Waiting
Login processing...

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

Medicine

Coördineren Mapping van Hyolaryngeal Mechanics in Slikken

doi: 10.3791/51476 Published: May 6, 2014

Summary

Coördineren mapping is een methode van documenteren meest opvallende kenmerken van hyolaryngeal biomechanica in de faryngeale fase van het slikken. Deze methode maakt gebruik van beeldanalyse software om coördinaten van anatomische oriëntatiepunten opnemen. Deze coördinaten worden in een Excel-macro geïmporteerd en vertaald naar kinematische variabelen van belang zijn nuttig bij dysfagie onderzoek.

Abstract

Karakteriseren hyolaryngeal beweging is belangrijk om dysfagie onderzoek. Voorafgaand methoden vereisen meerdere metingen op een kinematische metingen terwijl verkrijgen coördineren in kaart brengen van hyolaryngeal mechanica gebruik Modified Barium Swallow (MBS) maakt gebruik van een set coördinaten om meerdere variabelen van belang te berekenen. Ter demonstratie werden tien kinematische metingen gegenereerd uit een set van coördinaten aan verschillen in het slikken van twee verschillende types bolus bepalen. Berekeningen van tongbeen tocht tegen de wervels en onderkaak samenhangen met het belang van referentieassen bepalen.

Om aan te tonen coördineren mapping methodologie, werden 40 MBS studies willekeurig geselecteerd uit een dataset van gezonde normale proefpersonen met geen bekende slikken bijzondere waardevermindering. Een 5 ml dunne vloeibare bolus en een 5 ml pudding zwaluwen werden gemeten van elk onderwerp. Negen coördinaten, in kaart brengen van de schedelbasis, onderkaak, wervels en elementen van de hyolarynx complex, werden opgenomen in de frames van minimale en maximale hyolaryngeal excursie. Coördinaten werden wiskundig omgezet in tien variabelen van hyolaryngeal mechanica.

Interbeoordelaarsbetrouwbaarheid werd geëvalueerd door Intraclass correlatiecoëfficiënten (ICC). Tweezijdige t-tests werden gebruikt om verschillen in kinematische viscositeit bolus evalueren. Tongbeen excursie metingen tegen verschillende referentie-as werden gecorreleerd. Interbeoordelaarsbetrouwbaarheid tussen zes beoordelaars voor de 18 coördinaten varieerde van ICC = 0,90-0,97. Een lei van tien kinematische metingen werd vergeleken door betrokkene tussen de zes beoordelaars. Een uitschieter was afgewezen, en het gemiddelde van de resterende betrouwbaarheid scores was ICC = 0,91, 0,84-0,96, 95% CI. Tweezijdige t-toetsen met Bonferroni correcties vergelijken tien kinematische variabelen (5 ml dunne vloeistof vs 5 ml pudding zwaluwen) toonde statistisch significante verschillen in tongbeen excursie, superieure larynx beweging, en keelholte shortening (p <0,005). Pearson correlaties tongbeen excursie metingen uit twee verschillende referentieassen waren: r = 0,62, r 2 = 0,38 (dunne vloeistof); r = 0.52, r 2 = 0,27, (pudding).

Het verkrijgen mijlpaal coördinaten is een betrouwbare methode om meerdere kinematische variabelen uit video doorlichtbeelden nuttig in dysfagie onderzoek te genereren.

Introduction

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

De faryngeale fase van het slikken is een complex proces waarbij twintig spieren en meerdere skeletelementen een bolus brengen van de mondholte in de slokdarm en beschermt de luchtwegen. Voorgaande keelholte vernauwing, elementen van de hyolaryngeal complex (tongbeen, strottenhoofd en bijbehorende bouwwerken inclusief de bovenste slokdarm sfincter) worden verplaatst naar een respiratoire leiding te zetten in een spijsverteringskanaal. Het strottenhoofd is opnieuw gelegen naar voren uit de buurt van de baan van een tegemoetkomende bolus, en de bovenste slokdarm sfincter wordt opgerekt. Kinematische metingen van video fluoroscopisch slikken studies (ook bekend als een MBS of Modified Barium Swallow Studies) zijn de primaire onderzoeksmethode voor het kwantificeren van de verschillende bewegingen van de hyolaryngeal complex 1.

Hoewel kwantitatieve fluoroscopische video metingen zijn nuttig voor het meten slikken functie verschillende referentieassenen scalairen van de meting blijkt dat er die onverenigbaar zijn tussen de verschillende methoden van kinematische metingen 2 zijn. De beweging van de patiënt en arts fluorescoop onder handmatige besturing verwart ook de nauwkeurigheid van het meten van de complexe fysiologische processen. Belangrijker hebben kinematische metingen niet noodzakelijkerwijs structuur naar functie relaties belangrijk na te gaan wanordelijke slikken. Kinematica van het tongbeen in het bijzonder zijn ontworpen om beweging te volgen in een voorste of betere richting verwijzing naar een anatomisch vlak door de wervels. Echter, deze configuratie niet de lijn van de werking van spieren die het tongbeen opschorten vertegenwoordigen.

Een twee-sling mechanisme van hyolaryngeal verhoging van de faryngeale fase van het slikken is geïdentificeerd (Figuur 1) 3,4. De suprahyoid spieren bestaan ​​uit de voorste gespierde sling, en de lange faryngeale spieren bestaan ​​uit de posterior gespierde sling. Deze spieren verhogen verschillende elementen van de hyolaryngeal complex met het tongbeen, strottenhoofd en structuren die de bovenste slokdarmsfincter vormen.

Coördinaat in kaart brengen van hyolaryngeal mechanica gebruikt negen gemakkelijk herkenbare anatomische oriëntatiepunten tot drie skelet hendels en functies van de hyolaryngeal complex vertegenwoordigt bevestigingspunten van de voorste en achterste spieren stroppen (figuur 2) in kaart. Tijdens het slikken, elk skelet hefboom en kenmerk van de hyolaryngeal complex in beweging is. Door het verzamelen van coördinaten, kan het systeem worden vastgelegd in elk tijdsbestek. Goniometrische conversie van coördinaten kan worden gebruikt om meerdere kinematische metingen van hyolaryngeal beweging te genereren tijdens het slikken. Variabelen kunnen worden berekend voor vergelijking met bevindingen in de literatuur of worden gebruikt om nieuwe metingen die structuur naar functie relaties plaats genereren.

Het primaire doel van deze paper is om een ​​methode voor het genereren van meerdere kinematische metingen berekend op basis van een enkele set van anatomische mijlpaal coördinaten verzameld van Modified Barium Swallow (MBS) studies tonen. We documenteren de betrouwbaarheid van deze methode met behulp Intraclass correlatiecoëfficiënten om de interbeoordelaarsbetrouwbaarheid van 6 verschillende onderzoekers, waaronder een deskundige, drie beoordelaars met ervaring, en twee novicen bepalen. Van de kinematische resultaten, worden de verschillen in het slikken mechanica door bolus consistentie geëvalueerd. Tenslotte wordt het door Molefenter en Steele voorgestelde vraag over het belang van de referentie-as gebruikt voor het meten tongbeen beweging aangepakt. Om deze vraag te vergelijken we metingen van tongbeen excursie in verwijzing naar de wervels en in verwijzing naar de onderkaak, berekend op basis van dezelfde set van coördinaten voor beide soorten bolus benaderen. Als deze twee methoden voor het meten hyoid beweging vertegenwoordigen dezelfde structuur om de relaties te functionerenheup, dan zullen de resultaten worden sterk gecorreleerd.

Voor deze studie werden 40 zijaanzicht MBS studies willekeurig geselecteerd uit een verzameling van 139 normale studies onder een door de Georgia Regents University Institutional Review Board en in samenwerking onderzoek met de Evelyn Trammell Instituut voor Voice goedgekeurd en Slikken aan de Medische Universiteit van onderzoeksprotocol South Carolina. Om het nut van deze methode aan te tonen, werden tien variabelen karakteriseren hyolaryngeal kinematica berekend op basis van dezelfde set te coördineren (tabel 1). Zeven van deze berekende metingen zijn eerder in de literatuur, waaronder: anterior, geboden tongbeen afstandsmetingen met betrekking tot de wervels 5; anterior en superieure tongbeen verplaatsing als een verhouding van C2-4 lengte, ook met betrekking tot de wervels 6; superieure beweging van het strottenhoofd verwijzing naar de wervels 7; hyolaryngeal BENADERENDEion 1; en maximum tongbeen excursie in verwijzing naar de wervels 1. Daarnaast werden drie nieuwe metingen berekend: keelholte verkorting benadert de bijlagen van de palatopharyngeus spier, larynx hoogte na een actielijn die de stylopharyngeus en hyoid excursie benadert de bijlagen van de suprahyoid spieren 4,8.

Een deskundige hoofd en hals anatoom (WP), drie onderzoekers met beperkte ervaring metingen (CJ, SR, TT), en twee beginnende onderzoekers (RS, JT) verkregen kaartgegevens te coördineren met de hieronder beschreven protocol. De deskundige (WP) getraind de drie beoordelaars met ervaring, en deze op hun beurt getraind de twee beginnende beoordelaars. Interbeoordelaarsbetrouwbaarheid van coördineren gegevens en resultaten berekend op basis van de coördinaten op onderwerp werd bepaald door Intraclass correlatiecoëfficiënten 9. Tweezijdige t-tests werden uitgevoerd op elke variabele te bepalen statistically significante verschillen in bolustypen. Een Pearson correlatiecoëfficiënt en een determinatiecoëfficiënt werden gebruikt om de overeenkomst tussen de resultaten van tongbeen excursie berekend met de wervels als een referentie-as versus hyoid excursie met de onderkaak als een referentie-as voor de 5 ml dunne vloeistof zwaluw en 5 ml evalueren pudding zwaluw.

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. Configureren van een computer

  1. Voor Macintosh, downloaden de volgende open source of freeware software: ImageJ, MacX Video Converter Free Edition (Mac), en QuickTime (zie tabel van materiaal / materieel).
  2. Voor een PC, download dan de volgende open source of freeware software: ImageJ, MPEG Streamclip (PC) en QuickTime (zie tabel van materiaal / materieel).

2. Voorbereiden videoclips

  1. Bestand conversie. Converteren ruwe video-bestanden in. Mov voor het verzamelen van gegevens in ImageJ. Opmerking: bruikbare video moet de onderkaak, harde gehemelte, C1-C4 wervels, larynx en farynx in het gezichtsveld. ImageJ verwerking tools kunnen problemen met de afdrukkwaliteit te verbeteren.
    1. Met een computer, gebruikt MPEG Streamclip, laadt u het rauw. Avi-bestand via File >> Open Files en het selecteren van de gewenste clip. Selecteer Bestand >> Exporteren naar QuickTime.
    2. Met een Mac gebruiken MacX Video Converter, klikt u op "Add File" en kies video (s) voor conversie. Meerdere video's kunnen worden omgezet in een keer met behulp van deze applicatie.
    3. In het gedeelte Uitvoer Instellingen, klik op de knop Bladeren en kies de gewenste locatie om het geconverteerde bestand op te slaan.
    4. Klik op het tabblad "naar MOV". Zorg ervoor dat de output formaat onder de sectie "Video-instellingen" is MOV. Klik op Start.
  2. Editing clip lengte. Geheugen is beperkt met ImageJ. Het wordt aanbevolen om een ​​bestand van elke slikken worden gemaakt.
    1. Open MOV. Videobestand gemaakt in stap 2.1 met QuickTime (PC of Mac).
    2. Identificeer 5 ml dunne vloeistof en pudding zwaluwen door audio wachtrijen of zwaluw volgorde door de MBS-protocol dat wordt gebruikt bij het verzamelen van gegevens geschetst.
    3. Kies Bewerken >> Trim en het trimmen aanpassen bar, zodat de hele 5 ml Dunne Fluid zwaluw wordt gevisualiseerd. Klik trim.
    4. Kies Bestand >> Exporteren en maak een bestandsnaam die zal worden gebruikt om onder gegevens (geslacht, leeftijd, etiologie, het type bolus) verwijzen naar coordinate karteringsresultaten.
    5. Herhaal dit voor de pudding zwaluw (of voor enige andere bolus van belang).

3. De identificerende afbeeldingen

  1. Als een bestand bevat geen persoonlijke gezondheidsinformatie (PHI) en moet worden-identificeerbaar, upload het bestand met behulp van Image J (Zie 4,1-4,2).
  2. Gebruik de rechthoek gereedschap om de slikken studie PHI sluiten framen. Selecteer afbeelding >> Crop. Dan Selecteer Bestand >> Opslaan als >> QuickTime-film.
  3. Configureer het dialoogvenster als volgt: Compression >> Sorenson 3; Kwaliteit >> Maximum, voert u de juiste frame rate (meestal 30 fps).

4. Voorbereiden op maat

  1. Open ImageJ. Klik op de ">>" pictogram op de werkbalk. Selecteer >> Arrow Labeling Extra.
  2. Afbeeldingen uploaden. Klik op QuickTime icoon. Selecteer "Open film als een stapel" uit het drop down menu en zoek bewerkte QuickTime clip. Image J zal de hele zwaluw studie niet open omdat het geheugen limieten (zie stap 2.2). Het geheugen kan minimaal worden uitgebreid door Bewerken >> Opties >> Geheugen & Threads.
  3. Het verwerken van afbeeldingen om de beeldkwaliteit te verbeteren. Selecteer Proces >> Math >> toevoegen. Controleer het voorbeeld doos en nummers aan te passen aan de gewenste beeldkwaliteit. Antwoord ja om de hele stapel foto's te verwerken.
  4. Stel metingen. Selecteer Analyseren >> Set Metingen van de ImageJ menu. Op het dialoogvenster merk "Stack Position" en "Invert Y coördinaten". Mrk alles anders.
  5. Selecteer de multipoint gereedschap in de werkbalk. Klik op anatomische oriëntatiepunten in de juiste volgorde (zie 5.0)
  6. Met behulp van de multigereedschap.
    1. Neem een ​​meting van alle punten door Analyze >> Meet selecteren in het menu of het toetsenbord commando + M (controle + M voor PC's).
    2. Verwijder alle punten met command + A (control + A voor PC's).
    3. Verwijder enkele punten door met de muis over een punt, dan houdt u de Command-Option-toetsen en klik op het punt te worden verwijderd.
    4. Verplaats singuliere punten door met de muis over een punt, klikken, slepen en neerzetten van een punt naar een nieuwe locatie.
    5. Verplaats alle punten samen met de pijltjestoetsen.

5. Mapping Landmarks

  1. Begin bij de eerste frame en tevoren een duidelijk kader in de pre-orale fase. Let op positie van de bolus op de voorste, superieure marge van de tong vóór de start van orale transport van de zwaluw. Gebruik dit frame met de eerste negen coördinaten ingesteld.
  2. Gebruik de ImageJ multi-point tool om de eerste negen coördinaten in kaart op de volgende anatomische oriëntatiepunten (zie figuren 3a en 3b)
  3. Noteer eerste negen coördinaten met behulp van command + M toetsen (Ctrl + M voor PC's).
  4. Advance frames tot tongbeen maximale positie heeft bereikt in anterior en superieure richtingen. Bevestig maximale door het bevorderen van frames insure afdaling van het tongbeen begint op het volgende frame.
  5. Verhuizen punten 1-5 om hun nieuwe posities. Deze nieuwe posities worden opgenomen als coördineert 10-14.
  6. Verplaatsen Punt 9, die op zijn beurt wordt coördineren 18. Opmerking: frames zal waarschijnlijk variëren voor de volgende twee stappen.
  7. Zoek kader tonen die maximale laryngeale elevatie. Pas de punten 7 en 8, die zal dienen als coördinaten 16 en 17.
  8. Vind frame (s) die de maximale uitslag van UES, punt 6 (coördinaat 15). Van maximaal tongbeen frame, lokaliseren frame waarin de bolus wordt belemmerd door de UES in de hypofarynx. Pas coördinatenpunt voor UES van minimaal kader te vertegenwoordigen UES maximale coördineren 18.
  9. Neem tweede negen coördinaten met behulp van command + M toetsen (Ctrl + M voor PC's).
  10. Voor coördinaten 19 en 20 markeren de randen van de scalaire (cent of 1,9 cm ring) en de as die de langste diameter van de radiopake marker.
  11. Record scalaire coördineert met behulp van command + M-toetss (controle + M voor PC's).

6. Transformeer gegevens te coördineren in kinematische metingen van belang met behulp van een macro ingeschakeld Excel-bestand (de instructies voor deze macro zijn opgenomen in het bestand)

Opmerking: Goniometrische berekeningen ingebed in de macro's te berekenen kinematische metingen (figuur 4).

  1. Download "CoordinateMapping.xlsm" van de Jupiter artikel pagina.
  2. Volg de instructies op het werkblad om het bestand te initialiseren. Resultaten, gegevens, en input sheet: de initialisatie macro zal drie bladen waaronder creëren. Opmerking: Macintosh-gebruikers moeten developer tools kunnen in Excel om macro's uitvoeren.
  3. Kopieer coördineert vanuit het raam ImageJ resultaten en plak in de aangewezen cel in de "input sheet". Voer het "datacaptureline" macro.
  4. De resultaten zullen verschijnen op de "resultaten" vel. Lijnen van de te coördineren gegevens verschijnen op de "data" sheet.

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

Intraclasscorrelatie coëfficiënten (ICC) van coördinaten door zes onderzoekers die zelfstandig analyseerden 80 video fluoroscopisch bestanden (twee bolus proef van 40 onderwerpen) verzameld varieerde van ICC = 0,90-0,97. Een uitsplitsing van de ICC's van coördinaten per groep is als volgt: coördineert # 1-5 (skelet elementen minimaal hyolaryngeal excursie) gemiddelde = 0,93, 0,91-0,95, 95% CI; coördineert # 6-9 (hyolaryngeal complexe minimaal hyolaryngeal excursie) gemiddelde = 0.94, 092-0,96, 95% CI; coördineert # 10 - 14 (skelet elementen bij maximale hyolaryngeal excursie) gemiddelde = 0,93, 0,91-0,95, 95% CI; en coördineert # 15-18 (hyolaryngeal complex bij maximale hyolaryngeal excursie) gemiddelde = 0,96, 0,94-0,97, 95% CI. Deze resultaten geven aan dat de sterke betrouwbaarheid tussen rechters haalbaar is met behulp van mapping coördineren.

ICC's van tien variabelen berekend op basis van coördinaten verzameld uit zes onafhankelijke beoordelaars door onderwerp en bolus slikken onthuldeen enkel onderwerp met een ICC = 0,54 voor de 5 ml dunne vloeistof zwaluw en ICC = 0.47. Visueel onderzoek van deze MBS studie bevestigde slechte beeldkwaliteit. Exclusief dit onderwerp, het gemiddelde van betrouwbaarheidsintervallen alle ICC en 95% is 0,91, 0,84-0,96 voor de rest van MBS bestanden geanalyseerd. Deze resultaten geven aan dat tussen rechter betrouwbaarheid variabelen is nuttig om te bepalen of beeldkwaliteit van bepaalde bestanden aanvaardbaar.

Een vergelijking van 5 ml dunne vloeistof zwaluwen en 5 ml pudding zwaluwen door berekend variabele met behulp van een tweezijdige t-test leverde de volgende p-waarden van alle metingen opgenomen (n = 234): Ant. Tongbeen Beweging p = 0.82, Sup. Tongbeen Beweging p = 0,0001, Hyoid Excursie (onderkaak) p = 0.09, Hyoid Excursie (wervels) p = 0,0005, Sup. Laryngeal Beweging p = 0.003, Hyolaryngeal aanpassing p = 0,42, Laryngeal Elevation p = 0,02, Pharyngeal Verkorting m> p = 0.0000, Hyoid excursie (onderkaak, C2 - C4) p = 0.06, Laryngaal Elevation (C2 - 4) p = 0.01 (Figuur 5) (Tabel 2). Deze resultaten laten zien wat kinematische variabelen verschillen bolus viscositeit in deze steekproef.

Een Pearson correlatie coëfficiënt en een determinatiecoëfficiënt van tongbeen excursie berekend met de wervels als referentieas versus tongbeen excursie opzichte van de onderkaak als een referentieas van het 5 ml dunne vloeistof en 5 ml pudding slikt is als volgt: r = 0,621, r 2 = 0,37 (5 ml dunne vloeistof), en r = 0,49, r 2 = 0,24 (5 ml pudding). Dit resultaat toont aan dat tongbeen beweging multifactoriële; indien suprahyoid spieren alleen verplaatst de tongbeen, dan zijn deze metingen zouden worden sterk gecorreleerd (> 0.90).

n "fo: src =" / files/ftp_upload/51476/51476fig1highres.jpg "src =" / files/ftp_upload/51476/51476fig1.jpg "/>
. Figuur 1 Illustratie van de gespierde stroppen dat elementen van de hyolaryngeal complex waaronder het tongbeen, strottenhoofd, thyrohyoid (TH), en de bovenste slokdarm sfincter (UES) op te schorten en te verheffen. Anterior spier sling 1) geniohyoid 2) voorste kauw 3.. ) mylohyoid 4) stylohyoid 5) achterste kauw..; posterior gespierde sling 6.) palatopharyngeus 7.) salpingopharyngeus 8.) stylopharyngeus.

Figuur 2
Figuur 2. Negen coördinaten (in het blauw) in kaart de onderkaak, schedelbasis en wervels (in rood) en elementen van de hyolaryngeal complex (in het groen).

Figuur 3a Figuur 3a. Bekende vijf coördinaten kaart brengen van de drie skelet hendels gevisualiseerd op MBS (# 1 = onderkaak, waarbij de onderste lijn van het lichaam van de onderkaak aan de symphyseal omtrek van de onderkaak, # 2 = achterste rand van het harde gehemelte waar kruist de voorste rand van de ramus van de onderkaak, # 3 = voorste knobbel van de atlas (C1), # 4 = voorste inferieure rand van C2 wervel, # 5 = voorste inferieure rand van C4 wervel).

Figuur 3b
Figuur 3b. Bekende vier coördinaten kaart brengen van de elementen van de hyolaryngeal complex met het tongbeen, strottenhoofd en de bovenste slokdarmsfincter (# 6 = inferieur lucht colgegevensinvoerkolom van hypopharynx proximaal van de bovenste slokdarm sfincter, # 7 = posterior, inferieure marge van de ringkraakbeen bij de kolom tracheale lucht (posterior strottenhoofd), # 8 = anterior, inferieure marge van de ringkraakbeen bij de kolom tracheale lucht (anterior strottenhoofd ), # 9 = voorste inferieure rand van het tongbeen).

Figuur 4
. Figuur 4 Trigonometric transformatie van gegevens te coördineren: Om beweging van een mijlpaal (. Ex Hyoid) volgen tegen een hefboom als referentie-as (ex. wervels vertegenwoordigd door C1-C4) eerste designatus x, y-coördinaten: 1 = C1, 2 = C4, 3 = tongbeen. Zo dan, b = referentieas, C = hoek van belang, een = schuine zijde. * Elke afstand tussen coördinaten wordt afgeleid met behulp van de stelling van Pythagoras, zoals blijkt uit de lengte van een. ** Elke hoek van belangwordt afgeleid met behulp van de wet van gezelligheid, zoals blijkt uit de hoek C. Voorste verplaatsing van # 3 in verwijzing naar de referentie-as (lijn b) = I'-i, waarbij i '= sin (C') een 'en i = sin (C) een. Superieure verplaatsing van # 3 in verwijzing naar de referentieas is = ii-ii ', waarbij ii = cos (C) a en ii' = cos (C ') een ". Deze formules kunnen worden omgezet in verschillende referentieas die een van de drie skelet hefbomen van het slikken inrichting tegemoet.

Figuur 5
Figuur 5. Resultaten vergelijken van een lei van kinematische variabelen berekend op basis van de coördinatie van het vergelijken van 5 ml dunne vloeistof vs 5 ml pudding MBS zwaluwen (n = 39). AH = anterior tongbeen beweging, SH = superieur tongbeen beweging, HE m = tongbeen excursie in verwijzing naar de mandible, HE v = tongbeen excursie in verwijzing naar de wervels, SupLx = superieur laryngale beweging, HyLx = hyolaryngeal aanpassing, LxEl = larynx elevatie (naar de schedelbasis), PhxSh = keelholte verkorting, HE M * = tongbeen excursie in verwijzing naar de onderkaak met een C2 - 4 scalar, LxEl * = larynx hoogte een C2 - 4 scalar.

Meting Variabele Referentie-as Scalaire Beschrijving
Anterieure hyoid beweging Wervels cm Beschreven door Kim en McCullough 2008, berekent de verplaatsing van het tongbeen (coördinaat 9) uit de buurt van een lijn benadert de wervels (lijn die de coördinaten 3 en 5, die C1 en C4 respectievelijk)
Superior hyoid beweging Wervels cm Beschreven door Kim-en McCullough 2008, berekent de verplaatsing van het tongbeen (coördinaat 9) in een richting evenwijdig aan een lijn benadert C1-C4 wervels.
Tongbeen excursie (onderkaak) Mylohyoid lijn van de onderkaak cm Berekent de verplaatsing van het tongbeen naar een lijn benadert de mylohyoid lijn van de onderkaak (Coördinaten 1 & 3). Deze meting benadert de functie van de suprahyoid spieren.
Tongbeen excursie (wervels) Wervels cm Beschrijf door Leonard et al.., 2000, lost de voorste en superieure vector van de beweging van de tongbeen weg van een lijn benadert C1-C4 wervels
Superior larynx beweging Wervels cm Beschreven door Logemann et al.., 2000 berekent de verplaatsing van de larynx (coördinaat 8) in een richting evenwijdig aan een lijn benadert de wervels
Hyolaryngeal aanpassing n / a cm Beschreven door Leonard et al.., 2000, berekent de onderlinge aanpassing van het tongbeen (coördinaat 9) en het strottenhoofd (coördineren 8)
Laryngeal elevatie n / a cm Berekent de verplaatsing van de achterste strottenhoofd (coördinaat 7) in de richting van C1 (coördinaat 3) de onderlinge afstemming van de bijlagen van de stylopharyngeus.
Keelholte verkorting n / a cm Berekent de verplaatsing van de UES (coördinaat 6) in de richting van het harde gehemelte (coördinaat 2) de onderlinge afstemming van de bijlagen van de palatopharyngeus.
Tongbeen excursie (onderkaak) Wervels C2-4 Hierboven beschreven, maar gebruikt C2-C4 scalaire (coördinaten 4 en 5) beschreven door Steele et al.. 2011
Laryngeal elevatie (wervels) Wervels C2-4 Hierboven beschreven, maar uses C2-C4 scalaire (coördinaten 4 en 5) beschreven door Steele et al.. 2011

Tabel 1. Beschrijvingen van verplaatsingsmetingen.

Meting Variabele 5 ml Dunne Liquid (n = 234 metingen) 5 ml Pudding (n = 234 metingen) p-waarden
Betekenen SD Betekenen SD (2 tailed t-test)
Anterieure hyoid beweging 1.10 0,41 1.11 0,40 0,82
Superior hyoid beweging 1.49 0,66 1,76 0.75 0.0001
Tongbeen excursie (onderkaak) 1,37 0.48 1.45 0.48 0.09
Tongbeen excursie (wervels) 1.93 0,57 2.15 0.69 0.001
Superior larynx beweging 3.32 0,88 3.60 1.03 0.003
Hyolaryngeal aanpassing 1.10 0,57 1.14 0,55 0.42
Laryngeal elevatie 2,53 0,67 2.70 0,76 0.02
Keelholte verkorting 1.30 0,62 1,66 0.65 0.0000
Tongbeen excursie (onderkaak) 0.36 0.12 0,38 0.13 0.06
Tongbeen excursie (wervels) 0,67 0.16 0,71 0.19 0.01

Tabel 2. Gemiddelden, standaarddeviaties en p-waarden van 5 ml dunne vloeistof vs 5 ml pudding.

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

Deze studie demonstreert de bruikbaarheid van een werkwijze met behulp van gegevens van anatomische oriëntatiepunten coördinaat meerdere kinematische metingen van hyolaryngeal beweging berekenen slikken. Interbeoordelaarsbetrouwbaarheid van zes beoordelaars, waaronder twee beginnende beoordelaars, voor coördinaten en berekende variabelen was sterk (ICC> 0.90). Representatieve resultaten van een aselecte steekproef van gezonde, niet-dysfagie volwassenen toonden verschillen in verschillende kinematische variabelen in reactie op twee soorten bolus. We vonden ook dat het gebruik van verschillende referentieassen van berekening van de uitwijking van het tongbeen geproduceerde resultaten die niet sterk zijn gecorreleerd.

Het verzamelen van anatomische gegevens mijlpaal vermindert de tijd en verwijdert variabiliteit die door meerdere metingen gebruikt in andere methoden 1,5-7. Een volledige aanvulling van kinematische metingen kunnen worden berekend en gebruikt in een factoranalyse of hoofdcomponentenanalyse als alle coördinaten zichtbaar zijn.Als alternatief, als een onderzoeksvraag betreft minder variabelen, mogelijk minder coördinaten nodig zijn om een ​​kleinere lei van metingen afstand te berekenen. De initialisatie macro zal bepalen welke van de coördinaten moeten worden verzameld. Deze techniek werd ontwikkeld met behulp van open source of gemakkelijk verkrijgbare software om breed gebruik in dysfagie onderzoek aan te moedigen. Deze meervoudige stappen kunnen in commercieel verkrijgbare software die mogelijk deze techniek mogelijk kunnen maken in een klinische omgeving worden opgenomen.

Wijzigingen in het protocol kan worden gemaakt om computers voorkeuren tegemoet te komen. ImageJ kan lezen. Avi-bestanden onder anderen. QuickTime werd gekozen om de hoogst mogelijke beeldresolutie met de kleinste bestandsgrootte behouden. De macro ingeschakeld Excel-bestand wordt in een eerste versie. Als beperkingen of problemen worden opgespoord en gerepareerd in de code, zal nieuwere versies worden geüpload. Een bekend probleem is dat v1.0 niet mogelijk voor ontbrekende gegevens. Een actuele limitation is dat resultaten niet kunnen worden gegenereerd SI (gerapporteerd in centimeters) en anatomische eenheden (gerapporteerd als C2 - C4 afstand) tegelijkertijd. Een huidige oplossing is om een ​​Excel-werkmap te initialiseren naar SI-eenheden en andere rapporteren aan anatomische eenheden te rapporteren met behulp van dezelfde gegevens verzameld met behulp van ImageJ. Deze en andere kwesties zullen na verloop van tijd worden aangepakt door de auteurs (FO, WP).

Van cruciaal belang voor validiteit en betrouwbaarheid van deze methode is consistentie in: coördinaat in kaart brengen van anatomische oriëntatiepunten, en frame selectie voor minimale en maximale hercoderen van coördineren. Het is belangrijk anatomische oriëntatiepunten consequent markeren. Aangezien de meeste kinematische metingen worden berekend als een verschil in afstand in de minimale en maximale afmetingen, samenhang zorgen dat kinematische metingen vertegenwoordigen slikken functie van belang. Frame selectie kan worden verstoord door slecht gecontroleerde gegevensverzameling in de fluoroscopie suite waar de minimale frame zoals beschreven in step 5.1 wordt niet afgebeeld. Coördinaten verzameld op maximaal kan ook worden verward als camera en beweging van de patiënt is plotseling. Tongbeen en strottenhoofd maxima worden meestal bereikt in de buurt van hetzelfde frame, maar UES maxima (die faryngeale verkorting) kan variëren. Elk frame vertegenwoordigt 30msec in de tijd. In gevallen waarin veel frames scheiden maximale uitslag van monumenten 6-9, is het belangrijk om zeker te zijn dat monumenten genummerd 1-5 blijven op hun plaats.

Andere beperkingen van deze techniek bij het gebruiken van beeldgegevens. Deze techniek leidt driedimensionale ruimtelijke verhoudingen van twee-dimensionale data. Doorlichtbeelden, zoals röntgenfoto's, zijn ook onderworpen aan vergroting en vervorming, die de geldigheid van deze metingen kunnen beïnvloeden. Het bereiken van inter-of intra-beoordelaar betrouwbaarheid met slechte beeldkwaliteit is moeilijk. Tot slot is er een leercurve in verband met het bereiken van betrouwbaarheid.

In de huidige studie, werd getest door betrouwbaarheidvergelijken coördinaten gemeten door zes beoordelaars; waaronder twee beginnende beoordelaars, drie beoordelaars met ervaring en een deskundige. We vonden dat de opleiding invloeden betrouwbaarheid. Overeenkomst tussen de beginnende beoordelaars was ICC = 0,88 terwijl overeenkomst tussen meer ervaren en deskundige beoordelaars was ICC = 0.95. Een terugkerend thema in betrouwbaarheid training was kaderselectiescherm, het benadrukken van het belang van duidelijke operationele definities van de minimale en maximale hyolaryngeal excursie naar de betrouwbaarheid te verbeteren. Tot slot, de beeldkwaliteit beïnvloedt betrouwbaarheid. Door het vergelijken van een reeks van variabelen per thema, werden ICC gebruikt om MBS identificeren met slechte beeldkwaliteit. Voor onderzoeksdoeleinden stellen wij verwerpen beelden met een inter-rater instemming van ICC <0.70. In onze cohort, een onderwerp met een ICC = 0,54 voor de 5 ml dunne vloeistof zwaluw en ICC = 0.47 voor de pudding 5 ml werd geïdentificeerd. Visuele inspectie van de MBS bevestigd dat een slechte beeldkwaliteit kan worden geïdentificeerd door statistische analyse.

Deze techniek maakt evaluatie van variatie in de berekening en interpretatie kinematische metingen 2. Van bijzonder belang in dysfagie onderzoek hoe de beweging van het tongbeen gemeten en geïnterpreteerd. Tongbeen excursie berekend op basis van verschillende referentie-as is niet sterk gecorreleerd. De determinatiecoëfficiënt blijkt dat tongbeen beweging afgemeten aan de wervels only voorspelt 37% van de variantie van tongbeen beweging afgemeten aan de onderkaak als een referentie-as in 5 ml dunne vloeistof zwaluwen en 24% in 5 ml pudding zwaluwen. Dit geeft aan dat een andere beweging vertegenwoordigt tongbeen beweging. Het tongbeen is door de suprahyoid spieren om de onderkaak en schedelbasis bevestigd. Aangezien de onderkaak blijft relatief starre tijdens het slikken, het tongbeen naderen van de onderkaak is representatief voor de concentrische contractie van de spieren suprahyoid. Bij het meten van tongbeen beweging tegen de wervels, is het waarschijnlijk dat de verplaatsing van het Atlantisch-occipitale gewricht (hoofd extensie of flexie) wordt samengevoegd met tongbeen beweging toe te schrijven aan suprahyoid functie.

Meten tongbeen excursie in verwijzing naar de onderkaak door het ontwerp beter overeenkomt met de onderliggende functionele anatomie 8. Twee studies associëren verminderde tongbeen beweging en risico op aspiratie gevonden uiteenlopende resultaten; een bijbehorende echter afbreukd superieure beweging van het tongbeen en de andere gevonden anterieure beweging 6,10. Beide gemeten tongbeen beweging met betrekking tot de wervels. Om te bepalen of tongbeen beweging een biomarker aspiratie, stellen we onderzoeken tongbeen beweging moet meten in relatie tot de skelet hefbomen waarop spieren verplaatsen van het tongbeen hechten en niet in verhouding tot de wervel waarop zij worden aangebracht.

Bij gebruik verplaatsingsmetingen onderzoek het belangrijk de anatomische correlaten van belang te definiëren. Het vinden van die tongbeen excursie berekend uit verschillende referentie-as zijn niet sterk gecorreleerd onderstreept de noodzaak om te overwegen wat kinematische metingen eigenlijk vertegenwoordigen. Tongbeen excursie in verwijzing naar de wervels vertegenwoordigt de covariante functie van hoofd en nek uitbreiding en suprahyoid contractie. Bij het begrijpen van de onderliggende werking van de spieren suprahyoid belangrijker dan hyoid excursie gemeten RefereNVU met de onderkaak is nauwkeuriger 3,8. De voorgestelde larynx hoogte en keelholte verkorting variabelen correleren met de lange faryngeale spieren, een posterieure slinger van spieren die het strottenhoofd geïnnerveerd door hersenzenuwen IX en X 3,4 verheffen. Echter, andere spieren helpen bij larynx hoogte en keelholte verkorten. Coördineren mapping kunnen onderzoekers een reeks van geselecteerde variabelen te meten, maar variabelen moet in de context van een bepaalde onderzoeksvraag worden gekozen. Het is daarom belangrijk om de covariante functie van spieren die deze metingen grondslag liggen erkennen.

Coördinaat kaartgegevens worden gebruikt morfometrische analyse covariante vormveranderingen in normale en abnormale evalueren slikken 11. Morfometrische analyse van de hyolaryngeal apparaat geeft bewegingsapparaat aanpassingen aan verschillende ziekten, waaronder slikken bijzondere waardevermindering. De morfometrische analyse van de coördinaten in kaart brengen slikken functies kan uiteindelijk zorgen voor meer nuttige informatie over de biomechanica van slikken en slikken impairment dan kinematica alleen. Toekomstige richtingen omvatten de ontwikkeling van een database van coördinaten naar fenotype slikken en slikken bijzondere waardeverminderingen op basis kinematische resultaten en morfometrische analyse. Dergelijke databank zou ons in staat om de onderliggende functionele anatomie van slikken en slikken impairment geassocieerd met verschillende oorzaken van dysfagie te bepalen. Een coördinaat strategie kan ook worden toegepast op andere beeldvormende modaliteiten waarbij coördinaten kan worden verkregen zoals dynamische MRI of 320-detector-rij multi-slice CT 12.

Kortom, coördineren gegevens nuttig zijn voor het berekenen van meerdere betrouwbare kinematische metingen van hyolaryngeal beweging bij het slikken. Kinematische metingen moeten worden begrepen in de context van de onderzoeksvraag en de onderliggende anatomie. Sommige verplaatsing variabelen gekoppeld specifieke spiergroep functie en some niet. Coördinaten kunnen ook worden gebruikt in morfometrische analyse slikken.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

De auteurs verklaren dat zij geen concurrerende financiële belangen.

Acknowledgments

De auteurs erkennen Kendrea Focht, CSCD, CCC-SLP, en de Evelyn Trammell Instituut voor Voice en slikken aan de Medische Universiteit van Zuid-Carolina, voor het delen van MBS beeldvorming bestanden die gebruikt worden om deze methode aan te tonen. Deze MBS gegevens werden verzameld via extramurale ondersteuning gefinancierd door Grant Number TL1TR000061 (PI: Focht) van het Nationale Centrum voor de bevordering van translationeel Sciences en door Grant Number 1K24DC12801 (PI: Martin-Harris) van het National Institute on Doofheid en andere communicatie-stoornissen, en intramurale steun van Mark en Evelyn Trammell Trust. Deze methoden werden oorspronkelijk ontwikkeld door de hoofdonderzoeker terwijl ondersteund door Grant Nummer F31DC011705 van het National Institute on Doofheid en andere communicatie-stoornissen. De inhoud is uitsluitend de verantwoordelijkheid van de auteurs en niet noodzakelijkerwijs het officiële standpunt van het National Institute on Doofheid en andere communicatie-stoornissen of de National Institutesvan Volksgezondheid.

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).
Coördineren Mapping van Hyolaryngeal Mechanics in Slikken
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