료 평가판을 시작하세요.
이 연구는 근육 근막 길이 측정을 목적으로 확장 된 시야 초음파 (EFOV-US) 방법을 사용하여 고품질 근골격계 이미지를 얻는 방법을 설명합니다. 우리는 일반적인 전통적인 초음파 (T-US) 프로브의 시야를 지나서 확장하는 매심을 가진 근육에 이 방법을 적용합니다.
전통적인 초음파를 사용하여 생체 내에서 일반적으로 측정되는 근육 근막 길이는 근육의 힘 생성 용량을 정의하는 중요한 매개 변수입니다. 그러나, 모든 상반신 근육의 90% 이상 및 모든 낮은 사지 근육의 85%는 일반적인 전통적인 초음파 (T-미국) 프로브의 시야 보다는 더 오래 최적 근막 길이가 있습니다. 확장된 시야 초음파(EFOV-US)라고 불리는 새롭고 덜 자주 채택되는 방법은 단일 T-US 이미지의 시야보다 더 오래 파진을 직접 측정할 수 있습니다. 동적 스캔에서 T-US 이미지시퀀스를 자동으로 결합하는 이 방법은 생체 내에서 근육 근막 길이를 얻기 에 있어 유효하고 신뢰할 수 있는 것으로 입증되었습니다. 긴 근심을 가진 수많은 골격 근육과 이러한 매혹의 측정을 위한 EFOV-미국 방법의 타당성에도 불구하고, 몇몇 출판된 연구 결과는 이 방법을 이용했습니다. 이 연구에서는 고품질 근골격계 이미지를 얻기 위해 EFOV-US 방법을 구현하는 방법과 이러한 이미지에서 근막 길이를 정량화하는 방법을 모두 보여줍니다. 우리는 이 데모가 우리가 생체 근육 근막 길이 데이터에 있는 건강하고 손상된 인구에서 근육의 풀을 증가하는 EFOV-미국 방법의 사용을 격려할 것으로 예상합니다.
근막 길이는 골격 근육 아키텍처의 중요한 매개 변수이며, 전체적으로 힘을 생산하는 근육의 능력을 나타냅니다1,2. 특히, 근육의 근막 길이는 근육이 활성 힘을 생성 할 수있는 길이의 절대 범위에 대한 통찰력을 제공합니다3,4. 예를 들어, 모든 등등계력 생성 파라미터(즉, 평균 sarcomere 길이, 펜션 각도, 생리적 단면 영역, 수축 상태 등)에 대해 동일한 값을 가진 두 개의 근육을 감안할 때 근막 길이를 제외하고, 더 긴 근심을 가진 근육은 더 긴 길이로 피크 힘을 생성하고 근종보다 더 넓은 범위의 힘을 생산할 것입니다. . 근육 근막 길이의 정량화는 건강한 근육 기능과 근육의 힘 생성 능력의 변화를 이해하는 데 중요합니다, 이는 변경 된 근육 사용의 결과로 발생할 수 있습니다 (예를 들어, 고정5,6, 운동 개입7,8,9, 높은 발 뒤꿈치 착용10) 또는 근육의 환경변화 (예를 들어, 힘 수술 11, 산만 수술) ). 근육 근막 길이의 측정은 원래 해부 된 매혹13,14,15,16의 직접 측정을 허용하는 전 생체 내 cadaveric 실험을 통해 얻어졌다. 이러한 전 생체 내 실험에서 제공하는 귀중한 정보는 시체에서 대답 할 수없는 질문을 해결하기 위해 생체 내에서 구현에 관심을 주도17,18,19; 생체 내 방법은 네이티브 상태뿐만 아니라 다른 관절 자세, 다른 근육 수축 상태, 다른 로딩 또는 하역 상태, 그리고 다른 조건 (즉, 건강 / 부상, 젊은 / 노인 등)을 가진 인구 에 걸쳐 근육 매개 변수의 정량화를 허용합니다. 가장 빈번하게, 초음파는 생체 근막 길이18,19,20에서 얻기 위하여 채택된 방법입니다; 확산 텐서 이미징(DTI)18,21과 같은 다른 이미징 기술보다 더 빠르고 비용이 적게 들며 구현하기가 더 쉽습니다.
확장된 시야 초음파(EFOV-US)는 생체 내에서 근육 근막 길이를 측정하기 위한 유효하고 신뢰할 수 있는 방법인 것으로 입증되었다. 일반적으로 구현되는 동안, 전통적인 초음파 (T-US)는 초음파 트랜스듀서의 어레이 길이 (일반적으로 4~6cm 사이)에 의해 제한되는 시야를 가지지만 10cm10)18,20까지 확장되는 프로브가 있습니다. 이러한 한계를 극복하기 위해 Weng et al.은 동적 확장 거리 스캔222에서 복합2차원 "파노라마" 이미지(최대 60cm 길이)를 자동으로 획득하는 EFOV-US 기술을 개발했습니다. 이 이미지는 트랜스듀서가 관심 있는 대상을 동적으로 스캔할 때 기존의 B 모드 초음파 이미지 시퀀스를 실시간으로 결합하여 생성됩니다. 순차적 T-US 이미지는 겹치는 영역이 많기 때문에 한 이미지에서 다음 이미지로의 작은 차이를 사용하여 외부 모션 센서를 사용하지 않고 프로브 모션을 계산할 수 있습니다. 두 개의 연속 이미지 간의 프로브 모션이 계산되면 "현재" 이미지가 이전 이미지와 연속적으로 병합됩니다. EFOV-US 방법은 길고 구부러진 근육 매심을 직접 측정할 수 있으며 근육, 시험 및 초음파 학자 23,24,25에 걸쳐 신뢰할 수 있는 것으로 입증되었으며 평평하고 곡선된 표면23,26모두에 유효합니다.
생체 내에서 근육 근막 길이를 측정하는 초음파를 구현하는 것은 사소한 일이 아닙니다. 더 자동화된 프로토콜(즉, MRI, CT)을 포함하는 다른 이미징 기술과 달리 초음파는 초음파 학자 기술과 해부학 지식27,28에 의존합니다. 근막 평면과의 프로브 정렬 불량이 근막 측정에 상당한 오류를 일으킬 수 있다는 우려가 있습니다. 한 연구는 초음파 및 DTI MRI를 사용하여 취한 근막 길이의 측정에서 약간의 차이 (평균 < 3mm)를 보여 주지만 측정 정밀도가 낮다는 것을 보여줍니다 (차액 ~12mm)29. 그럼에도 불구하고 경험이 풍부한 초음파 학자의 연습과 지도를 가진 초보 초음파 학자가 EFOV-US23을 사용하여 유효한 meaures를 얻을 수 있음을 보여주었습니다. 따라서 EFOV-US를 사용하여 얻은 측정의 정확성을 줄이고 인간의 오류를 줄이기 위해 적절한 프로토콜을 입증하기 위한 노력을 기울여야 합니다. 궁극적으로, 적절한 프로토콜을 개발하고 공유하는 것은 문헌에서 근막 길이 데이터를 재현하거나 아직 생체 내에서 연구되지 않은 근육에서 새로운 데이터를 얻을 수있는 실험자와 실험실의 수를 확장 할 수 있습니다.
본 프로토콜에서, 우리는 근육 근막 길이를 정량화하는 데 사용할 수있는 고품질 근골격계 이미지를 얻기 위해 EFOV-미국 방법을 구현하는 방법을 보여줍니다. 구체적으로, 우리는 (a) 단일 상반신및 단일 하반신 근육(b)의 EFOV-미국 이미지를 수집하여 EFOV-US 이미지의 "품질"을 실시간으로 결정하고, (c) 근육 아키텍처 파라미터를 오프라인으로 정량화한다. 우리는 그들의 긴 파시즘 때문에 생체 내에서 공부하지 않은 근육에 있는 근육 근막 길이 데이터를 얻기 위한 EFOV-미국 방법의 채택을 격려하기 위하여 이 상세한 가이드를 제공합니다.
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
노스 웨스턴 대학의 기관 검토 위원회 (IRB) 이 연구의 절차를 승인. 이 작품에 등록된 모든 참가자는 아래에 설명된 프로토콜을 시작하기 전에 정보에 입각한 동의를 얻었습니다.
참고: 이 연구에서 사용된 특정 초음파 시스템은 EFOV-US 기능을 가지고 있었고 과학 문학22,26의 알고리즘에 대한 세부 사항 및 유효성 평가를 검토 할 수 있었기 때문에 채택되었습니다. EFOV-US를 가진 다중 다른 시스템도 존재18,20,30. 선형 어레이 트랜스듀서 14L5(주파수 대역폭 5-14MHz)가 활용되었다. 이 프로토콜에 있는 심근은 미국 심상이 포착되고 측정된 근막 길이의 단지 작은 부분 집합입니다 (예를 들면, 삼두근25, 엑설서 카피 ulnaris23, 내측 위장 편혈10, vastus 측면 24, 이두근 femor femis8,31). 이 프로토콜은 포인터를 제공하고 필요한 표준을 설명하여 당사가 제공하는 두 가지 예를 넘어 근육에 적용될 수 있도록 하기 위한 것입니다.
1. EFOV-미국 근육 이미지 수집
준비
이미지 수집
2. EFOV-미국 이미지의 "품질" 결정
3. 근육 근면 길이를 양수화
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
확장된 시야 초음파(EFOV-US)는 4명의 건강한 지원자(표 1)에서 이두근 브라치이와 티비알리스 전방의 긴 머리로부터 이미지를 얻기 위해 구현되었다. 도 1은 이 대표적인 이미징 세션에서 촬영된 두 근육의 EFOV-US 이미지가 무엇인지 를 나타내며 근육 아폰유로시스, 중앙 힘줄, 근막 경로 등과 같은 각 이미지의 중요한 측면을 강조합니다. 이미징 세션이 끝난 후, 3질적으로 "좋은" 이미지(그림 2)는 각 개인의 각 근육에 대해 분석하였다. ImageJ는 이미지당 4개의 매혹을 측정하기 위해 구현되었습니다. 각 이미지에서, 원점에서 삽입까지 설득력 있게 시각화될 수 있고 선택된 근육의 다른 부분에 위치한 경로가 있는 매심을 측정했다. 이 두근 브라치이 (14.6 ± 1.7 cm)와 티비실리스 전방 (7.3 ± 0.6 cm)에 대한 이 연구에서 얻은 평균 근막 길이는 이전에보고된 근막 길이...
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
프로토콜의 중요한 단계입니다.
유효하고 신뢰할 수 있는 근막 길이 측정을 산출하는 고품질 EFOV-US 이미지를 얻기 위한 몇 가지 중요한 구성 요소가 있습니다. 첫째, 방법 1.1.2에 나타난 바와 같이 초음파 학자는 주변 근육, 뼈 및 기타 연조직 구조뿐만 아니라 이미지되는 근육의 해부학에 익숙해지는 데 시간이 걸리는 것이 필수적입니다. 이렇게 하면 올바른 근육을 이미지화하고 여러 이미지가 동일한 근육 평면을 캡처하고 있는지 확인하는 초음파 학자의 능력이 향상됩니다. 둘째, 초음파 학자는 출판을 위해 데이터를 수집하기 전에 팬텀 및 여러 파일럿 참가자에 대한 프로토콜을 연습해야합니다. 초음파는 초음파 학자가 근막 평면을 제대로 식별하지 못하면 측정 오차를 초래하는 것으로 알려져 있으며, 이는 도전적이며 연습으로 개선 될 수있는 작업입니다. 마지막으로, 사용되는 초음파 시스템에서 EFOV-US 알고리즘에 의해 이루어진 측정의 유효성이 확립되었는지 ...
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
저자는 공개 할 것이 없습니다.
우리는 그들의 실험적인 지도에 대한 비크람 다르베와 패트릭 프랭크에게 감사드립니다. 이 작품은 그랜트 번호에서 국립 과학 재단 대학원 연구 펠로우십 프로그램에 의해 지원됩니다. DGE-1324585뿐만 아니라 NIH R01D084009 및 F31AR076920. 이 자료에 표현된 의견, 사실 인정 및 결론 또는 권고사항은 저자의 의견이며 반드시 국립 과학 재단 이나 NIH의 견해를 반영하지 않습니다.
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 14L5 선형 트랜스듀서 | Siemens | 10789396 | |
| Acuson S2000 초음파 시스템 | Siemens | 10032746 | |
| 조절 가능한 의자 (Biodex 시스템) | Biodex Medical Systems | System Pro 4 | |
| 스킨 마커 미디엄 팁 | SportSafe | n/a | 멀티 컬러 4팩 추천 |
| 초음파 젤 - 표준 8 온스 비멸균 향료 무료 글레이셜 틴트 | 메디초이스, 오웬스 & 마이너 | M500812 |
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.