Name: Antropometria kliniczna i skład ciała z 3-wymiarowego obrazowania optycznego (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-06-07T14:20:00.000+00:00
Duration: 6 min 48 s
Description: Poznaj metody trójwymiarowego obrazowania optycznego do oceny wielkości, kształtu i składu ciała w badaniach klinicznych. Ta technika jest nieinwazyjna, szybka i pozbawiona promieniowania.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Autorzy są wdzięczni dr Federico Della Vecchia i dr Alessandro Cairo (Uniwersytet w Turynie) za ich cenne wsparcie w przygotowaniu manuskryptu. Prace te były wspierane przez granty z Fondazione CRT (Turyn, Włochy), Uniwersytetu w Turynie (Fondo per la Ricerca Locale - ex-60%) oraz National Institutes of Health (grant R01DK109008, Shape UP! Dorośli).

Protokół jest zgodny z wytycznymi Politechniki w Turynie21. Akwizycja obrazów optycznych została przeprowadzona w ramach badań naukowych zatwierdzonych przez lokalne komisje etyczne (dane są podane w legendach <silna klasa="xfig">Rysunek 1 i <silna klasa="xfig">Rysunek 2), a badani wyrazili pisemną zgodę (na udział w badaniu i publikację anonimowych obrazów).
1. Przygotowanie przedmiotu
UWAGA: Wszystkie przygotowania do wstępnego skanowania opisane w tej sekcji są podobne między procedurami testowymi #1 i #2.
<ol>
	<li>Poproś osobę, aby była ubrana w bieliznę lub nosiła minimalnie dopasowaną odzież (szorty w przypadku mężczyzn i szorty i stanik sportowy w przypadku kobiet), aby zdjęła skarpetki, buty i akcesoria oraz założyła czepek kąpielowy do zakrycia włosów.</li>
</ol>
2. Rejestracja podmiotu do procedury testowej #1
<ol>
	<li>Zmierz wzrost obiektu za pomocą standardowego stadiometru.</li>
	<li>Uruchom aplikację zainstalowaną na tablecie (aplikacja #1 i tablet #1 w Tabeli Materiałów) systemu #1, który składa się z obrotowej platformy z płytką do pomiaru masy, trzech kamer na podczerwień i tabletu wbudowanego w wieżę (<silna klasa="xfig">Rysunek 1A,B).</li>
	<li>Wypełnij formularz rejestracyjny podmiotu (Rysunek Uzupełniający S1), podając imię, nazwisko, adres e-mail, hasło, płeć (wybierz mężczyznę lub kobietę), jednostki miary (wybierz US lub metrykę), pochodzenie etniczne (wybierz jedną z następujących grup: nieokreślona, Hiszpanie/Latynosi, Indianie amerykańscy lub rdzenni mieszkańcy Alaski, Azjaci, Czarni lub Afroamerykanie, Rdzenni Hawajczycy lub inni mieszkańcy wysp Pacyfiku, kaukaski), data urodzenia.</li>
	<li>Oznacz trzy pola wyboru (akceptacja warunków świadczenia usług, umowa o ochronie prywatności, zrzeczenie się odpowiedzialności), a następnie dotknij przycisku Prześlij.</li>
	<li>Sprawdź, czy fotografowana osoba prawidłowo nosi czepek pływacki, a następnie stuknij przycisk Dalej.</li>
	<li>Sprawdź, czy fotografowana osoba ma na sobie odpowiedni strój, a następnie stuknij przycisk Dalej.</li>
	<li>Sprawdź, czy obszar skanera jest czysty (tj. trzymaj ubranie poza obszarem skanowania i upewnij się, że w view skanera nie ma światła słonecznego ani materiału odbijającego światło), a następnie stuknij przycisk Dalej.</li>
	<li>Wypełnij pole pomiaru wysokości, a następnie stuknij przycisk Dalej.</li>
	<li>Wypełnij pola związane z opcjonalnymi dodatkowymi wskaźnikami (% tkanki tłuszczowej [BF%], tętno, skurczowe i rozkurczowe ciśnienie krwi, woda wewnątrzkomórkowa i zewnątrzkomórkowa), a następnie dotknij przycisku Prześlij.</li>
</ol>
3. Procedura testowa #1
<ol>
	<li>Poproś badanego, aby stanął na wadze i stał jak najbardziej nieruchomo na odciskach stóp (z kończynami górnymi i rękami po obu stronach, bez dotykania teleskopowych uchwytów) przez 10 sekund, aby uchwycić masę ciała (i jej rozkład</li>).
	<li>Poproś badanego, aby stanął prosto w standardowej pozie A (z rozluźnionymi ramionami i ramionami wyprostowanymi i odprowadzonymi od tułowia), chwytając teleskopowe uchwyty, aby wykonać skanowanie ciała zgodnie z poniższymi instrukcjami (<silna klasa = "xfig">Rysunek 1A,B). 
	UWAGA: Skanowanie całego ciała trwa ~45 sekund, podczas którego kodujące światłem czujniki głębokości rejestrują kształt 3D, gdy platforma obraca się wokół niej.
	<ol>
		<li>Podnieś uchwyty, aż ręce i nogi będą proste.</li>
		<li>Trzymaj się tak nieruchomo, jak to możliwe.</li>
		<li>Trzymaj głowę nieruchomo z oczami skierowanymi do przodu.</li>
		<li>Naciśnij i przytrzymaj przyciski uchwytów, aż skanowanie zostanie zakończone.</li>
		<li>Zejdź z wagi po zakończeniu skanowania.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Gdy obiekt zejdzie ze skali, dotknij przycisku Wyloguj się.</li>
</ol>
4. Rejestracja podmiotu do procedury testowej #2
<ol>
	<li>Zmierz wzrost i wagę obiektu za pomocą standardowej skali ze stadiometrem.</li>
	<li>Korzystając z dowolnej nowoczesnej przeglądarki internetowej zainstalowanej na komputerze stacjonarnym lub laptopie, przejdź do dashboardu systemu #2 (panel rejestracyjny w Tabeli Materiałów).</li>
	<li>Wypełnij formularz rejestracyjny podmiotu (rysunek uzupełniający S2), podając imię, nazwisko, numer telefonu, adres e-mail, wiek, płeć (wybierz mężczyznę lub kobietę), wagę i wzrost.</li>
	<li>Oznacz pole wyboru (akceptacja warunków użytkowania i polityki prywatności), a następnie naciśnij lub kliknij przycisk Zarejestruj się, aby zakończyć konfigurację konta.</li>
	<li>Wizualizuj stronę widoku konta z unikatowym kodem szybkiej odpowiedzi (QR), numerem telefonu i adresem e-mail tematu.</li>
	<li>Zrób zdjęcie (np. telefonem komórkowym) kodu QR.</li>
</ol>
5. Procedura testowa #2
<ol>
	<li>Uruchom aplikację (aplikacja #2 w Tabeli Materiałów) zainstalowaną na tablecie systemu #2, która składa się z tabletu zamontowanego na uchwycie (tablet #2 i podstawka podłogowa w Tabeli Materiałów).</li>
	<li>Dotknij ekranu tabletu i pokaż kod QR.</li>
	<li>Stuknij przycisk Start.</li>
	<li>Poproś osobę o wysłuchanie instrukcji dźwiękowych i obejrzenie przewodnika wyświetlanego na ekranie.</li>
	<li>Poproś osobę, która stanęła nad dywanem w znormalizowanej odległości od tabletu, tak aby stopy w prowadnicy stóp (owalny symbol nad dywanem) były wyrównane z zielonym znacznikiem stóp pokazanym na ekranie (<silna klasa="xfig">Rysunek 2A).</li>
	<li>Poproś badanego, aby przyjął "przednią pozę A" (i utrzymał tę pozę bez ruchów, które mogą spowodować zniekształcenie awatara)10,22 z rozstawionymi nogami, ramionami odprowadzonymi od tułowia pod kątem około 45° i rękami zaciśniętymi w pięści, aby uchwycić obraz z przodu (Rysunek 2B).</li>
	<li>Po przechwyceniu zdjęcia z przodu poproś osobę, aby przyjęła "pozę boczną" ze stopami razem, ramionami/dłońmi ułożonymi prosto po bokach (tj. ramionami/dłońmi ustawionymi w jednej linii z i przy tułowiu/udach) i zwróconymi prosto do przodu, aby uchwycić obraz boczny (<silna klasa = "xfig">Rysunek 2C).</li>
	<li>Po przechwyceniu obrazu bocznego poinformuj osobę, że skanowanie zostało zakończone (aplikacja wyświetli ekran z podziękowaniem).</li>
</ol>

3D Optical Imaging for Rapid Body Size and Composition Assessment

A.P. i S.B.H. są członkami medycznej rady doradczej Tanita Corporation. Pozostali autorzy nie mają do zadeklarowania konfliktu interesów.

Procedury przedstawione w tym artykule mogą być wykorzystane do oceny rozmiaru, kształtu i składu ciała za pomocą dwóch dostępnych na rynku rozwiązań do obrazowania optycznego 3D, które zostały wcześniej opracowane i zwalidowane 9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20 . Rozwiązania te są proste w obsłudze, a ważne dane mogą być szybko gromadzone i automatycznie organizowane w raport. Co więcej, przedstawione systemy umożliwiają zbieranie powtarzalnych danych (co sugeruje porównanie wyników z dwóch skanów wykonanych obydwoma systemami w naszych dwóch reprezentatywnych przypadkach i udokumentowanych wcześniejszymi badaniami)9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20 i dlatego może być stosowany do monitorowania zmian wywołanych treningiem lub dietą.
Ponieważ system #2 ma ograniczoną wagę (łącznie ~4 kg na tablet i uchwyt), jest łatwy do przenoszenia. Jednak ograniczeniem systemu #2 jest to, że generowanie awatara 3D z obrazów 2D może powodować rekonstrukcje 3D, które są mniej dokładne niż te uzyskane za pomocą systemu #1, szczególnie u osób z otyłością (jak pokazano na reprezentatywnym przykładzie z Ryciny 3 C,D) lub u pacjentów z miejscowymi nieprawidłowościami kształtu ciała (np. pacjenci po operacjach bariatrycznych z dokuczliwym nadmiarem skóry lub pacjenci z nowotworami z jednostronnym obrzękiem limfatycznym kończyn górnych lub dolnych).
Dostępność odpowiedniej przestrzeni ma kluczowe znaczenie dla akwizycji skanów za pomocą obu systemów: wymagana jest wolna powierzchnia 157 x 198 cm w przypadku systemu #1 i 86 x 166 cm w przypadku systemu #2. Co więcej, system #2 wymaga, aby obiekt był umieszczony blisko pustej ściany bez luster, błyszczących plakatów czy okien. Oba systemy wymagają, aby w polu widzenia kamer nie było naturalnego światła słonecznego ani powierzchni odbijających światło. Oba systemy wymagają również stałego i stałego połączenia internetowego Wi-Fi, aby skutecznie przetwarzać skany.
Głównym ograniczeniem wyżej opisanych procedur jest to, że wymagają one, aby badany był w stanie przyjąć pozycję stojącą. W związku z tym podejścia te nie mogą być stosowane u pacjentów w ciężkim stanie (takich jak pacjenci z poważnymi zaburzeniami neurologicznymi lub pacjenci w stanie krytycznym), którzy nie są w stanie wstać z łóżka. Co więcej, badani muszą być w stanie utrzymać pozycję stojącą (tj. pozycję A i pozycję boczną) bez ruchów, które mogą zmienić kształt awatara10,22 i zaburzyć oszacowanie obwodów ciała.
Ograniczeniem wyżej opisanych parametrów jest to, że są one uzyskiwane przy użyciu zastrzeżonych algorytmów specyficznych dla urządzenia: oznacza to, że pomiary wielkości, kształtu i składu ciała są unikalne dla danego systemu skanowania. W związku z tym porównywanie lub łączenie danych uzyskanych za pomocą różnych systemów jest wykluczone ze względu na zmienność analityczną (tj. między skanerami). Konsekwentnie, pomiary obwodu uzyskane w naszych reprezentatywnych dwóch obiektach pokazanych na rysunku 3 różniły się między tymi dwoma systemami. Jednak rozwiązania niezależne od urządzenia zostały już opracowane, aby przezwyciężyć to ograniczenie: rozwiązania te formatują i edytują siatkę 3D, a następnie automatycznie wykrywają różne punkty orientacyjne (takie jak pachy, krocze i stopy), a następnie obliczają wymiary ciała 28,29,30,31,32,33,34,35. Kolejnym ograniczeniem wyżej opisanych parametrów składu ciała jest to, że są one uzyskiwane za pomocą konwencjonalnych modeli predykcyjnych opartych na antropometrii. Jednak ostatnie badania wykazały, że modele oparte na kształcie ciała mogą być wymagane do uchwycenia informacji o składzie ciała wykraczających poza konwencjonalne pomiary antropometryczne36,37.
Pomimo pewnych ograniczeń, cyfrowe podejście antropometryczne należy uznać za gotowe do zastosowania w warunkach klinicznych. Systemy obrazowania 3D zapewniają nieinwazyjne pomiary, które mogą być bardziej akceptowalne w porównaniu z pomiarami ręcznymi (opartymi na taśmie i/lub suwmiarce), które opierają się na identyfikacji anatomicznych punktów orientacyjnych poprzez obserwację i badanie palpacyjne. Co więcej, skanowanie optyczne 3D jest również szybsze w porównaniu z innymi badaniami (np. rezonansem magnetycznym i absorpcjometrią promieniowania rentgenowskiego o podwójnej energii) powszechnie stosowanymi w warunkach badawczych i klinicznych do oceny wielkości i składu ciała. Ponadto, ponieważ jest stosunkowo niedrogi i wolny od promieniowania, można go bezpiecznie używać do kolejnych skanów (np. akwizycję obrazu można łatwo i szybko powtórzyć, jeśli eksperymentator zauważy ruchy ciała lub niewłaściwe ułożenie kończyn, które mogą powodować zmiany w kształcie awatara) oraz do wielokrotnych badań38, a także można go bezpiecznie stosować w specjalnych populacjach (takich jak dzieci, młodzież i kobiety w ciąży)35,39.
Klinicyści mogliby zatem wdrożyć pozyskiwanie innowacyjnych i użytecznych biomarkerów (pomiary "e-taśma" i uzyskane szacunki składu ciała) w rutynowych ocenach zdrowych osób (np. sportowców), aby pomóc w przewidywaniu i charakteryzowaniu ich wydolności fizycznej i ryzyka kontuzji 40,41,42,43 a także do monitorowania powrotu do zdrowia po kontuzjach. Na przykład siła nóg i symetria beztłuszczowej masy ciała wpływają na wydolność fizyczną i ryzyko (ponownych) kontuzji44. W związku z tym przywrócenie normalnej symetrii obwodów ud/łydek można zaliczyć do ogólnych celów, które należy wziąć pod uwagę przy powrocie do gry45. Rutynowa ocena pacjentów mogłaby również zostać ulepszona dzięki włączeniu antropologii cyfrowej do opieki zdrowotnej. Ocena obwodów i kształtu ciała (która jest zależna od wewnętrznego rozmieszczenia tkanek miękkich i tłuszczowych) może być przydatna do wykrywania mięśni o niskiej masie (np. u pacjentów z podejrzeniem sarkopenii), przewidywania ryzyka choroby metabolicznej46, oceny wyniku zabiegu chirurgicznego, a także monitorowania postępów pacjenta po interwencji38. Pacjenci z chorobami, w których składniki odżywcze są kluczowymi czynnikami przyczyniającymi się do ich patofizjologii, mogą w szczególności skorzystać z podłużnego monitorowania wielkości i składu ciała w celu zmniejszenia objawów i współistniejących schorzeń47. Na przykład, w przypadku leczenia otyłości opartego na diecie i/lub lekach, może nie być właściwe tylko monitorowanie masy ciała, ponieważ dobrze znana "praktyczna zasada 25/75" (tj. ogólne założenie, że utrata masy ciała to zazwyczaj 25% utrata masy ciała bez tłuszczu i 75% utrata tłuszczu) może nie opisywać dokładnie skuteczności interwencji38, którą można rozwikłać za pomocą opartej na antropometrii oceny względnej ilości mięśni i tłuszczu. Co więcej, antropometria cyfrowa, zintegrowana z opieką zdrowotną, może rozszerzyć usługi opieki zdrowotnej na odległe lokalizacje, poprawiając w ten sposób pomoc pacjentom i przestrzeganie zaleceń lekarskich oraz zmniejszając koszty opieki zdrowotnej.

Antropometria to nauka o fizycznych pomiarach ludzkiego ciała. Wzrost, waga, długość, grubość fałdu skórnego i obwody są powszechnie stosowanymi pomiarami antropometrycznymi, które okazały się przydatne do badania pacjentów z zaburzeniami endokrynologicznymi i metabolicznymi oraz do monitorowania wzrostu, starzenia się oraz adaptacji wielkości i składu ciała wywołanych przez dietę i trening u sportowców1,2. Na przykład ocena obwodów talii i bioder okazała się przydatna w leczeniu osób z otyłością: oba obwody oceniają rozkład otyłości, który można uznać za predyktor śmiertelności z jakiejkolwiek przyczyny3.
Obwody kończyn są często oceniane w medycynie rehabilitacyjnej i sportowej ze względu na ich przydatność do wykrywania i/lub monitorowania spadku beztłuszczowej masy wyrostka robaczkowego (np. obwód łydki jest używany jako prosty i praktyczny marker mięśni szkieletowych do diagnozowania niskiego poziomu mięśni szkieletowych i sarkopenii)1,2 oraz asymetria międzykończynowa, która wpływa zarówno na wydolność fizyczną, jak i ryzyko kontuzji u sportowców oraz na jakość życia pacjentów (np. pacjentów z rakiem z jednostronnym obrzękiem kończyn)1,2. Co więcej, w ciągu ostatnich kilku dekad zaproponowano dużą liczbę modeli przewidywania składu ciała opartych na danych antropometrycznych w celu oszacowania ilości masy tłuszczowej lub masy beztłuszczowej na podstawie kombinacji różnych miar antropometrycznych, takich jak obwody ciała lub grubości fałdów skórnych1,2,4,5,6,7.
Ponieważ konwencjonalne pomiary antropometryczne (tj. oparte na taśmach i suwmiarkach) mogą nie być akceptowane kulturowo lub społecznie, a także wykazują niską wiarygodność8, zaistniała potrzeba opracowania i walidacji nieinwazyjnych, powtarzalnych i ważnych podejść. Niedawno opracowane systemy trójwymiarowego (3D) obrazowania optycznego umożliwiły zapewnienie nieinwazyjnych, precyzyjnych i dokładnych pomiarów8,9,10,11, a także cyfrowe aparaty konsumenckie i smartfony oferują łatwe w użyciu i szeroko dostępne narzędzia odpowiednie do stosowania w warunkach klinicznych i nieklinicznych do oceny zarówno pacjentów, jak i osób zdrowych8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20. Celem protokołu opisanego w poniższej sekcji jest opisanie procedur oceny rozmiaru, kształtu i składu ciała za pomocą dwóch dostępnych na rynku rozwiązań do obrazowania optycznego 3D, które stały się wszechobecne w ciągu ostatnich lat zarówno w warunkach opieki zdrowotnej (w celu oceny pacjentów), jak i w warunkach nieklinicznych (w celu oceny sportowców).

<table><tbody><tr><td>System #1</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Proscanner</td><td>Fit3D Inc., San Mateo, CA, USA</td><td>Wersja 5</td><td>"System #1" w rękopisie</td></tr><tr><td>Aplikacja Fit3D Proscanner</td><td>Fit3D Inc., San Mateo, CA, USA</td><td>Wersja 5</td><td>"Aplikacja #1" w rękopisie</td></tr><tr><td>Tablet PC CHUWI</td><td>Chuwi Technology Co., Ltd., Shenzhen, CHINY</td><td>Hi10X</td><td>"Tablet #1" w rękopisie</td></tr><tr><td>Fit3D dashboard Fit3D</td><td>Inc., San Mateo, CA, USA</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>https://dashboard.fit3d.comSystem #2</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Mobile Scanner 1 (MS-1) app</td><td>Size Stream LLC, Cary, NC, USA</td><td>Wersja 2</td><td>"System #2" w rękopisie</td></tr><tr><td>iPad</td><td>Apple Inc., Cupertino, CA, USA</td><td>9. generacja</td><td>"Tablet #2" w rękopisie</td></tr> iPad <tr><td>Floor Stand</td><td>Displays2go LLC, Fall River, MA, USA</td><td>SKU: TABFLATBBK</td><td></td></tr> www.displays2go.com/P-29987/Universal-Tablet-Floor-Stand-Anti-Theft-Locking-Kit <tr><td>Size Panel rejestracji strumienia&nbsp;</td><td>Size Stream LLC, Cary, NC, USA</td><td></td><td>https://measure.mobilefit.sizestream.com</td></tr><tr><td>Pulpit nawigacyjny pobierania danych Size Stream&nbsp;</td><td>Size Stream LLC, Cary, Karolina Północna, Stany</td><td></td><td>Zjednoczone https://data.mobilefit.sizestream.com</td></tr></tbody></table>

antropometria kliniczna i skład ciała z 3-wymiarowego obrazowania optycznego

Clinical Anthropometrics and Body Composition from 3-Dimensional Optical Imaging

Ocena wielkości i składu ciała jest często uwzględniana w rutynowym leczeniu zdrowych sportowców, jak również różnych typów pacjentów, w celu personalizacji strategii treningu lub rehabilitacji. Cyfrowe analizy antropometryczne opisane w poniższym protokole mogą być wykonywane przy użyciu niedawno wprowadzonych systemów. Te nowe narzędzia i podejścia mają potencjał do szerokiego zastosowania w warunkach klinicznych, ponieważ są bardzo proste w obsłudze i umożliwiają szybkie gromadzenie dokładnych i powtarzalnych danych. Jeden system składa się z obrotowej platformy z płytką do pomiaru masy, trzech kamer termowizyjnych i tabletu wbudowanego w wieżę, podczas gdy drugi system składa się z tabletu zamontowanego na uchwycie. Po przechwyceniu obrazu oprogramowanie obu systemów generuje pozbawionego elementów identyfikujących trójwymiarowego humanoidalnego awatara z powiązanymi zmiennymi antropometrycznymi i składem ciała. Procedury pomiarowe są proste: obiekt może zostać przebadany w ciągu kilku minut, a obszerny raport (obejmujący trójwymiarowy skan i pomiary rozmiaru, kształtu i składu ciała) jest generowany automatycznie.

Po przejęciu obrazu oprogramowanie systemu #1 generuje zanonimizowany trójwymiarowy awatar humanoidyczny (Rycina 1C: chmury punktów są konwertowane na siatkę połączoną trójkątami z około 25 000 wierzchołkami i 50 000 ścianami) oraz automatyczną antropometrię, która obejmuje długości, obwody, objętości, powierzchnie oraz szacunki składu ciała. Panel sterowania systemu #1 umożliwia wizualizację dla każdego badanego (oraz pobranie raportu zawierającego) skan 3D (Rycina 1C), pomiary masy ciała, rozmiaru i kształtu (np. ocenę kształtu ciała, obwód talii, stosunek obwodu talii do bioder, stosunek objętości tułowia do kończyn dolnych), szacunki podstawowej przemiany materii i składu ciała (np. BF%, masę tłuszczową, masę beztłuszczową) oraz standardowe pomiary obwodów (szyi, biustu, talii, bioder, lewego i prawego bicepsa, lewego i prawego przedramienia, lewego i prawego uda, lewej i prawej łydki).
Ponadto wyniki oceny postawy i równowagi mogą być również wizualizowane i są zawarte w raporcie. Wyniki oceny postawy obejmują widoki z przodu, z boku i z tyłu skanu 3D wraz z powiązanymi pomiarami przesunięcia (zdefiniowanego jako część ciała, która przemieszcza się w pozycję nachyloną, oraz tempo tego nachylenia w dowolnym kierunku) oraz pochylenia (zdefiniowanego jako ruch „ślizgowy” do przodu, do tyłu, w lewo lub w prawo, niewielka zmiana lub wariacja pozycji względem punktu centralnego): i) widoki z przodu i z tyłu: pomiary przesunięcia w prawo lub w lewo względem płaszczyzny strzałkowej (reprezentowanej przez linię pionową między prawą a lewą połową ciała) oraz wartości procentowe pochylenia względem płaszczyzny poprzecznej (poziomej) dla głowy, ramion, podbiustu, bioder i kolan; ii) widok z boku: pomiary przesunięcia do przodu lub do tyłu względem płaszczyzny czołowej (koronalnej) (reprezentowanej przez linię pionową prowadzącą w górę od stawu skokowego) dla głowy, ramion, bioder i kolan.
Wynik oceny równowagi obejmuje rozkład masy podczas postawy stojącej dla obszarów przednich i tylnych prawej oraz lewej stopy. Panel sterowania systemu nr 1 umożliwia również każdemu badanemu pobranie plików obrazów w formacie .OBJ i .GIF oraz pliku .CSV z pomiarami antropometrycznymi i szacunkami składu ciała wyszczególnionymi w Tabeli 1.
Wszystkie szacunki składu ciała uzyskano przy użyciu zastrzeżonych algorytmów, z wyjątkiem szacowania podstawowej przemiany materii oraz obliczenia wskaźnika kształtu ciała, które uzyskano odpowiednio zgodnie z równaniem Mifflin-St. Jeor23 oraz równaniem Krakauera24 przedstawionymi w Tabeli 2.
Po przechwyceniu obrazu oprogramowanie systemu nr 2 generuje zanonimizowany trójwymiarowy awatar humanoida (Rysunek 2D: chmury punktów są konwertowane na siatkę połączoną trójkątami z około 50 000 wierzchołkami i 100 000 ścianami) oraz automatyczną antropometrię, obejmującą długości, obwody, objętości, powierzchnie oraz szacunki składu ciała. Panel sterowania systemu nr 2 (panel pobierania danych w Tabeli materiałów) umożliwia pobranie dla każdego badanego plików obrazów .OBJ i .PNG oraz następujących trzech plików .CSV:
Plik „App Measures.csv” zawiera następujące pomiary antropometryczne i składu ciała: wagę, powierzchnię ciała, BF%, tkankę tłuszczową trzewną, indeks sprawności fizycznej, beztłuszczową masę ramion, beztłuszczową masę nóg, beztłuszczową masę ciała, całkowitą zawartość minerałów w kościach, szerokość ramion, szerokość pleców w linii ramion (przez kark), obwody: szyi, ramienia, bicepsa (prawego/lewego), przedramienia (prawego/lewego), nadgarstka (prawego/lewego), klatki piersiowej, pod biustem, biustu (z uwzględnieniem opadania), brzucha, talii, talii na wysokości bioder, bioder (mierzonych 8 cali poniżej najwęższego miejsca pleców), pośladków, uda (prawego/lewego), łydki (prawej/lewej), długość od karku do talii, długość rękawa (prawego/lewego), długość kroku, długość wewnętrzną nogawki oraz długość zewnętrzną nogawki (prawej/lewej).
Plik „Body Composition.csv” zawiera następujące pomiary antropometryczne i składu ciała: zawartość tkanki tłuszczowej, wskaźnik masy ciała, powierzchnię ciała, zawartość minerałów w kościach, wskaźnik masy tłuszczowej, wskaźnik sprawności fizycznej, wzrost, wskaźnik beztłuszczowej masy ciała, beztłuszczową masę ciała, beztłuszczową masę ramion, beztłuszczową masę nóg, spoczynkową przemianę materii, obwód brzucha, trzewną tkankę tłuszczową, stosunek obwodu talii do wzrostu, stosunek obwodu talii do bioder oraz wagę.
Plik „Core Measures.csv” zawiera pomiary antropometryczne wymienione w Tabeli 1.
Wszystkie szacunki składu ciała są uzyskiwane przy użyciu autorskich algorytmów, z wyjątkiem szacowania podstawowej przemiany materii oraz procentowej zawartości tkanki tłuszczowej (BF%), które są wyznaczane odpowiednio zgodnie z równaniem Katch-McArdle25 oraz za pomocą dwóch równań opracowanych i zwalidowanych wcześniej przez Harty i wsp.26. Te dwa równania (równanie BF% 1 oraz równanie 2 w Tabeli 2) są stosowane odpowiednio dla osób z obwodem brzucha &lt;103,5 cm (&lt;40,75 cala) oraz ≥103,5 cm (≥40,75 cala). Chociaż wcześniejsze badania wykazały dokładność równania 1 w szacowaniu BF% u zdrowych dorosłych15,26, ostatnio stwierdziliśmy, że zawyża ono (w stosunku do absorpcjometrii komputerowej dwuenergetycznej promieni rentgenowskich) wartość BF% u młodych sportowców18. W związku z tym zaproponowaliśmy reparametryzację (równanie 3) przedstawioną w Tabeli 2, aby zapewnić dokładne szacowanie BF% u młodych piłkarzy obu płci18.
Oprócz wymienionych wyżej zmiennych składu ciała, dla skanów wykonanych za pomocą systemu nr 2 można również oszacować beztłuszczową masę kończyn (ALM), stosując zaproponowany niedawno przez McCarthy i współpracowników27 specyficzny dla urządzenia wzór dla osób prowadzących siedzący tryb życia (równanie ALM 1 dla mężczyzn i równanie ALM 2 dla kobiet w Tabeli 2), który dostosowaliśmy do szacowania ALM u młodych sportowców (równanie ALM 3 dla mężczyzn i równanie ALM 4 dla kobiet w Tabeli 2)18.
Rysunek 3 przedstawia reprezentatywne awatary uzyskane u sportowca płci męskiej (indeks masy ciała: 26,0 kg/m2: Rysunek 3A,B) oraz osoby z otyłością (indeks masy ciała: 44,0 kg/m2: Rysunek 3C,D) przy użyciu systemu #1 (Rysunek 3A,C) oraz systemu #2 (Rysunek 3B,D). Pomiary antropometryczne i szacunki składu ciała uzyskane za pomocą systemu #1 i systemu #2 dla dwóch skanów obu badanych przedstawiono w Tabeli 3.
Pomiary obwodów uzyskane u sportowca różniły się w zależności od skanów wykonanych za pomocą dwóch systemów (zwłaszcza w przypadku szyi, ramion, bioder i nóg: dane przedstawiono w Tabeli 3). Wartości BF% (średnie z dwóch skanów) wynosiły odpowiednio 19,1% i 16,1% dla skanów wykonanych systemami nr 1 i nr 2, a wartości beztłuszczowej masy ciała (średnie z dwóch skanów) wynosiły 69,7 kg i 72,2 kg. Średnia wartość ALM dla skanów wykonanych systemem nr 2 wyniosła 38,4 kg.
Pomiary obwodów uzyskane u osoby z otyłością różniły się pomiędzy skanami wykonanymi za pomocą dwóch systemów (szczególnie w przypadku talii i nóg: dane przedstawiono w Tabeli 3). Wartości BF% (średnie z dwóch skanów) wynosiły odpowiednio 44,1% i 46,3% dla skanów wykonanych systemami #1 i #2, a wartości masy beztłuszczowej (średnie z dwóch skanów) wynosiły 67,9 kg i 64,9 kg. Średnia wartość ALM dla skanów wykonanych systemem #2 wyniosła 25,1 kg.
<img alt="Proces skanowania ciała; A, B: widok z przodu/tyłu podczas stania na platformie skanera 3D; C: wynikowy model 3D ciała." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66698/66698fig01.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 1"> 
Rysunek 1: Obrazy wykonane za pomocą systemu nr 1. (A,B) Zestandaryzowana poza A przyjęta i utrzymana przez reprezentatywnego mężczyznę podczas obrotu platformy oraz (C) odpowiadający mu awatar 3D. Pozyskiwanie obrazów optycznych przeprowadzono w ramach badania badawczego zatwierdzonego przez komisję etyczną Uniwersytetu w Turynie (protokół nr 0115311). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66698/66698fig01large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>
<img alt="Skanowanie ciała i przechwytywanie ruchu: schemat przedstawiający mapowanie ciała w 3D do analizy postawy i wyrównania." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66698/66698fig02.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 2"> 
Rysunek 2: Obrazy wykonane za pomocą systemu nr 2. (A) Obraz reprezentatywnego mężczyzny stojącego na dywanie z symbolem prowadzącym stopy (czarny owal na dywanie) wyrównanym z zielonym znacznikiem stóp widocznym na ekranie tabletu systemu nr 2. Pozyskanie obrazów (B) frontalnych i (C) bocznych reprezentatywnego badanego oraz (D) odpowiadającego mu awatara 3D. Pozyskiwanie obrazów optycznych zostało przeprowadzone w ramach badania naukowego zatwierdzonego przez komisję etyczną Uniwersytetu w Turynie (protokół nr 0115311). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66698/66698fig02large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tego rysunku.</a>
<img alt="Diagram indeksu masy ciała (BMI), ilustrujący kategorie wagowe A-D; profile od szczupłych do otyłych, wykres edukacyjny." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66698/66698fig03.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 3"> 
Rysunek 3: Reprezentatywne awatary uzyskane za pomocą systemów #1 i #2. (A,B) Mężczyzna-sportowiec oraz (C,D) osoba z otyłością przebadane za pomocą (A,C) systemu #1 i (B,D) systemu #2. Każdy badany został poddany dwóm skanowaniom z ponownym ustawieniem pozycji: dla obu badanych przedstawiono awatary uzyskane z pierwszego skanowania, natomiast szacunki antropometryczne i składu ciała uzyskane przez system #1 i system #2 dla dwóch skanowań obu badanych przedstawiono w Tabeli 3. Pozyskiwanie obrazów optycznych przeprowadzono w ramach badań naukowych zatwierdzonych przez komisję etyczną Uniwersytetu w Turynie (protokół nr 0115311) oraz przez Terytorialną Komisję Etyczną (CET - protokół nr 0065654). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66698/66698fig03large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>
Tabela 1: Rozszerzone zestawy pomiarowe możliwe do pobrania z panelu sterowania systemów nr 1 i nr 2. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66698/66698_Table%201.xls" target="_blank">Aby pobrać tę tabelę, kliknij tutaj.</a>
Tabela 2: Równania do szacowania podstawowej przemiany materii, procentowej zawartości tkanki tłuszczowej oraz beztłuszczowej masy kończyn.Szacowanie podstawowej przemiany materii: jednostkami pomiaru są kg dla masy ciała i masy beztłuszczowej, cm dla wzrostu oraz lata dla wieku. Szacowanie wskaźnika budowy ciała (ABSI): jednostkami pomiaru są m dla obwodu talii i wzrostu, kg/m2 dla wskaźnika masy ciała (BMI). Szacowanie procentowej zawartości tkanki tłuszczowej: płeć kodowana jest jako mężczyzna = 1 i kobieta = 0, powierzchnia ciała jest mierzona w cm2, a wszystkie pozostałe zmienne oznaczone jako „obw.” są mierzone w cm. Wskaźnik mięśni do brzucha oblicza się jako (obw. prawego bicepsa + obw. lewego bicepsa + obw. prawego uda + obw. lewego uda + obw. prawej łydki + obw. lewej łydki) / maksymalny obwód brzucha. Szacowanie beztłuszczowej masy kończyn: jednostkami pomiaru są cm dla wszystkich obwodów i długości; cm2 dla powierzchni; cm3 dla objętości; kg dla masy; lata dla wieku. Trzy równania w tej tabeli pochodzą od Minetto i wsp.18. Skróty: BMR = podstawowa przemiana materii; ABSI = wskaźnik budowy ciała; BF% = procentowa zawartość tkanki tłuszczowej; obw. = obwody; ALM = beztłuszczowa masa kończyn; NHOPI = rdzenny Hawajczyk i inny wyspiarz Pacyfiku. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66698/66698_Table%202.xls" target="_blank">Kliknij tutaj, aby pobrać tę tabelę.</a>
Tabela 3. Pomiary obwodów i szacunki składu ciała uzyskane za pomocą dwóch systemów u każdego z dwóch reprezentatywnych badanych (jednego sportowca i jednej osoby z otyłością). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66698/66698_Table%203.xls" target="_blank">Prosimy kliknąć tutaj, aby pobrać tę tabelę.</a>
Rycina dodatkowa S1: Formularz rejestracji badanych dla procedury testowej nr 1. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66698/Supplemental%20file%201.zip" target="_blank">Prosimy kliknąć tutaj, aby pobrać ten plik.</a>
Rysunek dodatkowy S2: Formularz rejestracyjny uczestnika dla procedury testowej nr 2. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66698/Supplemental%20file%202.zip" target="_blank">Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.</a>

Procedury oceny rozmiaru, kształtu i składu ciała za pomocą dostępnych na rynku rozwiązań do trójwymiarowego obrazowania optycznego umożliwiają szybkie zbieranie dokładnych i powtarzalnych danych. Klinicyści mogliby wdrożyć pozyskiwanie innowacyjnych i użytecznych biomarkerów (pomiary "e-taśmy") w rutynowych ocenach pacjentów, aby pomóc w scharakteryzowaniu ich stanu zdrowia.

Antropometria kliniczna i skład ciała z 3-wymiarowego obrazowania optycznego

The body size and composition assessment is commonly included in the routine management of healthy athletes as well as of different types of patients to ...

Zakres naszych badań obejmuje ocenę wielkości, kształtu i składu ciała za pomocą innowacyjnych technologii trójwymiarowego obrazowania optycznego. Dziedzina składu ciała ma ponad 100 lat, a wiele metod zostało szeroko ocenionych. Najnowsze osiągnięcia dotyczą obrazowania optycznego 3D, które zapewnia wyrafinowane i przystępne podejście do oceny rozmiaru, kształtu i składu ciała.Jednym z ważnych pytań jest to, czy metody obrazowania optycznego 3D mogą być z powodzeniem wdrażane na szeroką skalę, biorąc pod uwagę znaczenie odpowiedniego oświetlenia i stroju. Większość zaawansowanych metod, takich jak rezonans magnetyczny, nadal ma wąskie gardła ze względu na potrzebę zautomatyzowanego oprogramowania do analizy. Trójwymiarowe skanowanie optyczne jest stosunkowo niedrogie, wolne od promieniowania, nieinwazyjne i szybsze niż inne badania powszechnie stosowane w warunkach badawczych i klinicznych do oceny wielkości i składu ciała.Wśród wielu nowych pytań, metody, które wprowadzimy, postawią pytanie o to, jakie kształty ciała są związane z różnymi stanami chorobowymi i z jakimi mechanizmami genetycznymi.

clinical-anthropometrics-body-composition-from-3-dimensional-optical

Research

JoVE Journal

Medicine

Medycyna

Analiza zawartości tłuszczu jest rutynowo przeprowadzana w badaniach z wykorzystaniem mysich modeli otyłości. Nowoczesne metody obrazowania i analizy tomografii komputerowej (CT) małych zwierząt umożliwiają szczegółową, podłużną analizę zawartości tłuszczu. W niniejszej pracy szczegółowo opisujemy procedury krok po kroku dotyczące wykonywania obrazowania CT, analizy oraz wizualizacji u małych zwierząt.

Segmentacja i pomiar objętości tkanki tłuszczowej w mysich modelach otyłości z wykorzystaniem komputerowej tomografii rentgenowskiej

W badaniach epidemiologicznych dzieci, dobrze wyszkolony personel badawczy może dokładnie i precyzyjnie ocenić wagę, wzrost, wysokość siedzenia, grubość fałdów skórnych i obwody ciała.

Ocena antropometrii dziecka w dużym badaniu epidemiologicznym

Obrazowanie ultrasonograficzne 3D (3DUS) umożliwia szybką i tanią morfometrię tkanek mięśniowo-szkieletowych. Przedstawiamy protokół pomiaru objętości mięśni i długości pęczków za pomocą 3DUS.

Obrazowanie ultrasonograficzne 3D: szybka i opłacalna morfometria tkanki mięśniowo-szkieletowej

Ze względu na wysoką zawartość lipidów, tkanka tłuszczowa była trudna do wizualizacji przy użyciu tradycyjnych metod histologicznych. Adipo-Clear to technika oczyszczania tkanek, która umożliwia solidne znakowanie i wolumetryczne obrazowanie fluorescencyjne tkanki tłuszczowej w wysokiej rozdzielczości. W tym miejscu opisano metody przygotowania próbki, obróbki wstępnej, barwienia, czyszczenia i montażu do obrazowania.

Adipo-Clear: metoda oczyszczania tkanek do trójwymiarowego obrazowania tkanki tłuszczowej

Segmentacja i pomiary liniowe określają ilościowo masę mięśni szkieletowych i tkanki tłuszczowej za pomocą obrazów tomografii komputerowej i/lub rezonansu magnetycznego. W tym artykule przedstawiamy zastosowanie oprogramowania Slice-O-Matic i przeglądarki obrazów Horos do szybkiej i dokładnej analizy składu ciała. Metody te mogą dostarczyć ważnych informacji dla prognozowania i stratyfikacji ryzyka.

Segmentacja i pomiar liniowy do analizy składu ciała za pomocą Slice-O-Matic i Horos

Wideoradiografia dwupłaszczyznowa może określić ilościowo kinematykę barku z dużą dokładnością. Opisany w niniejszym dokumencie protokół został specjalnie zaprojektowany do śledzenia łopatki, kości ramiennej i żeber podczas płaskiego uniesienia kości ramiennej i określa procedury gromadzenia, przetwarzania i analizy danych. Opisano również unikatowe zagadnienia dotyczące zbierania danych.

Pomiar kinematyki barku in vivo in vivo za pomocą wideoradiografii dwupłaszczyznowej

Prezentowany tutaj jest szczegółowy protokół przeprowadzania trójwymiarowej analizy cefalometrycznej z wykorzystaniem skanów ludzkiej tomografii komputerowej wiązki stożkowej.

Trójwymiarowa demonstracja cefalometrycznej adnotacji punktów orientacyjnych na skanach ludzkiej wiązki stożkowej

Ten protokół wykorzystuje mikrotomografię komputerową, aby umożliwić ekonomiczną kwantyfikację beztłuszczowej masy, w tym mięśni szkieletowych i tkanki trzewnej, tkanki tłuszczowej i tkanki szkieletowej u małych zwierząt. Rozróżnia tkankę beztłuszczową i tłuszczową, co daje znaczące korzyści w badaniach biomedycznych, szczególnie w badaniach translacyjnych na małych zwierzętach.

Nieinwazyjna kwantyfikacja mięśni szkieletowych u małych zwierząt za pomocą mikrotomografii komputerowej

Przedstawiamy szczegółowy protokół trójwymiarowej analizy zmian tkanek miękkich z wykorzystaniem stereofotogrametrii.

Protokół ilościowej oceny zmian objętościowych tkanek miękkich twarzy z wykorzystaniem stereofotogrametrii

Modele inwazji komórek nowotworowych do trójwymiarowej macierzy zewnątrzkomórkowej lepiej odzwierciedlają sytuację in vivo niż dwuwymiarowe testy motylości. Dzięki zastosowaniu testów inwazji do macierzy w połączeniu z obrazowaniem konfokalnym komórek znakowanych fluorescencyjnie można uzyskać szczegółowe informacje na temat trybów inwazji oraz odrębnego wkładu komórek prowadzących i podążających.

Modelowanie i obrazowanie trójwymiarowej zbiorowej inwazji komórek

Poznaj metody trójwymiarowego obrazowania optycznego do oceny wielkości, kształtu i składu ciała w badaniach klinicznych. Ta technika jest nieinwazyjna, szybka i pozbawiona promieniowania.

Antropometria kliniczna i skład ciała z 3-wymiarowego obrazowania optycznego

Przeglądaj więcej filmów