Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.

Методическая статья

Преобразование координат из Hyolaryngeal механики при глотании

18.3K просмотров

⸱

DOI:

10.3791/51476

⸱

6 мая 2014 г.

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

В этой статье

Краткое содержание

Преобразование координат представляет собой способ документирования характерные черты hyolaryngeal биомеханики в глоточной фазы глотания. Эта методология использует программное обеспечение для анализа изображений для записи координат анатомических ориентиров. Эти координаты импортировать в макрос первенствовать и переведены на кинематических переменных, представляющих интерес полезной в дисфагия исследований.

Аннотация

Характеризуя hyolaryngeal движение важно дисфагия исследований. Предыдущие методы требуют несколько измерений для получения одного кинематической измерение в то время как координировать отображение hyolaryngeal механики с использованием модифицированных глотание бария (MBS) использует один набор координат для расчета нескольких переменных, представляющих интерес. Для демонстрационных целей, десять кинематические измерения были получены от одного набора координат, чтобы определить различия в глотании два различных типа болюсные. Расчеты подъязычной экскурсии против позвонков и нижней челюсти коррелируют определить важность оси координат.

Чтобы продемонстрировать координат методологии картографирования, 40 MBS исследования были выбраны случайным образом из набора данных здоровых нормальных субъектов, не имеющих известных глотания обесценения. 5 мл тонкой жидкой болюс и 5 мл пудинг ласточки были измерены от каждого субъекта. Девять координаты, отображающие основания черепа, челюсти, позвонков и элементов Hyoгортани комплекс, были записаны в рамках минимального и максимального hyolaryngeal экскурсии. Координаты были математически преобразованы в десяти переменных hyolaryngeal механики.

Надежность Интер-оценщик оценивали по внутригрупповой корреляции коэффициентов (МКК). Стьюдента-тест используется для оценки различий в кинематике от вязкости болюсной. Подъязычной измерения экскурсионные против различных осей ссылкой коррелировали. Интер-оценщик надежность среди шести рейтинговых агентств для 18 координат колебалась от МУС = 0,90 - 0,97. Шифер из десяти кинематических измерений сравнивали по теме между шестью рейтинговых агентств. Один выброс был отклонен, а среднее из оставшихся баллов надежности был МТП = 0,91, 0,84 - 0,96, 95% ДИ. Стьюдента-тесты с Бонферрони поправок по сравнению десять кинематические переменные (5 мл тонких жидких против 5 мл пудинг ласточки) показал статистически значимых различий в подъязычной экскурсии, высокое движения гортани и глотки shorteninг (р <0,005). Pearson корреляции измерений экскурсионных подъязычной из двух разных осей ведения были: г = 0,62, R2 = 0,38, (тонкая-жидкость); г = 0,52, R2 = 0,27, (пудинг).

Получение ориентиров координаты является надежным методом для создания нескольких кинематические переменные из видео рентгеноскопии изображений, используемых в дисфагия исследований.

Введение

Фаза глотки глотания представляет собой сложный процесс с участием более двадцати мышцы и несколько скелетных элементов для передачи болюс из ротовой полости в пищевод, защищая дыхательные пути. Предыдущие глотки сужение, элементы hyolaryngeal комплекса (подъязычной кости, гортани, и связанные с ним структуры, включая верхней пищеводного сфинктера) смещаются преобразовать дыхательную трубу в желудочно-кишечном тракте. Гортань вновь расположен спереди от траектории встречного болюса, а верхний сфинктер пищевода расправляется. Кинематические измерения, сделанные из видео рентгеноскопии исследований глотания (также известный как MBS или модифицированных глотание бария Исследования) являются основным Методология исследования для количественной оценки несколько движений hyolaryngeal комплекса 1.

В то время как измерения количественной видео флюороскопические полезны для измерения глотанием функцию, различных осей веденияи скаляры результата измерения в выводах, которые несовместимы между различными методами кинематических измерений 2. Движение пациента и флюороскопа под ручным управлением клинициста также смешивает точность измерения этой сложной физиологический процесс. Что еще более важно, кинематические измерения не обязательно отражают структурно-на-функции отношения важные для оценки беспорядочную проглатывания. Кинематика подъязычной кости, в частности были разработаны для отслеживания движения в передней или высшего направлении со ссылкой на анатомической плоскости, выровненной с позвонками. Тем не менее, эта конфигурация не представляет направление деятельности мышц, которые приостанавливают подъязычной.

Два-слинг механизм hyolaryngeal высоты в глоточной фазы глотания был определен (рис. 1) 3,4. В надподъязычный мышцы включают переднюю мышечной строп, и длинные мышцы глотки составляют рosterior мышечной строп. Эти мышцы поднять различные элементы hyolaryngeal комплекса включая подъязычной кости, гортани и структур, которые формируют верхнюю пищеводного сфинктера.

Координировать отображение hyolaryngeal механики использует девять легко идентифицируемые анатомические ориентиры для сопоставления три скелетные рычаги и особенности hyolaryngeal сложных представляющих точек крепления переднего и заднего мышечных строп (рис. 2). Во время глотания, каждый скелетных рычаг и особенностью hyolaryngeal комплекса находится в движении. Путем сбора координат, система может быть захвачен в любой период времени. Тригонометрические преобразования координат можно использовать для создания нескольких кинематических измерений hyolaryngeal движения во время глотания. Переменные могут быть рассчитаны для сравнения с выводами, описанных в литературе, или использованы для создания новых измерений, представляющих структурно-на-функции отношения, представляющие интерес.

Основная цель данной работы является продемонстрировать способ генерации нескольких кинематических измерений, рассчитанные из одного набора анатомических координат знаковых собранных из модифицированных глотание бария (MBS) исследований. Мы документально надежность этого метода с помощью внутриклассовой коэффициенты корреляции для определения между оценщик надежность 6 различных исследователей, включая одного эксперта, три рейтинговых агентств, имеющих опыт и двух новичков. Из кинематических результатов, различия в глотании механику болюсным консистенции оцениваются. Наконец, вопрос, предложенный Molefenter и Стила о значении исходной оси, используемой при измерении подъязычную движение адресовано. Чтобы подойти к этому вопросу мы сравниваем измерения подъязычной экскурсии по отношению к позвонков и по отношению к нижней челюсти, рассчитанной по той же системе координат для обоих типов болюсных. Если эти два способа измерения подъязычную движение представляют собой такую ​​же структуру, чтобы функционировать отношениябедра, то результаты должны быть тесно связаны.

Для этого исследования, 40 вид сбоку MBS исследования были выбраны случайным образом из коллекции 139 нормальных исследований в соответствии с протоколом исследования, утвержденной Грузия Риджентс университет Экспертный совет организации в и в научно-исследовательской сотрудничестве с Эвелин Trammell Института голоса и глотания в Медицинском университете Южная Каролина. Чтобы продемонстрировать полезность этого метода, десять переменные, характеризующие hyolaryngeal кинематики были рассчитаны из того же набора данных координат (табл. 1). Семь из этих расчетных измерений ранее использовались в литературе в том числе: передней и превосходные измерения расстояний подъязычной в отношении позвонков 5; Передняя и превосходит подъязычной смещение как отношение C2-4 длины, также со ссылкой на позвонками 6; Улучшенный движение гортани со ссылкой на позвонками 7; hyolaryngeal аппроксиионная 1; и максимальная подъязычная экскурсия по отношению к позвонков 1. Кроме того, были рассчитаны три новые измерения: глоточной укорочение аппроксимации вложения в palatopharyngeus мышцы, гортани повышение следующую линию действий, представляющий stylopharyngeus и подъязычную экскурсию приблизительно равен вложения с надподъязычный мышц 4,8.

Глава эксперт и шеи анатом (РГ), три исследователя с ограниченным опытом принимая измерений (CJ, SR, TT) и двух начинающих исследователей (RS, JT), полученные координаты картографические данные, используя протокол, описанный ниже. Эксперт (РГ) подготовку трех оценщиков с опытом, а те, в свою очередь обучили двух начинающих оценщиков. Интер-оценщик надежность координатных данных и результатов, рассчитанных по координатам по теме определялась внутригрупповой корреляции коэффициентов 9. Два Стьюдента Испытания проводились на каждой переменной для определения statisticallY существенных различий в типах болюса. Пирсон коэффициент корреляции и коэффициент детерминации были использованы для оценки соглашения между результатами подъязычной экскурсии, рассчитанные с позвонками качестве исходной оси против подъязычной экскурсии с нижней челюсти в качестве исходной оси для 5 мл тонкой жидкой ласточки и 5 мл пудинг ласточка.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

1. Настройка компьютера

  1. Для Macintosh, скачать следующую открытым исходным кодом или бесплатное программное обеспечение: ImageJ, MacX Video Converter Free Edition (Mac), и QuickTime (см. таблицу материала / оборудования).
  2. Для ПК, загрузите следующий открытым исходным кодом или бесплатное программное обеспечение: ImageJ, MPEG Streamclip (ПК), и QuickTime (см. таблицу материала / оборудования).

2. Подготовка видеоклипов

  1. Преобразование файлов. Преобразование сырые видео файлы в. Мов для сбора данных в ImageJ. Примечание: используемые видео должно включать нижней челюсти, твердое небо, С1-С4 позвонков, гортань и глотку в поле зрения. Инструменты для обработки ImageJ может улучшить проблемы с качеством изображения.
    1. С ПК, использовать MPEG Streamclip, загрузить видеофайл в сыром виде. AVI с помощью File >> открытые файлы и выбрав нужный клип. Выберите File >> Экспорт в QuickTime.
    2. С Mac, используйте MacX Video Converter, нажмите кнопку "Добавить файл" и выберите видео (ы) для сотрудничестваnversion. Несколько видео можно конвертировать сразу с помощью этого приложения.
    3. В разделе Параметры вывода, нажмите кнопку обзора и выберите нужное место, чтобы сохранить преобразованный файл.
    4. Перейдите на вкладку "для MOV". Убедитесь, что формат вывода в разделе "Настройки видео" является MOV. Нажмите кнопку Пуск.
  2. Редактирование длина клипа. Память ограничена с ImageJ. Рекомендуется, чтобы файл каждого проглотить быть сделаны.
    1. Открыть MOV. Видео файл, созданный на шаге 2.1, используя QuickTime (ПК или Mac).
    2. Определить 5 мл тонких жидких и пудинг ласточки от очередей аудио или от последовательности ласточки, изложенные в протоколе MBS используется во время сбора данных.
    3. Выберите Edit >> отделка и корректировать обрезки планку так, что весь 5 мл Тонкий жидкости ласточка визуализируется. Нажмите отделкой.
    4. Выберите File >> Экспорт и создать имя файла, который будет использоваться для связи субъекта данных (пол, возраст, этиология, типа болюса) ворковатьrdinate результаты картирования.
    5. Повторите эти действия для пудинга ласточка (или по любой другой болюса интереса).

3. Де-идентификации изображения

  1. Если файл содержит никакой личной информации о здоровье (PHI) и должен быть лишен-определены, загрузить файл, используя изображения J (См. 4.1 - 4.2).
  2. Используйте инструмент прямоугольник в кадр глотания исследование, чтобы исключить PHI. Выберите изображение >> Crop. Тогда выберите Файл >> Сохранить как >> QuickTime Movie.
  3. Настройте диалоговое окно следующим образом: Сжатие >> Sorenson 3; Качество >> Максимальная введите соответствующий частоту кадров (обычно 30 кадров в секунду).

4. Подготовка для измерения

  1. Открыть ImageJ. Нажмите на иконку ">>" на панели инструментов. Выберите >> Стрелка Маркирование Tools.
  2. Загрузка изображений. Нажмите на QuickTime значок. Выберите "Открыть кино как стек" из выпадающего меню и найдите отредактированный клип QuickTime. ИмаGE J не откроет все изучение ласточкин из-за ограничений памяти (см. шаг 2.2). Память может быть расширена минимально выбрав Edit >> Опции >> Память & Темы.
  3. Обработка изображения, чтобы повысить качество изображения. Выберите Процесс >> Математика >> Добавить. Проверьте окно предварительного просмотра и настроить номера для желаемого качества изображения. Ответ да обработать весь стек изображений.
  4. Установите измерения. Выберите Анализ >> Set Измерения в меню ImageJ. В диалоговом окне марки "Стек Позиция" и "Обратить Y координат". Снять все остальное.
  5. Выберите многоточечного инструмент из панели инструментов. Нажмите на анатомических ориентиров в последовательности (см. 5.0)
  6. Используя инструмент многоточечного.
    1. Возьмите измерение всех точек, выбрав Анализировать >> Измерение от меню или клавиши на клавиатуре + M (контроль + M для ПК).
    2. Удалить все точки с командой + A (контроль + A для ПК).
    3. Удалить единых точек при наведении Oвер точки, а затем, удерживая клавиши Command-Option и нажмите на точку, чтобы быть удалены.
    4. Перемещение особые точки, подведя курсор в точку, нажав, перетаскивая точку на новое место.
    5. Переместить все точки вместе с клавишами со стрелками.

5. Сопоставление Достопримечательности

  1. Начните с первого кадра и заранее к ясной кадра в предварительно оральной фазы. Заметим, положение болюса на передней, верхнему краю языка до начала перорального транспортировки поглощают. Используйте этот кадр, чтобы установить первые девять координаты.
  2. Используйте несколькими пунктами инструмент ImageJ сопоставить первые девять координаты в следующих анатомических ориентиров (см. рис 3a и 3b)
  3. Запишите первые девять координаты с помощью команды + М клавиш (Ctrl + M для ПК).
  4. Предварительная кадров до подъязычной кости не достигнет максимального положения в передней и превосходные направлениях. Подтвердите максимум путем продвижения кадров для модулейЮр спуск подъязычной кости начинается в следующем кадре.
  5. Переместить точки 1 - 5 к своему новому положению. Эти новые положения будут записаны в качестве координат 10 - 14.
  6. Переместить пункт 9, который в свою очередь становится координат 18 Примечание:. Кадров, скорее всего, меняться в течение следующих двух шагов.
  7. Найдите кадр, изображающий максимальной высоте гортани. Отрегулируйте точки 7 и 8, которые будут служить в качестве координат 16 и 17.
  8. Найти кадр (ы), представляющий максимальное экскурсию ЕЭС, пункт 6 (координаты 15). С максимальной кадре подъязычной, найти кадр, где болюс препятствует ЕЭС в глотки. Отрегулируйте точку координат для ЕЭС от минимального кадра представлять максимум ЕЭС координат 18.
  9. Запишите второй девять координаты с помощью команды + М клавиш (Ctrl + M для ПК).
  10. Для координат 19 и 20 обозначают края скалярного (копейки или 1,9 см кольцо) на оси, представляющей самый длинный диаметр рентгеноконтрастной маркера.
  11. Запись скалярного координаты с помощью командной ключ + Mс (контроль + М для персональных компьютеров).

6. Transform координации данных в кинематических измерений интерес помощью макроса включен Excel файл (инструкции для этого макроса включены в файл)

Примечание: тригонометрические вычисления вложенных в макросов расчета кинематических измерений (рис. 4).

  1. Скачать "CoordinateMapping.xlsm" со страницы статьи Юпитер.
  2. Следуйте инструкциям в электронной таблице для инициализации файл. Инициализации макро создаст три листа в том числе: Результаты, данных и ввода лист. Примечание: пользователи Macintosh необходимо включить средства разработки в Excel для запуска макросов.
  3. Копировать координаты из окна результатов ImageJ и вставьте в назначенный ячейки в "входного листа». Запустите "datacaptureline" макрос.
  4. Результаты появятся на "Итоги" листа. Линии данных координат появится на "данных" листа.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

Внутриклассовой коэффициенты корреляции (ICC) координат, собранных шести следователей, которые независимо проанализированных 80 видео рентгеноскопические файлы (два болюса пробные от 40 субъектов) колебалась от МУС = 0,90 - 0,97. Разбивка МУС координат на группы следующим образом: координирует # 1 - 5 (скелетные элементы в минимальной hyolaryngeal экскурсии) означает = 0,93, 0,91 - 0,95, 95% ДИ; координирует # 6 - 9 (hyolaryngeal комплекс на минимальной hyolaryngeal экскурсии) означает = 0,94, 092 - 0,96, 95% ДИ; коорди...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

Это исследование демонстрирует полезность способом с использованием координат данные анатомических ориентиров для расчета нескольких кинематических измерений hyolaryngeal движения при глотании. Интер-оценщик надежность шести рейтинговых агентств, в том числе двух начинающих рейтинговых агентств, для координат и рассчитанных переменных был сильным (МУС> 0,90). Представитель результаты от случайной выборке здоровых без нарушений глотания взрослых показали различия в нескольких кинематических переменных в ответ на два т...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

Авторы заявляют, что они не имеют конкурирующие финансовые интересы.

Благодарности

Авторы признают Kendrea Фохт, CSCD, CCC-SLP, и Эвелин Траммелл институт для передачи голоса и глотания в Медицинском университете Южной Каролины, для обмена MBS файлы изображений, используемые для демонстрации этой методологии. Эти данные MBS были собраны путем заочного поддержке финансируемого номер гранта TL1TR000061 (PI: Фохт) из Национального центра Продвижение поступательного науки и номер гранта 1K24DC12801 (PI: Мартин-Харрис) из Национального института глухоты и других расстройств связи, и очный поддержка от Марка и Эвелин Trammell Trust. Эти методы были изначально разработаны главного исследователя в то время поддержана грантом Количество F31DC011705 из Национального института глухоты и других расстройств связи. Содержание является исключительной прерогативой авторов и не обязательно отражает официальную точку зрения Национального института глухоты и других расстройств связи или Национальных Институтовздравоохранения.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
ИзображениеJ   NIHhttp://rsbweb.nih.gov/ij/download.htmlдля Macintosh
MacX Video Converter Free Edition (Mac)Digiartyhttp://www.macxdvd.com/mac-video-converter-free/для Macintosh
QuickTime Applehttp://support.apple.com/downloads/#QuickTimeдля Macintosh
ImageJ   NIHhttp://rsbweb.nih.gov/ij/download.htmlдля ПК
MPEG Streamclip (PC) Квадрат 5http://www.squared5.comдля ПК
QuickTimeApplehttp://support.apple.com/downloads/#QuickTimeдля ПК

Ссылки

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

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Больше статей

Модифицированный тест с бариемэкскурсия подъязычной костивнутриклассовая корреляциякинематические измеренияанатомические ориентирывязкость болюсавидеофлуороскопиямакрос Excel
Преобразование координат из Hyolaryngeal механики при глотании
Связаться с нами
Порекомендовать библиотеке

Конфиденциальность

Условия использования

Политики

© 2026 MyJoVE Corporation. Все права защищены.