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Medicine

嚥下Hyolaryngeal力学のマッピングを調整する

doi: 10.3791/51476 Published: May 6, 2014

Summary

座標マッピングは、嚥下の咽頭期にhyolaryngealバイオメカニクスの顕著な特徴を文書化する方法である。この方法は、解剖学的標識点の座標を記録するために画像解析ソフトウェアを使用している。これらの座標は、Excelマクロにインポートされ、嚥下障害の研究に有用関心の動変数に変換されます。

Abstract

hyolaryngeal動きを特徴づけることは嚥下障害の研究に重要です。従来の方法は、一方変性バリウムツバメ(MBS)を使用してhyolaryngeal力学のマッピングは、目的の複数の変数を計算するために1つの座標を使用して一つの座標運動学的測定値を得るために複数の測定を必要とする。デモのために、10動の測定は、2つの異なるタイプのボーラスを飲み込むの違いを決定するために、1つの座標から生成した。脊椎骨と下顎骨に対する舌骨の遠足の計算は、基準の軸の重要性を決定するために相関している。

マッピングの方法論を座標を示すために、40のMBSの研究は無作為には知られていない嚥下障害と健常被験者のデータセットから選択した。 5ミリリットル薄い液体ボーラスおよび5mlプリンツバメ各被験者から測定された。ナイン座標、頭蓋底、下顎、脊椎やヒョリの要素をマッピングする喉頭複合体は、最小および最大hyolaryngealエクスカーションのフレームで記録した。座標は、数学的にhyolaryngeal力学の10の変数に変換した。

評価者間信頼性は、内相関係数(ICC)により評価した。両側t検定は、ボーラス粘度による運動の差異を評価した。参照の異なる軸に対する舌エクスカーション測定は相関していた。 0.97 - 18座標の6人の評価者のうち、評価者間の信頼性は、ICC = 0.90の範囲であった。 10運動学的測定のスレートは、6の評価者間の対象者と比較した。一つ外れ値は拒否され、残りの信頼性スコアの平均は、ICC = 0.91、0.84だった - 0.96、95%信頼区間。 10運動学的変数(5ミリリットル薄液体対5ミリリットルプリンツバメ)を比較ボンフェローニ補正と両側t検定は、舌の遠足、喉頭の動き、および咽頭shorteninにおいて統計的に有意な差が認められた得た(p <0.005)。参照の2の異なる軸から舌の遠足測定のピアソンの相関があった。R = 0.62、R 2 = 0.38、(薄液体); R = 0.52、R 2 = 0.27、(プディング)。

ランドマークの座標を得ることは、嚥下障害の研究に有用なビデオX線透視画像から複数の運動学的変数を生成するための信頼できる方法である。

Introduction

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嚥下の咽頭相は、気道を保護しながら、食道に口腔からボーラスを転送するために20以上の筋肉や、複数の骨格要素が関与する複雑な過程である。咽頭収縮、hyolaryngeal複合体の要素(舌骨、喉頭、および上部食道括約筋を含め関連する構造)の前には、消化管に呼吸管を変換するために変位する。喉頭の前方に離れて対向ボーラスの軌道から、再配置され、上部食道括約筋を開放延伸される。ビデオ透視嚥下試験(また、MBSとして知られているバリウムツバメ調査を修正)から取られた運動学的測定がhyolaryngeal錯体1の複数の動きを定量化するための主要な研究方法である。

定量的なビデオ透視測定は、基準の異なる軸嚥下機能を測定するために有用であるが、及び運動学的測定値2の種々の方法のうちの互換性のない所見の測定結果のスカラ。臨床医は手動制御の下で、患者とX線透視装置の動きは、この複雑な生理的プロセスの測定精度を混乱させる。さらに重要なことは、運動学的な測定が必ずしも無秩序嚥下を評価するための重要な構造と機能の関係を反映していない。特に舌の運動学は、椎骨と整合解剖学的面を基準における前方または優れた方向への移動を追跡するために設計されています。しかし、この構成では、舌骨を一時停止する筋肉の作用線を表すものではありません。

嚥下の咽頭相におけるhyolaryngeal上昇の二スリング機構( 1)3,4同定されている。舌骨上筋は前部の筋肉スリングを含み、長い咽頭筋はPを含み、筋肉のスリングをosterior。これらの筋肉は、舌、喉頭、および上部食道括約筋を形成する構造を含むhyolaryngeal複合体の様々な要素を高める。

hyolaryngeal力学の座標マッピングは、前部と後部の筋肉のスリング( 図2)のhyolaryngeal複雑表す接続点の3骨格のレバーや機能をマッピングするために9簡単に識別できる解剖学的ランドマークを利用しています。嚥下時、hyolaryngeal複合体の各骨格レバーと機能が動いている。座標を収集することによって、システムは、任意の時間枠内に捕捉することができる。三角座標の変換は、嚥下中にhyolaryngeal運動の複数の運動学的測定値を生成するために使用することができる。変数は、文献に報告所見との比較のために計算された、または対象の構造への関数関係を表す新しい測定値を生成するために使用することができる。

本稿の主な目的は、変更されたバリウムツバメ(MBS)の研究から収集された解剖学的ランドマーク座標の単一のセットから計算された複数の運動学的な測定値を生成する方法を示すことです。私たちは、ある専門家、経験を持つ3人の評価者、および2初心者を含む6種類の研究者の評価者間の信頼性を判断するために内相関係数を使用して、この方法の信頼性を文書化する。キネマの結果から、ボーラスの一貫性により力学を飲み込むの違いを評価する。最後に、舌の動きを測定する際に使用される基準の軸の重要性に関するMolefenterとスティールが提案し、問題が対処されている。この質問にアプローチするために、我々は両方のボーラスタイプの座標の同じセットから計算され、脊椎を参考にし、下顎を参考に舌の遠足の測定値を比較します。舌骨運動を測定するこれらの2つの方法は、関係機能する同一の構造を表す場合ヒップ、そして結果は、相関されなければならない。

この研究では、40側面のMBS研究は無作為ジョージアリージェンツ大学施設内倫理委員会によって承認された研究プロトコルの下や医科大学の音声と嚥下イヴリントラメル研究所との共同研究で139の通常の研究のコレクションから選ばれたサウスカロライナ州。この方法の有用性を実証するために、hyolaryngeal運動学を特徴付ける10の変数が座標データの同じセット( 表1)から計算した。これらの計算された測定値の七は、以前含む文献で ​​使用されている:前方および脊椎5を参照するに優れた舌の距離測定;前部とも脊椎6を参照したC2〜4の長さの比、などの優れた舌の変位;脊椎7を参照すると喉頭の優れた運動; hyolaryngeal approximatイオン1;椎骨1を参照すると、最大舌遠足。また、3つの新規の測定が計算された:咽頭短縮が口蓋咽頭筋、茎突咽頭筋を表現する作用線以下の喉頭隆起し、舌骨上筋4,8の添付ファイルを近似舌遠足の添付ファイルを近似する。

専門家の頭頸部解剖(WP)、限られた経験服用測定(CJ、SR、TT)、二つの研究者、初心者(RS、JT)を有する3つの研究者らは、以下に記載のプロトコルを使用して、マッピング座標データを得た。専門家(WP)は、経験を持つ3人の評価者を訓練しており、これらは順番に2初心者評価者を訓練した。被験者が座標から算出された座標データ及び結果の評価者間信頼性は、内相関係数9により決定した。両側t検定をstatisticallを決定するために、各変数に対して行ったボーラス種類のY有意差。ピアソン相関係数と決定係数は5ミリリットル薄液体ツバメと5ミリリットルのための参照軸として下顎と舌遠足に対する参照軸として脊椎骨で計算舌の遠足の結果との間の合意を評価したプリンツバメ。

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Protocol

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1。コンピュータの設定

  1. ImageJの、MacXのビデオコンバーター無料版(Mac用)、およびQuickTime(材料/機器の表を参照):Macintoshの場合、次のオープンソースまたはフリーソフトウェアをダウンロードする。
  2. ImageJの、MPEG Streamclipの(PC)、およびQuickTime(材料/機器の表を参照):PCの場合、次のオープンソースまたはフリーソフトウェアをダウンロードする。

2ビデオクリップの準備

  1. ファイル変換。 ImageJの中のデータ収集のために。MOV、生のビデオファイルを変換します。注:使用可能なビデオは、視野内の下顎、硬口蓋、C1〜C4脊椎、喉頭と咽頭を含むべきである。 ImageJの処理ツールは、画質の問題を改善することができます。
    1. パソコンで、MPEG Streamclipのは、>>ファイル経由で開いているファイルを生。AVIビデオファイルをロードし使用して目的のクリップを選択する。ファイル>>のQuickTimeへのエクスポート]を選択します。
    2. Macは、MacXのビデオコンバーターを使用すると、「ファイルを追加」をクリックすると、COのためのビデオ(複数可)を選択しますnバージョン。複数の動画は、このアプリケーションを使用して一度に変換することができる。
    3. 出力設定]セクションで、[参照]ボタンをクリックして、変換されたファイルを保存したい場所を選択します。
    4. 「MOVに」タブをクリックします。 「ビデオ設定」セクションの下の出力形式はMOVであることを確認してください。 [開始]をクリックします。
  2. 編集クリップの長さ。メモリは、ImageJのに制限されています。それは、それぞれのファイルを作ることが飲み込むことをお勧めします。
    1. オープンMOV。 QuickTimeの(PCまたはMac)を使用して、ステップ2.1で作成したビデオファイル。
    2. データ収集中に使用されたMBSプロトコルによって概説オーディオ·キューによって、またはスワロー系列で5ミリリットル薄液体とプリンツバメを識別します。
    3. 編集>>トリムを選択し、全体の5ミリリットル薄い流体ツバメが可視化されるように、トリミングバーを調整します。トリム]をクリックします。
    4. ファイル>> [エクスポート]を選択し、COOに対象データ(性別、年齢、病因、ボーラスタイプ)をリンクするために使用されるフ​​ァイル名を作成rdinateマッピング結果。
    5. プリンツバメ(または関心のある他のボーラスの場合)に対して繰り返します。

3 DE-識別する画像

  1. ファイルは任意の個人の健康情報(PHI)が含まれていると識別解除する必要がある場合は、画像J( - 4.2 4.1を参照)を使用してファイルをアップロードします。
  2. PHIを除外する嚥下研究をフレーム矩形ツールを使用してください。画像>>クロップ]を選択します。その後、[ファイル>>別名で保存>> QuickTimeムービー。
  3. 以下のようにダイアログボックスを設定します。圧縮>>ソレンソン3;品質>>最大値は、適切なフレームレート(通常は30 FPS)を入力します。

4。測定するための準備

  1. ImageJのを開きます。ツールバーの「>>」アイコンをクリックしてください。 >>アローラベリングツールを選択します。
  2. 画像をアップロードする。 QuickTimeのアイコンをクリックします。ドロップダウンメニューから「スタックとして開くムービー」を選択し、編集されたQuickTimeクリップを探します。 IMAGE Jは、メモリの制限のために全体のツバメ調査を(ステップ2.2を参照)を開きません。メモリは、最小限の編集>>オプション>>メモリ&スレッドを選択することで拡張することができます。
  3. 画像品質を改善するために画像を処理する。セレクトプロセス>>数学>>追加。プレビューボックスをチェックして、所望の画質に番号を調整します。画像のスタック全体を処理するには、yes返事。
  4. 測定値を設定します。 ImageJのメニューからの測定値を設定します。>>分析]を選択します。ダイアログボックスマーク「スタック位置」と「反転Y座標」で。他のマーク解除すべて。
  5. ツールバーからマルチポイントツールを選択します。シーケンス内の解剖学的ランドマークをクリックします(5.0参照)
  6. マルチポイントツールを使用して。
    1. メニューやキーボードコマンド+ M(PC用コントロール+ M)からの分析>>数値データを選択して、すべてのポイントの測定を行う。
    2. コマンド+(PC用コントロール+ A)とすべてのポイントを削除します。
    3. Oを置くと、単一のポイントを削除するポイントverを、コマンド·オプションキーを押しながら削除するポイントをクリックしてください。
    4. ポイントの上にマウスをクリックする、新しい場所にポイントをドラッグ&ドロップで特異点を移動します。
    5. 矢印キーと一緒にすべてのポイントを移動します。

5。マッピングのランドマーク

  1. 事前に口頭相の明確なフレームに最初のフレーム、事前に開始します。前ツバメの経口輸送の開始に舌の前部、優れたマージンボーラスの位置を観察します。最初の9の座標を設定するには、このフレームを使用してください。
  2. 図3aおよび3bを参照)、以下の解剖学的において第9の座標をマッピングするImageJのマルチポイントツールを使用
  3. コマンド+ Mキー(PC用コントロール+ M)を使用して、最初の9の座標を記録します。
  4. 舌骨が前方と優れた方向の最大位置に到達するまでの進歩は、フレーム。インにフレームを進めることによって、最大限のを確認してください舌のURE降下は、次のフレームで開始されます。
  5. 彼らの新しい位置に5 - ポイントの1を変える。 14 - 10を調整するように、これらの新しい位置が記録されます。
  6. 今度は18座標となる点9を、再配置注:フレームは、おそらく次の2つのステップのために変化します。
  7. 最大喉頭挙上を描いたフレームの位置を確認します。 16及び17座標となる点7および8を、調整する。
  8. UES、ポイント6(15座標)の最大可動域を表すフレーム(複数可)を検索します。最大舌フレームから、ボーラスが下咽頭のUEによって妨害されているフレームを探します。 UESの最大18座標表現するために、最小フレームからUEのための座標点を調整します。
  9. コマンド+ Mキー(PC用コントロール+ M)を使用して第二の9の座標を記録します。
  10. 座標19と20のための放射線不透過性マーカーの最大直径を表す軸でのスカラ(ペニー1.9センチのリング)のエッジをマークします。
  11. レコードスカラは、コマンド+ Mキーを使用して、座標S(コントロール+ PC用M)。

6。マクロを使用して、関心の運動の測定にデータを座標変換(このマクロの命令がファイルに含まれています)Excelファイルを使用可能に

注意:マクロに埋め込 ​​まれた三角関数の計算は、運動学的な測定( 図4)を計算します。

  1. Joveの記事ページから「CoordinateMapping.xlsm」をダウンロードしてください。
  2. ファイルを初期化するために、スプレッドシート上の指示に従ってください。結果、データ、入力シート:初期化マクロは含めて3枚を作成します。注意:Macintoshユーザーは、マクロを実行するExcelで開発者ツールを有効にする必要があります。
  3. コピーは、ImageJの結果ウィンドウから調整し、「入力シート」で指定されたセルに貼り付けます。 「datacaptureline "マクロを実行します。
  4. 結果は、「結果」シートに表示されます。座標データの行は、「データ」シートに表示されます。

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Representative Results

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0.97 - 独立80ビデオ透視ファイルを分析した6研究者(40科目から2ボーラストライアル)によって収集された座標の内相関係数(ICC)は=、ICCから0.90の範囲であった。次のようにグループによるICCの座標のの内訳は次のとおりです#1の座標 - 5(最小​​hyolaryngeal遠足の骨格要素は)平均= 0.93、0.91から0.95、95%信頼区間を、 9(最小hyolaryngeal遠足でhyolaryngeal複合体)= 0.94、092意味 - - #6座標0.96、95%信頼区間を、 #10を調整 - 0.95、95%信頼区間 - 14(最大hyolaryngeal遠足の骨格要素は)= 0.93、0.91を意味する。 18(最大hyolaryngeal遠足でhyolaryngeal複合体)平均= 0.96、0.94 - - 0.97、95%信頼区間と、#15を調整します。これらの結果から判断するとの間に強い信頼性のマッピングを使用して座標達成可能であることを示している。

ICCの対象とボーラスによって6つの独立した評価者から収集された座標から計算された10の変数飲み込む明らかにしたICCとの単一の対象= 5ミリリットル薄液体ツバメとICC = 0.47のための0.54。このMBS研究の目視検査は、画質不良が確認された。この主題を除く、すべてのICCおよび95%信頼区間の平均値は、0.91である 分析されたMBSファイルの残りの0.84から0.96。これらの結果は、変数の間の判定の信頼性は、特定のファイルの画質が許容可能であるかどうかを決定するのに有用であることを示している。

両側t検定を用いて計算された変数によって、5ミリリットル薄い液体嚥下および5mlプリン嚥下の比較が含まれた(n = 234)は、すべての測定と次のp値を生じた:アリ。舌の動き、P = 0.82、燮。舌運動P = 0.0001、舌骨エクスカーション(下顎)P = 0.09、舌エクスカーション(脊椎)P = 0.0005、燮。喉頭運動P = 0.003、Hyolaryngeal近似P = 0.42、喉頭挙上のP = 0.02、咽頭ショートニング M> P = 0.0000、舌骨エクスカーション(下顎、C 2 - C 4)、P = 0.06、喉頭挙上(C 2 - 4)P = 0.01( 図5)(表2)。これらの結果は、運動学的変数は、このランダムなサンプルでは、​​ボーラス粘度によって異なるかを示す。

次のようにピアソン相関係数と5ミリリットル薄液体と5ミリリットルプディングツバメのための参照軸として下顎に比べ舌の遠足に対する参照軸として脊椎骨で計算舌の遠足の決定係数は、次のとおりです。R = 0.621 であり、r 2 = 0.37(5ミリリットル薄い液体)、およびr = 0.49 であり、r 2 = 0.24(5ミリリットルプリン)。この結果は、舌の動きは多因子であることを示している。舌骨上筋が単独で舌骨に変位した場合、これらの測定が強く(> 0.90)に相関されることになる。

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図1のサスペンドと舌、喉頭、甲状舌(TH)、上部食道括約筋(UES)を含むhyolaryngeal複合体の要素を高める筋肉スリングのイラスト:。前方筋肉スリング1)2をオトガイ舌骨)、前二腹筋3。 )4の顎舌骨)5を茎突舌骨)事後二腹筋。;耳管咽頭筋8)。口蓋咽頭7)。筋肉のスリング6を後方。)茎突咽頭筋。

図2
図2。ナイン座標(青色で)(赤)、下顎、頭蓋底、および脊椎をマッピングし、(緑色)hyolaryngeal複合体の要素。

図3a下顎の本体の下位行が硬口蓋どこの下顎、#2 =後部エッジのsymphyseal輪郭を満たし、MBSに可視化されるように3骨格レバーをマッピングする5座標の図3a。ランドマーク(#1 =下顎、それはアトラス(C1)の下顎、#3 =前結節、C2椎骨、C4の椎骨の#5 =前下エッジ)の#4 =前下縁部の枝の前縁を横切る。

図3b
舌、喉頭、および上部食道括約筋を含むhyolaryngeal複合体の要素をマッピングする4つの座標のための図3b。ランドマーク(#6 =劣る空気COLUMN上部食道括約筋、#7 =後部、気管気柱(後部喉頭)の輪状軟骨の下縁に下咽頭近位、#8 =前方、気管気柱(前方喉頭の輪状軟骨の下縁)、#9舌骨の=前下エッジ)。

図4
図4の三角変換座標データは:(例椎骨C1-C4で表される)を基準軸としてレバーに対する第指名xをランドマーク元舌骨)の動きを追跡するために、yは座標:1 = C1、2 = C4、3 =舌。興味のあるさて、B =基準軸、C =角度=斜辺。 *座標​​間のすべての距離は、長さAによって示されるようにピタゴラスの定理を使用して導出されている。 **関心のある任意の角度参照の軸を基準に#3の角度で前方変位により実証されるように余弦の法則を用いて導出(線b)= I'-iは、ここで、i '= SIN(C')a 'とI =さ罪(C)A。参照の軸を基準に#3の優れた変位は= II-II '、II = COS(C)A及びII' = COS(C ')A'です。これらの式は嚥下装置の三骨格レバーの1つを表す参照の種々の軸を収容するように変換することができる。

図5
図5。5ミリリットルを比較する座標薄い液体対5ミリリットルプリンのMBSツバメ(N = 39)から計算された運動学的変数のスレートを比較結果。 AH =前方舌の動き、SH =優れた舌の動き、彼M =舌 Mを参考に遠足andible、彼V =舌 脊椎を参考に遠足、 C 2と下顎を参考にSupLx =喉頭の動き、HyLxは= hyolaryngeal近似LxEl(頭蓋底に向かって)=喉頭挙上、PhxSh =咽頭短縮、彼のM * =舌遠足- 4スカラ、LxEl * =喉頭隆起4スカラ - C2を持つ。

測定変数リファレンスの軸スカラー説明
前歯舌の動き脊椎 CM Kimとマッカ2008によって記述さ、舌の変位を算出する(それぞれ、C1とC4を表す線を接続座標3と5)離れて椎骨を近似する直線から(9座標)
優れた舌の動き脊椎 CM Kで記述イムとマッカロー2008、C1-C4椎骨を近似する直線に平行な方向(09座標)舌骨の変位を算出する。
舌可動域(下顎) 下顎の顎舌骨筋線 CM 下顎の顎舌骨筋線(座標1&3)を近似直線に向けて舌骨のずれを計算します。この測定は、舌骨上筋の関数を近似する。
舌遠足(脊椎) 脊椎 CM レナードらによって説明してください。、2000年に、C1〜C4椎骨を近似し、前と離れ線から舌骨の運動の優れたベクトルを解決します
上喉頭の動き脊椎 CM Logemannら、2000によって記載され、椎骨を近似する直線に平行な方向の変位を喉頭(8座標)を算出する
Hyolaryngeal近似 N / A CM レナードら、2000によって記載され、舌の近似を算出する(9座標)および喉頭(8座標)
喉頭挙 N / A CM 茎突咽頭筋の添付ファイルを近似C1に向けて後部喉頭(7座標)(3座標)の変位を計算します。
咽頭短縮 N / A CM 口蓋咽頭の添付ファイルを近似(2座標)硬口蓋に向かって(6座標)UESの変位を計算します。
舌可動域(下顎) 脊椎 C2-4 上述したが、C2-C4スカラーを使用する(4座標および5)スティールらによって記載され、2011
喉頭挙上(脊椎) 脊椎 C2-4 uは、上述したが、C2-C4スカラー(4座標および5)スティールらによって記載され、2011ゲ

表1。変位測定の説明。

測定変数 5ミリリットル薄い液体(N = 234の測定値) を5mlプリンた(n = 234の測定) p値
平均 SD 平均 SD (2両側T検定)
前歯舌の動き 1.10 0.41 1.11 0.40 0.82
優れた舌の動き 1.49 0.66 1.76 0.75 0.0001
舌可動域(下顎) 1.37 0.48 1.45 0.48 0.09
舌遠足(脊椎) 1.93 0.57 2.15 0.69 0.001
上喉頭の動き 3.32 0.88 3.60 1.03 0.003
Hyolaryngeal近似 1.10 0.57 1.14 0.55 0.42
喉頭挙 2.53 0.67 2.70 0.76 0.02
咽頭短縮 1.30 0.62 1.66 0.65 0.0000
舌可動域(下顎) 0.36 0.12 0.38 0.13 0.06
舌遠足(脊椎) 0.67 0.16 0.71 0.19 0.01

表2。平均、標準偏差、および5ミリリットルのp値薄い液体対5ミリリットルプディング。

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Discussion

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この研究は、嚥下運動hyolaryngeal複数の運動学的測定値を算出するために、解剖学的ランドマークの座標データを用いた方法の有用性を実証する。座標計算の変数の2初心者評価者を含む6評価者の評価者間信頼性は(ICC> 0.90)強かった。健康的な非嚥下障害の成人のランダムなサンプルからの代表的な結果は、2つのボーラスのタイプに応じて、いくつかの運動学的変数の違いを示した。我々はまた、舌骨の可動域を計算するための基準の異なる軸を使用することを強く相関していなかった結果が得られたことがわかった。

解剖学的ランドマークデータを収集する時間を短縮し、他の方法1,5〜7で使用される複数の測定により導入された可変性を除去します。すべての座標が表示されている場合は、運動学的測定の完全な補完は、因子分析や主成分分析で計算して使用することができる。調査質問が少ない変数を含む場合あるいは、より少ない座標は距離測定値の小さいスレートを計算するために必要とされ得る。初期化マクロは、収集する必要がある座標のかを決定します。この技術は嚥下障害の研究に広く利用を奨励するために、オープンソースまたは容易に入手可能なソフトウェアを使用して開発されました。これらの複数のステップは、潜在的に臨床現場でこの技術が実現可能にできた市販のソフトウェアに組み込むことができる。

プロトコルへの改変は、コンピューティング環境設定に適応させることができる。 ImageJのでは読むことができます。aviファイルを他の中。 QuickTimeのは、最小のファイルサイズが最大の画像解像度を保持することを選択した。マクロは、その最初のバージョンであるExcelファイルを可能にしました。制限や問題がコードで識別され、修復されると、新しいバージョンがアップロードされます。一つの既知の問題は、V1.0は、データの欠落を許容しないということです。現在の李同時に - mitation結果がSI(センチメートル単位で報告される)、および(C4距離C2として報告される)の解剖学的単位で生成することができないことである。現在のソリューションは、ImageJのを使用して収集し、同じデータを使用して、解剖学的単位を報告するSI単位と別のものを報告するために1 Excelブックを初期化することである。これらおよびその他の問題については、著者(FO、WP)により経時的に対処されることになります。

座標の最小値と最大記録するための解剖学的ランドマークのマッピング、およびフレーム選択座標:この方法では、妥当性と信頼性に重​​要での一貫性である。それは一貫して、解剖学的ランドマークをマークすることが重要です。ほとんどの運動学的測定は、最小および最大測定値の距離の差として計算されるので、一貫性が運動学的測定は、目的の嚥下機能を表すことを保証する。フレーム選択は、STで最小フレーム説明したように、X線透視スイートでコントロール不良のデータ収集により混乱することができますEP 5.1は画像化されていません。カメラと患者の動きが急な場合、最大で収集座標も混乱することができます。舌骨と喉頭の最大値は、通常、同一のフレームの近くで達成されるが(咽頭短縮を表す)UESの最大値は変更することができる。各フレームは、時間に30ミリ秒を表します。多くのフレームが目印6の最大可動域分離例では - 5の場所にとどまる - 9は、ランドマークが1の番号ことを確認することが重要である。

この技術の他の制限は、撮像データを使用することから生じる。この技術は、二次元データから3次元の空間的関係を推測する。透視画像は、X線写真のように、これらの測定の妥当性に影響を与える可能性がある、また、倍率や歪みの対象となっている。画質不良と相互またはイントラ評価者の信頼性を達成することは困難である。最終的には信頼性を達成するに関連付けられている学習曲線があります。

現在の研究では、信頼性がでテストされました6評価者によって測定された座標を比較すること; 2初心者評価者、経験と1専門家と3評価者を含む。私たちは、トレーニングは、信頼性に影響することがわかった。より多くの経験豊富な専門家の評価者間の合意が、ICC = 0.95であったのに対し、初心者の評価者との間の協定は、ICC = 0.88だった。信頼性の訓練の定期的なテーマは、信頼性を向上させるために、最小値と最大hyolaryngeal遠足の明確な運用定義の重要性を強調し、フレーム選択だった。最後に、画像品質、信頼性に影響を与える。被験体による被験体変数の文字列を比較することにより、ICCを貧画質でのMBSを同定するために使用した。研究目的のために我々は、ICC <0.70の評価者間の合意で画像を拒否提案する。私たちのコホートでは、ICCを有する被験者は= 5ミリリットル薄液体ツバメとICCのための0.54 = 5ミリリットルプディング​​のための0.47を同定した。 MBSの目視検査が悪い画質を統計解析により同定することができることを確認した。

この手法は、運動学的な測定2の計算及び解釈の変化を評価することができます。嚥下障害の研究に特別な関心の舌の動きを測定し、どのように解釈されるかである。参照の異なる軸から計算舌遠足強く相関していなかった。決定係数は、舌の動きがONL脊椎に対して測定ことを示していyは5ミリリットル薄液体ツバメと5ミリリットルプディング​​ツバメが24%における基準軸として下顎に対して測定舌の動きの分散の37%を予測する。これは、他の動きは舌の動きを考慮していることを示します。舌骨は舌骨上筋によって下顎および頭蓋底に取り付けられている。下顎が比較的嚥下中に固定されたままであるため、下顎に近づいて舌骨は舌骨上筋の求心性収縮を表している。脊椎に対する舌の動きを測定する場合には、環椎後頭接合部(ヘッド拡張子または屈曲)の移動は舌骨上の機能に起因する舌の動きと融合されている可能性があります。

より正確な設計により、下顎を参考に舌可動域を測定することは、根底にある機能的な解剖学8を表します。吸引のために減少した舌の動きやリスクを関連付ける二つの研究は、異なる結果が見つかりました。 1関連するdiminishe舌のD優れた運動やその他の発見前方運動6,10。どちらも、脊椎に関連して舌の動きを測定した。舌の動きが誤嚥のバイオマーカーであるかどうかを判断するために、我々は研究ではなく、彼らが付着しないために、椎骨との関係よりも、舌骨を変位筋肉が付着する骨格レバーとの関係で舌の動きを測定しなければならないと主張している。

関心対象の解剖学的相関を規定することが重要な研究の変位測定値を使用した場合。参照の異なる軸から計算さ舌遠足が高度に相関していない発見は、運動学的な測定が実際に表現するかを検討する必要性を強調している。脊椎を参考に舌遠足は頭頸部伸展と舌骨収縮の共変関数を表す。舌骨上筋の基本的な機能を理解することがより重要である場合には、舌骨遠足refereで測定下顎にNCEは、より正確な3,8である。提案された喉頭挙上および咽頭短縮変数は長い咽頭筋、IXおよびX 3,4脳神経によって支配喉頭を上げる筋肉の後部スリングに相関している。しかし、他の筋肉は喉頭挙上および咽頭の短縮に役立つ。座標マッピングは、研究者は、選択した変数の配列を測定することができますが、変数は特定の研究課題との関連で選択されるべきである。それは、これらの測定の基礎となる筋肉の共変機能を認識することが重要である。

座標マッピングデータ11を嚥下正常および異常における共変形状変化を評価するために、形態学的分析において使用することができる。 hyolaryngeal装置の形態学的分析は、障害嚥下など様々な条件に筋骨格adaptionsを示している。座標マッピング嚥下FUの形態計測分析nctionは、最終的には一人で運動学よりも障害嚥下と嚥下のバイオメカニクスに関するより有用な情報を提供することがあります。今後の方向性は、表現型の嚥下に座標のデータベースを開発し、運動学的な結果と形態計測分析を用いて障害嚥下含まれています。このようなデータベースは、私たちは嚥下障害の様々な病因に関連した障害嚥下と嚥下の基盤となる機能的な解剖学的構造を決定することが可能になる。座標戦略は座標は、ダイナミックMRI又は320 -検出器横列マルチスライスCT 12として得ることができる他の撮像モダリティにも適用することができる。

要するに、座標データは、嚥下にhyolaryngeal運動の複数の信頼できる運動学的測定値を計算するのに便利です。動測定が研究課題とその下の解剖学の文脈の中で理解されなければなりません。変位変数のいくつかは、特定の筋肉群の機能及びsに結合されているOMEはありません。座標はまた、嚥下の形態学的分析に使用することができる。

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Disclosures

著者は、彼らが競合する経済的利益を持っていないことを宣言します。

Acknowledgments

著者はKendrea Focht、CSCD、CCC-SLP、および音声のためのイヴリントラメル研究所を確認し、この方法論を示すために使用されるフ​​ァイルを画像化するMBSを共有するため、サウスカロライナ医科大学で飲み込む。トランスレーショナル科学とグラント番号1K24DC12801で(PI:マーティン·ハリス)を進めるためのナショナルセンターからこれらのMBSデータは、付与数TL1TR000061(Focht PI)によって資金を供給学外支援を通じて収集された難聴の国民の協会やその他のコミュニケーション障害から、とマークとイヴリントラメル·トラストからの校内支援。難聴やその他のコミュニケーション障害の国民の協会からの助成金番号F31DC011705でサポートされている間、これらの方法は、もともと主任研究員によって開発されました。内容はもっぱら著者の責任であり、必ずしも難聴の国民の協会やその他のコミュニケーション障害や国立研究所の公式見解を示すものではありません。健康。

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

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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).
嚥下Hyolaryngeal力学のマッピングを調整する
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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).

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