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

Methodenartikel

Het verkrijgen van kwaliteit Uitgebreide Field-of-View Echografie Beelden van Skeletspieren om spier fascikel lengte te meten

3.7K weergaven

⸱

DOI:

10.3791/61765

⸱

14 december 2020

 , 
1Department of Biomedical Engineering, Northwestern University, 2Department of Physical Medicine & Rehabilitation, Northwestern University Feinberg School of Medicine, 3Department of Physical Therapy and Human Movement Sciences, Northwestern University Feinberg School of Medicine, 4Shirley Ryan AbilityLab, 5Edward Hines, Jr. VA Hospital

In dit artikel

Samenvatting

Deze studie beschrijft hoe musculoskeletale beelden van hoge kwaliteit kunnen worden verkregen met behulp van de uitgebreide field-of-view echografie (EFOV-US) -methode voor het maken van spier fascikellengtemetingen. We passen deze methode toe op spieren met fascikels die zich uitstrekken voorbij het gezichtsveld van gewone traditionele ultrasone (T-US) sondes.

Samenvatting

De lengte van de fascikel van de spier, die gewoonlijk in vivo wordt gemeten met behulp van traditionele echografie, is een belangrijke parameter die het krachtgenererende vermogen van een spier definieert. Meer dan 90% van alle spieren van de bovenste ledematen en 85% van alle spieren van de onderste ledematen hebben echter optimale fascikellengtes langer dan het gezichtsveld van gewone traditionele ultrasone (T-US) sondes. Een nieuwere, minder vaak gebruikte methode genaamd extended field-of-view ultrasound (EFOV-US) kan directe meting van fascikels mogelijk maken die langer zijn dan het gezichtsveld van een enkel T-US-beeld. Deze methode, die automatisch een reeks T-US-beelden van een dynamische scan samenvoegt, is geldig en betrouwbaar gebleken voor het verkrijgen van spier fascikellengtes in vivo. Ondanks de vele skeletspieren met lange fascikels en de validiteit van de EFOV-US-methode voor het doen van metingen van dergelijke fascikels, hebben weinig gepubliceerde studies deze methode gebruikt. In deze studie laten we zien hoe we de EFOV-US-methode kunnen implementeren om musculoskeletale beelden van hoge kwaliteit te verkrijgen als hoe fascikellengtes van die afbeeldingen kunnen worden gekwantificeerd. We verwachten dat deze demonstratie het gebruik van de EFOV-US-methode zal aanmoedigen om de pool van spieren te vergroten, zowel in gezonde als in aangetaste populaties, waarvoor we in vivo spier fascikellengtegegevens hebben.

Inleiding

Fascikellengte is een belangrijke parameter van de architectuur van de skeletspier, die over het algemeen indicatief is voor het vermogen van een spier om kracht te produceren1,2. Concreet geeft de fascikellengte van een spier inzicht in het absolute lengtebereik waarover een spier actieve kracht kan genereren3,4. Bijvoorbeeld, gegeven twee spieren met identieke waarden voor alle isometrische krachtgenererende parameters (d.w.z. gemiddelde sarcomeerlengte, penninghoek, fysiologisch doorsnedegebied, contractietoestand, enz.), behalve voor fascikellengte, zou de spier met de langere fascikels zijn piekkracht op een langere lengte produceren en kracht produceren over een breder bereik van lengtes dan de spier met kortere fascikels3 . Kwantificering van de lengte van de spier fascikel is belangrijk voor het begrijpen van zowel een gezonde spierfunctie als veranderingen in het krachtgenererende vermogen van een spier, die kunnen optreden als gevolg van veranderd spiergebruik (bijv. Immobilisatie5,6, inspanningsinterventie7,8,9, hoge hiel dragen10) of een verandering in de omgeving van de spier (bijv. Peestransferchirurgie11, afleiding van ledematen12 ). Metingen van de lengte van de spier fascikel werden oorspronkelijk verkregen door ex vivo cadaverische experimenten die directe meting van ontlede fascikels mogelijk maken13,14,15,16. De waardevolle informatie die door deze ex vivo experimenten werd verstrekt, leidde tot een interesse in het implementeren van in vivo methoden17,18,19 om vragen te beantwoorden die niet in kadavers konden worden beantwoord; in vivo methoden maken het mogelijk om spierparameters in een inheemse toestand te kwantificeren, evenals bij verschillende gewrichtshoudingen, verschillende spiercontractietoestanden, verschillende belastings- of lostoestanden en tussen populaties met verschillende omstandigheden (d.w.z. gezond / gewond, jong / oud, enz.). Meestal is echografie de methode die wordt gebruikt om in vivo spier fascikellengtes te verkrijgen18,19,20; het is sneller, goedkoper en gemakkelijker te implementeren dan andere beeldvormingstechnieken, zoals diffusie tensor imaging (DTI)18,21.

Extended field-of-view ultrasound (EFOV-US) is aangetoond als een geldige en betrouwbare methode voor het meten van de lengte van de spier fascikel in vivo. Hoewel vaak geïmplementeerd, heeft traditionele echografie (T-US) een gezichtsveld dat wordt beperkt door de arraylengte van de ultrasone transducer (meestal tussen 4 en 6 cm, hoewel er sondes zijn die zich uitstrekken tot 10 cm10) 18,20. Om deze beperking te overwinnen, ontwikkelden Weng et al. een EFOV-US-technologie die automatisch een samengesteld, tweedimensionaal "panoramisch" beeld (tot 60 cm lang) verkrijgt van een dynamische, uitgebreide afstandsscan22. Het beeld wordt gecreëerd door in realtime een reeks traditionele, B-modus echografiebeelden samen te voegen terwijl de transducer het object van belang dynamisch scant. Omdat opeenvolgende T-US-beelden grote overlappende gebieden hebben, kunnen de kleine verschillen van het ene beeld naar het andere worden gebruikt om de beweging van de sonde te berekenen zonder het gebruik van externe bewegingssensoren. Zodra de sondebeweging tussen twee opeenvolgende beelden is berekend, wordt het "huidige" beeld achtereenvolgens samengevoegd met de voorgaande beelden. De EFOV-US-methode maakt directe meting van lange, gebogen spier fascikels mogelijk en is bewezen betrouwbaar te zijn voor spieren, proeven en echografen23,24,25 en geldig voor zowel vlakke als gebogen oppervlakken23,26.

Het implementeren van echografie om de lengte van de spier fascikel in vivo te meten is niet triviaal. In tegenstelling tot andere beeldvormingstechnieken die meer geautomatiseerde protocollen omvatten (d.w.z. MRI, CT), is echografie afhankelijk van de vaardigheden van de sonograaf en anatomische kennis27,28. Er is bezorgdheid dat een verkeerde uitlijning van de sonde met het fascikelvlak aanzienlijke fouten in fascikelmetingen kan veroorzaken. Eén studie toont weinig verschil (gemiddeld < 3 mm) in metingen van fascikellengte genomen met behulp van echografie en DTI MRI, maar toont ook aan dat de meetnauwkeurigheid laag is (standaardafwijking van verschil ~ 12 mm)29. Toch is aangetoond dat een beginnende echoscopist, met oefening en begeleiding van een ervaren echoscopist, geldige meaures kan verkrijgen met EFOV-US23. Daarom moeten inspanningen worden geleverd om geschikte protocollen aan te tonen om menselijke fouten te verminderen en de nauwkeurigheid van metingen verkregen met EFOV-US te verbeteren. Uiteindelijk kan het ontwikkelen en delen van geschikte protocollen het aantal experimentatoren en laboratoria uitbreiden die fascikellengtegegevens uit de literatuur kunnen reproduceren of nieuwe gegevens kunnen verkrijgen in spieren die nog niet in vivo zijn bestudeerd.

In dit protocol laten we zien hoe de EFOV-US-methode kan worden geïmplementeerd om musculoskeletale beelden van hoge kwaliteit te verkrijgen die kunnen worden gebruikt om de lengte van de spier fascikel te kwantificeren. Specifiek richten we ons op (a) het verzamelen van EFOV-US-beelden van een enkele bovenste ledemaat en een enkele onderste ledemaatspier (b) het in realtime bepalen van de "kwaliteit" van het EFOV-US-beeld, en (c) het offline kwantificeren van spierarchitectuurparameters. We bieden deze gedetailleerde gids om de toepassing van de EFOV-US-methode aan te moedigen voor het verkrijgen van spier fascikellengtegegevens in spieren die in vivo niet zijn bestudeerd vanwege hun lange fascikels.

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

Protocol

De Institutional Review Board (IRB) van Northwestern University keurde de procedures van deze studie goed. Alle deelnemers die deelnamen aan dit werk gaven geïnformeerde toestemming voordat ze aan het onderstaande protocol begonnen.
OPMERKING: Het specifieke echografiesysteem dat in deze studie werd gebruikt, had EFOV-US-mogelijkheden en werd aangenomen omdat we in staat waren om details over en validiteitsbeoordelingen voor het algoritme in de wetenschappelijke literatuur te beoordelen22,26; meerdere andere systemen met EFOV-US bestaan ook18,20,30. Er werd gebruik gemaakt van een lineaire array transducer 14L5 (frequentiebandbreedte 5-14 MHz). De spieren die in dit protocol worden afgebeeld, zijn slechts een kleine subset van spieren waarvoor Amerikaanse beelden zijn vastgelegd en fascikellengtes zijn gemeten (bijv. triceps25, extensor carpi ulnaris23, mediale gastrocnemius10, vastus lateralis24, biceps femoris8,31). Dit protocol is bedoeld om aanwijzingen te geven en de nodige normen te beschrijven, zodat het kan worden toegepast op spieren die verder gaan dan de twee voorbeelden die we geven.

1. Efov-US beelden van spieren verzamelen

Voorbereiding

  1. Sonograaf Voorbereiding
    1. Lees voordat u het echografiesysteem gebruikt de handleiding van het systeem om vertrouwd te raken met systeemveiligheid, zorg voor het onderhoud van het systeem, systeemconfiguratie en -bediening, enz. Lees daarnaast de instructies van het systeem voor het verkrijgen van EFOV-US-images en wees bekend met de methode die is geïmplementeerd om de EFOV-US-images te verkrijgen.
      OPMERKING: Verschillende echografiesystemen noemen de EFOV-US-modus met verschillende terminologie. In het systeem dat hier wordt gebruikt, wordt de EFOV-modus bijvoorbeeld "Panoramic Imaging" genoemd. Hoewel de technische details van het algoritme dat in verschillende commerciële systemen is geïmplementeerd meestal intellectueel eigendom zijn en daarom niet vrij beschikbaar zijn, beschrijven veel commerciële systemen met panoramische ultrasone mogelijkheden uit een vluchtige beoordeling een aanpak die vergelijkbaar is met die beschreven door Weng et al.22. Het evalueren van de algemene validiteit van metingen verkregen uit een systeem, hetzij door meer gedetailleerde informatie rechtstreeks te verkrijgen van het bedrijf dat het systeem vervaardigt, door gebruik te maken van een beeldvormingsfantoom26,32, of op andere manieren (bijv. vergelijking met dierlijke dissectie24) wordt aanbevolen als een belangrijke stap voordat onderzoek met menselijke deelnemers wordt gestart.
    2. Neem de tijd om vertrouwd te raken met de anatomie van de spier (en) van belang, evenals de omringende anatomie. Er wordt voorgesteld dat de echoscopist een anatomieboek of bij voorkeur een interactief online 3D-anatomiemodel gebruikt om vertrouwd te raken met de anatomie van belang.
  2. Voorbereiding van de deelnemers
    1. Leg het protocol van het onderzoek uit aan de deelnemer en verkrijg door IRB goedgekeurde toestemming voordat u met het beeldvormingsprotocol begint.
    2. Vraag de deelnemer om geschikte kleding te dragen om toegang tot de spier van belang mogelijk te maken. Als de echoscopist bijvoorbeeld van plan is om een onderarmspier in beeld te brengen, moet de deelnemer worden gevraagd een shirt met korte mouwen te dragen.
    3. Plaats de deelnemer in een verstelbare stoel die op zijn plaats kan worden vergrendeld. Neem de tijd om de stoel aan te passen om de deelnemer zo comfortabel mogelijk te maken en toch toegang te bieden tot de spier van belang.
      OPMERKING: Als er geen verstelbare stoel beschikbaar is die volledig plat kan liggen, kunnen sommige onderzoeksontwerpen het gebruik van een tafel vereisen om toegang te krijgen tot de spier van belang (d.w.z. hamstrings).
    4. Plaats de gewricht(en) die de spier van belang overspant in een houding die kan worden gecontroleerd en herhaald. Gebruik klinische richtlijnen33 voor het lokaliseren van anatomische oriëntatiepunten en het implementeren van goniometrie; ISB-normen gebruiken voor het definiëren van het gezamenlijke coördinatenstelsel34,35. In het algemeen, om de gewrichtshoek te meten, markeert u anatomische oriëntatiepunten met huidveilige marker (Tabel van materialen) en lijnt u vervolgens het midden van een handheld goniometer uit met de rotatieas van het gewricht en de armen van de goniometer omhoog met de gewrichtssegmenten.
      OPMERKING: Bij het afbeelden van passieve spieren, wordt het plaatsen van de spier van belang in een relatief verlengde positie aanbevolen om te voorkomen dat slappe spieren worden afgebeeld.
      1. Om de biceps brachii te repliceren zoals afgebeeld in deze studie, zitten deelnemers met ondersteunde voeten, rug recht, schouder bij 85 ° van abductie en 10 ° van horizontale flexie, elleboog bij 25 ° flexie en onderarm, pols en vingers op neutraal.
      2. Om de tibialis anterieure te repliceren zoals afgebeeld in deze studie, zitten deelnemers met knie bij 60 ° flexie en de enkel bij 15 ° plantaire flexie.
    5. Zet de ledemaat van de deelnemer vast met behulp van stoffen riemen om beweging tijdens het beeldvormingsprotocol te minimaliseren.

Beeld acquisitie

  1. Sluit het echografiesysteem aan en schakel het in. Zorg ervoor dat het examen is ingesteld op Musculoskeletal, de gebruikte transducer is geselecteerd (hier hebben we 14L5 gebruikt) en de zendfrequentie is ingesteld tussen 5-17 MHz (hier werd 11MHz gebruikt), een typisch frequentiebereik voor musculoskeletale beeldvorming. Hogere frequenties worden over het algemeen gebruikt voor meer oppervlakkige beeldvorming omdat ze de resolutie verbeteren, maar de golfpenetratie verminderen.
  2. Ga naar de systeeminstellingen om de voetschakelaarinstellingen aan te passen. Voor de toepassing van dit protocol raden we aan om de voetschakelaar in te stellen om de beeldvorming te starten / stoppen. Als de gebruikte voetschakelaar meerdere pedalen heeft, stelt u extra pedalen in op "Bevriezen" of "Pauzeren" en "Afdrukken" of "Opslaan" van de afbeelding.
  3. Breng een royale hoeveelheid ultrasone gel aan op de kop van de transducer.
  4. Plaats de transducer op de huid van de deelnemer op het geschatte interessegebied.
  5. Beweeg de transducer in het korte asvlak van de spier. Merk op dat de transducer aan één kant een kleine uitstulping heeft, een indicator genoemd. De kant van de transducer met de indicator komt overeen met de linkerkant van het echografiebeeld. Laat de echoscopist bij beeldvorming in de korte as de indicator zijdelings gericht houden en wanneer de sonograaf zich in de lange as bevindt, de indicator distaal richten.
  6. Identificeer de spier van belang in het korte asvlak (loodrecht op spiervezelrichting) en beweeg de transducer distaal en proximaal om een volledige visualisatie van het spierpad te krijgen.
    1. Markeer belangrijke anatomische oriëntatiepunten (d.w.z. de laterale en mediale randen van de spier, de spierpeesverbinding en spierinbrenging) met behulp van huidveilige inktmarkers (Tabel met materialen).
  7. Zodra de locatie van de spier is geïdentificeerd en correct is gemarkeerd, laat de echografie-transducer de ultrasone transducer in het lange asvlak (parallel aan de spiervezelrichting) bewegen.
  8. Begin aan het distale of proximale uiteinde van de spier en draai en kantel de transducer om het fascikelvlak op dat punt te identificeren. Maak een merkteken op de huid wanneer de juiste transducerpositie is vastgesteld.
  9. Zodra het geschatte fascikelvlak is vastgesteld over de gehele gewenste lengte die moet worden gescand, laat de echoscopist oefenen om dit pad te volgen.
  10. Om te beginnen met het verzamelen van afbeeldingen, zet u het echografiesysteem in de EFOV-US-modus.
  11. Begin aan het ene uiteinde van de spier, klik op de voetschakelaar om de beeldverwerving te starten en beweeg langzaam en continu de ultrasone transducer in de lange as. Zodra het einde van de spier is bereikt, klikt u op de voetschakelaar om de beeldacquisitie te beëindigen.
  12. Oefen en zorg voor het juiste transducerpad. Dit kan verschillende oefenafbeeldingen vergen voordat consequent EFOV-US-afbeeldingen van "kwaliteit" worden verkregen (zie sectie 2 voor uitleg over kwaliteitsafbeeldingen).
  13. Als u de zichtbaarheid en helderheid van afbeeldingen wilt optimaliseren, kunt u aanpassingen aan de volgende parameters overwegen.
    1. Diepte: Als de beeldacquisitie eindigt voordat de gewenste lengte van de spier kan worden vastgelegd, verhoogt u de diepte van het beeld (in het systeem dat hier wordt gebruikt, verhoogt het vergroten van de beelddiepte de absolute lengte die de scan kan zijn).
    2. Focus: plaats de focuspijl in de onderste helft van de afbeelding net onder de spier van interesse.
    3. Versterking: Zorg ervoor dat de versterking in evenwicht is door de diepte van het beeld.
    4. Snelheid: Beeld met de optimale snelheid zoals geleid door de indicator (in de meeste systemen wordt een snelheidsindicator op de monitor weergegeven tijdens panoramische beelden).
  14. Zodra kwalitatief goede afbeeldingen zijn verzameld (stap 2.1), drukt u op het print/ store-voetschakelaarpedaal of een synonieme knop op het bedieningspaneel om de afbeelding op te slaan.
  15. Herhaal stap 1.13-1.16 totdat 3 kwaliteit EFOV-US beelden van de spier zijn verkregen.
  16. Herhaal stap 1.6-1.17 totdat alle spieren van belang zijn verkregen.
  17. Gebruik een handdoek om de gel voorzichtig van de huid van de deelnemer af te vegen. Laat de deelnemer vervolgens het gebied van de huid afspoelen of gebruik een vochtige handdoek om de huid af te vegen die aan de gel is blootgesteld. Droog.
  18. Veeg gel van de kop van de transducer en desinfecteer.
  19. Exporteer afbeeldingen als ongecomprimeerde DICOM-afbeeldingen naar een cd-dvd, flashstation of via het lokale netwerk naar een computer.

2. Bepalen van de "kwaliteit" van de EFOV-US afbeelding

  1. Laat de echoscopist na stap 1.13 de kwaliteit van de belangrijkste anatomische kenmerken van de spier van belang en de omringende anatomie identificeren en evalueren. Dit is een kwalitatieve beoordeling op basis van de kennis van de echoscopist van anatomie en musculoskeletale weefselechogeniciteit (vermogen van een weefsel om ultrasone golven te reflecteren). Om een EFOV-US-afbeelding als kwalitatief "goed" te beschouwen, moet aan het volgende worden voldaan:
    1. Controleer in elk beeld met lange assen van een spier of de echoscopist de spier duidelijk kan identificeren als een hypo-echoïsche (donkere) vorm met hyperechoïsche (heldere) grenzen die de diepe en oppervlakkige spier fascia vertegenwoordigen.
    2. Controleer tussen de spiergrenzen of de echoscopist het bindweefsel rond een spier fascikel kan identificeren als hyperechoïsche (heldere) lijnen.
      OPMERKING: Bij het afbeelden van multi-pennated spieren, moet het beeld ook centrale pezen bevatten die verschijnen in de spierbuik, tussen de diepe en oppervlakkige spier fascia, als een hyperechoïsche (heldere) structuur.
    3. Controleer of het beeld niet overmatig buigt. Dit wordt meestal aangegeven door schaduwen of openingen in de afbeelding of een gekartelde flexibele liniaallijn over de afbeelding.
  2. Als het beeld een of meer van de in 2.1 beschreven weefselstructuren mist, beschouw het beeld dan als "kwalitatief slecht" en keer terug naar de live 2D-modus.

3. Quanitfying Spier fascikel lengte

  1. Om de lengte van de spier fascikel te kwantificeren, gebruikt u ImageJ, een open source beeldverwerkingsplatform. ImageJ is te downloaden op https://imagej.net/Downloads.
    OPMERKING: Hoewel ImageJ vaak wordt geïmplementeerd24,25,31,36,37,38, kan de kwantificering van de lengte van de spier fascikel worden gemeten met behulp van andere beeldverwerkingssoftware8,39 of aangepaste codes40,41.
  2. Na het downloaden opent u de echografiebeelden als DICOM-afbeeldingen in ImageJ door op Bestand | Open en selecteer de afbeelding die u wilt analyseren.
  3. Om ervoor te zorgen dat de DICOM-afbeeldingseigenschappen behouden zijn gebleven, klikt u op het gereedschap Rechte lijn in het menu Extra en tekent u een rechte lijn van 0 tot 1 cm op de liniaal aan de zijkant van het echografiebeeld. Ga dan naar | analyseren Maat om de gemaakte lijn op te meten. Als de beeldeigenschappen behouden zijn gebleven, moet de lengte van de rechte lijn 1 cm zijn.
  4. Als u de lengte van de fascikels in de afbeelding wilt meten, vult u het volgende in.
    1. Klik met de rechtermuisknop op het gereedschap Rechte lijn .
    2. Selecteer Gesegmenteerde lijn.
    3. Verplaats de cursor naar de afbeelding en klik aan het ene uiteinde van de fascikel die is gekozen om te worden gemeten.
      OPMERKING: Doe alleen metingen aan fascikels die het hele fascikelpad (d.w.z. van de ene aponeurose naar de volgende aponeurose of aponeurose tot de centrale pees) overtuigend kan worden gezien.
    4. Klik langs het pad om ervoor te zorgen dat de kromming in het fascikelpad wordt vastgelegd.
    5. Zodra het einde van het fascikelpad is bereikt, dubbelklikt u om de regel te beëindigen en gaat u naar | Meten om de lengte van de lijn te meten.
      OPMERKING: Er verschijnt een nieuw venster, "Resultaten", de eerste keer dat een meting wordt uitgevoerd. Welke waarden worden weergegeven, kunt u beheren in het venster Resultaten door naar Resultaten te gaan | Stel metingen in.
  5. Herhaal stap 3.4.3-3.4.5 totdat er meerdere fascikelmetingen zijn uitgevoerd in één afbeelding.
  6. Sla fascicle-metingen op door op Bestand | te klikken Sla op het tabblad Resultaten op of de waarden kunnen worden gekopieerd en in een ander document / spreadsheet worden geplakt.

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

Resultaten

Uitgebreide field-of-view echografie (EFOV-US) werd geïmplementeerd om beelden te verkrijgen van de lange kop van de biceps brachii en de tibialis anterior bij 4 gezonde vrijwilligers (tabel 1). Figuur 1 laat zien welke EFOV-US beelden van beide spieren in deze representatieve beeldvormingssessie hebben afgebeeld en belicht belangrijke aspecten van elk beeld zoals spieraponeurose, centrale pees, fascikelpad, enz. Nadat de beeldvormingssessie voorbij was, werden 3 kwalitatief...

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

Discussie

Kritieke stappen in het protocol.

Er zijn een paar kritieke componenten voor het verkrijgen van efov-us-beelden van hoge kwaliteit die geldige en betrouwbare fascikellengtemetingen opleveren. Ten eerste is het, zoals aangegeven in methode 1.1.2, essentieel dat de echoscopist de tijd neemt om vertrouwd te raken met de anatomie van de spier die in beeld wordt gebracht, evenals met de omliggende spieren, botten en andere zachte weefselstructuren. Dit zal het vermogen van de echos...

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

Openbaarmakingen

De auteurs hebben niets te onthullen.

Dankbetuigingen

We willen Vikram Darbhe en Patrick Franks bedanken voor hun experimentele begeleiding. Dit werk wordt ondersteund door het National Science Foundation Graduate Research Fellowship Program onder Grant No. DGE-1324585 evenals NIH R01D084009 en F31AR076920. Alle meningen, bevindingen en conclusies of aanbevelingen die in dit materiaal worden uitgedrukt, zijn die van de auteurs en weerspiegelen niet noodzakelijkerwijs de opvattingen van de National Science Foundation of NIH.

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

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
14L5 lineaire transducersSiemens10789396
Acuson S2000 echografiesysteemSiemens10032746
Instelbare stoel (Biodex systeem)Biodex Medical SystemsSystem Pro 4
Huidmarkering middelgrote puntSportSafen/aMeerkleurig 4-pack aanbevolen
Echografiegel - Standaard 8 ons niet-steriele geurloze glaciale tintMediChoice, Owens &MinorM500812

Referenties

  1. Gans, C., Bock, W. J. The functional significance of muscle architecture: a theoretical analysis. Advances in Anatomy, Embryology and Cell Biology. 38, 115-142 (1965).
  2. Gans, C. Fiber architecture and muscle function. Exercise and Sports Sciences Reviews. 10, 160-207 (1982).
  3. Lieber, R. L., Fridén, J. Functional and clinical significance of skeletal muscle architecture. Muscle & Nerve. 23 (11), 1647-1666 (2000).
  4. Zajac, F. E. Muscle and tendon: properties, models, scaling, and application to biomechanics and motor control. Critical Reviews in Biomedical Engineering. 17 (4), 359-411 (1989).
  5. Williams, P. E., Goldspink, G. The effect of immobilization on the longitudinal growth of striated muscle fibres. Journal of Anatomy. 116 (1), 45(1973).
  6. Williams, P. E., Goldspink, G. Changes in sarcomere length and physiological properties in immobilized muscle. Journal of Anatomy. 127 (3), 459-468 (1978).
  7. Blazevich, A. J., Cannavan, D., Coleman, D. R., Horne, S. Influence of concentric and eccentric resistance training on architectural adaptation in human quadriceps muscles. Journal of Applied Physiology. 103 (5), 1565-1575 (2007).
  8. Seymore, K. D., Domire, Z. J., DeVita, P., Rider, P. M., Kulas, A. S. The effect of Nordic hamstring strength training on muscle architecture, stiffness, and strength. European Journal of Applied Physiology. 117 (5), 943-953 (2017).
  9. Franchi, M. V., et al. Architectural, functional and molecular responses to concentric and eccentric loading in human skeletal muscle. Acta Physiologica. 210 (3), 642-654 (2014).
  10. Csapo, R., Maganaris, C. N., Seynnes, O. R., Narici, M. V. On muscle, tendon and high heels. The Journal of Experimental Biology. 213 (15), 2582-2588 (2010).
  11. Takahashi, M., Ward, S. R., Marchuk, L. L., Frank, C. B., Lieber, R. L. Asynchronous muscle and tendon adaptation after surgical tensioning procedures. Journal of Bone and Joint Surgery. 92 (3), 664-674 (2010).
  12. Boakes, J. L., Foran, J., Ward, S. R., Lieber, R. L. Case Report: Muscle Adaptation by Serial Sarcomere Addition 1 Year after Femoral Lengthening. Clinical Orthopaedics and Related Research. 456, 250-253 (2007).
  13. Cutts, A., Alexander, R. M., Ker, R. F. Ratios of cross-sectional areas of muscles and their tendons in a healthy human forearm. Journal of Anatomy. 176, 133-137 (1991).
  14. Lieber, R. L., Friden, J. Functional and clinical significance of skeletal muscle architecture. Muscle Nerve. 23, 1647-1666 (2000).
  15. Lieber, R. L., Fazeli, B. M., Botte, M. J. Architecture of Selected Wrist Flexor and Extensor Muscles. Journal of Hand Surgery-American. 15 (2), 244-250 (1990).
  16. Brand, P. W., Beach, R. B., Thompson, D. E. Relative tension and potential excursion of muscles in the forearm and hand. Journal of Hand Surgery. 6 (3), (1981).
  17. Fukunaga, T., Kawakami, Y., Kuno, S., Funato, K., Fukashiro, S. Muscle architecture and function in humans. Journal of Biomechanics. 30 (5), 457-463 (1997).
  18. Kwah, L. K., Pinto, R. Z., Diong, J., Herbert, R. D. Reliability and validity of ultrasound measurements of muscle fascicle length and pennation in humans: a systematic review. Journal of Applied Physiology. 114, 761-769 (2013).
  19. Lieber, R. L., Ward, S. R. Skeletal muscle design to meet functional demands. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences. 366 (1570), 1466-1476 (2011).
  20. Franchi, M. V., et al. Muscle architecture assessment: strengths, shortcomings and new frontiers of in vivo imaging techniques. Ultrasound in Medicine & Biology. 44 (12), 2492-2504 (2018).
  21. Cronin, N. J., Lichtwark, G. The use of ultrasound to study muscle-tendon function in human posture and locomotion. Gait & posture. 37 (3), 305-312 (2013).
  22. Weng, L., et al. US extended-field-of-view imaging technology. Radiology. 203 (3), 877-880 (1997).
  23. Adkins, A. N., Franks, P. F., Murray, W. M. Demonstration of extended field-of-view ultrasound's potential to increase the pool of muscles for which in vivo fascicle length is measurable. Journal of Biomechanics. 63, 179-185 (2017).
  24. Noorkoiv, M., Stavnsbo, A., Aagaard, P., Blazevich, A. J. In vivo assessment of muscle fascicle length by extended field-of-view ultrasonography. Journal of Applied Physiology. , (2010).
  25. Nelson, C. M., Dewald, J. P. A., Murray, W. M. In vivo measurements of biceps brachii and triceps brachii fascicle lengths using extended field-of-view ultrasound. Journal of Biomechanics. 49, 1948-1952 (2016).
  26. Fornage, B. D., Atkinson, E. N., Nock, L. F., Jones, P. H. US with extended field of view: Phantom-tested accuracy of distance measurements. Radiology. 214, 579-584 (2000).
  27. Bénard, M. R., Becher, J. G., Harlaar, J., Huijing, P. A., Jaspers, R. T. Anatomical information is needed in ultrasound imaging of muscle to avoid potentially substantial errors in measurement of muscle geometry. Muscle & Nerve. 39 (5), 652-665 (2009).
  28. Pinto, A., et al. Sources of error in emergency ultrasonography. Critical Ultrasound Journal. 5 (1), 1(2013).
  29. Bolsterlee, B., Veeger, H. E. J., van der Helm, F. C. T., Gandevia, S. C., Herbert, R. D. Comparison of measurements of medial gastrocnemius architectural parameters from ultrasound and diffusion tensor images. Journal of Biomechanics. 48 (6), 1133-1140 (2015).
  30. VanHooren, B., Teratsias, P., Hodson-Tole, E. F. Ultrasound imaging to assess skeletal muscle architecture during movements: a systematic review of methods, reliability, and challenges. Journal of Applied Physiology. 128 (4), 978-999 (2020).
  31. Pimenta, R., Blazavich, A. J., Frietas, S. R. Biceps Femoris Long-Head Architecture Assessed Using Different Sonographic Techniques. Medicine & Science in Sports & Exercise. 50 (12), 2584-2594 (2018).
  32. Adkins, A. N., Franks, P. W., Murray, W. M. Demonstration of extended field-of-view ultrasound’s potential to increase the pool of muscles for which in vivo fascicle length is measurable. Journal of Biomechanics. 63, 179-185 (2017).
  33. Norkin, C. C., White, J. D. Measurement Of Joint Motion: A Guide To Goniometry. 5th edn. , F.A. Davis Company. (2016).
  34. Wu, G., et al. ISB recommendation on definitions of joint coordinate system of various joints for the reporting of human joint motion--part I: ankle, hip, and spine. International Society of Biomechanics. Journal of Biomechanics. 35 (4), 543-548 (2002).
  35. Wu, G., et al. ISB recommendation on definitions of joint coordinate systems of various joints for the reporting of human joint motion--Part II: shoulder, elbow, wrist and hand. Journal of Biomechanics. 38 (5), 981-992 (2005).
  36. Franchi, M. V., Fitze, D. P., Raiteri, B. J., Hahn, D., Spörri, J. Ultrasound-derived biceps femoris long-head fascicle length: extrapolation pitfalls. Medicine and Science in Sports and Exercise. 52 (1), 233-243 (2020).
  37. Freitas, S. R., Marmeleira, J., Valamatos, M. J., Blazevich, A., Mil-Homens, P. Ultrasonographic Measurement of the Biceps Femoris Long-Head Muscle Architecture. Journal of Ultrasound in Medicine. 37 (4), 977-986 (2018).
  38. Nelson, C. M., Murray, W. M., Dewald, J. P. A. Motor Impairment-Related Alterations in Biceps and Triceps Brachii Fascicle Lengths in Chronic Hemiparetic Stroke. Neurorehabilitation and Neural Repair. 32 (9), 799-809 (2018).
  39. Alonso-Fernandez, D., Docampo-Blanco, P., Martinez-Fernandez, J. Changes in muscle architecture of biceps femoris induced by eccentric strength training with nordic hamstring exercise. Scandinavian Journal of Medicine & Science in Sports. 28 (1), 88-94 (2018).
  40. Herbert, R. D., et al. In vivo passive mechanical behaviour of muscle fascicles and tendons in human gastrocnemius muscle-tendon units. The Journal of Physiology. 589 (21), 5257-5267 (2011).
  41. Jakubowski, K. L., Terman, A., Santana, R. V. C., Lee, S. S. M. Passive material properties of stroke-impaired plantarflexor and dorsiflexor muscles. Clinical Biomechanics. 49, 48-55 (2017).
  42. Ward, S. R., Eng, C. M., Smallwood, L. H., Lieber, R. L. Are Current Measurements of Lower Extremity Muscle Architecture Accurate. Clinical Orthopaedics and Related Research. 467 (4), 1074-1082 (2009).
  43. Pillen, S., van Alfen, N. Skeletal muscle ultrasound. Neurological Research. 33 (10), 1016-1024 (2011).
  44. Scott, J. M., et al. Panoramic ultrasound: a novel and valid tool for monitoring change in muscle mass. Journal of Cachexia, Sarcopenia and Muscle. 8 (3), 475-481 (2017).
  45. Silbernagel, K. G., Shelley, K., Powell, S., Varrecchia, S. Extended field of view ultrasound imaging to evaluate Achilles tendon length and thickness: a reliability and validity study. Muscles, Ligaments and Tendons Journal. 6 (1), 104(2016).
  46. Lichtwark, G. A., Bougoulias, K., Wilson, A. M. Muscle fascicle and series elastic element length changes along the length of the human gastrocnemius during walking and running. Journal of Biomechanics. 40 (1), 157-164 (2007).
  47. Farris, D. J., Sawicki, G. S. Human medial gastrocnemius force-velocity behavior shifts with locomotion speed and gait. Proceedings of the National Academy of Sciences. 109 (3), 977-982 (2012).
  48. Bolsterlee, B., Gandevia, S. C., Herbert, R. D. Effect of Transducer Orientation on Errors in Ultrasound Image-Based Measurements of Human Medial Gastrocnemius Muscle Fascicle Length and Pennation. PLoS ONE. 11 (6), (2016).
  49. Adkins, A. N., Dewald, J. P. A., Garmirian, L., Nelson, C. M., et al. Serial sarcomere number is substantially decreased within the paretic biceps brachii in chronic hemiparetic stroke. bioRxiv. , (2020).
  50. Pang, B. S., Ying, M. Sonographic measurement of Achilles tendons in asymptomatic subjects. Journal of Ultrasound in Medicine. 25 (10), 1291-1296 (2006).
  51. Ryan, E. D., et al. Test-retest reliability and the minimal detectable change for achilles tendon length: a panoramic ultrasound assessment. Ultrasound in Medicine & Biology. 39 (12), 2488-2491 (2013).
  52. Noorkoiv, M., Nosaka, K., Blazevich, A. J. Assessment of quadriceps muscle cross-sectional area by ultrasound extended-field-of-view imaging. European Journal of Applied Physiology. 109 (4), 631-639 (2010).
  53. Franchi, M. V., Fitze, D. P., Hanimann, J., Sarto, F., Spörri, J. Panoramic ultrasound vs. MRI for the assessment of hamstrings cross-sectional area and volume in a large athletic cohort. Scientific Reports. 10 (1), 14144(2020).
  54. Yerli, H., Eksioglu, S. Y. Extended Field-of-View Sonography: Evaluation of the Superficial Lesions. Canadian Association of Radiologists Journal. 60 (1), 35-39 (2009).
  55. Kim, S. H., Choi, B. I., Kim, K. W., Lee, K. H., Han, J. K. Extended Field-of-View Sonography. Journal of Ultrasound in Medicine. 22 (4), 385-394 (2003).

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

Herprints en machtigingen

Tags

Beeldvorming van skeletspierenacquisitie van echobeeldensoftware voor beeldanalysemeting van gewrichtshoekenidentificatie van anatomische herkenningspuntenbeeldvorming van de musculus tibialis anteriorbeeldvorming van de musculus biceps brachiibeoordeling van beeldkwaliteit
Het verkrijgen van kwaliteit Uitgebreide Field-of-View Echografie Beelden van Skeletspieren om spier fascikel lengte te meten
Neem contact met ons op
Aanbevelen aan de bibliotheek

Privacy

Gebruiksvoorwaarden

Beleidsoverzicht

Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Alle rechten voorbehouden.