Coordenar Mapeamento de hiolaríngeo Mecânica em engolir

Resumo

Coordenar o mapeamento é um método de documentar características marcantes da biomecânica hiolaríngeo na fase faríngea da deglutição. Esta metodologia utiliza um software de análise de imagem para gravar as coordenadas de pontos anatômicos. Estas coordenadas são importados para uma macro de excel e traduzido em variáveis ​​cinemáticas de interesse úteis na investigação de disfagia.

Resumo

Caracterizando movimento hiolaríngeo é importante para a investigação da disfagia. Métodos anteriores exigem várias medições para obter uma medição cinemática enquanto coordenar o mapeamento da mecânica hiolaríngeo usando Modificado bário Swallow (MBS) usa um conjunto de coordenadas para calcular várias variáveis ​​de interesse. Para fins de demonstração, dez medições cinemáticas foram gerados a partir de um conjunto de coordenadas para determinar as diferenças em engolir dois tipos de bolus diferentes. Os cálculos das excursão hióide contra as vértebras e da mandíbula são correlacionados para determinar a importância de eixos de referência.

Para demonstrar coordenar metodologia de mapeamento, 40 estudos MBS foram selecionados aleatoriamente a partir de um conjunto de dados de indivíduos normais saudáveis, sem comprometimento da deglutição conhecida. A 5 ml bolus de líquido fino e de 5 ml andorinhas pudim foram medidos a partir de cada disciplina. Nove coordenadas, mapeando a base do crânio, mandíbula, vértebras e elementos do hyocomplexo de laringe, foram registradas nos quadros de excursão mínimo e máximo hiolaríngeo. As coordenadas foram convertidos matematicamente para dez variáveis ​​da mecânica hiolaríngeo.

Confiabilidade entre avaliadores foi avaliada pelo coeficiente de correlação intraclasse (ICC). Testes t bicaudal foram utilizados para avaliar diferenças na cinemática por bolus viscosidade. Medições de excursão hióide contra diferentes eixos de referência foram correlacionados. Confiabilidade entre avaliadores entre seis avaliadores para as coordenadas 18 variou de ICC = 0,90-0,97. A ardósia de dez medidas cinemáticas foi comparado por assunto entre os seis avaliadores. Um outlier foi rejeitada, ea média dos escores de confiabilidade restantes foi ICC = 0,91, 0,84-0,96, IC 95%. Bicaudal t-testes com correções de Bonferroni comparando dez variáveis ​​cinemáticas (5 ml de líquido fino andorinhas vs 5 pudim ml) apresentaram diferenças estatisticamente significativas na excursão hióide, movimento laríngeo superior e faringe shortening (p <0,005). Correlações de Pearson das medidas de excursão hióide de dois eixos diferentes de referência foram: r = 0,62, r ² = 0,38, (líquido-fina); r = 0,52, R ² = 0,27, (pudim).

Obtenção de coordenadas marco é um método confiável para gerar múltiplas variáveis ​​cinemáticas a partir de imagens de vídeo fluoroscopia úteis em pesquisa disfagia.

Introdução

A fase da faringe de deglutição é um processo complexo que envolve mais de vinte e músculos esqueléticos de vários elementos para transferir um bolus da cavidade oral para o esófago, protegendo as vias aéreas. Precedendo constrição faríngea, elementos do complexo hiolaríngeo (osso hióide, da laringe e estruturas associadas, incluindo o esfíncter superior do esôfago) são deslocados para converter um canal respiratório em um aparelho digestivo. A laringe é re-localizada anteriormente longe da trajetória de um bolo que se aproxima, eo esfíncter superior do esôfago é esticada aberta. Medidas cinemáticas tiradas de vídeo estudos deglutição fluoroscopia (também conhecido como MBS ou modificados bário Estudos Andorinha) são a metodologia de pesquisa primária para quantificar os vários movimentos do complexo hiolaríngeo ^1.

Enquanto medições vídeo quantitativa fluoroscopia são úteis para medir função de deglutição, os diferentes eixos de referênciae escalares de resultado da medição em resultados que são incompatíveis entre os vários métodos de medições cinemáticas ^2. O movimento do paciente e fluoroscope sob controle clínico manual também confunde a precisão de medição deste processo fisiológico complexo. Mais importante ainda, as medidas cinemáticas não refletem necessariamente relações importantes para a avaliação da deglutição desordenada estrutura-a-função. Cinemática do hióide, em particular, foram concebidos para acompanhar o movimento em uma direção anterior ou superior em referência a um plano anatômico alinhado com as vértebras. No entanto, essa configuração não representa a linha de ação dos músculos que suspendem o hióide.

Um mecanismo de duas funda de elevação hiolaríngeo na fase faríngea da deglutição foi identificado (Figura 1) ^3,4. As supra-hióide compreendem o estilingue muscular anterior, e os músculos da faringe longas compreendem o posterior estilingue muscular. Estes músculos elevar vários elementos do complexo hiolaríngeo incluindo o osso hióide, da laringe, e as estruturas que formam o esfíncter esofágico superior.

Coordenar o mapeamento da mecânica hiolaríngeo utiliza nove pontos anatômicos facilmente identificáveis ​​para mapear três alavancas ósseas e características dos hiolaríngeo complexos representando pontos de fixação do anterior e slings muscular posterior (Figura 2). Durante a deglutição, cada alavanca esquelético e característica do complexo hiolaríngeo está em movimento. Através da recolha de coordenadas, o sistema pode ser capturado em qualquer período de tempo. Conversão trigonométrica de coordenadas podem ser usados ​​para gerar múltiplas medições de movimento cinemático hiolaríngeo durante a deglutição. As variáveis ​​podem ser calculadas para a comparação com os resultados relatados na literatura, ou usado para gerar novas medições representam estrutura-a-função de relações de interesse.

O objetivo principal deste trabalho é demonstrar um método de geração de múltiplas medições cinemáticas calculadas a partir de um único conjunto de coordenadas marco anatômicos coletados de Modificados bário (MBS) estudos. Nós documentamos a confiabilidade desse método, utilizando coeficientes de correlação intraclasse para determinar a confiabilidade entre avaliadores de 6 investigadores diferentes, incluindo um especialista, três avaliadores com experiência, e dois novatos. A partir dos resultados cinemáticos, diferenças na deglutição mecânica por consistência bolus são avaliadas. Finalmente, a questão proposta por Molefenter e Steele sobre a importância do eixo de referência utilizado para medir o movimento hióide é abordada. Para abordar esta questão, comparar as medidas de excursão hióide em referência às vértebras e em referência à mandíbula, calculado a partir do mesmo conjunto de coordenadas para os dois tipos de bolus. Se estes dois métodos de medição do movimento hióide representam a mesma estrutura para funcionar relaçõesquadril, em seguida, os resultados devem ser fortemente correlacionado.

Para este estudo, 40 estudos vista MBS laterais foram selecionados aleatoriamente a partir de uma coleção de 139 estudos normais no âmbito de um protocolo de pesquisa aprovado pelo Conselho de Revisão Institucional da Universidade Georgia Regents e em colaboração com o Instituto de pesquisa Trammell Evelyn para voz e da deglutição, da Universidade de Medicina de Carolina do Sul. Para demonstrar a utilidade deste método, dez variáveis ​​que caracterizam cinemática hiolaríngeo foram calculados a partir do mesmo conjunto de dados de coordenadas (Tabela 1). Sete destas medidas calculadas previamente utilizado na literatura, incluindo: anterior e medições de distância hióide superiores em referência às vértebras ^5; anterior e deslocamento hióide superior, como uma proporção do comprimento em C2-4, também em referência às vértebras ^6; movimento superior da laringe, em referência às vértebras ^7; approximat hiolaríngeoião ^1; e excursão máxima hióide em referência às vértebras ^1. Além disso, três novas medições foram calculados: o encurtamento da faringe aproximação dos anexos do músculo palatopharyngeus, elevação laríngea seguindo uma linha de ação que representa a stylopharyngeus e excursão hióide aproximam os anexos dos músculos supra-hióideos ^4,8.

Uma cabeça de especialistas e anatomista pescoço (WP), três investigadores com experiência de tomar medidas limitadas (CJ, SR, TT), e dois investigadores iniciantes (RS, JT) obteve dados de coordenadas de mapeamento utilizando o protocolo descrito abaixo. O especialista (WP) treinou os três avaliadores com experiência, e estes, por sua vez treinou os dois avaliadores inexperientes. Confiabilidade entre avaliadores de coordenar dados e resultados calculados a partir de coordenadas por assunto foi determinada pelo coeficiente de correlação intraclasse ^9. Dois testes t de cauda foram realizados em cada uma das variáveis ​​para determinar statisticalldiferenças significativas em y tipos de bolus. Um coeficiente de correlação de Pearson e um coeficiente de determinação foram utilizados para avaliar a concordância entre os resultados de excursão hióide calculados com as vértebras como um eixo de referência contra excursão hióide com a mandíbula como um eixo de referência para a 5 ml andorinha-líquido fino e 5 ml andorinha pudim.

Protocolo

1. Configurando um computador

1. Para Macintosh, baixe o seguinte código aberto ou software freeware: ImageJ, MacX Video Converter Free Edition (Mac) e QuickTime (ver tabela de material / equipamento).
2. Para um PC, baixe o seguinte código aberto ou software freeware: ImageJ, MPEG streamclip (PC) e QuickTime (ver tabela de material / equipamento).

2. Preparando videoclipes

1. A conversão de arquivos. Converta arquivos de vídeo em matérias. Mov para coleta de dados em ImageJ. Nota: vídeos utilizáveis ​​devem incluir o paladar da mandíbula, duro, C1-C4 vértebras, laringe e faringe no campo de visão. Ferramentas de processamento de ImageJ pode melhorar problemas de qualidade de imagem.
   1. Com um PC, use MPEG streamclip, carregue o arquivo de vídeo bruto. Avi via Arquivo >> Abrir arquivos e selecionar o clipe desejado. Selecione Arquivo >> Exportar para QuickTime.
   2. Com um Mac, use MacX Video Converter, clique em "Adicionar Arquivo" e escolha o vídeo (s) para conversão. Vários vídeos podem ser convertidos ao mesmo tempo usando esta aplicação.
   3. Na seção Configurações de saída, clique no botão Procurar e selecione o local desejado para salvar o arquivo convertido.
   4. Clique na guia "para MOV". Verifique se o formato de saída na seção "Configurações de Vídeo" é MOV. Clique em Iniciar.
2. Edição de duração do clipe. Memória é limitada com ImageJ. Recomenda-se que um arquivo de cada engolir ser feita.
   1. Abrir MOV. O arquivo de vídeo criado no passo 2.1 usando o QuickTime (PC ou Mac).
   2. Identificar 5 ml andorinhas thin-líquidos e pudim de filas de áudio ou por seqüência andorinha traçadas pelo protocolo MBS usado durante a coleta de dados.
   3. Selecione Editar >> aparar e ajustar a barra de corte para que engolir o líquido toda a 5 ml Fina é visualizado. Clique guarnição.
   4. Selecione File >> Export e criar um nome de arquivo que será utilizado para ligar dados sujeitos (sexo, idade, etiologia, tipo bolo) para coordinate resultados de mapeamento.
   5. Repita o procedimento para a andorinha pudim (ou para qualquer outro bolo de interesse).

3. Identificação de imagens De-

1. Se um arquivo contém todas as informações pessoais de saúde (PHI) e precisa ser identificado de-, fazer o upload do arquivo usando o Image J (Veja 4,1-4,2).
2. Use a ferramenta retângulo para enquadrar o estudo engolir excluir PHI. Selecione Imagem >> Cortar. Em seguida, selecione Arquivo >> Salvar Como >> QuickTime Movie.
3. Configure a caixa de diálogo da seguinte forma: Compressão >> Sorenson 3; Qualidade >> máxima, entre a taxa de quadros adequada (geralmente 30 fps).

4. Preparando-se para medir

1. Abrir ImageJ. Clique no ícone ">>" na barra de ferramentas. Selecione >> Seta Ferramenta de rotulagem.
2. Upload de imagens. Clique no ícone do QuickTime. Selecione "Abrir filme como uma pilha" do menu drop-down e localizar clipe QuickTime editada. Image J não vai abrir todo o estudo engolir devido a limites de memória (veja o passo 2.2). A memória pode ser expandida minimamente, selecionando Edit >> Opções >> Memória & Threads.
3. Processamento de imagens para melhorar a qualidade da imagem. Selecione Processo >> Matemática >> Adicionar. Marque a caixa de visualização e ajustar os números para a qualidade de imagem desejada. Responder sim para processar toda a pilha de imagens.
4. Definir medidas. Seleccione Analisar >> Definir Medidas do menu ImageJ. Na marca de caixa de diálogo "Posição Pilha" e "coordenadas Inverter Y". Desmarque tudo o mais.
5. Selecione a ferramenta multiponto a partir da barra de ferramentas. Clique em pontos anatômicos em seqüência (ver 5.0)
6. Utilizando a ferramenta de multiponto.
   1. Dê uma medição de todos os pontos, seleccionando Analisar >> Medida a partir do menu ou comando de teclado + M (controle + M para PCs).
   2. Remova todos os pontos com Command + A (controle + A para PCs).
   3. Remover pontos únicos pairando over um ponto, então segure as teclas Command-Option e clique no ponto para ser removido.
   4. Mova pontos singulares passando o mouse sobre um ponto, ao clicar, arrastar e soltar um ponto para um novo local.
   5. Mova todos os pontos em conjunto com as teclas de seta.

5. Mapeamento de Pontos Turísticos

1. Comece no primeiro quadro e avançar para um quadro claro em fase de pré-oral. Respeite a posição do bolo na margem anterior, superior da língua antes do início do transporte por via oral da andorinha. Utilize este quadro para definir os primeiros nove coordenadas.
2. Use a ferramenta multi-ponto ImageJ para mapear os primeiros nove coordenadas nos seguintes pontos anatômicos (ver Figuras 3a e 3b)
3. Grave primeiros nove coordenadas usando o comando + M chaves (controle + M para PCs).
4. Avanço quadros até osso hióide atingiu a posição máxima na anterior e direções superiores. Confirmar máximo avançando quadros para insdescida ure do hióide começa no seguinte quadro.
5. Realocar pontos 1-5 para suas novas posições. Esses novos cargos serão registrados como coordenadas 10-14.
6. Reloque Ponto 9, que por sua vez torna-se coordenar 18 Nota:. Quadros provavelmente variar para as próximas duas etapas.
7. Localize quadro representando elevação máxima de laringe. Ajuste os pontos 7 e 8, que servirão como coordenadas 16 e 17.
8. Encontre quadro (s) que representa a excursão máxima de UES, ponto 6 (coordenadas 15). A partir de quadros máxima hióide, localize quadro onde o bolo é impedido pelas UES na hipofaringe. Ajuste coordenar ponto para UES da estrutura mínima para representar coordenar máximo UES 18.
9. Grave segundos nove coordenadas usando o comando + M chaves (controle + M para PCs).
10. Para coordenadas 19 e 20 marcam as arestas da escalar (um penny ou 1,9 centímetros de anel) no eixo que representa o diâmetro maior do que o marcador radiopaco.
11. Grave escalar coordena usando o comando chave + Ms (controle + M para PCs).

6. Transformar dados de coordenadas em medições cinemáticas de interesse utilizando uma macro habilitado arquivo Excel (as instruções para esta macro estão incluídas no arquivo)

Nota: Cálculos trigonométricas encaixados nas macros calcular medidas cinemáticas (Figura 4).

1. Baixar "CoordinateMapping.xlsm" da página do artigo Jove.
2. Siga as instruções na folha de cálculo para inicializar o arquivo. A macro de inicialização irá criar três folhas, incluindo: resultados, dados e folha de entrada. Nota: Os usuários de Macintosh devem permitir ferramentas de desenvolvimento em Excel para executar macros.
3. Copiar as coordenadas da janela de resultados ImageJ e cole na célula designado na "folha de entrada." Execute a macro "datacaptureline".
4. Os resultados irão aparecer em "resultados" da folha. Linhas de dados de coordenadas aparecerá no "data" folha.

Resultados

Os coeficientes de correlação intraclasse (ICC) de coordenadas coletadas por seis investigadores que analisaram de forma independente 80 arquivos de vídeo (fluoroscopia dois ensaios bolus de 40 indivíduos) variou de ICC = 0,90-0,97. A desagregação do ICC de de coordenadas pelo grupo é a seguinte: as coordenadas N º 1 - 5 (elementos esqueléticos em excursão mínimo hiolaríngeo) média = 0,93, 0,91-0,95, IC 95%; coordena º 6 - 9 (complexo hiolaríngeo na excursão mínimo hiolaríngeo) média = 0,94, 092-,96, IC 95%; coordena º ...

Discussão

Este estudo demonstra a utilidade de um método que utiliza dados de coordenadas de pontos anatômicos para calcular várias medidas cinemáticas do movimento hiolaríngeo de deglutição. Confiabilidade entre avaliadores de seis avaliadores, incluindo dois avaliadores inexperientes, por coordenadas e variáveis ​​calculadas era forte (ICC> 0,90). Os resultados representativos de uma amostra aleatória de adultos saudáveis ​​não disfágicos apresentaram diferenças em algumas variáveis ​​cinemáticas em resposta a dois tipos de ...

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
ImagemJ	NIH	http://rsbweb.nih.gov/ij/download.html	Para Macintosh MacX
Video Converter Free Edition (Mac)	Digiarty	http://www.macxdvd.com/mac-video-converter-free/	Para Macintosh
QuickTime	Apple	http://support.apple.com/downloads/#QuickTime	para Macintosh
ImageJ	NIH	http://rsbweb.nih.gov/ij/download.html	Para um PC
MPEG Streamclip (PC)	Squared 5	http://www.squared5.com	para um PC
QuickTime	Apple	http://support.apple.com/downloads/#QuickTime	para um PC