Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Medicine

לתאם מיפוי של מכניקת Hyolaryngeal בבליעה

doi: 10.3791/51476 Published: May 6, 2014

Summary

לתאם מיפוי הוא שיטה לתיעוד מאפיינים בולטים של ביומכניקה hyolaryngeal בשלב בלוע של בליעה. מתודולוגיה זו משתמשת בתוכנת ניתוח תמונה כדי להקליט את קואורדינטות של נקודתי ציון האנטומיות. נקודות ציון אלה מיובאים למאקרו של אקסל ותורגמו למשתני kinematic עניין שימושי במחקר בבליעה.

Abstract

אפיון תנועת hyolaryngeal חשוב למחקר הבליעה. שיטות לפני דורשות מדידות מרובות כדי להשיג מדידה אחת kinematic אילו לתאם מיפוי של מכניקת hyolaryngeal באמצעות סנונית השתנה בריום (MBS) משתמש בסט אחד של קואורדינטות לחישוב משתנים מרובים של עניין. למטרות הדגמה, עשר מדידות kinematic נוצרו מסט אחד של קואורדינטות כדי לקבוע את ההבדלים בבליעת שני סוגים שונים בולוס. חישובים של טיול hyoid נגד החוליות והלסת התחתונה, אשר מתואמים לקבוע את החשיבות של צירים של התייחסות.

כדי להדגים לתאם המתודולוגיה מיפוי, 40 מחקרי MBS נבחרו באופן אקראי ממאגר נתונים של נבדקים בריאים בריאים ללא ליקוי בבליעה ידוע. בולוס דק נוזל 5 מיליליטר ו 5 מיליליטר סנוניות פודינג נמדדו מכל נושא. תשע קואורדינטות, מיפוי בסיס הגולגולת, לסת תחתונה, החוליות והאלמנטים של Hyoמורכב בגרון, נרשמו במסגרות של טיול hyolaryngeal מינימום ומקסימום. קואורדינטות הוסבו מבחינה מתמטית לעשרה משתנים של מכניקת hyolaryngeal.

אמינות בין מדרג הוערכה על ידי מקדמי Intraclass מתאם (ICC). מבחני t שני זנב שימשו כדי להעריך את ההבדלים בקינמטיקה ידי צמיגות בולוס. מדידות טיול Hyoid נגד צירים שונים של התייחסות היו מתואמות. אמינות בין מדרג בין שישה מדרגים ל18 קואורדינטות נעה בין ICC = 0.90-0.97. צפחה של עשר מדידות kinematic הושוותה לפי נושא בין שישה המדרגים. נתון חריג אחד נדחה, ואת הממוצע של ציוני אמינות שנותרו היה ICC = 0.91, 0.84-0.96, 95% CI. מבחני t שני זנב עם תיקוני Bonferroni השוואת עשרה משתני kinematic (5 מיליליטר סנוניות לעומת 5 פודינג מיליליטר דק נוזלית) הראו הבדלים משמעותיים מבחינה סטטיסטית בטיול hyoid, תנועה בגרון מעולה, וshortenin בלועg (p <0.005). מתאמי פירסון של מדידות טיול hyoid משני צירים שונים של התייחסות היו: r = 0.62, r 2 = 0.38, (דק נוזל); r = 0.52, r 2 = 0.27, (פודינג).

קבלת קואורדינטות נקודת ציון היא שיטה אמינה כדי לייצר משתני kinematic מרובים מתמונות שיקוף וידאו שימושיות במחקר בבליעה.

Introduction

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

שלב בלוע של בליעה הוא תהליך מורכב הכולל למעלה מעשרים שרירים ושלד אלמנטים רבים להעביר בולוס מחלל הפה לוושט, תוך הגנה על דרכי הנשימה. שקדמו התכווצות בלוע, אלמנטים של מתחם hyolaryngeal (עצם הלשון, הגרון, ומבנים הקשורים ביניהם הסוגר העליון של הוושט) הם עקורים להמיר צינור נשימה לתוך מערכת עיכול. הגרון מחדש ממוקם anteriorly הרחק ממסלולו של בולוס מתקרב, וסוגר הוושט העליון נמתח פתוח. מדידות קינמטית נלקחו מתוך מחקרי וידאו fluoroscopic בליעה (הידוע גם MBS או השתנה בריום סנונית ללימודים) הן שיטת המחקר העיקרית לכימות התנועות מרובות של מתחם hyolaryngeal 1.

בעוד מדידות fluoroscopic וידאו כמותיים יעילות למדידת תפקוד בליעה, צירים שונים של התייחסותוscalars של תוצאת מדידה בממצאים שאינם תואמים בין השיטות השונות של מדידות kinematic 2. התנועה של המטופל ופלואורוסקופ תחת שליטת מטפל ידנית גם מקעקעת את הדיוק של מדידת תהליך פיסיולוגי מורכב זו. חשוב מכך, מדידות kinematic לא בהכרח משקפות מערכות יחסים מבנה לפונקציה חשובות להערכת בליעת הפרעות. קינמטיקה של hyoid בפרט תוכנן כדי לעקוב אחר תנועה בקדמית או כיוון מעולה בהתייחסות למטוס אנטומיים מיושר עם החוליות. עם זאת, תצורה זו אינה מייצגת את קו פעולה של שרירים הלהשעות hyoid.

מנגנון דו קלע של העלאת hyolaryngeal בשלב בלוע של בליעה זוהה (איור 1) 3,4. שרירי suprahyoid מרכיבים את מנשא השרירים הקדמי, ושרירי בלוע ארוכים מהווים את posterior קלע שרירי. שרירים אלה לרומם את האלמנטים שונים של מתחם hyolaryngeal כוללים hyoid, גרון, ומבנים היוצרים את הסוגר העליון של הוושט.

מיפוי לתאם מכניקת hyolaryngeal מנצל תשעה ציוני דרך אנטומיים לזיהוי בקלות למפה שלושה מנופים ותכונות שלד של נקודות hyolaryngeal מורכבות המייצגות את הקובץ המצורף של קדמי ומתלי שרירים האחוריים (איור 2). במהלך בליעה, כל מנוף ותכונה שלד של מתחם hyolaryngeal נמצאת בתנועה. על ידי איסוף נקודות ציון, המערכת יכולה להיות שנתפסו בכל מסגרת זמן. המרה טריגונומטריות של קואורדינטות יכולה לשמש כדי ליצור מדידות kinematic מרובות של תנועת hyolaryngeal בבליעה. משתנים יכולים להיות מחושבים לצורך השוואה עם ממצאים שדווחו בספרות, או משמשים להפקת מדידות חדשות המייצגות את מערכות יחסים של מבנה לפונקציה של ריבית.

המטרה העיקרית של מאמר זה היא להדגים שיטה ליצירת מספר רב של מדידות kinematic מחושבים מסט אחד של קואורדינטות נקודת ציון אנטומיים שנאספו מבריום סנונית (MBS) לימודים השתנה. אנו מתעדים את אמינותה של שיטה זו על ידי שימוש במקדמי מתאם Intraclass כדי לקבוע את האמינות בין המדרג של 6 חוקרים שונים, כולל מומחה אחד, שלושה מדרגים עם ניסיון, ושני טירונים. מתוצאות kinematic, הבדלים בבליעת מכניקה ידי עקביות בולוס מוערכים. לבסוף, השאלה שהוצעה על ידי Molefenter וסטיל, על חשיבות ציר ההתייחסות המשמשת במדידת תנועת hyoid היא ממוענת. כדי לגשת לשאלה זו אנו משווים את המדידות של טיול hyoid בהתייחסות לחוליות ובהתייחסות ללסת התחתונה, המחושבת מאותו הסט של קואורדינטות עבור שני סוגי בולוס. אם שתי שיטות למדידת תנועת hyoid אלה מייצגים את אותו מבנה לתפקד יחסיםמפרק ירך, ואז התוצאה היה צריך להיות מתואמת חזק.

במחקר זה, 40 מחקרי MBS תצוגה לרוחב נבחרו באופן אקראי מתוך אוסף של 139 לימודים נורמלים תחת פרוטוקול מחקר שאושר על ידי גאורגיה העוצרים אוניברסיטת דירקטוריון סקירה מוסדית ובשיתוף פעולה מחקרי עם אוולין Trammell המכון לקול ובליעה באוניברסיטה הרפואית של דרום קרוליינה. כדי להדגים את התועלת של שיטה זו, עשרה משתנים המאפיינים קינמטיקה hyolaryngeal חושבו מתוך אותה הקבוצה של נתונים לתאם (טבלת 1). שבעה מתוך מדידות אלה מחושבים בעבר בשימוש בספרות וביניהם: קדמי ומדידות מרחק hyoid מעולים בהתייחסות לחוליות 5; קדמי ועקירת hyoid מעולה כמו יחס בין C2-4 אורך, גם בהתייחסות לחוליות 6; תנועה מעולה של הגרון בהתייחסות לחוליות 7; approximat hyolaryngeal1 יון; וטיול hyoid מרבי בהתייחסות לחוליות 1. בנוסף, שלוש מדידות רומן חושבו: קיצור בלוע שלהן דומים לקבצים המצורפים של שריר palatopharyngeus, גובה הגרון הבא קו פעולה המייצג את stylopharyngeus, וטיול hyoid דומים לקבצים המצורפים של השרירים suprahyoid 4,8.

ראש המומחה ואנטומיה צוואר (WP), שלושה חוקרים עם מדידות מוגבלות חוויה לוקחת (CJ, SR, TT), ושני חוקרי טירון (RS, JT) הושגו לתאם נתוני מיפוי באמצעות הפרוטוקול המתואר להלן. המומחה (WP) שהוכשר שלושה מדרגים עם ניסיון, והוא בתור מאומן אלה שני מדרגי הטירון. אמינות בין מדרג של נתונים לתאם ותוצאות מחושבים מקואורדינטות לפי נושא נקבעה על ידי מקדמי מתאם Intraclass 9. שני מבחני t זנב בוצעו על כל משתנה כדי לקבוע statisticallהבדלים משמעותיים y בסוגי בולוס. מקדם מתאם פירסון ומקדם של נחישות שימשו כדי להעריך את ההסכם בין התוצאות של טיול hyoid מחושבים עם החוליות כציר התייחסות לעומת טיול hyoid עם הלסת התחתונה כציר התייחסות לסנונית דק נוזל 5 מיליליטר ו 5 מיליליטר סנונית פודינג.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

1. הגדרת תצורה של מחשב

  1. למקינטוש, להוריד את הקוד פתוח או תוכנה חופשית הבאים: ImageJ, MacX ממיר וידאו חינם Edition (Mac), וQuickTime (ראה טבלה של חומר / ציוד).
  2. להורדה למחשב, הקוד פתוח או תוכנה חופשית הבאים: ImageJ, MPEG Streamclip (PC), וQuickTime (ראה טבלה של חומר / ציוד).

2. הכנת סרטוני וידאו

  1. המרת קובץ. להמיר קבצי וידאו גולמיים ל. mov לאיסוף נתונים בImageJ. הערה: קטעי וידאו שמישים צריכים לכלול את חיך הלסת התחתונה, קשה, C1-C4 חוליות, גרון ולוע בשדה הראייה. כלים לעיבוד ImageJ יכולים לשפר את בעיות איכות תמונה.
    1. עם מחשב, השתמש MPEG Streamclip, לטעון את קובץ וידאו. Avi הגלם באמצעות קובץ >> לפתוח קבצים ובחירת הסרטון הרצוי. בחר קובץ >> יצוא ל-QuickTime.
    2. עם מק, השתמש MacX ממיר וידאו, לחץ על "הוסף קובץ" ובחר וידאו (ים) לשיתוףnversion. ניתן להמיר קטעי וידאו מרובים בשימוש ביישום זה פעם אחת.
    3. בסעיף הגדרות פלט, לחץ על כפתור Browse ולבחור את המיקום הרצוי לשמירת הקובץ המומר.
    4. לחץ על לשונית "לMOV". ודא פורמט הפלט תחת סעיף "הגדרות וידאו" הוא MOV. לחץ על התחל.
  2. אורך סרטון עריכה. זיכרון מוגבל עם ImageJ. מומלץ שקובץ של כל לבלוע להתבצע.
    1. MOV הפתוח. קובץ וידאו שנוצר בשלב 2.1 באמצעות QuickTime (PC או MAC).
    2. זהה 5 מיליליטר סנוניות דק נוזל ופודינג ידי תורי אודיו או על ידי רצף סנונית שהותווה על ידי פרוטוקול MBS משמש במהלך איסוף הנתונים.
    3. בחר Edit >> Trim ולהתאים את סרגל זמירה כך שסנונית נוזל 5 מיליליטר כל דקה היא מדמיין. לחץ לקצץ.
    4. בחר באפשרות יצוא קובץ >> וליצור שם קובץ שישמש לקשר נתונים נושא (מין, גיל, אטיולוגיה, סוג בולוס) לסמנכ"ל תפעולrdinate תוצאות מיפוי.
    5. חזור לסנונית הפודינג (או לכל בולוס נוסף של ריבית).

3. De-זיהוי תמונות

  1. אם קובץ מכיל כל מידע אישי בריאות (אובדן כושר עבודה) וצריך להיות דה מזוהה, להעלות את הקובץ באמצעות התמונה J (ראה 4.1-4.2).
  2. השתמש בכלי המלבן למסגרת מחקר הבליעה להוציא אובדן כושר עבודה. בחר לחתוך את התמונה. >> לאחר מכן בחר קובץ >> שמירה בשם >> QuickTime סרט.
  3. הגדר את תיבת הדיאלוג כדלקמן: דחיסת >> סורנסון 3; איכות >> מקסימאלי, להיכנס לקצב המתאים המסגרת (בדרך כלל 30 fps).

4. הכנה למדידה

  1. ImageJ הפתוח. לחץ על הסמל ">>" בסרגל הכלים. בחר >> כלי סימון חץ.
  2. העלאת תמונות. לחץ על סמל QuickTime. בחר באפשרות "סרט פתח כערימה" מתפריט הנפתח ולאתר סרטון QuickTime ערוך. אמאge J לא יפתח את מחקר הסנונית כולו בשל מגבלות זיכרון (ראה שלב 2.2). זיכרון ניתן להרחבה מינימאלית על ידי בחירת Edit >> אפשרויות >> זיכרון ואשכולות.
  3. עיבוד תמונות כדי לשפר את איכות תמונה. תהליך בחירת >> מתמטיקה >> הוסף. בדוק את תיבת התצוגה המקדימה ולהתאים את המספרים לאיכות תמונה רצויה. תגובה כן לעבד את כל הערימה של תמונות.
  4. הגדרת מדידות. בחר לנתח >> מדידות סט מתפריט ImageJ. בסימן תיבת הדיאלוג "סטאק עמדה" ו "קואורדינטות מרחב Y". הכל בטל סימון אחר.
  5. בחר את הכלי מרובת מסרגל הכלים. לחץ על ציוני דרך אנטומיים ברצף (ראה 5.0)
  6. שימוש באפשרות מרובת האתרים.
    1. קח מדידה של כל הנקודות על ידי בחירת מדד לנתח >> מהתפריט או פקודת המקלדת + M (השליטה + M למחשבים).
    2. הסר את כל נקודות עם הפקודה + (שליטה + עבור מחשבים אישיים).
    3. הסרת נקודות בודדות על ידי מרחף over נקודה, ואז להחזיק את מפתחות הפקודה האפשרות ולחץ על הנקודה שיש להסירו.
    4. להעביר נקודתי סינגולריות ידי ריחוף מעל נקודה, לחיצה, גרירה ושחרור של הצבע על מיקום חדש.
    5. להעביר את כל הנקודות יחד עם מקשי חצים.

5. ציוני דרך המיפוי

  1. בגין במסגרת הראשונה ולהתקדם למסגרת ברורה בשלב טרום הפה. שים לב לעמדתו של בולוס בשוליים הקדמי, מעולים של הלשון לפני תחילת התחבורה האוראלית של הסנונית. השתמש במסגרת זו כדי להגדיר תשע הקואורדינטות הראשונות.
  2. השתמש בכלי ריבוי נקודות ImageJ למפה תשע הקואורדינטות הראשונות בציונים דרך אנטומיים הבאים (ראה 3 א ו 3 ב דמויות)
  3. הקלט תשע קואורדינטות הראשונות באמצעות הפקודה + M מפתחות (שליטה + M למחשבים).
  4. מראש מסגרות עד הגיעה לעצם לשון עמדה המרבית בקדמי וכיוונים מעולים. לאשר מרבי על ידי קידום מסגרות לכל הפרטיםהירידה של יור hyoid מתחילה במסגרת הבאה.
  5. שינוי מיקום נקודות 5 - 1 לתפקידים החדשים שלהם. תפקידים החדשים אלה יירשמו כמרכזת 10-14.
  6. להעביר 9 פוינט, אשר בתורו הופך לתאם 18 הערה:. מסגרות צפויות להשתנות לשתי השלבים הבאים.
  7. אתר מתארות את גובה מסגרת מקסימאלי בגרון. התאם נקודות 7 ו -8, אשר ישמשו כמרכזת 16 ו17.
  8. מצא את המסגרת (ים) המייצגת את הטיול המרבי של UES, הצבע 6 (לתאם 15). ממסגרת hyoid המרבית, אתר שבו מסגרת בולוס היא הקשתה על ידי UES בhypopharynx. התאם לתאם נקודה לUES ממסגרת מינימאלית כדי לייצג את מקסימום UES לתאם 18.
  9. הקלט תשע קואורדינטות השניה באמצעות הפקודה + M מפתחות (שליטה + M למחשבים).
  10. לקואורדינטות 19 ו20 לסמן את הקצוות של סקלר (אגורה או 1.9 טבעת סנטימטר) בציר המייצג את הקוטר הארוך ביותר של סמן radiopaque.
  11. שיא סקלר קואורדינטות באמצעות מפתח M + פיקודs (שליטה + M למחשבים).

6. להפוך לתאם נתונים למדידות kinematic של עניין באמצעות מאקרו אפשר קובץ אקסל (ההוראות למקרו זה כלולים בקובץ)

הערה: חישובים טריגונומטריות שנעוצים בפקודות מאקרו לחשב מדידות kinematic (איור 4).

  1. הורד "CoordinateMapping.xlsm" מהעמוד המאמר יופיטר.
  2. עקוב אחר הוראות בגיליון האלקטרוני כדי לאתחל את הקובץ. מאקרו האתחול ייצור שלושה גיליונות ובם: תוצאות, נתונים, וגיליונות. הערה: משתמשי מקינטוש צריכים לאפשר כלי פיתוח ב-Excel כדי להפעיל פקודות מאקרו.
  3. העתק קואורדינטות מחלון תוצאות ImageJ ולהדביק לתוך התא המיועד ב" גיליונות ". הפעל את המאקרו "datacaptureline".
  4. תוצאות יופיעו בגיליון "תוצאות". שורות של נתונים לתאם יופיעו בגיליון "נתונים".

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

מקדמי מתאם Intraclass (ICC) של קואורדינטות שנאספו על ידי שישה חוקרים שנתחו באופן עצמאי 80 קבצי שיקוף וידאו (שני משפט בולוס מ40 נושאים) נע בין ICC = .90-.97. התמוטטות של בית הדין הפלילי הבינלאומי של קואורדינטות על ידי קבוצה היא כדלקמן: קואורדינטות # 1 - 5 (אלמנטי שלד בטיול hyolaryngeal מינימום) מתכוונים = 0.93, 0.91-.95, 95% CI; קואורדינטות # 6 - 9 (מורכב hyolaryngeal בטיול hyolaryngeal מינימום) מתכוון = 0.94, 092-.96, 95% CI; קואורדינטות 10 # - 14 (אלמנטי שלד בטיול hyolaryngeal מרבי) מתכוונים = 0.93, .91-0.95, 95% CI; ו, מרכז 15 # - 18 (מורכב hyolaryngeal בטיול hyolaryngeal מרבי) מתכוון = 0.96, .94-0.97, 95% CI. תוצאות אלו מצביעות על אמינות חזקה בין השופטים שהשגה היא באמצעות קואורדינטות מיפוי.

ICC של עשרה משתנים מחושבים מקואורדינטות שנאספו משישה מדרגים עצמאיים לפי נושא ובולוס לבלוע חשףנושא אחד עם ICC = 0.54 ל5 מיליליטר סנונית דקה נוזלית וICC = 0.47. בדיקה ויזואלית של מחקר זה אישרה MBS איכות תמונה ירודה. למעט נושא זה, ממוצע מרווחי ביטחון של כל בית הדין הפלילי הבינלאומי ו95% הוא 0.91, .84-.96 לשארית קבצי MBS מנותח. תוצאות אלו מצביעות על כך שהאמינות בין שופט של משתנים שימושית כדי לקבוע אם איכות תמונה של קבצים מסוימים היא מקובלת.

השוואה של 5 מיליליטר סנוניות דקה נוזלית ו5 סנוניות פודינג מיליליטר ידי משתנה מחושב באמצעות מבחן t שני זנב הפיקה את p-הערכים הבאים עם כל המדידות כלולות (n = 234): נמלה. p = Hyoid תנועת 0.82, Sup. p = Hyoid התנועה 0.0001 p, Hyoid טיול (לסת תחתונה) = 0.09 p, Hyoid טיול (חוליות) = 0.0005, Sup. עמ 'תנועה בגרון = 0.003, עמ' Hyolaryngeal הקירוב = 0.42, עמ 'גרון העלאת = 0.02, בלוע קיצור מ '> p = 0.0000, Hyoid טיול (לסת תחתונה, C2 - C4) p = 0.06, גרון העלאת (C2 - 4) p = 0.01 (איור 5) (טבלה 2). תוצאות אלו מראות מה משתני kinematic שונים בצמיגות בולוס במדגם האקראי הזה.

מקדם מתאם פירסון ומקדם קביעת טיול hyoid מחושב עם החוליות כציר התייחסות לעומת טיול hyoid לעומת הלסת התחתונה כציר התייחסות לדק נוזל 5 מיליליטר ו 5 מיליליטר סנוניות פודינג הוא כדלקמן: r = 0.621, r 2 = 0.37 (דק נוזל 5 מיליליטר), וr = 0.49, r 2 = 0.24 (5 מיליליטר פודינג). תוצאות מראות כי תנועת hyoid תלויה בכמה גורמים; אם שרירי suprahyoid אך ורק נעקרו hyoid, אז מדידות אלה יהיו מתואמים חזקים (> 0.90).

n "עבור: src =" / files/ftp_upload/51476/51476fig1highres.jpg "src =" / files/ftp_upload/51476/51476fig1.jpg "/>
. איור 1 איור של המתלים שרירים הלהשעות ולרומם את אלמנטים של מתחם hyolaryngeal כולל hyoid, גרון, thyrohyoid (TH), וסוגר העליון של הוושט (UES):. קלע שרירים קדמי 1) geniohyoid 2) 3 digastric קדמי.. ) Mylohyoid 4) stylohyoid 5) digastric האחורי..; palatopharyngeus אחורי קלע שרירי 6.) 7.) stylopharyngeus salpingopharyngeus 8.).

איור 2
איור 2. תשע קואורדינטות (בכחול) למפות את הלסת התחתונה, בסיס גולגולת וחוליות (באדום) ואלמנטים של hyolaryngeal המורכב (בירוק).

איור 3 א איור 3 א. ציוני דרך במשך חמש קואורדינטות מיפוי שלושה מנופי שלד כמו דמיינו על MBS (# 1 = לסת תחתונה, שבו הקו הנחותים של הגוף של הלסת התחתונה עומד במתווית symphyseal של הלסת התחתונה, # 2 = קצה אחורי של החיך הקשה בי הוא חוצה את הקצה הקדמי של Ramus של הלסת התחתונה, # 3 = גבשושית קדמית של האטלס (C1), קצה נחות # 4 = קדמי של החוליה C2, # 5 = קדמי קצה נחות של החוליה C4).

3 ב איור
3 ב איור. נקודות ציון לארבע קואורדינטות מיפוי האלמנטים של מתחם hyolaryngeal כולל hyoid, גרון, וסוגר הוושט העליון (# 6 = col אוויר נחותumn של הפרוקסימלי hypopharynx לסוגר העליון של הוושט, # 7 = האחורי, השוליים נחות של סחוס cricoid בעמודת האוויר לקנה הנשימה (גרון אחורי), # 8 = קדמי, שוליים נחות של סחוס cricoid בעמודת האוויר לקנה הנשימה (גרון קדמי ), # 9 = קדמי קצה נחות של עצם הלשון).

איור 4
הפיכת איור 4 טריגונומטריות של לתאם נתונים:. כדי לעקוב אחר תנועה של אתר (. לשעבר Hyoid) נגד מנוף כציר התייחסות (דוגמא חוליות מיוצגות על ידי C1-C4) x המיועד הראשון, y קואורדינטות: 1 = C1, 2 = C4, 3 = hyoid. אז, ב = ציר ההתייחסות, C = זווית של עניין, = היתר. * כל מרחק בין הקואורדינטות נגזר באמצעות משפט פיתגורס כפי שהודגם על ידי אורך. ** כל זווית של ענייןנגזר באמצעות חוק הקוסינוסים כפי שהודגם על ידי זווית תזוזת ג הקדמית של 3 # בהתייחסות לציר ההתייחסות (קו ב) הוא = i'-i, שבו אני '= חטא (C') 'ואני = חטא (C). עקירה מעולה של 3 # בהתייחסות לציר ההתייחסות היא = ii-II ", שבו ii = cos (C) והשני ',' = cos (ג)". ניתן להמיר נוסחאות אלה כדי להתאים ציר שונים של התייחסות המייצגת את אחד משלושת מנופי השלד של מנגנון הבליעה.

איור 5
איור 5. תוצאות השוואת צפחה של משתני kinematic מחושבים מלתאם השוואת 5 מיליליטר לעומת דק נוזל 5 מיליליטר סנוניות MBS הפודינג (n = 39). AH = תנועת hyoid קדמית, SH = תנועת hyoid מעולה, הוא M = hyoid טיול בהתייחסות למ 'v = hyoid andible, HE טיול בהתייחסות לחוליות, SupLx = תנועה בגרון מעולה, HyLx = קירוב hyolaryngeal, LxEl = העלאה בגרון (לכיוון בסיס הגולגולת), PhxSh = קיצור בלוע, הוא M * = טיול hyoid בהתייחסות ללסת תחתונה עם C2 - 4 סקלר, LxEl * = העלאה בגרון עם C2 - 4 סקלר.

משתנה מדידה ציר ההתייחסות סקלר תיאור
תנועת hyoid קדמית חוליות סנטימטר שתואר על ידי קים וקאלו 2008, מחשב את התזוזה של hyoid (לתאם 9) מקו שלהן דומים לחוליות (קואורדינטות קו מחברים בין 3 ו -5, המייצגות C1 ו-C4, בהתאמה)
תנועת hyoid מעולה חוליות סנטימטר שתואר על ידי Kim וקאלו 2008, מחשבים את התזוזה של hyoid (לתאם 9) בכיוון מקביל לקוון דומים C1-C4 חוליות.
טיול Hyoid (לסת תחתונה) שורת Mylohyoid של הלסת התחתונה סנטימטר מחשב את התזוזה של hyoid לעבר קוון דומים לשורת mylohyoid של הלסת התחתונה (1 קואורדינטות ו -3). מדידה זה מעריך את התפקוד של שרירי suprahyoid.
טיול Hyoid (חוליות) חוליות סנטימטר תאר ידי לאונרד et al., 2000, פותר הקדמית ווקטור מעולה של תנועת hyoid הרחק מקו קירוב C1-C4 חוליות
תנועה בגרון מעולה חוליות סנטימטר שתואר על ידי Logemann et al., 2000, מחשב את התזוזה של הגרון (לתאם 8) בכיוון מקביל לקוון דומים לחוליות
קירוב Hyolaryngeal n / סנטימטר שתואר על ידי לאונרד et al., 2000, מחשב את הקירוב של hyoid (לתאם 9) וגרון (לתאם 8)
גובה גרון n / סנטימטר מחשב את התזוזה של הגרון האחורי (לתאם 7) לכיוון C1 (לתאם 3) דומים לקבצים המצורפים של stylopharyngeus.
קיצור בלוע n / סנטימטר מחשב את התזוזה של UES (לתאם 6) לכיוון החיך הקשה (לתאם 2) שלהן דומים לקבצים המצורפים של palatopharyngeus.
טיול Hyoid (לסת תחתונה) חוליות C2-4 שתואר לעיל, אך משתמש סקלר C2-C4 (קואורדינטות 4 ו -5) שתואר על ידי סטיל et al., 2011
גובה גרון (חוליות) חוליות C2-4 שתואר לעיל, אבל uses סקלר C2-C4 (קואורדינטות 4 ו -5) שתואר על ידי סטיל et al., 2011

טבלת 1. תיאורים של מדידות עקירה.

משתנה מדידה נוזל דק 5 מיליליטר (n = 234 מדידות) 5 פודינג מיליליטר (n = 234 מדידות) P-ערכים
ממוצע SD ממוצע SD (2 T-test זנב)
תנועת hyoid קדמית 1.10 0.41 1.11 0.40 0.82
תנועת hyoid מעולה 1.49 0.66 1.76 0.75 0.0001
טיול Hyoid (לסת תחתונה) 1.37 0.48 1.45 0.48 0.09
טיול Hyoid (חוליות) 1.93 0.57 2.15 0.69 0.001
תנועה בגרון מעולה 3.32 0.88 3.60 1.03 0.003
קירוב Hyolaryngeal 1.10 0.57 1.14 0.55 0.42
גובה גרון 2.53 0.67 2.70 0.76 0.02
קיצור בלוע 1.30 0.62 1.66 0.65 0.0000
טיול Hyoid (לסת תחתונה) 0.36 0.12 0.38 0.13 0.06
טיול Hyoid (חוליות) 0.67 0.16 0.71 0.19 0.01

ass = "jove_content"> טבלה 2. אמצעים, סטיות תקן, ו-P-ערכים של 5 מיליליטר לעומת נוזל דק 5 מיליליטר פודינג.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

מחקר זה מדגים את התועלת של שיטה באמצעות לתאם נתונים של ציוני דרך אנטומיים לחישוב מדידות kinematic מרובות של תנועת hyolaryngeal בבליעה. אמינות בין מדרג של שישה מדרגים, כולל שני מדרגי טירון, לקואורדינטות ומשתנים מחושבים הייתה חזקה (ICC> 0.90). נציג תוצאות ממדגם של מבוגרים שאינם dysphagic בריאים אקראי הראו הבדלים במספר משתנה kinematic בתגובה לשני סוגי בולוס. עוד נמצאו כי שימוש בצירים שונים של התייחסות לחישוב הטיול של עצם הלשון הניב תוצאות שלא היו מתואמות חזק.

איסוף נתוני אתר אנטומיים מפחית את הזמן ומסיר את ההשתנות הוצגו על ידי מדידות מרובות בשימוש בשיטות אחרות 1,5-7. השלמה מלאה של מדידות kinematic ניתן לחשב והשתמשה בניתוח ניתוח גורמים או מרכיבים עיקריים אם כל הקואורדינטות גלויות.לחלופין, אם שאלת מחקר כרוכה בפחות משתנים, עשויות להיות נחוצות פחות קואורדינטות לחשב צפחה קטנה יותר של מדידות מרחק. מאקרו האתחול יקבע מי מהקואורדינטות צריכה להיות שנאסף. טכניקה זו פותחה באמצעות קוד פתוח או תוכנה זמינה במטרה לעודד שימוש נרחב במחקר הבליעה. שלבים מרובים אלו יכולים להיות משולבים בתוך תוכנה זמינה באופן מסחרי שעלולה להפוך טכניקה זו אפשרית בסביבה קלינית.

עשיית שינויים בפרוטוקול יכול להתבצע כדי להתאים את העדפות מחשוב. ImageJ יכול לקרוא. קבצים AVI ועוד. QuickTime נבחר כדי לשמר את הרזולוציה של תמונה הגדולה עם גודל הקובץ הקטן ביותר. קובץ Excel מאקרו מופעל הוא בגרסה הראשונה שלה. כמגבלות או בעיות מזוהות ותיקנו בקוד, גרסאות חדשות יותר יועלו. בעיה ידועה אחת היא שv1.0 אינו מאפשר לנתונים חסרים. Li הנוכחיmitation הוא שלא יכולות להיות שנוצרו תוצאות בSI (דיווח בסנטימטרים) ואת יחידות אנטומיים (כפי שדווחו C2 - מרחק C4) באותו הזמן. פתרון הנוכחי הוא לאתחל אחד חוברת עבודה של Excel לדווח יחידות SI ועוד לדווח יחידות אנטומיים שימוש באותו המידע שנאסף באמצעות ImageJ. נושאים אלה ואחרים יידונו לאורך זמן על ידי המחברים (FO, WP).

קריטי לתוקף ומהימנות בשיטה זו היא עקביות ב: לתאם מיפוי של ציוני דרך אנטומי, ובחירת מסגרת למינימום וקידוד מחדש מרבי של תיאום. חשוב לסמן ציוני דרך אנטומיים באופן עקבי. מאחר שרוב מדידות kinematic מחושבות כהפרש במרחק במינימום ומקסימום מדידות, עקביות תבטיח כי מדידות kinematic מייצגות בליעת פונקציה של ריבית. בחירת מסגרת יכולה להיות מבולבלת על ידי איסוף נתונים מבוקר היטב בסוויטת השיקוף שבו מסגרת המינימום כפי שמתוארת בstep 5.1 לא צילם. קואורדינטות שנאספו במקסימום יכולות גם להיות מבולבלות אם מצלמה ותנועת חולה היא פתאומית. המרביים Hyoid וגרון בדרך כלל השיג קרוב באותה המסגרת, עם זאת מרביים UES (המייצג קיצור בלוע) יכול להשתנות. כל מסגרת מייצגת 30msec בזמן. במקרים בהם מסגרות רבות להפריד בין טיול מרבי של ציוני דרך 6 - 9, חשוב להיות בטוח שציוני הדרך ממוספרות 1 - 5 יישאר במקום.

מגבלות אחרות של טכניקה זו נובעות משימוש בנתוני הדמיה. טכניקה זו גוזרת יחסים מרחביים תלת ממדים מהנתונים דו ממדים. תמונות שיקוף, כמו צילומי רנטגן, כפופות גם להגדלה ועיוות, מה שעשוי להשפיע על תוקפו של מדידות אלה. השגת אמינות בין או התוך מדרג עם איכות תמונה ירודה הוא קשה. סוף סוף יש עקומה למידה הקשורים להשגת אמינות.

במחקר הנוכחי, אמינות נבדקה על ידי השוואת קואורדינטות שנמדדו על ידי שישה מדרגים; כולל שני מדרגי טירון, שלושה מדרגים עם ניסיון ואחד מומחים. מצאנו כי אמינות השפעות אימונים. הסכם בין מדרגי הטירון היה ICC = 0.88 ואילו הסכם בין מדרגים יותר מנוסים ומומחה היה ICC = 0.95. מוטיב חוזר באימוני אמינות היה בחירת מסגרת, מה שמדגיש את החשיבות של הגדרות מבצעיות ברורות של מינימום וטיול hyolaryngeal מקסימום כדי לשפר את האמינות. לבסוף, איכות תמונה משפיעה על אמינות. על ידי השוואת מחרוזת של משתני נושא לפי נושא, ICCS שימש לזהות MBSs עם איכות תמונה ירודה. למטרות מחקר אנו מציעים לדחות את התמונות עם הסכם בין מדרג של כאל <0.70. בקבוצה שלנו, נושא עם ICC = 0.54 לסנונית 5 מיליליטר דק הנוזלי וICC = 0.47 לפודינג 5 מיליליטר זוהה. בדיקה ויזואלית של MBS אישרה כי איכות תמונה גרועה יכולה להיות מזוהות על ידי ניתוח סטטיסטי.

ass = "jove_content"> תוצאות הנציג שלנו היו בשימוש כדי להדגים כיצד ניתן לטפל שאלות חשובות לבליעה כגון הבדלים במשתני kinematic קשורים צמיגויות בולוס שונות. במדגם זה, למשל, בולוס צמיג יותר שהושרו על עלייה בקיצור בלוע. לא צריכים להסיק מסקנות מתוצאות אלה בפרט מאז משתנים כגון גיל ומין לא טופלו, לעומת זאת מחקרים ניתן לבנות בשיטה זו כדי לענות על שאלות שונות חשובות למחקר הבליעה.

טכניקה זו מאפשרת להערכה של שינוי בחישוב ובפרשנות של מדידות kinematic 2. אינטרס של מיוחד במחקר הבליעה הוא איך התנועה של hyoid נמדדת ופירשה. טיול Hyoid מחושב מצירים שונים של התייחסות לא היה בקורלציה גבוהה. המקדם של נחישות מראה כי תנועת hyoid נמדדה נגד onl החוליותy צופה 37% מהשונות של תנועת hyoid נמדדות מול הלסת התחתונה כציר התייחסות ב5 מיליליטר סנוניות דקה נוזלית ו24% ב 5 מיליליטר סנוניות פודינג. זה מצביע על כך התנועה אחרת מהווה תנועת hyoid. עצם הלשון מחוברת ללסת התחתון לבסיס גולגולת ועל ידי שרירי suprahyoid. מאז הלסת התחתונה נשארה קבועה יחסית בבליעה, hyoid מתקרב ללסת התחתונה הוא נציג של ההתכווצות קונצנטריים של שרירי suprahyoid. כאשר מודדים תנועת hyoid נגד החוליות, סביר להניח כי תנועה של מפרק atlanto-עורפי (סיומת ראש או כיפוף) היא conflated עם תנועת hyoid מיוחסת לפונקציה suprahyoid.

מדידת טיול hyoid בהתייחסות ללסת התחתונה על ידי עיצוב בצורה מדויקת יותר מייצגת את האנטומיה הפונקציונלית הבסיסית 8. שני מחקרים שיוך תנועת hyoid פחתה וסיכון לשאיפה נמצאו תוצאות שונות; diminishe קשור אחדתנועה מעולה ד של hyoid והתנועה הקדמית מצא האחרות 6,10. שניהם נמדדו תנועת hyoid בהתייחסות לחוליות. כדי לקבוע אם תנועת hyoid היא סמן של שאיפה, אנו טוענים שמחקרים צריכים למדוד את תנועת hyoid במערכת יחסים למנופי שלד לשרירים שעקירת hyoid לצרף, ולא במערכת יחסים לחוליה שאליו הם לא לצרף.

בעת שימוש במדידות תזוזה במחקר זה חשוב להגדיר את הקושרת האנטומי של עניין. מוצא כי טיול hyoid מחושב מצירים שונים של התייחסות אינם מתואמים מאוד מדגיש את הצורך לשקול מה מדידות kinematic למעשה מייצגות. טיול Hyoid בהתייחסות לחוליות מייצג את פונקצית covariant של ראש וצוואר הרחבה והתכווצות suprahyoid. אם הבנת התפקוד הבסיסי של שרירי suprahyoid היא חשובה יותר, ולאחר מכן טיול hyoid נמדד בrefereNCE ללסת התחתונה הוא 3,8 מדויק יותר. משתני קיצור גובה בגרון והבלוע הציעו לתאם את שרירי בלוע ארוכים, מנשא אחורי של שרירים שלרומם את הגרון מעוצבבים על ידי עצבי גולגולת IX ו-X 3,4. עם זאת, שרירים אחרים לסייע בהעלאה בגרון ובלוע קיצור. לתאם מיפוי מאפשר לחוקרים למדוד את מערך של משתנים שנבחרו, אבל יש לבחור משתנה בהקשר של שאלת מחקר מסוימת. לכן חשוב להכיר את פונקצית covariant של שרירים העומדים בבסיס מדידות אלה.

הנתונים לתאם מיפוי ניתן להשתמש בניתוח morphometric להעריך covariant שינויי צורה בנורמלית ולא נורמלי בבליעת 11. ניתוח morphometric של מנגנון hyolaryngeal מציין adaptions שרירים ושלד לתנאים שונים, כולל בליעת ירידת ערך. ניתוח morphometric של קואורדינטות פו בליעת מיפויnction עשוי סופו של דבר לספק מידע שימושי נוסף על ביומכניקה של בליעה ובליעת ליקוי מ קינמטיקה לבד. כיוונים עתידיים כוללים פיתוח מסד הנתונים של קואורדינטות לבליעת פנוטיפ ובליעת ליקוי באמצעות תוצאות kinematic וניתוח morphometric. כגון מסד נתונים שיאפשר לנו לקבוע אנטומיה פונקציונלית בסיסית של בליעה ובליעת ליקוי הקשורים בבעלות אטיולוגיה שונות של הבליעה. אסטרטגיה לתאם גם יכולה להיות מיושמת על שיטות הדמיה אחרות שבם ניתן לקבל נקודות ציון כגון MRI הדינמי או 320 גלאי שורת CT Multi-פרוסת 12.

לסיכום, לתאם נתונים שימושי לחישוב מדידות kinematic אמינים מרובות של תנועת hyolaryngeal בבליעה. מדידות קינמטית יש להבין בהקשר של שאלת המחקר ואת האנטומיה הבסיסית. בחלק ממשתני עקירה הם מצמידים עם תפקוד קבוצת שרירים ספציפי ויםשתי הם לא. גם קואורדינטות יכולות לשמש בניתוח morphometric של בליעה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

החוקרים מצהירים כי אין להם אינטרסים כלכליים מתחרים.

Acknowledgments

המחברים מודים Kendrea Focht, CScD, CCC-SLP, ואוולין Trammell המכון לקול ובליעה באוניברסיטה הרפואית של דרום קרוליינה, לשיתוף קבצי MBS הדמיה משמשים כדי להדגים במתודולוגיה זו. נתוני MBS אלו נאספו באמצעות תמיכה מחוץ לכותל ממומנת על ידי גרנט מספר TL1TR000061 (PI: Focht) מהמרכז הלאומי לקידום מדעי Translational ועל ידי גרנט מספר 1K24DC12801 (PI: מרטין האריס) מהמכון הלאומי לחירשות והפרעות תקשורת אחרות, ו תמיכת חומות ממארק ואוולין Trammell האמון. שיטות אלו פותחו במקור על ידי החוקר הראשי בזמן שנתמך על ידי גרנט מספר F31DC011705 מהמכון הלאומי לחירשות והפרעות תקשורת אחרות. התוכן הוא באחריות בלעדית של הכותבים ולא בהכרח מייצג את הדעות הרשמיות של המכון הלאומי לחירשות והפרעות תקשורת אחרות או המכון הלאומיבריאות.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
ImageJ   NIH http://rsbweb.nih.gov/ij/download.html For Macintosh
MacX Video Converter Free Edition (Mac) Digiarty http://www.macxdvd.com/mac-video-converter-free/ For Macintosh
QuickTime  Apple http://support.apple.com/downloads/#QuickTime For Macintosh
ImageJ   NIH http://rsbweb.nih.gov/ij/download.html For a PC
MPEG Streamclip (PC)  Squared 5 http://www.squared5.com For a PC
QuickTime Apple http://support.apple.com/downloads/#QuickTime For a PC

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  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).
לתאם מיפוי של מכניקת Hyolaryngeal בבליעה
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Thompson, T. Z., Obeidin, F., Davidoff, A. A., Hightower, C. L., Johnson, C. Z., Rice, S. L., Sokolove, R. L., Taylor, B. K., Tuck, J. M., Pearson, Jr., W. G. Coordinate Mapping of Hyolaryngeal Mechanics in Swallowing. J. Vis. Exp. (87), e51476, doi:10.3791/51476 (2014).More

Thompson, T. Z., Obeidin, F., Davidoff, A. A., Hightower, C. L., Johnson, C. Z., Rice, S. L., Sokolove, R. L., Taylor, B. K., Tuck, J. M., Pearson, Jr., W. G. Coordinate Mapping of Hyolaryngeal Mechanics in Swallowing. J. Vis. Exp. (87), e51476, doi:10.3791/51476 (2014).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter