Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.

Methodenartikel

Coördineren Mapping van Hyolaryngeal Mechanics in Slikken

18.3K weergaven

⸱

DOI:

10.3791/51476

⸱

6 mei 2014

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Medical College of Georgia, Georgia Regents University, 2Department of Communicative Sciences and Disorders, New York University, 3Department of Cellular Biology & Anatomy, Georgia Regents University, 4Department of Otolaryngology, Georgia Regents University

In dit artikel

Samenvatting

Coördineren mapping is een methode van documenteren meest opvallende kenmerken van hyolaryngeal biomechanica in de faryngeale fase van het slikken. Deze methode maakt gebruik van beeldanalyse software om coördinaten van anatomische oriëntatiepunten opnemen. Deze coördinaten worden in een Excel-macro geïmporteerd en vertaald naar kinematische variabelen van belang zijn nuttig bij dysfagie onderzoek.

Samenvatting

Karakteriseren hyolaryngeal beweging is belangrijk om dysfagie onderzoek. Voorafgaand methoden vereisen meerdere metingen op een kinematische metingen terwijl verkrijgen coördineren in kaart brengen van hyolaryngeal mechanica gebruik Modified Barium Swallow (MBS) maakt gebruik van een set coördinaten om meerdere variabelen van belang te berekenen. Ter demonstratie werden tien kinematische metingen gegenereerd uit een set van coördinaten aan verschillen in het slikken van twee verschillende types bolus bepalen. Berekeningen van tongbeen tocht tegen de wervels en onderkaak samenhangen met het belang van referentieassen bepalen.

Om aan te tonen coördineren mapping methodologie, werden 40 MBS studies willekeurig geselecteerd uit een dataset van gezonde normale proefpersonen met geen bekende slikken bijzondere waardevermindering. Een 5 ml dunne vloeibare bolus en een 5 ml pudding zwaluwen werden gemeten van elk onderwerp. Negen coördinaten, in kaart brengen van de schedelbasis, onderkaak, wervels en elementen van de hyolarynx complex, werden opgenomen in de frames van minimale en maximale hyolaryngeal excursie. Coördinaten werden wiskundig omgezet in tien variabelen van hyolaryngeal mechanica.

Interbeoordelaarsbetrouwbaarheid werd geëvalueerd door Intraclass correlatiecoëfficiënten (ICC). Tweezijdige t-tests werden gebruikt om verschillen in kinematische viscositeit bolus evalueren. Tongbeen excursie metingen tegen verschillende referentie-as werden gecorreleerd. Interbeoordelaarsbetrouwbaarheid tussen zes beoordelaars voor de 18 coördinaten varieerde van ICC = 0,90-0,97. Een lei van tien kinematische metingen werd vergeleken door betrokkene tussen de zes beoordelaars. Een uitschieter was afgewezen, en het gemiddelde van de resterende betrouwbaarheid scores was ICC = 0,91, 0,84-0,96, 95% CI. Tweezijdige t-toetsen met Bonferroni correcties vergelijken tien kinematische variabelen (5 ml dunne vloeistof vs 5 ml pudding zwaluwen) toonde statistisch significante verschillen in tongbeen excursie, superieure larynx beweging, en keelholte shortening (p <0,005). Pearson correlaties tongbeen excursie metingen uit twee verschillende referentieassen waren: r = 0,62, r 2 = 0,38 (dunne vloeistof); r = 0.52, r 2 = 0,27, (pudding).

Het verkrijgen mijlpaal coördinaten is een betrouwbare methode om meerdere kinematische variabelen uit video doorlichtbeelden nuttig in dysfagie onderzoek te genereren.

Inleiding

De faryngeale fase van het slikken is een complex proces waarbij twintig spieren en meerdere skeletelementen een bolus brengen van de mondholte in de slokdarm en beschermt de luchtwegen. Voorgaande keelholte vernauwing, elementen van de hyolaryngeal complex (tongbeen, strottenhoofd en bijbehorende bouwwerken inclusief de bovenste slokdarm sfincter) worden verplaatst naar een respiratoire leiding te zetten in een spijsverteringskanaal. Het strottenhoofd is opnieuw gelegen naar voren uit de buurt van de baan van een tegemoetkomende bolus, en de bovenste slokdarm sfincter wordt opgerekt. Kinematische metingen van video fluoroscopisch slikken studies (ook bekend als een MBS of Modified Barium Swallow Studies) zijn de primaire onderzoeksmethode voor het kwantificeren van de verschillende bewegingen van de hyolaryngeal complex 1.

Hoewel kwantitatieve fluoroscopische video metingen zijn nuttig voor het meten slikken functie verschillende referentieassenen scalairen van de meting blijkt dat er die onverenigbaar zijn tussen de verschillende methoden van kinematische metingen 2 zijn. De beweging van de patiënt en arts fluorescoop onder handmatige besturing verwart ook de nauwkeurigheid van het meten van de complexe fysiologische processen. Belangrijker hebben kinematische metingen niet noodzakelijkerwijs structuur naar functie relaties belangrijk na te gaan wanordelijke slikken. Kinematica van het tongbeen in het bijzonder zijn ontworpen om beweging te volgen in een voorste of betere richting verwijzing naar een anatomisch vlak door de wervels. Echter, deze configuratie niet de lijn van de werking van spieren die het tongbeen opschorten vertegenwoordigen.

Een twee-sling mechanisme van hyolaryngeal verhoging van de faryngeale fase van het slikken is geïdentificeerd (Figuur 1) 3,4. De suprahyoid spieren bestaan ​​uit de voorste gespierde sling, en de lange faryngeale spieren bestaan ​​uit de posterior gespierde sling. Deze spieren verhogen verschillende elementen van de hyolaryngeal complex met het tongbeen, strottenhoofd en structuren die de bovenste slokdarmsfincter vormen.

Coördinaat in kaart brengen van hyolaryngeal mechanica gebruikt negen gemakkelijk herkenbare anatomische oriëntatiepunten tot drie skelet hendels en functies van de hyolaryngeal complex vertegenwoordigt bevestigingspunten van de voorste en achterste spieren stroppen (figuur 2) in kaart. Tijdens het slikken, elk skelet hefboom en kenmerk van de hyolaryngeal complex in beweging is. Door het verzamelen van coördinaten, kan het systeem worden vastgelegd in elk tijdsbestek. Goniometrische conversie van coördinaten kan worden gebruikt om meerdere kinematische metingen van hyolaryngeal beweging te genereren tijdens het slikken. Variabelen kunnen worden berekend voor vergelijking met bevindingen in de literatuur of worden gebruikt om nieuwe metingen die structuur naar functie relaties plaats genereren.

Het primaire doel van deze paper is om een ​​methode voor het genereren van meerdere kinematische metingen berekend op basis van een enkele set van anatomische mijlpaal coördinaten verzameld van Modified Barium Swallow (MBS) studies tonen. We documenteren de betrouwbaarheid van deze methode met behulp Intraclass correlatiecoëfficiënten om de interbeoordelaarsbetrouwbaarheid van 6 verschillende onderzoekers, waaronder een deskundige, drie beoordelaars met ervaring, en twee novicen bepalen. Van de kinematische resultaten, worden de verschillen in het slikken mechanica door bolus consistentie geëvalueerd. Tenslotte wordt het door Molefenter en Steele voorgestelde vraag over het belang van de referentie-as gebruikt voor het meten tongbeen beweging aangepakt. Om deze vraag te vergelijken we metingen van tongbeen excursie in verwijzing naar de wervels en in verwijzing naar de onderkaak, berekend op basis van dezelfde set van coördinaten voor beide soorten bolus benaderen. Als deze twee methoden voor het meten hyoid beweging vertegenwoordigen dezelfde structuur om de relaties te functionerenheup, dan zullen de resultaten worden sterk gecorreleerd.

Voor deze studie werden 40 zijaanzicht MBS studies willekeurig geselecteerd uit een verzameling van 139 normale studies onder een door de Georgia Regents University Institutional Review Board en in samenwerking onderzoek met de Evelyn Trammell Instituut voor Voice goedgekeurd en Slikken aan de Medische Universiteit van onderzoeksprotocol South Carolina. Om het nut van deze methode aan te tonen, werden tien variabelen karakteriseren hyolaryngeal kinematica berekend op basis van dezelfde set te coördineren (tabel 1). Zeven van deze berekende metingen zijn eerder in de literatuur, waaronder: anterior, geboden tongbeen afstandsmetingen met betrekking tot de wervels 5; anterior en superieure tongbeen verplaatsing als een verhouding van C2-4 lengte, ook met betrekking tot de wervels 6; superieure beweging van het strottenhoofd verwijzing naar de wervels 7; hyolaryngeal BENADERENDEion 1; en maximum tongbeen excursie in verwijzing naar de wervels 1. Daarnaast werden drie nieuwe metingen berekend: keelholte verkorting benadert de bijlagen van de palatopharyngeus spier, larynx hoogte na een actielijn die de stylopharyngeus en hyoid excursie benadert de bijlagen van de suprahyoid spieren 4,8.

Een deskundige hoofd en hals anatoom (WP), drie onderzoekers met beperkte ervaring metingen (CJ, SR, TT), en twee beginnende onderzoekers (RS, JT) verkregen kaartgegevens te coördineren met de hieronder beschreven protocol. De deskundige (WP) getraind de drie beoordelaars met ervaring, en deze op hun beurt getraind de twee beginnende beoordelaars. Interbeoordelaarsbetrouwbaarheid van coördineren gegevens en resultaten berekend op basis van de coördinaten op onderwerp werd bepaald door Intraclass correlatiecoëfficiënten 9. Tweezijdige t-tests werden uitgevoerd op elke variabele te bepalen statistically significante verschillen in bolustypen. Een Pearson correlatiecoëfficiënt en een determinatiecoëfficiënt werden gebruikt om de overeenkomst tussen de resultaten van tongbeen excursie berekend met de wervels als een referentie-as versus hyoid excursie met de onderkaak als een referentie-as voor de 5 ml dunne vloeistof zwaluw en 5 ml evalueren pudding zwaluw.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

1. Configureren van een computer

  1. Voor Macintosh, downloaden de volgende open source of freeware software: ImageJ, MacX Video Converter Free Edition (Mac), en QuickTime (zie tabel van materiaal / materieel).
  2. Voor een PC, download dan de volgende open source of freeware software: ImageJ, MPEG Streamclip (PC) en QuickTime (zie tabel van materiaal / materieel).

2. Voorbereiden videoclips

  1. Bestand conversie. Converteren ruwe video-bestanden in. Mov voor het verzamelen van gegevens in ImageJ. Opmerking: bruikbare video moet de onderkaak, harde gehemelte, C1-C4 wervels, larynx en farynx in het gezichtsveld. ImageJ verwerking tools kunnen problemen met de afdrukkwaliteit te verbeteren.
    1. Met een computer, gebruikt MPEG Streamclip, laadt u het rauw. Avi-bestand via File >> Open Files en het selecteren van de gewenste clip. Selecteer Bestand >> Exporteren naar QuickTime.
    2. Met een Mac gebruiken MacX Video Converter, klikt u op "Add File" en kies video (s) voor conversie. Meerdere video's kunnen worden omgezet in een keer met behulp van deze applicatie.
    3. In het gedeelte Uitvoer Instellingen, klik op de knop Bladeren en kies de gewenste locatie om het geconverteerde bestand op te slaan.
    4. Klik op het tabblad "naar MOV". Zorg ervoor dat de output formaat onder de sectie "Video-instellingen" is MOV. Klik op Start.
  2. Editing clip lengte. Geheugen is beperkt met ImageJ. Het wordt aanbevolen om een ​​bestand van elke slikken worden gemaakt.
    1. Open MOV. Videobestand gemaakt in stap 2.1 met QuickTime (PC of Mac).
    2. Identificeer 5 ml dunne vloeistof en pudding zwaluwen door audio wachtrijen of zwaluw volgorde door de MBS-protocol dat wordt gebruikt bij het verzamelen van gegevens geschetst.
    3. Kies Bewerken >> Trim en het trimmen aanpassen bar, zodat de hele 5 ml Dunne Fluid zwaluw wordt gevisualiseerd. Klik trim.
    4. Kies Bestand >> Exporteren en maak een bestandsnaam die zal worden gebruikt om onder gegevens (geslacht, leeftijd, etiologie, het type bolus) verwijzen naar coordinate karteringsresultaten.
    5. Herhaal dit voor de pudding zwaluw (of voor enige andere bolus van belang).

3. De identificerende afbeeldingen

  1. Als een bestand bevat geen persoonlijke gezondheidsinformatie (PHI) en moet worden-identificeerbaar, upload het bestand met behulp van Image J (Zie 4,1-4,2).
  2. Gebruik de rechthoek gereedschap om de slikken studie PHI sluiten framen. Selecteer afbeelding >> Crop. Dan Selecteer Bestand >> Opslaan als >> QuickTime-film.
  3. Configureer het dialoogvenster als volgt: Compression >> Sorenson 3; Kwaliteit >> Maximum, voert u de juiste frame rate (meestal 30 fps).

4. Voorbereiden op maat

  1. Open ImageJ. Klik op de ">>" pictogram op de werkbalk. Selecteer >> Arrow Labeling Extra.
  2. Afbeeldingen uploaden. Klik op QuickTime icoon. Selecteer "Open film als een stapel" uit het drop down menu en zoek bewerkte QuickTime clip. Image J zal de hele zwaluw studie niet open omdat het geheugen limieten (zie stap 2.2). Het geheugen kan minimaal worden uitgebreid door Bewerken >> Opties >> Geheugen & Threads.
  3. Het verwerken van afbeeldingen om de beeldkwaliteit te verbeteren. Selecteer Proces >> Math >> toevoegen. Controleer het voorbeeld doos en nummers aan te passen aan de gewenste beeldkwaliteit. Antwoord ja om de hele stapel foto's te verwerken.
  4. Stel metingen. Selecteer Analyseren >> Set Metingen van de ImageJ menu. Op het dialoogvenster merk "Stack Position" en "Invert Y coördinaten". Mrk alles anders.
  5. Selecteer de multipoint gereedschap in de werkbalk. Klik op anatomische oriëntatiepunten in de juiste volgorde (zie 5.0)
  6. Met behulp van de multigereedschap.
    1. Neem een ​​meting van alle punten door Analyze >> Meet selecteren in het menu of het toetsenbord commando + M (controle + M voor PC's).
    2. Verwijder alle punten met command + A (control + A voor PC's).
    3. Verwijder enkele punten door met de muis over een punt, dan houdt u de Command-Option-toetsen en klik op het punt te worden verwijderd.
    4. Verplaats singuliere punten door met de muis over een punt, klikken, slepen en neerzetten van een punt naar een nieuwe locatie.
    5. Verplaats alle punten samen met de pijltjestoetsen.

5. Mapping Landmarks

  1. Begin bij de eerste frame en tevoren een duidelijk kader in de pre-orale fase. Let op positie van de bolus op de voorste, superieure marge van de tong vóór de start van orale transport van de zwaluw. Gebruik dit frame met de eerste negen coördinaten ingesteld.
  2. Gebruik de ImageJ multi-point tool om de eerste negen coördinaten in kaart op de volgende anatomische oriëntatiepunten (zie figuren 3a en 3b)
  3. Noteer eerste negen coördinaten met behulp van command + M toetsen (Ctrl + M voor PC's).
  4. Advance frames tot tongbeen maximale positie heeft bereikt in anterior en superieure richtingen. Bevestig maximale door het bevorderen van frames insure afdaling van het tongbeen begint op het volgende frame.
  5. Verhuizen punten 1-5 om hun nieuwe posities. Deze nieuwe posities worden opgenomen als coördineert 10-14.
  6. Verplaatsen Punt 9, die op zijn beurt wordt coördineren 18. Opmerking: frames zal waarschijnlijk variëren voor de volgende twee stappen.
  7. Zoek kader tonen die maximale laryngeale elevatie. Pas de punten 7 en 8, die zal dienen als coördinaten 16 en 17.
  8. Vind frame (s) die de maximale uitslag van UES, punt 6 (coördinaat 15). Van maximaal tongbeen frame, lokaliseren frame waarin de bolus wordt belemmerd door de UES in de hypofarynx. Pas coördinatenpunt voor UES van minimaal kader te vertegenwoordigen UES maximale coördineren 18.
  9. Neem tweede negen coördinaten met behulp van command + M toetsen (Ctrl + M voor PC's).
  10. Voor coördinaten 19 en 20 markeren de randen van de scalaire (cent of 1,9 cm ring) en de as die de langste diameter van de radiopake marker.
  11. Record scalaire coördineert met behulp van command + M-toetss (controle + M voor PC's).

6. Transformeer gegevens te coördineren in kinematische metingen van belang met behulp van een macro ingeschakeld Excel-bestand (de instructies voor deze macro zijn opgenomen in het bestand)

Opmerking: Goniometrische berekeningen ingebed in de macro's te berekenen kinematische metingen (figuur 4).

  1. Download "CoordinateMapping.xlsm" van de Jupiter artikel pagina.
  2. Volg de instructies op het werkblad om het bestand te initialiseren. Resultaten, gegevens, en input sheet: de initialisatie macro zal drie bladen waaronder creëren. Opmerking: Macintosh-gebruikers moeten developer tools kunnen in Excel om macro's uitvoeren.
  3. Kopieer coördineert vanuit het raam ImageJ resultaten en plak in de aangewezen cel in de "input sheet". Voer het "datacaptureline" macro.
  4. De resultaten zullen verschijnen op de "resultaten" vel. Lijnen van de te coördineren gegevens verschijnen op de "data" sheet.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

Intraclasscorrelatie coëfficiënten (ICC) van coördinaten door zes onderzoekers die zelfstandig analyseerden 80 video fluoroscopisch bestanden (twee bolus proef van 40 onderwerpen) verzameld varieerde van ICC = 0,90-0,97. Een uitsplitsing van de ICC's van coördinaten per groep is als volgt: coördineert # 1-5 (skelet elementen minimaal hyolaryngeal excursie) gemiddelde = 0,93, 0,91-0,95, 95% CI; coördineert # 6-9 (hyolaryngeal complexe minimaal hyolaryngeal excursie) gemiddelde = 0.94, 092-0,96, 95% CI; coördineert # ...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

Deze studie demonstreert de bruikbaarheid van een werkwijze met behulp van gegevens van anatomische oriëntatiepunten coördinaat meerdere kinematische metingen van hyolaryngeal beweging berekenen slikken. Interbeoordelaarsbetrouwbaarheid van zes beoordelaars, waaronder twee beginnende beoordelaars, voor coördinaten en berekende variabelen was sterk (ICC> 0.90). Representatieve resultaten van een aselecte steekproef van gezonde, niet-dysfagie volwassenen toonden verschillen in verschillende kinematische variabelen in r...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

De auteurs verklaren dat zij geen concurrerende financiële belangen.

Dankbetuigingen

De auteurs erkennen Kendrea Focht, CSCD, CCC-SLP, en de Evelyn Trammell Instituut voor Voice en slikken aan de Medische Universiteit van Zuid-Carolina, voor het delen van MBS beeldvorming bestanden die gebruikt worden om deze methode aan te tonen. Deze MBS gegevens werden verzameld via extramurale ondersteuning gefinancierd door Grant Number TL1TR000061 (PI: Focht) van het Nationale Centrum voor de bevordering van translationeel Sciences en door Grant Number 1K24DC12801 (PI: Martin-Harris) van het National Institute on Doofheid en andere communicatie-stoornissen, en intramurale steun van Mark en Evelyn Trammell Trust. Deze methoden werden oorspronkelijk ontwikkeld door de hoofdonderzoeker terwijl ondersteund door Grant Nummer F31DC011705 van het National Institute on Doofheid en andere communicatie-stoornissen. De inhoud is uitsluitend de verantwoordelijkheid van de auteurs en niet noodzakelijkerwijs het officiële standpunt van het National Institute on Doofheid en andere communicatie-stoornissen of de National Institutesvan Volksgezondheid.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
ImageJ  NIHhttp://rsbweb.nih.gov/ij/download.htmlVoor Macintosh
MacX Video Converter Free Edition (Mac)Digiartyhttp://www.macxdvd.com/mac-video-converter-free/Voor Macintosh
QuickTime Applehttp://support.apple.com/downloads/#QuickTimeVoor Macintosh
ImageJ  NIHhttp://rsbweb.nih.gov/ij/download.htmlVoor een PC
MPEG Streamclip (PC) Squared 5http://www.squared5.comVoor een PC
QuickTimeApplehttp://support.apple.com/downloads/#QuickTimeVoor een PC

Referenties

  1. Leonard, R. J., Kendall, K. A., McKenzie, S., Gonçalves, M. I., Walker, A. Structural Displacements in Normal Swallowing: A Videofluoroscopic Study. Dysphagia. 15, 146-152 (2000).
  2. Molfenter, S. M., Steele, C. M. Physiological Variability in the Deglutition Literature: Hyoid and Laryngeal Kinematics. Dysphagia. 26, 67-74 (2010).
  3. Pearson, W. G., Hindson, D. F., Langmore, S. E., Zumwalt, A. C. Evaluating Swallowing Muscles Essential for Hyolaryngeal Elevation by Using Muscle Functional Magnetic Resonance Imaging. International Journal of Radiation Oncology* Biology* Physics. 85, 735-740 (2013).
  4. Pearson, W. G., Langmore, S. E., Yu, L. B., Zumwalt, A. C. Structural Analysis of Muscles Elevating the Hyolaryngeal Complex. Dysphagia. 27, 445-451 (2012).
  5. Kim, Y., McCullough, G. H. Maximum hyoid displacement in normal swallowing. Dysphagia. 23, 274-279 (2008).
  6. Steele, C. M., et al. The relationship between hyoid and laryngeal displacement and swallowing impairment. Clin. Otolaryngol. 36, 30-36 (2011).
  7. Logemann, J. A., et al. Temporal and Biomechanical Characteristics of Oropharyngeal Swallow in Younger and Older Men. Journal of Speech, Language and Hearing Research. 43, 1264-1274 (2000).
  8. Pearson, W., Langmore, S., Zumwalt, A. Evaluating the Structural Properties of Suprahyoid Muscles and their Potential for Moving the Hyoid. Dysphagia. 26, 345-351 (2011).
  9. Hopkins, W. G. Measures of reliability in sports medicine and science. Sports Med. 30, 1-15 (2000).
  10. Bingjie, L., Zhang, T., Sun, X., Xu, J., Jiang, G. Quantitative videofluoroscopic analysis of penetration-aspiration in post-stroke patients. Neurol. India. 58, 42-47 (2010).
  11. Webster, M., Sheets, H. D., Alroy, J., Hunt, G. A practical introduction to landmark-based geometric morphometrics. Quantitative Methods in Paleobiology. Paleontological Society Papers. 16, 163-188 (2010).
  12. Inamoto, Y., et al. Evaluation of swallowing using 320-detector-row multislice CT. Part II: Kinematic analysis of laryngeal closure during normal swallowing. Dysphagia. 26, 209-217 (2011).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Meer artikelen verkennen

Gemodificeerde bariumsliktesttongbeengexcursieintraclass correlatiekinematische metingenanatomische referentiepuntenbolusviscositeitvideofluoroscopieExcel-macro
Coördineren Mapping van Hyolaryngeal Mechanics in Slikken
Neem contact met ons op
Aanbevelen aan de bibliotheek

Privacy

Gebruiksvoorwaarden

Beleidsoverzicht

Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Alle rechten voorbehouden.