Получение качественных ультразвуковых изображений скелетных мышц с расширенным полем зрения для измерения длины мышечной фасции

В этом исследовании описывается, как получить высококачественные изображения опорно-двигательного аппарата с использованием метода ультразвука с расширенным полем зрения (EFOV-US) с целью измерения длины мышечной фасции. Мы применяем этот метод к мышцам с фасцикулами, которые простираются за пределы поля зрения обычных традиционных ультразвуковых (T-US) зондов.

Возможность получения качественных ультразвуковых изображений с расширенным полем зрения может увеличить количество мышц, для которых у нас есть данные о длине пучка in vivo. Основное преимущество ультразвука с расширенным полем зрения заключается в том, что он позволяет напрямую измерять более длинные изогнутые мышечные пучки, которые не могут быть зафиксированы с помощью традиционного ультразвука. Этот метод может быть применен к более чем 90% мышц верхних конечностей и 85% мышц нижних конечностей с оптимальной длиной пучков, превышающей поле зрения обычных ультразвуковых датчиков.

Успешная реализация этого метода требует хорошего понимания анатомии опорно-двигательного аппарата. Потренируйтесь в получении изображений и потренируйтесь в оценке качества изображений. Начните с того, что потратьте время на ознакомление с системным методом получения ФОВ-УЗИ и с анатомией интересующих мышц.

После объяснения протокола исследования усадите участника в регулируемый стул, который можно зафиксировать на месте, и отрегулируйте стул так, чтобы участнику было максимально комфортно, обеспечивая при этом доступ к интересующей мышце. Поместите сустав, на который распространяется интересующая мышца, в позу, которую можно контролировать и повторять, и используйте клинические рекомендации для определения анатомических ориентиров. Используя стандарты ISB для определения общей системы координат, отметьте анатомические ориентиры безопасным для кожи маркером.

Совместите центр ручного углометра с осью вращения сустава и совместите плечи углометра с сегментами сустава, затем измерьте угол сустава. Затем используйте тканевые ремни для фиксации конечности, чтобы свести к минимуму движения во время протокола визуализации. Для получения изображения подключите и включите ультразвуковую систему и убедитесь, что обследование настроено на опорно-двигательный аппарат, датчик настроен на используемый датчик, а частота передачи установлена в диапазоне от пяти до 17 мегагерц.

В программном обеспечении системы установите ножной переключатель для запуска и остановки визуализации. Если ножной переключатель имеет несколько педалей, установите дополнительные педали для замораживания или паузы, а также для печати или сохранения изображения. Затем нанесите обильное количество геля для ультразвука на головку датчика и поместите датчик на кожу участника в приблизительной области интереса.

Переместите датчик по более короткой осевой плоскости мышцы, удерживая индикатор направленным сбоку. Определите интересующую мышцу в плоскости короткой оси, перпендикулярной направлению мышечных волокон, и переместите датчик дистально и проксимально, чтобы получить полную визуализацию мышечного пути с использованием безопасных для кожи маркеров для обозначения важных анатомических ориентиров по мере их определения. После того, как местоположение мышцы было определено и отмечено, переместите ультразвуковой датчик в плоскость длинной оси так, чтобы индикатор был направлен дистально.

Когда дистальный или проксимальный конец мышцы определен, поверните и наклоните датчик, чтобы определить плоскость пучка в этой точке и отметить кожу, когда будет установлено правильное положение датчика. После того, как приблизительная плоскость пучка будет установлена по всей желаемой длине сканирования, потренируйтесь следовать мышечной траектории и установите ультразвуковую систему в режим расширенного поля зрения. Начиная с одного конца мышцы, нажмите ножной переключатель, чтобы начать получение изображения, и медленно и непрерывно перемещайте ультразвуковой датчик вдоль длинной оси.

Когда конец мышцы будет достигнут, нажмите ножной переключатель, чтобы завершить получение изображения. Чтобы оптимизировать видимость и четкость изображения, если получение изображения заканчивается до того, как будет получена желаемая длина мышцы, увеличьте глубину изображения. Чтобы настроить фокусировку, поместите стрелку фокусировки в нижней части изображения, чуть ниже интересующей мышцы.

Убедитесь, что усиление сбалансировано по глубине изображения, и используйте индикатор для определения оптимальной скорости перемещения преобразователя. После того, как качественные изображения будут собраны, экспортируйте изображения в виде несжатых изображений DICOM. Отрегулируйте кресло так, чтобы участнику было комфортно, а передняя большеберцовая кость была доступна с помощью ультразвука.

Затем найдите и отметьте анатомические ориентиры и измерьте угол соединения. После определения местоположения плоскости пучка и практики съемки сделайте снимок передней большеберцовой кости с помощью EFOV-US. Когда все изображения будут получены, откройте интересующее вас изображение с длинной осью в соответствующей программе для анализа изображений.

Определите соединительные ткани, окружающие мышцу, как яркие гиперэхогенные линии, обозначающие границы мышц вокруг темной гипоэхогенной формы, и убедитесь, что изображение не имеет чрезмерного неанатомического изгиба, пробелов в изображении или зубчатой гибкой линии линейки над изображением. Если на изображении отсутствует одна или несколько из этих тканевых структур, считайте, что изображение качественно плохое. Чтобы количественно оценить длину мышечного пучка, сначала откройте интересующее изображение в программе ImageJ и с помощью инструмента «Прямая линия» нарисуйте прямую линию длиной 10 мм на линейке со стороны ультразвукового изображения.

Выберите «Анализ» и «Измерение», чтобы измерить линию. Если свойства изображения были сохранены, длина прямой линии должна составлять примерно один сантиметр. Чтобы измерить длину пучка на изображении, щелкните правой кнопкой мыши инструмент «Прямая линия», чтобы выбрать сегментированную линию.

Нажмите на один конец измеряемой пучка и непрерывно щелкайте вдоль мышечной траектории, чтобы убедиться, что кривизна пучка была зафиксирована. Затем дважды щелкните в конце брошюры и выберите «Анализ и измерение», чтобы измерить длину линии. В этих репрезентативных анализах ультразвуковое исследование с расширенным полем зрения было использовано для получения изображений с длинной головки двуглавой мышцы плеча и передней большеберцовой кости у четырех здоровых добровольцев.

Ультразвуковая визуализация этих мышц с расширенным полем зрения использовалась для наблюдения за важными аспектами тканей, такими как центральное сухожилие и траектория пучка. После визуализации были проанализированы качественно хорошие изображения для каждой мышцы у каждого человека. ImageJ был реализован для измерения четырех пучков с траекториями, которые можно было убедительно визуализировать от их начала до введения и которые были расположены в разных частях мышцы на каждом изображении.

Средние длины пучков, полученные в этом исследовании для двуглавой мышцы плеча и передней большеберцовой кости, находились в пределах ранее зарегистрированных длин пучков. Поскольку может быть трудно определить, какие изображения подходят для оценки на брошюре, здесь показаны репрезентативные, качественно плохие изображения с выделением тех частей изображений, которые особенно плохи. На этих изображениях можно наблюдать различия в качестве мышц и ориентирах для разных людей.

При использовании этого протокола уделите время тому, чтобы понять обоснованность алгоритма, используемого ультразвуковой системой. Изучите анатомию интересующей мышцы и получите достаточную практику визуализации. Этот протокол предназначен для предоставления указателей и описания необходимых стандартов.

Таким образом, ультразвук с расширенным полем зрения может быть применен к мышцам, выходящим за рамки двух приведенных нами примеров. Мы ожидаем, что этот метод будет применяться к устойчивым мышцам как у здоровых, так и у ослабленных людей, чтобы лучше понять здоровую мышечную функцию и адаптацию мышц после травмы или болезни.