Waiting
Login processing...

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

Medicine

Преобразование координат из Hyolaryngeal механики при глотании

doi: 10.3791/51476 Published: May 6, 2014

Summary

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.

Abstract

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 <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.

Introduction

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

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.

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. 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.

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

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; координирует № 10 - 14 (скелетные элементы при максимальной hyolaryngeal экскурсии) среднее = 0,93, 0,91 - 0,95, 95% ДИ; и, координирует # 15 - 18 (hyolaryngeal комплекс на максимальной hyolaryngeal экскурсии) означает = 0,96, 0,94 - 0,97, 95% ДИ. Эти результаты показывают, что сильная надежность между судьями достижимо с помощью преобразования координат.

МУС из десяти переменных, рассчитанных по координатам, собранных из шести независимых рейтинговых агентств по темам и болюса проглотить выявленоОдин вопрос с МУС = 0,54 для 5 мл тонкой жидкой ласточкиных и ICC = 0,47. Визуальный осмотр этой MBS исследования подтвердили низкое качество изображения. Без учета этой теме, среднее доверительных интервалов все МУС и 95% является 0,91, 0.84-0.96 на оставшуюся часть MBS файлов проанализированы. Эти результаты показывают, что между судьей надежность переменных полезно определить, если качество изображения из отдельных файлах является приемлемым.

Сравнение 5 мл тонкие жидкости ласточек и 5 мл пудинг ласточки по рассчитанной переменной, используя двустороннюю т тест получены следующие р-значения со всеми измерений включены (п = 234): Ant. Подъязычной Движение р = 0,82, Sup. Подъязычной Движение р = 0,0001, подъязычной Экскурсия (нижняя челюсть) р = 0,09, подъязычной Экскурсия (позвонки) р = 0,0005, Sup. Гортани Движение р = 0,003, Hyolaryngeal Приближение р = 0,42, гортани Высота р = 0,02, Фарингальный Сокращение т> р = 0,0000, подъязычной экскурсии (челюсть, C2 - C4) р = 0,06, гортани Высота (C2 - 4) р = 0,01 (рис. 5) (табл. 2). Эти результаты показывают, что кинематические переменные отличаются вязкостью болюсной в этом случайной выборки.

Пирсон коэффициент корреляции и коэффициент определения подъязычной экскурсии, рассчитанной с позвонками качестве исходной оси против подъязычной экскурсии по сравнению с нижней челюсти в качестве исходной оси для 5 мл тонкой жидкости и 5 мл пудинг ласточек выглядит следующим образом: г = 0,621, R 2 = 0,37 (5 мл тонких жидкость), и г = 0,49, R2 = 0,24 (5 мл пудинг). Эти результаты показывают, что движение подъязычной является многофакторной; если надподъязычный мышцы исключительно перемещенных подъязычной, то эти измерения будут сильно коррелирует (> 0,90).

н "FO: Пребывание" / files/ftp_upload/51476/51476fig1highres.jpg "SRC =" / files/ftp_upload/51476/51476fig1.jpg "/>
. Рисунок 1 Иллюстрация из мышечных стропы, которые приостанавливают и поднимают элементы hyolaryngeal комплекса включая подъязычной кости, гортани, щитоподъязычная (TH), и верхней пищеводного сфинктера (ЕЭС):. Передней мышечной строп 1) geniohyoid 2) передней двубрюшной 3.. ) mylohyoid 4) шилоподъязычной мышцы 5) задняя двубрюшная..; задняя мышечная слинг 6.) palatopharyngeus 7.) salpingopharyngeus 8.) stylopharyngeus.

Рисунок 2
Рисунок 2. Девять координаты (синим цветом) карта нижнюю челюсть, основания черепа и позвонков (в красном) и элементы hyolaryngeal комплекс (зеленым цветом).

На рисунке 3а На рисунке 3а. Ориентиры для пяти координатах, отображающих три скелетные рычаги, как визуализируется на MBS (# 1 = челюсти, где уступает линия тела нижней челюсти встречает symphyseal контур нижней челюсти, # 2 = задний край твердого неба, где он пересекает переднюю кромку ветви нижней челюсти, # 3 = передняя бугорок атласа (С1), # 4 = передняя уступает край С2 позвонка, # 5 = передняя уступает край C4 позвонка).

Рисунок 3b
На рисунке 3б. Ориентиры для четырех координат, отображающих элементы hyolaryngeal комплекса включая подъязычной кости, гортани и верхней пищеводного сфинктера (№ 6 = уступает воздуха цвУМН из глотки, приближенную к верхней пищеводного сфинктера, № 7 = задней, нижнего края перстневидного хряща в столбе воздуха трахеи (задняя гортани), № 8 = передняя, ​​нижний край перстневидного хряща в столбе воздуха трахеи (передняя гортани ), № 9 = передняя уступает край подъязычной кости).

Рисунок 4
. Рисунок 4 Тригонометрические преобразование данных координат: отслеживать движение ориентира (. Экс подъязычной) против рычага как исходной оси (например, позвонки представлена ​​С1-С4) сначала назначить х, у координаты: 1 = C1, 2 = С4, 3 = подъязычная. Итак, б = ось отсчета, С = угол интерес, а = гипотенузы. * Любое расстояние между координатами происходит по теореме Пифагора о чем свидетельствует длины а. ** Любой угол интереспроисходит с помощью закона косинусов как показано на угол С. Передняя смещения № 3 со ссылкой на исходной оси (линия В) является = я-я, где я '= грех (C') ', и я = Sin (С). Улучшенный смещение № 3 по отношению к исходной оси является = II-II ', где П = соз (с) и II' = соз (C ')'. Эти формулы могут быть преобразованы, чтобы приспособить различные исходной оси, представляющей один из трех скелетных рычагов глотательном аппарата.

Рисунок 5
Рисунок 5. Результаты сравнивали шифер кинематических переменных, рассчитанных по координации сравнения 5 мл тонкой жидкой против 5 мл пудинг MBS ласточки (п = 39). AH = передняя движение подъязычная, SH = превосходит движение подъязычная, ОН м = подъязычная Экскурсия в ссылке на мandible, ОН у = подъязычная экскурсия по отношению к позвонков, SupLx = превосходит движение гортани, HyLx = hyolaryngeal приближение, LxEl = гортани высота (в сторону основания черепа), PhxSh = глотки укорочение, ОН т * = подъязычную экскурсию по отношению к нижней челюсти с С2 - 4 скалярного, LxEl * = гортани высота с С2 - 4 скаляр.

Переменная Измерение Исходная ось Скалярный Описание
Передняя движение подъязычная Позвонки см Описанный Ким и Маккалоу 2008 года, рассчитывает смещение подъязычной кости (координата 9) от линии, аппроксимирующей позвонков (линия, соединяющая координаты 3 и 5, что составляет С1 и С4 соответственно)
Улучшенный движение подъязычная Позвонки см Описанный Ки им McCullough 2008, вычисляет смещение подъязычной (координата 9) в направлении, параллельном линии, аппроксимирующей C1-C4 позвонков.
Подъязычной экскурсия (нижняя челюсть) Mylohyoid линия нижней челюсти см Рассчитывает смещение подъязычной кости к линии, аппроксимирующей mylohyoid линию нижней челюсти (координаты 1 и 3). Это измерение аппроксимирует функцию надподъязычный мышц.
Подъязычной экскурсия (позвонки) Позвонки см Опишите Леонардом и соавт., 2000, решает переднюю и превосходную вектор движения подъязычной кости далеко от линии, приближающуюся С1-С4 позвонков
Улучшенный движение гортани Позвонки см Описанный Logemann др.., 2000, вычисляет смещение гортани (координаты 8) в направлении, параллельном линии, аппроксимирующей позвонков
Hyolaryngeal приближение н / д см Описанный Леонард и соавт., 2000, вычисляет приближение подъязычной кости (координата 9) и гортани (координата 8)
Гортани высота н / д см Рассчитывает смещение задней гортани (координаты 7) к С1 (координат 3) аппроксимирующей вложения в stylopharyngeus.
Фарингальный укорочение н / д см Рассчитывает смещение ЕЭС (координаты 6) к твердому небу (координаты 2), приближающийся вложения на palatopharyngeus.
Подъязычной экскурсия (нижняя челюсть) Позвонки C2-4 Описанный выше, но использует С2-С4 скаляр (координаты 4 и 5) описывается Стил и соавт., 2011
Гортани высота (позвонки) Позвонки C2-4 Описанный выше, но уSES скалярное C2-C4 (координаты 4 и 5) описывается Стил и соавт., 2011

Таблица 1. Описания измерений смещения.

Переменная Измерение 5 мл тонкой жидкой (п = 234 измерений) 5 мл Пудинг (п = 234 измерений) р-значения
Означать Южная Дакота Означать Южная Дакота (2 хвостами Т-тест)
Передняя движение подъязычная 1.10 0.41 1.11 0.40 0.82
Улучшенный движение подъязычная 1.49 0.66 1.76 0,75 0.0001
Подъязычной экскурсия (нижняя челюсть) 1.37 0.48 1.45 0.48 0.09
Подъязычной экскурсия (позвонки) 1.93 0,57 2.15 0,69 0.001
Улучшенный движение гортани 3.32 0,88 3.60 1.03 0.003
Hyolaryngeal приближение 1.10 0,57 1.14 0.55 0.42
Гортани высота 2.53 0,67 2.70 0.76 0.02
Фарингальный укорочение 1.30 0.62 1.66 0.65 0.0000
Подъязычной экскурсия (нижняя челюсть) 0.36 0.12 0,38 0.13 0.06
Подъязычной экскурсия (позвонки) 0,67 0.16 0,71 0.19 0.01

Таблица 2. Значит, стандартные отклонения, и р-значения по 5 мл тонкой жидкой против 5 мл пудинг.

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

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 типа болюсных. Мы также обнаружили, что использование различных осей ведения расчета экскурсию подъязычной кости дали результаты, которые не были сильно коррелирует.

Сбор анатомическую данные ориентир сокращает время и удаляет изменчивость введенную многократных измерений, используемых в других методах 1,5-7. Полный комплект кинематических измерений могут быть рассчитаны и использованы в факторного анализа или главных компонент анализа, если могут видеть все координаты.Кроме того, если вопрос исследования включает меньшего числа переменных, меньше координаты могут быть необходимы для расчета меньший шифер измерения расстояний. Инициализация макро будет определять, какие из координат должна быть собрана. Этот метод был разработан с использованием открытых источников или доступного программного обеспечения в целях поощрения широкое применение в дисфагия исследований. Эти несколько шагов могут быть включены в коммерчески доступных программ, которые могут потенциально сделать этот метод возможно в клинических условиях.

Изменения в протоколе могут быть сделаны для размещения вычислительных предпочтения. ImageJ можете прочитать. AVI файлы и другие. QuickTime был выбран, чтобы сохранить наибольшее разрешение изображения с наименьшим размером файла. Включен Макрос файл Excel в своей первой версии. Как ограничения или проблемы выявлены и восстановлены в коде, новые версии будут загружены. Один известный проблема в том, что v1.0 не позволяет отсутствующих данных. Тока литийmitation является то, что результаты не могут быть получены в СИ (сообщили в сантиметрах) и анатомические единицы (как сообщалось C2 - C4 расстояние) одновременно. Текущее решение для инициализации один книги Excel сообщить единицы СИ, а другой, чтобы сообщить анатомические единицы, используя те же данные, собранные с помощью ImageJ. Эти и другие вопросы будут рассмотрены в течение долгого времени авторами (FO, WP).

Важнейшее значение для достоверности и надежности в этом методе является последовательность в: координировать отображение анатомических ориентиров, и рамка выбора для минимального и максимального перекодирования координат. Важно отметить анатомические ориентиры последовательно. Так как большинство кинематические измерения рассчитывается как разница в расстоянии в минимальной и максимальной длиной, последовательность гарантирует, что кинематические измерения представляют функцию интерес глотания. Выбор кадров можно смешивать в процессе сборки плохо контролируемым данных в рентгеноскопии люкс, где минимальный кадр, как описано в стEP 5.1 не отображены. Координаты собранные на максимум можно также смешивать, если камера и движение пациент внезапно. Подъязычной и гортани максимумы, как правило, достигается вблизи того же кадра, однако максимумы ЕЭС (представляющие глотки укорочение) может варьироваться. Каждый кадр представляет 30msec во времени. В случаях, когда много кадров отделяют максимальную экскурсию ориентиров 6 - 9, важно быть уверенным, что ориентиры нумеруются 1 - 5 остаются в силе.

Другие ограничения этого метода возникают на основе данных изображений. Этот метод выводит трехмерные пространственные отношения из двумерных данных. Рентгеноскопические изображения, как рентгенограммы, также подлежат увеличения и искажения, которые могут повлиять на действительность этих измерений. Достижение надежности между или внутри оценщик с плохим качеством изображения трудно. Наконец, есть кривая обучения, с достижением надежность.

В текущем исследовании, надежность была проверенасравнивая координаты, измеренные шести рейтинговых агентств; в том числе двух начинающих рейтинговых агентств, три рейтинговых агентств, имеющих опыт и одного эксперта. Мы обнаружили, что тренирующих воздействий надежность. Соглашение между начинающим рейтинговых агентств было МТП = 0,88, тогда как соглашение между более опытными и экспертных рейтинговых агентств было МТП = 0,95. Повторяющейся темой в обучении надежности был рамка выбора, что подчеркивает важность четких оперативных определениях минимальной и максимальной hyolaryngeal экскурсии повышения надежности. Наконец, качество изображения влияет надежность. Сравнивая строку переменных, подлежащих по теме, МКК были использованы для определения MBSS с низким качеством изображения. Для исследовательских целей мы предлагаем отвергая изображения с соглашением между оценщик КВК <0,70. В нашей группе, предметом с МУС = 0,54 для 5 мл тонкой жидкой ласточки и ICC = 0,47 для 5 мл пудинг был идентифицирован. Визуальный осмотр MBS подтвердил, что плохое качество изображения могут быть идентифицированы путем статистического анализа.

Этот метод позволяет для оценки изменения в расчете и интерпретации кинематических измерений 2. Особый интерес в дисфагия исследований, как движение подъязычной кости измеряется и интерпретировать. Подъязычной экскурсия рассчитана из разных осей ведения не сильно коррелируют. Коэффициент детерминации показывает, что подъязычная движение измеренное против позвонков ONLу прогнозирует 37% дисперсии движения подъязычной измеренного против нижней челюсти в качестве исходной оси в 5 мл тонких жидких ласточек и 24% в 5 мл пудинг ласточек. Это означает, что другие движения приходится движения подъязычной. Подъязычная кость прикрепляется к нижней челюсти и основания черепа по надподъязычный мышц. Поскольку нижняя челюсть остается относительно фиксированной при глотании, подъязычная приближается к нижней челюсти является представителем концентрической сокращением надподъязычный мышц. При измерении подъязычную движение против позвонков, вполне вероятно, что движение атланто-затылочного сустава (расширение головы или сгибание) является объединить с движением подъязычной приходящаяся на надподъязычный функции.

Измерение подъязычную экскурсию по отношению к нижней челюсти по конструкции более точно представляет базовое функциональная анатомия 8. Два исследования, связывающие уменьшенное движение подъязычную и риск для аспирации найдено отличающиеся результаты; один связан diminisheд превосходит движение подъязычной кости, а другой нашел передней движения 6,10. Оба измеряется подъязычную движение по отношению к позвонков. Чтобы определить, движение подъязычной является биомаркеров стремления, мы считаем, что исследования должны измерить подъязычную движение по отношению к скелетных рычагов, какие мышцы водоизмещением подъязычной придают, а не в отношении к позвонка, к которым они не придают.

При использовании измерений смещения в исследовании важно определить анатомические корреляты интерес. Тот факт, что подъязычная экскурсия рассчитана из разных осей ведения не сильно коррелируют подчеркивает необходимость рассмотрения, что кинематические измерения на самом деле представляют. Подъязычной экскурсия по отношению к позвонков представляет функцию ковариантную головы и расширения шеи и надподъязычный сокращения. Если понимание основной функцию надподъязычный мышц важнее, то подъязычная экскурсия измеряется в refereсть в нижней челюсти является более точным 3,8. Предлагаемые гортани возвышение и глотки укорочение переменные коррелируют с длинных мышц глотки, в задней подвеске мышц, которые поднимают гортань иннервируются черепных нервов IX и X 3,4. Тем не менее, другие мышцы помочь в гортани высоты и глотки сокращения. Преобразование координат позволяет измерить исследователи массив выбранных переменных, но переменные должны быть выбраны в контексте конкретного исследовательского вопроса. Поэтому важно, чтобы признать ковариантную функцию мышц, которые лежат в основе этих измерений.

Данные координат отображения может быть использован в морфометрического анализа для оценки ковариантные изменения формы в нормальных и аномальный глотании 11. Морфометрический анализ hyolaryngeal аппарата указывает опорно-двигательного аппарата необходима адаптация к различным условиям, включая глотание обесценения. Морфометрический анализ координат отображения глотания фуnction в конечном итоге может обеспечить более полезную информацию о биомеханике глотания и глотания ухудшение чем кинематики в одиночку. Будущие направления включают разработку базы данных координат в фенотипа глотания и глотания ухудшение используя кинематические результаты и анализ морфометрический. Такая база данных позволит нам определить основную функциональную анатомию глотания и глотания ухудшение, связанное с различной этиологии дисфагии. Координировать стратегия может быть также применен к другим методов визуализации, где координаты могут быть получены такие как динамическое МРТ или 320-детектора строке Multi-ломтик CT 12.

В целом, координировать данные используется для расчета нескольких надежных кинематические измерения hyolaryngeal движения при глотании. Кинематические измерения следует понимать в контексте исследовательского вопроса и основной анатомии. Некоторые из переменных смещений соединены с функцией конкретных групп мышц и сОме нет. Координаты могут быть также использованы в морфометрического анализа глотании.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Авторы заявляют, что они не имеют конкурирующие финансовые интересы.

Acknowledgments

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.

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).
Преобразование координат из Hyolaryngeal механики при глотании
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