Name: A Aplicação da novela da Musculoskeletal Ecografia (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-09-17T09:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 53 s
Description: Aprenda a técnica de imagem vetorial Doppler tecidual para avaliar velocidade de contração, deformação e taxa de deformação do músculo reto femoral durante tarefas dinâmicas de pouso. Este método oferece resolução temporal sub-milisegundo para estudos biomecânicos.

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

playerTrialDesktop

Este trabalho foi apoiado em parte por Grant Número 0953652 do National Science Foundation e em parte pelo bibliotecas George Mason University acesso aberto fundo publicação. Gostaríamos de agradecer ao Dr. John Robert Cressman Jr. para fornecer acesso à câmera de alta velocidade.

1. Instrumentação Vector TDI é baseado na estimativa do vector de velocidade resultante a partir de medições de velocidade Doppler tomadas a partir de duas ou mais direcções independentes. Um sistema de ultra-som com uma interface de pesquisa foi utilizada para o desenvolvimento de VTDI. A interface de pesquisa permitiu beamforming baixo nível e controle de seqüência de pulsos utilizando um kit de desenvolvimento de software (SDK). Um transdutor linear de 5-14 MHz, que consiste de 128 elementos transdutores e com um campo de visão de 38 milímetros foi utilizado. A interface de pesquisa foi utilizada para dividir o transdutor em duas aberturas de transmissão e recepção e dirigir os feixes de receber de 15 ° em relação ao normal. O feixe de transmissão estava focado na região de interesse (por exemplo, ventre muscular). Transmitir e receber aberturas foram ajustados para 32 elementos. Oito indivíduos, 4 homens e 4 mulheres (29,7 ± 6,5 anos) foram recrutados neste estudo. Medidas cinemáticas dos sujeitos daextremidades inferior direito foram capturados usando um sistema de captura de movimento de oito câmera com capacidade de alta velocidade e uma taxa de amostragem de 200 Hz. Dados de força de reação do solo durante o experimento foram obtidos através de duas plataformas de força amostragem em 2.000 Hz. A câmera de alta velocidade montada em um tripé e colocado a 2 m do assunto, foi usado para capturar o desembarque queda a 500 frames / seg. 2. Preparação Assunto <ol><li> Pergunte aos assuntos a usar um par de shorts, sutiã esportivo ou uma curta t-shirt e tênis de corrida. </li><li> Instrua os assuntos para realizar a 10 min auto-dirigida de aquecimento e alongamento antes da coleta de dados. Isso é para evitar contrações musculares anormais e reduzir o escopo de qualquer cãibras musculares. </li><li> Após a sessão de warm-up, coloque marcadores reflexivos em marcos específicos do corpo. Especificamente, marcadores de calibração lugar nas grandes trocanteres, medial bilateral e joelho lateral e medial e Lateral maléolo. Coloque marcadores de rastreamento no posterior e anterior cristas ilíacas superiores, e clusters lugar nas coxas e canelas, e cinco marcadores em cada pé 19-20. </li><li> Dirigir os assuntos do stand no centro da área de foco das câmeras 3D para obter um julgamento estática. Os participantes devem ficar sobre as plataformas de força com seus braços sobre os ombros, para obter dados de captura de movimento 3D estáticas. </li><li> Em seguida, coloque o transdutor de ultra-som em um suporte de transdutor e garantir uma boa engenhoca, para evitar o desprendimento do transdutor de ultra-som do suporte do transdutor. O titular transdutor foi feita usando Lexen policarbonato e plástico moldável. </li><li> Para garantir um bom contacto com a pele e transdutor de ultra-som, aplique generosa quantidade de gel de transmissão do ultra-som no transdutor. </li><li> Coloque o transdutor de ultra-som, juntamente com o suporte do transdutor sobre a coxa do sujeito com a imagem do músculo reto femoral no eixo longitudinalé. O transdutor deve ser colocado a meio caminho entre a espinha ilíaca anterior eo epicondoyle lateral à imagem do ventre do músculo reto femoral. Antes de fixar o transdutor de ultra-sons e o suporte de transdutor para a perna, obter um corte axial do grupo quadríceps. Usando isso como uma orientação, certifique-se o transdutor de ultra-som é agora imaginando o reto femoral e não se move mais lateral ou medial, para evitar imagens do grupo muscular vastii. </li><li> Agora, usar uma ligadura auto-adesiva coesiva para fixar o suporte do transdutor para a coxa do sujeito. Faça desta fase processual não bloqueie ou cubra os marcadores reflexivos. A bandagem auto-adesivo não deve ser negligente ou excessivamente apertado. Bandagem Lax correrá o risco de o transdutor de ultra-som a cair durante a tarefa drop-pouso e uma bandagem excessivamente apertada irá causar desconforto, interromper o fluxo de sangue superficial e possivelmente alterar a dinâmica de pouso soltar. </li><li> Coloque tele câmera de alta velocidade de pelo menos 2 m de distância do assunto no plano sagital para coletar vídeos de cada 500 frames / seg. Concentre-se a lente da câmera para garantir que a seqüência de pouso queda inteiro do assunto pode foram capturados. </li></ol> 3. Experiência Protocolo <ol><li> Depois que todos os marcadores e o transdutor de ultra-som são seguras, pergunte aos assuntos a ficar em uma plataforma de 30 cm de altura lugar a 50 cm das placas de força. Certifique-se de que a área ao redor da plataforma (cerca de 2,5 m) está livre de quaisquer objetos que possam dificultar a tarefa de pouso gota ou ferir o assunto. Isto inclui o cabo de transdutor de ultra-sons. </li><li> Instrua os assuntos para colocar suas mãos em seus quadris, antes de iniciar a tarefa de pouso queda e durante a seqüência inteira de pouso queda. </li><li> Comece a coleta de dados para o ultra-som, captura de movimentos 3D, placas de força e a câmera de alta velocidade antes de iniciar a tarefa de pouso queda. A sincronização entre os diferentes instrumentos pode ser alcançard usando uma única tecla para começar toda a aquisição de dados. Um sensor de pressão ligado ao teclado pode ser utilizado para gerar um sinal de disparo de sincronismo, quando uma chave específica é pressionado. </li><li> Dirigir o assunto para executar a tarefa drop-pouso da plataforma e terra com as duas pernas, ao mesmo tempo. Certifique-se de que os sujeitos cair de caixa em vez de saltar dele. Não há instruções específicas são fornecidas sobre técnica de aterrissagem. </li><li> Pare a coleta de dados uma vez que o assunto foi totalmente estabilizada e completou a seqüência de pouso queda. </li><li> Repita este protocolo cinco vezes por assunto. </li></ol> 4. O ultra-som de Análise de Dados <ol><li> Exportação e armazenar os dados em bruto do sistema de ultra-som a um computador. </li><li> Os dados de ultra-som por radiofreqüência raw (rf) de cada feixe de receber é digitalizado a 40 MHz. Processar os dados usando o MATLAB. </li><li> Realizar desmodulação em quadratura dos dados de RF para remover a frequência portadora. Remover statusionary e desordem de baixa frequência, filtrando os dados de quadratura de cada um dos feixes recebem e para cada profundidade usando um 20 Hz filtro de alta freqüência. </li><li> Estimar as velocidades ao longo de ambos receber vigas usando o estimador de velocidade autocorrelação convencional 21. </li><li> Combina-se as formas de onda de velocidade individuais para obter lateral (ao longo do transdutor) e as formas de onda axial (perpendicular ao transdutor) de velocidade ao longo da sequência de aterragem gota, como pode ser visto na Figura 1. </li><li> Obter a magnitude do vector de velocidade resultante das componentes de velocidade individuais utilizando a equação 1 como se descreveu anteriormente 22: <img alt="Equação 1" src="/files/ftp_upload/50595/50595equation1.png" /> onde β é o ângulo da direcção do feixe, f 1 e f 2 são as duas componentes de frequência recebidos e f t é a frequência de transmissão. </li><li> Calcule o lateral e axial taxa de deformação de / dt usando o gradi espacialentos nas velocidades laterais e axiais. <img alt="Equação 2" src="/files/ftp_upload/50595/50595equation2.png" /> onde V e V 1 2 são velocidades instantâneas estimadas em duas localizações espaciais separadas por uma distância L. </li><li> Calcule o axial e tensão lateral, e, integrando a taxa de deformação axial e lateral, respectivamente. <img alt="Equação 3" src="/files/ftp_upload/50595/50595equation3.png" /></li></ol> 5. Análise de captura de dados 3D de movimento <ol><li> Exportar os dados de captura de movimento em 3D para um computador para análise posterior. </li><li> Usando o julgamento de pé estático, criar um modelo cinemático (pelve, coxa, pernil, e pé), utilizando software de captura de movimento 3D com uma otimização de mínimos quadrados 23. </li><li> Utilize este modelo cinemático para quantificar o movimento no quadril, joelho e tornozelo. </li><li> Filtre as trajetórias dos marcadores reflexivos e as forças de reação do solo, utilizando um baixo-pass 4 ª ordem Butterworª filtro com freqüência de corte de 7 Hz e 25 Hz, respectivamente usando o software de captura de movimento 3D. </li><li> Calcule 3-D forças conjuntas e momentos da cinemática e dados de força solo utilizando uma análise dinâmica inversa padrão, utilizando segmento características inerciais estimados para cada participante de acordo com os métodos de Dempster. Inter-segmentares momentos conjuntos são definidos como momentos internos (por exemplo, um joelho momento ramal interno vai resistir a uma carga de flexão aplicada ao joelho). </li></ol> 6. Análise de dados de alta velocidade da câmera <ol><li> Exportar os vídeos a partir dos dados da câmera de alta velocidade para um computador para análise e comparação com ultra-som e de captura de movimentos 3D dados cinemáticos. </li><li> Reproduza o filme em 15 frames / seg e observar a dinâmica de pouso soltar. </li><li> Em seguida, quantificar o movimento do suporte de transdutor e a deslocação do transdutor de ultra-sons, durante todo o ensaio aterragem gota seguindo os marcadores visíveis na anatomicamentemarcos cal utilizando os dados de vídeo de alta velocidade. Avaliando a dinâmica de queda de pouso também pode ser feito simultaneamente para melhor compreender os diferentes estilos de lançamento e aterragem. </li></ol>

<ol><li>Woolf, A. D., Akesson, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Understanding+the+burden+of+musculoskeletal+conditions.+The+burden+is+huge+and+not+reflected+in+national+priorities%5BTitle%5D)+AND+%22BMJ%22%5BJournal%5D)">Understanding the burden of musculoskeletal conditions. The burden is huge and not reflected in national priorities.</a> BMJ. 322, 1079-1080 (2001).</li>
<li>World Health Organization. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Health+21%3A+the+health+for+all+policy+for+the+WHO+European+region+-+21+targets+for+the+21st+century%22">Health 21: the health for all policy for the WHO European region - 21 targets for the 21st century</a>. , WHO Regional Office for Europe. Copenhagen. (1988).</li>
<li>National Center for Health Statistics. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22National+health+interview+survey%22">National health interview survey</a>. , US Department of Health and Human Services. Hyattsville, MD. (1995).</li>
<li>Reginster, J. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+prevalence+and+burden+of+arthritis%5BTitle%5D)+AND+%22Rheumatology%22%5BJournal%5D)">The prevalence and burden of arthritis.</a> Rheumatology. 41, Suppl ement 1. 3(2002).</li>
<li>Slemenda, C., Brandt, K. D., Heilman, D. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quadriceps+weakness+and+osteoarthritis+of+the+knee%5BTitle%5D)+AND+%22Annals+of+internal+medicine%22%5BJournal%5D)">Quadriceps weakness and osteoarthritis of the knee.</a> Annals of internal medicine. 127 (2), 97(1997).</li>
<li>Rasker, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rheumatology+in+general+practice%5BTitle%5D)+AND+%22British+Journal+of+Rheumatology%22%5BJournal%5D)">Rheumatology in general practice.</a> British Journal of Rheumatology. 34, 494-497 (1995).</li>
<li>Chopra, A., Abdel-Nasser, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Epidemiology+of+rheumatic+musculoskeletaldisorders+in+the+developing+world%5BTitle%5D)+AND+%22Best+Practice+%26+Research+Clinical+Rheumatology%22%5BJournal%5D)">Epidemiology of rheumatic musculoskeletaldisorders in the developing world.</a> Best Practice & Research Clinical Rheumatology. 22, 583-604 (2008).</li>
<li>Narayan, U. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+role+of+gait+analysis+in+the+orthopedic+management+of+ambulatory+cerebral+palsy%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Opinion+in+Pediatrics%22%5BJournal%5D)">The role of gait analysis in the orthopedic management of ambulatory cerebral palsy.</a> Current Opinion in Pediatrics. 19, 38-43 (2007).</li>
<li>Ahtiainen, J. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Panoramic+ultrasonography+is+a+valid+method+to+measure+changes+in+skeletal+muscle+cross-sectional+area%5BTitle%5D)+AND+%22European+journal+of+applied+physiology%22%5BJournal%5D)">Panoramic ultrasonography is a valid method to measure changes in skeletal muscle cross-sectional area.</a> European journal of applied physiology. 108 (2), 273-279 (2010).</li>
<li>Rutherford, O. M., Jones, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+fibre+pennation+using+ultrasound+in+the+human+quadriceps+in+vivo%5BTitle%5D)+AND+%22European+journal+of+applied+physiology+and+occupational+physiology%22%5BJournal%5D)">Measurement of fibre pennation using ultrasound in the human quadriceps in vivo.</a> European journal of applied physiology and occupational physiology. 65 (5), 433-437 (1992).</li>
<li>Fukunaga, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Determination+of+fascicle+length+and+pennation+in+a+contracting+human+muscle+in+vivo%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Physiology%22%5BJournal%5D)">Determination of fascicle length and pennation in a contracting human muscle in vivo.</a> Journal of Applied Physiology. 82 (1), 354-358 (1997).</li>
<li>Miyoshi, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automatic+detection+method+of+muscle+fiber+movement+as+revealed+by+ultrasound+images%5BTitle%5D)+AND+%22Medical+engineering%22%5BJournal%5D)">Automatic detection method of muscle fiber movement as revealed by ultrasound images.</a> Medical engineering. 31 (5), 558-564 (2009).</li>
<li>Cronin, N. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automatic+tracking+of+medial+gastrocnemius+fascicle+length+during+human+locomotion%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Physiology%22%5BJournal%5D)">Automatic tracking of medial gastrocnemius fascicle length during human locomotion.</a> Journal of Applied Physiology. 111 (5), 1491-1496 (2011).</li>
<li>Heimdal, A., Stoylen, A., Torp, H., Skjaerpe, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Real-time+strain+rate+imaging+of+the+left+ventricle+by+ultrasound%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+American+Society+of+Echocardiography%22%5BJournal%5D)">Real-time strain rate imaging of the left ventricle by ultrasound.</a> Journal of American Society of Echocardiography. 11, 1014-1019 (1998).</li>
<li>D'hooge, J., Bijnens, B., Thoen, J., Van de Werf, F., Sutherland, G. R., Suetens, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Echocardiographic+strain+and+strain-rate+imaging%3A+a+new+tool+to+study+regional+myocardial+function%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans+Med.+Img%22%5BJournal%5D)">Echocardiographic strain and strain-rate imaging: a new tool to study regional myocardial function.</a> IEEE Trans Med. Img. 21, 1022-1030 (2002).</li>
<li>Eranki, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+tendon+velocities+using+vector+tissue+Doppler+imaging%3A+A+feasibility+study%5BTitle%5D)+AND+%22Conf.+Proc.+IEEE+Eng.+Med.+%26+Biol%22%5BJournal%5D)">Measurement of tendon velocities using vector tissue Doppler imaging: A feasibility study.</a> Conf. Proc. IEEE Eng. Med. & Biol. , 5310-5313 (2010).</li>
<li>Sikdar, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+rectus+femoris+muscle+velocities+during+patellar+tendon+jerk+using+vector+tissue+Doppler+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Conf.+Proc.+IEEE+Eng.+Med.+%26+Biol%22%5BJournal%5D)">Measurement of rectus femoris muscle velocities during patellar tendon jerk using vector tissue Doppler imaging.</a> Conf. Proc. IEEE Eng. Med. & Biol. , 2963-2966 (2009).</li>
<li>Cortes, N., Blount, E., Ringleb, S., Onate, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Soccer-specific+video+simulation+for+improving+movement+assessment%5BTitle%5D)+AND+%22Sports+biomechanics+%2F+International+Society+of+Biomechanics+in+Sports%22%5BJournal%5D)">Soccer-specific video simulation for improving movement assessment.</a> Sports biomechanics / International Society of Biomechanics in Sports. 10 (1), 12-24 (2011).</li>
<li>Quammen, D., Cortes, N., Van Lunen, B., Lucci, S., Ringleb, S., Onate, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effects+of+two+different+fatigue+protocols+on+lower+extremity+motion+patterns+during+a+stop-jump+task%5BTitle%5D)+AND+%22J+Athl+Train%22%5BJournal%5D)">The effects of two different fatigue protocols on lower extremity motion patterns during a stop-jump task.</a> J Athl Train. 47 (1), 32-41 (2012).</li>
<li>Kasai, C., Namekawa, K., Koyano, A., Omoto, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Real-time+two-dimensional+blood+flow+imaging+using+autocorrelation+technique%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Sonics+Ultrasonics%22%5BJournal%5D)">Real-time two-dimensional blood flow imaging using autocorrelation technique.</a> IEEE Trans. Sonics Ultrasonics. Su-32, 458-464 (1985).</li>
<li>Pastorelli, A., Torricelli, G., Scabia, M., Biagi, E., Masotti, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+real-time+2-D+vector+Doppler+system+for+clinical+experimentation%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Med.+Imag%22%5BJournal%5D)">A real-time 2-D vector Doppler system for clinical experimentation.</a> IEEE Trans. Med. Imag. 27, 1515-1524 (2008).</li>
<li>Lu, T. -W., O'Connor, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bone+position+estimation+from+skin+marker+co-ordinates+using+global+optimisation+with+joint+constraints%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomechanics%22%5BJournal%5D)">Bone position estimation from skin marker co-ordinates using global optimisation with joint constraints.</a> Journal of Biomechanics. 32, 129-134 (1999).</li>
<li>Cronin, N. J., Lichtwark, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+use+of+ultrasound+to+study+muscle-tendon+function+in+human+posture+and+locomotion%5BTitle%5D)+AND+%22Gait+%26+Posture%22%5BJournal%5D)">The use of ultrasound to study muscle-tendon function in human posture and locomotion.</a> Gait & Posture. , (2012).</li>
<li>Loram, I. D., Maganaris, C. N., Lakie, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Use+of+ultrasound+to+make+noninvasive+in+vivo+measurement+of+continuous+changes+in+human+muscle+contractile+length%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+applied+physiology%22%5BJournal%5D)">Use of ultrasound to make noninvasive in vivo measurement of continuous changes in human muscle contractile length.</a> Journal of applied physiology. 100 (4), 1311-1323 (2006).</li>
<li>D'hooje, J., Heimdal, A., Jamal, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Regional+strain+and+strain+rate+measurements+by+cardiac+ultrasounds%3A+principles%2C+implementation+and+limitations%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+J+Echocardiogr%22%5BJournal%5D)">Regional strain and strain rate measurements by cardiac ultrasounds: principles, implementation and limitations.</a> Eur J Echocardiogr. 1, 154-170 (2000).</li>
<li>Yeung, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Feature-adaptive+motion+tracking+of+ultrasound+image+sequences+using+a+deformable+mesh%5BTitle%5D)+AND+%22Medical+Imaging%2C+IEEE+Transactions+on%22%5BJournal%5D)">Feature-adaptive motion tracking of ultrasound image sequences using a deformable mesh.</a> Medical Imaging, IEEE Transactions on. 17 (6), 945-956 (1998).</li>
<li>Duan, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tracking+of+LV+endocardial+surface+on+real-time+three-dimensional+ultrasound+with+optical+flow%5BTitle%5D)+AND+%22Functional+Imaging+and+Modeling+of+the+Heart%22%5BJournal%5D)">Tracking of LV endocardial surface on real-time three-dimensional ultrasound with optical flow.</a> Functional Imaging and Modeling of the Heart. , 873-875 (2005).</li>
<li>Miyatake, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((New+method+for+evaluating+left+ventricular+wall+motion+by+color-coded+tissue+Doppler+imaging%3A+in+vitro+and+in+vivo+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+College+of+Cardiology%22%5BJournal%5D)">New method for evaluating left ventricular wall motion by color-coded tissue Doppler imaging: in vitro and in vivo studies.</a> Journal of the American College of Cardiology. 25 (3), 717-724 (1995).</li>
<li>Nagueh, S. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Doppler+estimation+of+left+ventricular+filling+pressure+in+sinus+tachycardia%3A+a+new+application+of+tissue+Doppler+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Circulation%22%5BJournal%5D)">Doppler estimation of left ventricular filling pressure in sinus tachycardia: a new application of tissue Doppler imaging.</a> Circulation. 98 (16), 1644-1650 (1998).</li>
<li>Grubb, N. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Skeletal+muscle+contraction+in+healthy+volunteers%3A+assessment+with+Doppler+tissue+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Radiology%22%5BJournal%5D)">Skeletal muscle contraction in healthy volunteers: assessment with Doppler tissue imaging.</a> Radiology. 194 (3), 837-842 (1995).</li>
<li>Eranki, A., AlMuhanna, K., Sikdar, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+a+vector+Doppler+system+based+on+an+array+transducer%5BTitle%5D)+AND+%22Ultrasonics+Symposium+%28IUS%29%22%5BJournal%5D)">Characterization of a vector Doppler system based on an array transducer.</a> Ultrasonics Symposium (IUS). , (2010).</li>
<li>Newhouse, V. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+dependence+of+ultrasound+Doppler+bandwidth+on+beam+geometry%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Sonics+Ultrason%22%5BJournal%5D)">The dependence of ultrasound Doppler bandwidth on beam geometry.</a> IEEE Trans. Sonics Ultrason. 27 (2), 50-59 (1980).</li>
<li>Baker, D. W., Rubenstein, S. A., Lorch, G. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pulsed+Doppler+echocardiography%3A+principles+and+applications%5BTitle%5D)+AND+%22The+American+journal+of+medicine%22%5BJournal%5D)">Pulsed Doppler echocardiography: principles and applications.</a> The American journal of medicine. 63 (1), 69-80 (1997).</li>
<li>Loupas, T., Gill, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multifrequency+Doppler%3A+improving+the+quality+of+spectral+estimation+by+making+full+use+of+the+information+present+in+the+backscattered+RF+echoes%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Ultrasonics%2C+Ferroelect.+Freq.+Contr%22%5BJournal%5D)">Multifrequency Doppler: improving the quality of spectral estimation by making full use of the information present in the backscattered RF echoes.</a> IEEE Trans. Ultrasonics, Ferroelect. Freq. Contr. 41, 522-531 (1994).</li>
</ol>

Nenhum dos autores tem quaisquer divulgações financeiras ou conflitos de interesse eo estudo foi aprovado pelo IRB da nossa instituição.

A ultra-sonografia tem a capacidade de fornecer uma avaliação direta da cinemática musculares em estudos dinâmicos que podem complementar as medidas convencionais, tais como captura de movimento 3D, dinamometria, eletromiografia, e terrestres medidas de força de reação. Esta abordagem pode ser amplamente aplicável para biomecânica fundamentais de pesquisa e avaliação clínica. Há três abordagens principais para estimar o movimento do tecido usando ultra-som: (1) métodos de rastreamento salpico que usam de correlação cruzada em radiofreqüência (RF) raw dados de ultra-som ou escala de cinza (ou em modo-B) dados de imagem detectou-envelope. Estas técnicas têm sido amplamente utilizados, tanto esquelético 24-25 e monitoramento cardíaco 26 movimento muscular e estimativa, (2) métodos de processamento de imagens que acompanham os fascículos ou recursos 27-28 e (3) técnicas de imagem Doppler tecidual utilizados em ambos cardíaca 29 musculares estimativa de movimento 31 -30 e esquelético. Speckle tracking baseado em espacial cross-correlation tem sido amplamente utilizada para rastrear o movimento do tecido e pode acompanhar o movimento com resolução sub-pixel. No entanto, os padrões de speckle decorrelate rapidamente durante movimentos maiores. Movimento para fora do plano da imagem também representa um desafio para o rastreamento de manchas. Métodos de monitoramento comprimento muscular fascículo tem melhor aplicabilidade em todo o fascículo é visualizado na imagem durante a tarefa dinâmica. Métodos que se baseiam em dados de imagem de processamento têm baixa resolução temporal limitada pela taxa de quadros de imagem e, portanto, não pode controlar o movimento em velocidades elevadas. Além disso, estes métodos de rastreio fascículo são muito sensíveis a para fora do plano de movimento. Assim, o movimento da sonda em relação ao músculo pode causar o rastreamento falhar. Estimativas de velocidade de Doppler tecidual convencional (TDI) pode ter maior resolução temporal, assim são mais robustos para pequenos movimentos da sonda. Métodos Doppler pode estimar os componentes de velocidades só ao longo do feixe de ultrassom, assim, estimativas de Doppler pode ser imprecisa duE para o ângulo que varia de insonação com o movimento do músculo. O nosso método proposto VTDI ultrapassa este problema através da utilização de dois feixes de ultra-sons diferentes direccionais em ângulos diferentes, pelo que a estimativa da velocidade é independente do ângulo de insonação no plano de imagem. Além disso, a resolução temporal efetiva de VTDI pode ser de aproximadamente 0,1 ms e, portanto, este método pode acompanhar o movimento do músculo esquelético durante atividades dinâmicas (por exemplo drop-pouso, marcha e corrida). Outras vantagens da nossa abordagem incluem o uso de um transdutor de imagiologia de matriz linear com base em um sistema de ultra-clínico para a realização de vector tecido Doppler. Nós controlado eletronicamente a transmissão / recepção de direção do feixe, tamanho da abertura e focar locais, para a digitalização de um grande campo de visão. Além disso, esta abordagem pode ser estendida para realizar duplex VTDI com simultânea de imagens em tempo real. Nosso sistema também permite-nos realizar imagem modo B convencional para locate a região de interesse para a quantificação de tensão do tecido e cinemática. Uma vez que este método foi implementado em um scanner clínico, temos sido capazes de implementar este método VTDI em um laboratório de marcha para biomecânica pesquisa. Limitações desta técnica deve ser reconhecido. Vários fatores afetam a precisão das medições Doppler. estimativas de velocidade baseado VTDI em duas dimensões (ao longo e através das fibras musculares) exige que o transdutor linear a ser dividido em dois de transmissão / recepção sub-aberturas (32 elementos de largura) e orientar os feixes de 15 °. Dirigir o ultra-som transmitir e receber feixes de ângulos mais elevados poderiam afetar as medidas de velocidade devido a ralar lobos. Além disso, a área da região de sobreposição do feixe em VTDI muda com diferentes profundidades de foco do feixe 32, que potencialmente afectam as estimativas de velocidade. A variação das estimativas Doppler depender de (1) a aceleração e desaceleração do tecido dentro da janela de tempo de análise (2) variação da tvelocidade de emissão dentro do portão gama de Doppler (3) o ângulo de Doppler variando dentro da abertura utilizada para Wideband espectral transmitida e recebida feixes de ultra-som, também conhecidos como geométrico alargamento 33 e (4) a largura de banda do impulso de ultra-sons transmitido, uma vez que o desvio de Doppler é proporcional à frequência portadora 34. Vários métodos podem ser utilizados para limitar a variância. Estimadores velocidade de fase com base, tais como a auto-correlação, normalmente utilizam menores janelas de tempo de análise em comparação com estimadores espectrais, mas eles estimam significa efeito Doppler ao invés do deslocamento do pico. Wideband estimadores espectrais, como a transformada de Fourier 35 2D pode reduzir a variância devido à largura de banda de impulso. No caso de VTDI, que utiliza dois feixes direccionais Doppler, a variação de velocidade do tecido na região de feixe de sobreposição em relação ao músculo é outro factor a considerar. A contração do músculo reto femoral é em 3D ea veloc contraçãodade varia espacialmente ao longo do músculo. Portanto, é importante escolher com cuidado a região de interesse. Neste estudo, foi investigada a repetibilidade da cinemática do músculo reto femoral durante uma tarefa drop-pouso em oito voluntários saudáveis, utilizando VTDI. Mesmo que os ensaios eram independentes, observou-se velocidades de contração muscular pico altamente correlacionados e repetíveis para os indivíduos entre os ensaios. Estamos actualmente a recrutar mais assuntos em nosso estudo para examinar melhor esse padrão. O estudo forneceu não-invasivo e de medição em tempo real das velocidades de contração do músculo reto femoral durante drop-pouso. Foram observados os seguintes padrões de velocidades de contração durante as várias fases da tarefa de pouso de queda (Figura 2): 1. Velocidades de contração muscular dominar no sentido lateral em relação a direção axial durante a flexão do joelho (fase de lançamento) e extensão (in-the-air phase). Isso é esperado, já que o músculo reto femoral está passando por contração excêntrica durante a fase de lançamento e contração concêntrica na fase de in-the-air. 2. Baixas velocidades musculares laterais durante a terceira fase (tep tocando o chão), com velocidades insignificante baixo do músculo axial. Isto corresponde a reduzir a contração do músculo rectus femoris, durante esta fase 3. Aumento substancial na velocidade musculares axiais e laterais, logo após o calcanhar toca o chão. Isto é provavelmente devido à contracção do músculo submetidos tanto excêntrico e alterações na forma, devido à compressão, provocando aumento da velocidade ao longo das fibras musculares e normal às fibras musculares, respectivamente. Apesar do facto de que a tarefa de aterragem gota é uma tarefa de alto impacto, VTDI demonstrado rectus femoris repetível velocidades musculares. Esta técnica de ultra-som pode ter impacto clínico uma vez que este músculo é o principal responsável por proteger a articulação do joelho a partir de uma carga excessiva.Portanto, uma avaliação mais aprofundada do músculo reto femoral em pacientes com reconstrução do LCA tem a garantia de compreender os mecanismos que levam ao aparecimento precoce e acelerado da OA. Embora os participantes do estudo foram todos convidados a executar uma tarefa natural, drop-pouso de uma plataforma de 30 cm de altura, encontramos diferenças na altura do salto ou lançamento. Além disso, usando os dados da câmara de alta velocidade, foi observado que todos os sujeitos tinham um modelo de aterragem gota diferente. Isto poderia explicar as pequenas diferenças entre os indivíduos nos valores de velocidade resultantes de pico do músculo reto femoral, como consequência de possíveis diferenças nos padrões de ativação durante a tarefa. Um outro factor possível é a diferença na área de secção transversal do músculo rectus femoris, o que poderia potencialmente levar a diferentes níveis de contracção muscular e forçar a produção.

Distúrbios músculo-esqueléticas são muito prevalente na idade adulta 1. Eles são uma condição crônica de liderança nos Estados Unidos e 2 são relatados a afetar 25% das pessoas no mundo inteiro 3. Lesões músculo-esqueléticas estão associadas com diminuição da função nas atividades da vida diária (AVD), limitações funcionais e menor qualidade de vida 4. Sua carga econômica é significativa por causa de perda de produtividade e altos custos de saúde 4. A fisiopatologia de vários desses distúrbios permanece insuficientemente compreendida. Por exemplo, a patogênese da osteoartrite (OA) 4 após reconstrução do ligamento cruzado anterior (LCA) tem sido associada a alterações na força muscular do quadríceps e função 5, mas os mecanismos subjacentes não são claras. Para elucidar os mecanismos subjacentes, há uma necessidade de compreender melhor a função muscular dinâmica. O funcionalavaliação de músculos individuais, durante a realização de um parcial ou uma tarefa inteira relacionada a ADL e estilos de vida activos (ou seja, esportes) podem fornecer mais informações sobre a função muscular e seu papel potencial na patogênese e fisiopatologia desses transtornos. Além disso, a quantificação da melhoria da função muscular durante a recuperação pode ser usado como uma medida do resultado. As técnicas convencionais de função muscular e articular na clínica medição envolver exame físico, tais como amplitude de movimento, força muscular e / ou grupo de resistência muscular. Atualmente na clínica, eletromiografia (EMG) é utilizada para avaliar a ativação muscular / co-ativação, freqüência e amplitude da atividade muscular. No entanto, a EMG é uma medida de ativação elétrica do músculo e não necessariamente fornecer informações sobre a força muscular, a capacidade de contração e de outros fatores funcionais do músculo. Outras avaliações biomecânicas sofisticados, como 3D sistema de captura de movimento fou cinética e cinemática articular e placas de força para a força de reação do solo pode ser realizada em um laboratório de marcha 6-9. As medições feitas por estas técnicas estão no nível das articulações e não necessariamente fornecer uma compreensão direta da função do músculo individual durante uma atividade dinâmica ou funcional. A capacidade de executar simultaneamente imagens do músculo durante a execução de uma atividade dinâmica pode potencialmente levar a uma avaliação funcional melhor e mais realista ao nível muscular. A maioria dos estudos se concentraram na função muscular em posições prona estáticos, e este método pode abrir novos caminhos para aumentar ainda mais nossa compreensão do comportamento muscular durante situações em tempo real. Diagnóstico ultra-som pode ativar imagem direta de músculos e tendões, em tempo real, e, portanto, é uma alternativa atraente para medir a dinâmica ea função músculo-esqueléticas durante ADL. Medidas quantitativas baseadas em ultra-som demorfologia muscular e arquitetura, como a espessura do músculo, comprimento, largura, área da seção transversal (CSA), o ângulo de fibra pennation e duração fascículo têm sido amplamente utilizados 10-12. Nos últimos anos, os métodos de processamento de imagem têm sido utilizados para avaliar e quantificar essas medidas quantitativas durante tarefas dinâmicas 13-14. Esses avanços permitiram uma nova abordagem metodológica para a compreensão da função do músculo vivo. No entanto, estes métodos têm se baseou principalmente em tons de cinza usando convencional (ou modo B) ultra-sonografia e, portanto, ainda não totalmente explorado as possibilidades de ultra-som para medir velocidades de tecido, tensão e taxa de deformação usando princípios de Doppler, que foram mostrados para ser valiosa em avaliar a função do músculo cardíaco 15-16. Nós desenvolvemos um Doppler tecidual vetor (VTDI) técnica que pode medir a velocidade de contração, tensão e taxa de deformação com alta resolução temporal (sub millisecond) durante atividades dinâmicas 17-18. Especificamente, a técnica VTDI pode fazer medições de músculos e tendões durante tarefas altamente dinâmicos (por exemplo drop-pouso, da marcha, etc) em altas taxas de quadros. A técnica VTDI é uma melhoria sobre o ultra-som Doppler convencional, que estima apenas a componente da velocidade ao longo do feixe de ultrassom, e é, portanto, dependente do ângulo de insonação. VTDI calcula a velocidade do músculo tendão e usando dois feixes de ultra-sons diferentes direccionais em ângulos diferentes, e é, por conseguinte, independente do ângulo de insonação no plano de imagem. No entanto, desde a contração muscular acontece em 3D, a angulação do plano de imagem ainda é importante. Nós implementamos esse método em um sistema de ultra-som disponível comercialmente com uma interface de pesquisa, permitindo que estas medições a serem feitas em um ambiente clínico. Para investigar a repetibilidade e potencial aplicabilidade do sist VTDIlos para medir as velocidades de músculo reto femoral durante uma tarefa dinâmica, foi realizado um estudo preliminar sobre a voluntários adultos saudáveis. Este trabalho demonstra a metodologia e montagem de experimento para estimar as velocidades de contração, tensão e taxa de deformação do músculo reto femoral com sub-milissegundos resolução temporal durante uma tarefa drop-pouso.

<table><tbody><tr><td>Sistema de ultrassom</td><td></td><td>Ultrasonix Sonix RP</td><td></td></tr><tr><td>Sistema de captura de movimento 3D</td><td>Vicon Motion Systems</td><td>Vicon T-20</td><td></td></tr><tr><td>Placas de força</td><td>Bertec Corporation</td><td>Bertec 4060-10</td><td></td></tr><tr><td>Câmera de alta velocidade</td><td>Photron Photron</td><td>512 PCI 32K</td><td></td></tr></tbody></table>

a aplicação da novela da musculoskeletal ecografia

A Novel Application of Musculoskeletal Ultrasound Imaging

O ultra-som é uma modalidade atrativa para o músculo e tendão de imagem movimento durante tarefas dinâmicas e podem fornecer uma abordagem metodológica complementar para estudos biomecânicos em um ambiente clínico ou laboratorial. Para atingir este objetivo, métodos de quantificação da cinemática musculares de imagens de ultra-som está sendo desenvolvido com base em processamento de imagem. A resolução temporal destes métodos não é normalmente suficiente para tarefas altamente dinâmicos, como drop-pouso. Propomos uma nova abordagem que utiliza um método de Doppler para quantificar cinemática musculares. Nós desenvolvemos um vetor novela Doppler tecidual de imagem (VTDI) técnica que pode ser usada para medir a velocidade de contração músculo-esquelético, tensão e taxa de deformação com resolução temporal sub-milissegundos durante atividades dinâmicas utilizando ultra-som. O objetivo deste estudo preliminar foi investigar a repetibilidade e potencial aplicabilidade da técnica VTDI na medição veloc músculo-esqueléticodades durante uma tarefa drop-pouso, em indivíduos saudáveis. As medições VTDI pode ser realizada simultaneamente com outras técnicas biomecânicas, tais como captura de movimento 3D para cinemática articular e cinética, eletromiografia para o sincronismo de ativação muscular e da força de placas para força de reação do solo. A integração destas técnicas complementares pode levar a uma melhor compreensão da função do músculo dinâmico e disfunção subjacente a patogénese e na patofisiologia de perturbações músculo-esqueléticas.

Os resultados representativos do nosso trabalho anterior demonstrando os métodos são apresentados abaixo. Enquanto os métodos utilizados em nossa pesquisa atual integrar imagem e captura de movimento, os resultados apresentados a seguir são representativos de estudos onde estas medidas foram realizadas separadamente. I. O ultra-som (VTDI) Usando os dados da captura de movimentos 3D ea câmera de alta velocidade, o padrão de salto do sujeito, as fases de pouso e de estabilização foram estudados para cada ensaio. O reto axial e lateral femoral velocidades musculares de VTDI foram comparados com dados coletados a partir de captura de movimentos 3D e câmera de alta velocidade. Usando esses dados, foram estudadas as características temporais do axial e velocidades músculo reto femoral laterais ao longo da seqüência de pouso queda. Velocidades laterais positivos correspondem à contração excêntrica do músculo reto femoral durante a flexão do joelho,enquanto velocidades laterais negativos correspondem a contração concêntrica do músculo durante a extensão do joelho. Isto é ilustrado na Figura 2. A série de quedas-landing inteiro para todas as disciplinas durou aproximadamente 1,45 ± 0,27 segundos. Para cada paciente, os axiais e musculares laterais velocidades mostrou uma forte repetibilidade entre ensaios, com um declive de 0,99 e R2 = 0,75 (Fig. 3). Os valores de velocidade para seis dos oito indivíduos estavam em uma faixa semelhante de 48-62 cm / s, enquanto que dois indivíduos (tanto homens) tinham velocidades mais altas. Do sexo masculino (72,96 centímetros / seg) apresentou velocidade significativamente maior músculo do que as mulheres (48,71 centímetros / segundo), p = 0,029, quando o ajuste para peso e músculo indivíduo espessura de cada sujeito. A posição do transdutor de ultra-som foi rastreado através da seqüência drop-pouso de usar a câmera de alta velocidade. O ângulo entre o segmento de linha feita entre o trocânter ea braçadeira (traço verdeed segmento de linha) eo segmento de linha entre o meio da coxa e do manguito (segmento roxo linha tracejada) foi calculado. Um total de 16 ensaios, com dois ensaios por assunto (ensaio 1 e 2 referem-se a sujeitar 1 e assim por diante) são observadas na Figura 4. Variação angular mínima (0,91 ± 0,54 ° graus) do titular do transdutor em relação aos marcadores anatômicos durante o pouso foi observada ao longo de todos os 16 ensaios. A variação angular do transdutor de ultra-som apresentou uma alta repetibilidade bem (ICC 2,1 = 0,90, p &lt;0,05). Isso mostra que o movimento do transdutor durante o julgamento de pouso era mínima e as medições de velocidade não foram afetados devido a qualquer movimento do transdutor. II. Placas 3D Movimento Camara e da Força Estamos focados principalmente no joelho e ângulos de flexão do quadril, ângulo valgo do joelho, e do joelho valgo momento. Descobrimos que durante o contato inicial com o solo, os indivíduos tiveram os seguintes padrões cinemáticos: quadril flexion 41 ° ± 13 graus, flexão do joelho 23 ° ± 9 graus e joelho valgo 0,03 ° ± 6 graus. À medida que progridem durante a fase de aterragem, os ângulos máximos atingidos foram: flexão do quadril 58 ° ± 19 graus, flexão do joelho 54 ° ± 24 graus e joelho valgo -4 ° ± 8 graus (Figura 5). Joelho valgo momento apresentou uma redução de 0,03 ± 0,03-0,1 ± 0,1 Nm / km desde o contato inicial do solo para o seu máximo durante a fase de pouso (Figura 6). <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/50595/50595fig1.jpg" /> Figura 1. Representação da medição da velocidade VTDI do músculo reto femoral. O feixe de cinza representam os dois de transmissão individual e receber vigas e a linha vermelha representa a componente da velocidade lateral (ao longo da direção proximal-distal do joelho) ea linha azul representa a velocidade axial componente (ao longo da espessura do músculo). &lt;p class = &quot;jove_content&quot;&gt; <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/50595/50595fig2.jpg" /> Figura 2. Axiais e laterais velocidades durante a aterragem gota são comparadas com a sequência de quadros de vídeo (painel superior). O painel inferior representa as velocidades axiais e laterais, em que A corresponde à flexão inicial do joelho, B corresponde à extensão do joelho, C corresponde ao toe batendo no chão, D corresponde ao calcanhar batendo no chão, E corresponde ao joelho pós flexão de pouso e F corresponde à extensão do joelho e estabilização. <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/50595/50595fig3.jpg" /> Figura 3. Repetibilidade da magnitude do vetor velocidade resultante para todos os 8 indivíduos (2 ensaios por indivíduo). Homens são indicados em diamantes vermelhos e mulheres em círculos azuis. <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/50595/50595fig4.jpg" /> Figura 4. Painel A. O erroo ângulo entre o segmento de recta feita pelo titular do transdutor de ultra-sons e o marcador por meio da coxa (segmento roxo linha tracejada) e o segmento de linha feita pelo transdutor de ultra-sons e o marcador no trocânter (verde tracejada segmento de recta). Painel B. O erro absoluto do ângulo entre o segmento de recta feita pelo titular do transdutor de ultra-sons e o marcador no meio da coxa e o segmento de linha feita pelo transdutor de ultra-sons e o marcador no trocânter. <img alt="Figura 5" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/50595/50595fig5.jpg" /> Figura 5. Figura mostra a captura de movimentos 3D durante a tarefa de pouso queda. A corresponde à flexão inicial para o lançamento da plataforma, B corresponde ao dedo do pé atingir o solo, C corresponde ao calcanhar atingir o solo, D corresponde a flexão do joelho pós aterragem e E corresponde à knee extensão e estabilização. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50595/50595fig5hires.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver maior figura.</a> <img alt="Figura 6" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/50595/50595fig6.jpg" /> Figura 6. Figura mostra joelho valgo representante mudanças momento durante a fase de apoio da drop-salto. Joelho valgo momento apresentou um aumento de 0,03 ± 0,03-0,1 ± 0,1 Nm / km desde o contato inicial do solo para o seu máximo durante a fase de pouso. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50595/50595fig6hires.jpg" target="_blank">Clique aqui para ampliar figura.</a>

Descreve-se um novo vetor de tecido Doppler técnica de imagem baseados em ultra-som para medir a velocidade de contração muscular, tensão e taxa de deformação com resolução temporal sub-milissegundos durante atividades dinâmicas. Esta abordagem fornece medidas complementares a função muscular dinâmica e poderia conduzir a uma melhor compreensão dos mecanismos subjacentes desordens músculo-esqueléticas.

A Aplicação da novela da Musculoskeletal Ecografia

Ultrasound is an attractive modality for imaging muscle and tendon  motion during dynamic tasks and can provide a complementary methodological  approach ...

O objetivo geral deste procedimento é estimar a contração, as velocidades, a deformação e a taxa de deformação do músculo reto femoral com resolução temporal submilissegundo durante uma tarefa de aterrissagem após queda, utilizando a técnica de imagem Doppler tecidual vetorial. Isso é realizado primeiramente preparando o sujeito com a colocação de marcadores reflexivos nos membros inferiores e do transdutor na coxa do sujeito. Em seguida, pede-se ao sujeito que fique em pé com os braços cruzados sobre o peito no centro do volume de captura de movimento, e um ensaio estático é registrado.Em seguida, enquanto está em pé sobre uma plataforma, o indivíduo realiza a tarefa de aterrissagem após queda ao saltar da plataforma e aterrissar com ambas as pernas simultaneamente. Por fim, podem ser obtidos resultados que mostram a cinemática do músculo reto femoral durante uma tarefa de aterrissagem após queda por meio da imagem Doppler tecidual vetorial, bem como a quantificação da cinemática e da cinética articular utilizando o sistema de captura de movimento. A principal vantagem desta técnica, ou de outros métodos existentes como a captura de movimento 3D e a eletromiografia, é que a imagem ultrassonográfica pode fornecer estimativas diretas do movimento individual de cada músculo.Além disso, a imagem de Doppler tecidual vetorial apresenta diversas vantagens em comparação com as técnicas de imagem por ultrassom atualmente existentes, pois pode fornecer tanto a magnitude quanto a direção do movimento muscular em taxas de quadros muito elevadas, especialmente em atividades como aterrissagem em queda livre. Este método pode responder perguntas fundamentais nas áreas de biomecânica e sinais de reabilitação, fornecendo medidas quantitativas da cinemática músculo-esquelética durante tarefas dinâmicas. Este método pode ser aplicado para compreender o processo fisiopatológico de doenças degenerativas, como o início precoce da osteoartrite e após lesões do ligamento cruzado anterior.Isso ocorre porque podemos quantificar simultaneamente a mecânica articular e a função musculoesquelética durante atividades dinâmicas. Para compreender os processos subjacentes a esse desenvolvimento inicial, para este procedimento, peça ao sujeito que use um sutiã esportivo ou camiseta curta, shorts e tênis de corrida. Para iniciar, instrua os sujeitos a realizar um aquecimento e alongamento autodirigidos de 10 minutos antes da coleta de dados.Isso serve para evitar quaisquer contrações musculares anormais e reduzir a intensidade de possíveis cãibras musculares. Após a sessão de aquecimento, utilize fita adesiva para posicionar marcadores refletivos de calibração nos maiores cantores, nos joelhos bilateral, medial e lateral e no maléolo lateral. Em seguida, posicione marcadores de rastreamento nas cristas ilíacas póstero-superiores e antero-superiores.Posicione os clusters nas coxas e pernas e, por fim, adira cinco marcadores em cada pé. Em seguida, coloque o transdutor de ultrassom firmemente em um suporte de transdutor personalizado e, para garantir um bom contato entre ele e a pele, aplique uma quantidade generosa de gel de transmissão de ultrassom. Então, posicione o transdutor de ultrassom com o suporte na coxa do sujeito, na metade da distância entre a espinha ilíaca anterior e o epicôndilo lateral.Antes de fixar o transdutor de ultrassom e o suporte na perna, obtenha uma vista axial ou transversal do grupo muscular do quadríceps. Usando essa imagem como guia, gire o transdutor para uma vista longitudinal e certifique-se de que o transdutor de ultrassom está agora visualizando o reto femoral e não se desloca lateral ou medialmente. Para evitar a visualização dos grupos musculares do vasto sem bloquear nenhum dos marcadores refletivos, utilize uma atadura autoadesiva para fixar confortavelmente o suporte na coxa do sujeito.Em seguida, para obter um ensaio estático de captura de movimento 3D, oriente o sujeito a ficar em pé sobre as plataformas de força no centro da área de foco das câmeras 3D com os braços cruzados sobre os ombros. Para concluir a configuração, posicione a câmera de alta velocidade a pelo menos dois metros de distância do sujeito no plano sagital e foque a lente da câmera para garantir que toda a sequência de aterrissagem após queda do sujeito possa ser capturada. Peça ao sujeito que fique em pé sobre uma plataforma com 30 centímetros de altura e a 50 centímetros das plataformas de força, livre de quaisquer objetos, instrua-o a colocar as mãos nos quadris antes de iniciar a tarefa de aterrissagem após queda e durante toda a sequência de aterrissagem após queda antes do início da tarefa, inicie a coleta de dados para o ultrassom 3D.Capture o movimento nas plataformas de força e na câmera de alta velocidade. Em seguida, oriente o sujeito a realizar a tarefa de aterrissagem após queda, descendo em vez de pular da plataforma e aterrissando com ambas as pernas simultaneamente. Assim que o sujeito se estabilizar completamente e concluir a sequência de aterrissagem, interrompa a coleta de dados.Para analisar os dados brutos de ultrassom de radiofrequência, utilize o MATLAB para importar o arquivo de dados de ultrassom e realizar a demodulação em quadratura nos dados, removendo a frequência portadora. Gere imagens no modo en a partir dos dois feixes receptores para visualizar o movimento do músculo; utilize o estimador de velocidade por autocorrelação convencional para estimar as velocidades ao longo de ambos os feixes receptores. Combine as formas de onda de velocidade individuais para obter as formas de onda de velocidade lateral e axial durante toda a sequência de aterrissagem com queda.Utilizando a seguinte equação, obtenha a magnitude do vetor de velocidade resultante a partir das componentes individuais da velocidade, onde beta é o ângulo de direcionamento do feixe. F1 e F dois são as duas componentes de frequência recebidas, e FT é a frequência de transmissão. Calcule a taxa de deformação lateral e axial de epsilon sobre DT usando os gradientes espaciais nas velocidades lateral e axial.Em que V dois e V um são velocidades instantâneas estimadas em duas localizações espaciais separadas por uma distância L. Em seguida, calcule a deformação axial e lateral, epsilon, integrando respectivamente a taxa de deformação axial e lateral. Após exportar os dados de captura de movimento 3D, utilize um software de captura de movimento 3D com otimização por mínimos quadrados para criar um modelo cinemático da pelve, coxa, perna e pé. Utilizando o modelo, quantifique o movimento nas articulações do quadril, joelho e tornozelo.Para filtrar as trajetórias dos marcadores reflexivos e as forças de reação do solo, utilize um filtro passa-baixa Butterworth de quarta ordem com frequência de corte de sete hertz e 25 hertz, respectivamente. Utilize uma análise padrão de dinâmica inversa e características inerciais dos segmentos estimadas para o sujeito.De acordo com os métodos de Dempster, calcule as forças e momentos articulares tridimensionais a partir dos dados cinemáticos e das forças no solo para analisar os dados da câmera de alta velocidade. Após exportar o vídeo, reproduza-o a 15 quadros por segundo e observe a dinâmica do pouso em queda. Em seguida, utilizando os dados, quantifique o movimento do suporte do transdutor e o deslocamento do transdutor de ultrassom durante toda a tentativa de pouso em queda.Ao rastrear os marcadores visíveis sobre os pontos anatômicos, como mostrado aqui, a análise das características temporais das velocidades musculares axial e lateral do reto femoral ao longo da sequência de aterrissagem com queda demonstra que velocidades laterais positivas correspondem à contração excêntrica do músculo reto femoral durante a flexão do joelho, enquanto velocidades laterais negativas correspondem à contração concêntrica do músculo durante a extensão do joelho. A sequência completa de aterrissagem com queda para todos os sujeitos durou aproximadamente 1,45 ± 0,27 segundos para cada indivíduo, conforme demonstrado neste gráfico; as velocidades musculares axial e lateral mostraram alta reprodutibilidade entre os ensaios, com uma inclinação de 0,99 e r² igual a 0,75. Os valores de velocidade de seis dos oito sujeitos estiveram em uma faixa semelhante de 48 a 62 centímetros por segundo.Embora dois indivíduos do sexo masculino tenham apresentado velocidades mais altas, os homens exibiram velocidade muscular significativamente maior do que as mulheres ao ajustar para o peso individual e a espessura muscular de cada indivíduo. A posição do transdutor de ultrassom foi rastreada durante a sequência de aterrissagem com queda utilizando a câmera de alta velocidade. O ângulo entre o segmento de reta formado entre o tornozelo e o joelho e o segmento de reta entre a coxa média e o joelho foi calculado.Esta figura representa um total de 16 ensaios, com dois ensaios por sujeito. Foi observada uma variação angular mínima do suporte do transdutor em relação aos marcadores anatômicos durante o pouso em todos os 16 ensaios. A variação angular do transdutor de ultrassom também apresentou alta reprodutibilidade.Isso mostra que o movimento do transdutor durante o teste de aterrissagem foi mínimo e que as medições de velocidade não foram afetadas por qualquer movimento do transdutor. Focando nos ângulos de flexão do joelho e do quadril, ângulo de valgo do joelho e momento de valgo do joelho, os seguintes padrões cinemáticos foram observados: no contato inicial com o solo, flexão do quadril de 41 ± 13 graus, flexão do joelho de 23 ± 9 graus e valgo do joelho de 0,03 ± 6 graus, à medida que avançavam durante a fase de aterrissagem. Os ângulos máximos atingidos foram: flexão do quadril de 58 ± 19 graus, flexão do joelho de 54 ± 24 graus e valgo do joelho de -4 ± 8 graus. Além disso, o momento de valgo do joelho diminuiu de 0,03 ± 0,03 para 0,1 ± 0,1 newton metros por quilograma, do contato inicial com o solo até seu valor máximo durante a fase de aterrissagem.Uma vez proficientes em toda a metodologia, esse processo pode levar aproximadamente uma hora para realizar a coleta completa dos dados. Durante a realização desse procedimento, é importante garantir que haja contato adequado entre o transdutor de ultrassom e a pele durante toda a tarefa, e assegurar que nenhum dos marcadores 3D se solte. Se houver movimento excessivo do transdutor.O procedimento precisará ser repetido. Após assistir a este vídeo, você deverá ter compreendido bem como estimar as velocidades, a deformação e a taxa de deformação do músculo reto femoral com alta resolução temporal durante uma tarefa de aterrissagem com queda utilizando imagem de Doppler tecidual vetorial.

a-novel-application-of-musculoskeletal-ultrasound-imaging

Research

JoVE Journal

Medicine

Medicina

Imagiologia de ultra-sons de diagnóstico tem provado ser eficaz para o diagnóstico de várias doenças respiratórias, em seres humanos e animais. Nós demonstramos um protocolo ultra-som abrangente utilizado pelo laboratório do Dr. Zuo para analisar a cinética de diafragma especificamente em modelos do rato. Esta é também uma técnica de pesquisa não-invasivo, que pode fornecer informações quantitativas sobre a função de mouse da musculatura respiratória.

Diagnóstico Ecografia de função de mouse Diafragma

Ultrasom 3D de imagem (3DUS) permite rápida e econômica de morfometria dos tecidos músculo-esqueléticos. Apresentamos um protocolo para medir o comprimento de volume e Fascículo muscular usando 3DUS.

Imagens de ultra-som 3D: rápida e econômica de morfometria do tecido músculo-esquelético

Este estudo descreve como obter imagens musculoesqueléticos de alta qualidade usando o método de ultrassom de campo de visão estendido (EFOV-US) com o propósito de fazer medidas de comprimento de fascícula muscular. Aplicamos este método a músculos com fascicles que se estendem além do campo de visão de sondas de ultrassom tradicional comum (T-US).

Obtenção de qualidade estendida campo de visão imagens de ultrassom do músculo esquelético para medir o comprimento do fascicle muscular

Este protocolo demonstra o ultrassom robótico (EUA) como uma alternativa prática, econômica e rápida às modalidades tradicionais de imagem não invasiva.

Uso de ultrassom robótico 3D para análise in vivo de rins de rato

O ultrassom de modo de brilho pode ser usado para fornecer biofeedback visual dos músculos da parede abdominal lateral durante um balanço de golfe. A instrução visual e verbal pós-balanço pode aumentar a ativação muscular e o tempo dos oblíquos externos e internos.

Fornecendo Biofeedback Visual Usando Ultrassom de Modo de Brilho Durante um Balanço de Golfe

A ultrassonografia está se tornando mais acessível em ambientes clínicos e de pesquisa, e um protocolo consistente será benéfico para comparação entre estudos e para interpretações clínicas. Este protocolo para avaliação ultrassonográfica é um método válido e confiável para avaliar a morfologia do tendão de Aquiles em tendões saudáveis, tendinopáticos e rompidos.

Medição da morfologia saudável e lesionada do tríceps surae

Este vídeo demonstra o uso de um trilho montado de alta freqüência da sonda de ultra-som para realizar ecocardiografia de um rato anestesiado. Os métodos de descrever ambas as medições convencionais bidimensional e modo-M da função cardíaca, além de mais novos, ferramentas mais poderosas, como a cor Doppler, análise de tensão, bem como imagens de contraste gerais e específicas.

Ecocardiografia murino e ultra-sonografia

Nós descrevemos um imunoensaio simples para medir a produção de citocinas pró-inflamatórias, como IL-1 beta de produção, em pacientes com fenótipos Autoinflamatórias. Pela ativação de células em culturas de sangue total com patógeno-padrões moleculares associados, especificamente com lipopolissacarídeo, a secreção de citocinas podem ser convenientemente avaliados em sobrenadantes de sangue total.

Medição precisa e simples do pró-inflamatórias IL-1β citocinas usando um ensaio Estimulação Sangue Total

A estimulação magnética transcraniana (TMS) é uma ferramenta não invasiva para obter uma visão sobre a fisiologia ea função do sistema nervoso humano. Aqui, apresentamos nossas técnicas de TMS para estudar a excitabilidade cortical do membro superior e musculatura lombar.

Utilizando Estimulação Magnética Transcraniana para o Estudo do sistema neuromuscular humano

Microbolhas mediada ruptura ultra-som focalizado da barreira sangue-cérebro (BBB) ​​é uma técnica promissora para não-invasivo de entrega de drogas alvo no...

Guiada por MRI rompimento da barreira hemato-encefálica utilizando Ultrassom Focalizado transcraniana em um modelo de rato

Aprenda a técnica de imagem vetorial Doppler tecidual para avaliar velocidade de contração, deformação e taxa de deformação do músculo reto femoral durante tarefas dinâmicas de pouso. Este método oferece resolução temporal sub-milisegundo para estudos biomecânicos.

A Aplicação da novela da Musculoskeletal Ecografia

Explorar mais vídeos