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Medicine

Coordinare mappatura dei Hyolaryngeal Meccanica di deglutizione

doi: 10.3791/51476 Published: May 6, 2014

Summary

Coordinare mapping è un metodo di documentare le caratteristiche salienti della biomeccanica hyolaryngeal nella fase faringea della deglutizione. Questa metodologia utilizza il software di analisi di immagine per registrare le coordinate dei punti di repere anatomici. Queste coordinate vengono importati in una macro di Excel e tradotti in variabili cinematiche di interesse utile nella ricerca disfagia.

Abstract

Caratterizzare movimento hyolaryngeal è importante per la ricerca disfagia. Metodi precedenti richiedono più misurazioni per ottenere una misurazione cinematica mappatura della meccanica hyolaryngeal con bario modificato Swallow (MBS) utilizza un insieme di coordinate per calcolare più variabili di interesse coordinate, mentre. A scopo dimostrativo, dieci misurazioni cinematiche sono state generate da un insieme di coordinate per determinare le differenze di deglutizione due diversi tipi di bolo. Calcoli di escursione ioide contro le vertebre e mandibola sono correlati per determinare l'importanza di assi di riferimento.

Per dimostrare coordinate metodologia di mappatura, 40 MBS studi sono stati selezionati in modo casuale da un set di dati di soggetti sani senza compromissione deglutizione conosciuto. A 5 ml thin-liquido bolo e un 5 rondini budino ml sono stati misurati da ciascun soggetto. Nove le coordinate, la mappatura della base cranica, mandibola, vertebre e gli elementi del hyocomplesse della laringe, sono stati registrati i marchi di escursione hyolaryngeal minimo e massimo. Coordinate sono state matematicamente convertiti in dieci variabili di meccanica hyolaryngeal.

Affidabilità inter-rater è stata valutata mediante coefficienti di correlazione intraclasse (ICC). T-test a due code sono stati usati per valutare le differenze nella cinematica di bolo viscosità. Misure escursione ioide contro i diversi assi di riferimento sono stati correlati. Affidabilità inter-rater tra sei valutatori per le coordinate 18 variava da ICC = 0,90-0,97. Una lista di dieci misurazioni cinematiche è stata confrontata per argomento tra i sei valutatori. Un outlier è stata respinta, e la media dei punteggi di affidabilità rimanenti era ICC = 0,91, 0,84-0,96, 95% CI. T-test a due code con correzione Bonferroni confrontando i dieci variabili cinematiche (5 ml sottile liquidi rondini vs 5 ml di budino) hanno mostrato differenze statisticamente significative in escursione ioide, movimento laringeo superiore, e della faringe shortening (p <0.005). Pearson correlazioni di ioide misure Escursione da due diversi assi di riferimento sono: r = 0.62, r 2 = 0,38, (thin-liquido); r = 0.52, r 2 = 0,27, (budino).

Ottenere coordinate punto di riferimento è un metodo affidabile per generare più variabili cinematiche da immagini fluoroscopiche di video utili nella ricerca disfagia.

Introduction

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La fase faringea della deglutizione è un processo complesso che coinvolge oltre venti muscoli e più elementi scheletrici trasferire un bolo dalla cavità orale nell'esofago proteggendo le vie respiratorie. Precedente faringeo costrizione, elementi del hyolaryngeal complesso (osso ioide, laringe, e le strutture connesse, compreso lo sfintere esofageo superiore) sono sfollati per convertire un condotto respiratorio in un tratto digestivo. La laringe si ri-trova anteriormente dalla traiettoria di un bolo in arrivo, e lo sfintere esofageo superiore è aperto allungato. Misure cinematiche desunti da studi di deglutizione fluoroscopic video (anche conosciuto come un MBS o modificati bario studi) sono la metodologia di ricerca principale per quantificare i molteplici movimenti del complesso hyolaryngeal 1.

Mentre le misure quantitative di video fluoroscopia sono utili per misurare la funzione di deglutizione, diversi assi di riferimentoe scalari di risultato della misurazione in risultati che sono incompatibili tra i vari metodi di misura cinematiche 2. Il movimento del paziente e fluoroscopio sotto controllo clinico manuale confonde anche la precisione di misurazione di questo processo fisiologico complesso. Ancora più importante, le misure cinematiche non riflettono necessariamente relazioni struttura-to-funzione importante per valutare la deglutizione disordinato. Cinematica del ioide in particolare sono stati progettati per monitorare il movimento in una direzione anteriore o superiore in riferimento ad un piano anatomico allineato con le vertebre. Tuttavia, questa configurazione non rappresenta la linea di azione dei muscoli che sospendono la ioide.

Un meccanismo a due imbracatura di elevazione hyolaryngeal nella fase faringea della deglutizione è stato identificato (Figura 1) 3,4. I muscoli sopraioidea comprendono la fionda muscolare anteriore, ei muscoli faringei lunghe comprendono la posterior fionda muscolare. Questi muscoli elevano vari elementi del complesso hyolaryngeal compreso ioide, laringe, e strutture che formano lo sfintere esofageo superiore.

Coordinare la mappatura della meccanica hyolaryngeal utilizza nove facilmente identificabili punti di riferimento anatomici per mappare tre leve scheletriche e le caratteristiche dei hyolaryngeal complessi che rappresentano punti di fissaggio del anteriore e imbracature muscolare posteriore (Figura 2). Durante la deglutizione, ciascuna leva scheletrico e funzionalità del complesso hyolaryngeal è in movimento. Con la raccolta di coordinate, il sistema può essere catturata in qualsiasi periodo di tempo. Conversione trigonometrica di coordinate può essere utilizzato per generare misurazioni multiple cinematiche del movimento hyolaryngeal durante la deglutizione. Le variabili possono essere calcolate per confronto con i risultati riportati in letteratura, o usati per generare nuove misurazioni rappresentano struttura a funzione rapporti di interesse.

L'obiettivo principale di questo lavoro è quello di dimostrare un metodo per generare misurazioni multiple cinematiche calcolate da un unico insieme di coordinate punto di riferimento anatomici raccolti presso modificati bario (MBS) studi. Documentiamo l'affidabilità di questo metodo utilizzando coefficienti di correlazione intraclasse per determinare l'affidabilità inter-rater di 6 diversi ricercatori, tra cui un esperto, tre valutatori con esperienza, e due novizi. Dai risultati cinematici, differenze di deglutizione meccanica dalla consistenza bolo vengono valutati. Infine, la questione proposta da Molefenter e Steele sull'importanza dell'asse di riferimento utilizzato per misurare il movimento ioide è indirizzata. Per affrontare questo problema confrontiamo misurazioni di escursione ioide in riferimento alle vertebre e in riferimento alla mandibola, calcolata dal medesimo insieme di coordinate per entrambi i tipi di bolo. Se questi due metodi di misurazione del movimento hyoid rappresentano la stessa struttura per un funzionamento relazionianca, quindi i risultati dovrebbero essere fortemente correlato.

Per questo studio, 40 vista laterale MBS studi sono stati scelti a caso da una raccolta di 139 studi normali nell'ambito di un protocollo di ricerca approvato dalla Georgia Regents dell'Università Institutional Review Board e in collaborazione di ricerca con l'Istituto Trammell Evelyn per Voce e Ingoiare presso l'Università di Medicina di South Carolina. Per dimostrare l'utilità di questo metodo, dieci variabili che caratterizzano cinematica hyolaryngeal sono stati calcolati dal medesimo insieme di dati di coordinate (Tabella 1). Sette di queste misurazioni calcolate sono stati utilizzati in precedenza nella letteratura compresi: anteriore e misure di distanza ioide superiori in riferimento alle vertebre 5; anteriore e spostamento ioide superiore come rapporto di C2-4 lunghezza, anche in riferimento alle vertebre 6; movimento superiore della laringe in riferimento alle vertebre 7; approximat hyolaryngealione 1; e massima escursione ioide in riferimento alle vertebre 1. Inoltre, sono state calcolate tre nuove misure: riduzione faringeo ravvicinare gli allegati del muscolo palatopharyngeus, elevazione laringea seguendo una linea d'azione che rappresenta il stilofaringeo, ed escursioni ioide approssimano gli allegati dei muscoli sopraioidea 4,8.

Una testa di esperti e anatomista collo (WP), tre ricercatori con esperienza di prendere le misure limitate (CJ, SR, TT), e due investigatori alle prime armi (RS, JT) ottenuti dati di coordinate di mappatura utilizzando il protocollo descritto di seguito. L'esperto (WP) addestrato i tre valutatori con esperienza, e questi a loro volta addestrato i due valutatori esperti. Affidabilità inter-rater di coordinare dati e risultati calcolati da coordinate per argomento è stata determinata mediante coefficienti di correlazione intraclasse 9. Due t-test coda sono stati eseguiti su ciascuna variabile per determinare statistically differenze significative nella tipologia bolo. Un coefficiente di correlazione di Pearson e un coefficiente di determinazione sono stati usati per valutare concordanza tra i risultati di escursione hyoid calcolati con le vertebre come asse di riferimento rispetto escursione ioide con la mandibola come asse di riferimento per le 5 ml sottile liquido rondine e 5 ml budino di rondine.

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Protocol

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1. Configurazione di un computer

  1. Per Macintosh, scaricare il seguente open source o software freeware: ImageJ, MacX Video Converter Free Edition (Mac), e QuickTime (vedi tabella di materiale / attrezzature).
  2. Per un PC, scaricare il seguente open source o software freeware: ImageJ, MPEG Streamclip (PC), e QuickTime (vedi tabella di materiale / attrezzature).

2. Preparare video clip

  1. Conversione dei file. Convertire i file video grezzi in. Mov per la raccolta dati in ImageJ. Nota: video utilizzabili dovrebbero includere la mandibola, palato duro, C1-C4 vertebre, laringe e faringe nel campo visivo. Strumenti di elaborazione ImageJ può migliorare problemi di qualità dell'immagine.
    1. Con un PC, usare MPEG Streamclip, caricare il file raw video. Avi tramite File >> Open File e selezionando la clip desiderata. Seleziona File >> Esporta in QuickTime.
    2. Con un Mac, utilizzare MacX Video Converter, fare clic su "Aggiungi file" e scegliere il video (s) per il conVersione. Video multipli possono essere convertiti in una sola volta utilizzando questa applicazione.
    3. Nella sezione Impostazioni di output, fare clic sul pulsante Sfoglia e scegliere la posizione desiderata per salvare il file convertito.
    4. Fare clic sulla scheda "MOV". Assicurarsi che il formato di output nella sezione "Video Settings" è MOV. Fare clic su Start.
  2. Editing lunghezza clip. La memoria è limitata con ImageJ. Si raccomanda che un file di ogni ingoiare essere fatto.
    1. Aprire MOV. File video creato nel passaggio 2.1 utilizzando QuickTime (PC o Mac).
    2. Identificare 5 ml thin-liquidi e budino rondini di code audio o in sequenza rondine delineati dal protocollo MBS utilizzato durante la raccolta dei dati.
    3. Selezionare Modifica >> Trim e regolare la barra di taglio in modo che l'intero 5 ml sottile rondine fluido viene visualizzato. Fare clic su trim.
    4. Selezionare File >> Esporta e creare un nome di file che verrà utilizzato per collegare i dati soggetti (sesso, età, eziologia, tipo bolo) a tubarerdinate risultati della mappatura.
    5. Ripetere l'operazione per la rondine budino (o per qualsiasi altro bolo di interesse).

3. De-identificazione immagini

  1. Se un file contiene tutte le informazioni sanitarie personali (PHI) e deve essere de-identificati, caricare il file utilizzando immagine J (Vedi 4,1-4,2).
  2. Utilizzare lo strumento rettangolo di inquadrare lo studio della deglutizione per escludere PHI. Seleziona Immagine >> Ritaglia. Poi Selezionare File >> Salva con nome >> QuickTime Movie.
  3. Configurare la finestra di dialogo come segue: a compressione >> Sorenson 3; Qualità >> massima, inserire il frame rate adeguato (di solito 30 fps).

4. Preparazione per misurare

  1. Aprire ImageJ. Fare clic sull'icona ">>" sulla barra degli strumenti. Selezionare >> Arrow Etichettatura Tools.
  2. Caricare immagini. Fare clic sull'icona di QuickTime. Seleziona "movie Apri come una pila" dal menu a discesa e individuare modificato filmato QuickTime. Image J non aprire l'intero studio rondine a causa di limiti di memoria (vedi punto 2.2). La memoria può essere espansa minimamente selezionando Modifica >> Opzioni >> Memoria & Threads.
  3. Elaborazione immagini per migliorare la qualità dell'immagine. Selezionare Elabora >> Matematica >> Aggiungi. Selezionare la casella di anteprima e regolare i numeri alla qualità dell'immagine desiderata. Rispondere sì a elaborare l'intero stack di immagini.
  4. Imposta misurazioni. Selezionare Analizza >> Set Misure dal menu ImageJ. Alla boa finestra di dialogo "Stack Position" e "coordinate Inverti Y". Deselezionare tutto il resto.
  5. Selezionate lo strumento multipunto dalla barra degli strumenti. Clicca su punti di riferimento anatomici in sequenza (vedi 5.0)
  6. Utilizzando lo strumento multipunto.
    1. Prendete una misurazione di tutti i punti selezionando Analizza >> Misura dal menu o comando da tastiera + M (control + M per PC).
    2. Rimuovere tutti i punti con il comando + A (controllo + A per PC).
    3. Rimuovere i singoli punti passando con il mouse over un punto, quindi tenere premuto i tasti Comando e Opzione fate clic sul punto di essere rimosso.
    4. Spostare punti singolari da bilico su un punto, cliccando, trascinando un punto in una nuova posizione.
    5. Spostare tutti i punti insieme con i tasti freccia.

5. Mapping famosi

  1. Iniziare primo fotogramma e passare a un fotogramma chiaro nella fase di pre-orale. Osservare posizione del bolo sul anteriore, margine superiore della lingua prima dell'inizio del trasporto orale della rondine. Utilizzare questo telaio per impostare i primi nove coordinate.
  2. Utilizzare lo strumento multi-point ImageJ per mappare i primi nove coordinate presso i seguenti punti di repere anatomici (vedi figure 3a e 3b)
  3. Registrare primi nove coordinate con il comando + M tasti (CTRL + M per PC).
  4. Advance frames fino ioide ha raggiunto la massima posizione anteriore e direzioni superiori. Confermare massimo avanzando frame per insure discesa dello ioide comincia seguente telaio.
  5. Riposizionare punti 1-5 per loro nuove posizioni. Queste nuove posizioni saranno registrati come coordinate 10-14.
  6. Riposizionare punto 9, che a sua volta diventa coordinate 18 Nota:. Telai probabilmente variano per i due passaggi successivi.
  7. Individuare cornice raffigurante massima elevazione laringea. Regolare i punti 7 e 8, che serviranno come coordinate 16 e 17.
  8. Trova telaio (s) rappresenta la massima escursione di UES, punto 6 (coordinate 15). Dalla massima di frame ioide, individuare fotogramma in cui il bolo è ostacolato dai UES nell'ipofaringe. Regolare il punto di coordinate per UES da cornice minima per rappresentare coordinare UES massimo 18.
  9. Registrare seconde nove coordinate con il comando + M tasti (CTRL + M per PC).
  10. Per coordinate 19 e 20 segnare i bordi del scalare (un centesimo al 1,9 cm Anello) Allo asse che rappresenta il diametro più lungo del marker radiopaco.
  11. Coordinate Record scalare con il tasto command + Ms (controllo + M per PC).

6. Trasformazione delle coordinate in misura cinematici di interesse utilizzando una macro abilitata file Excel (le istruzioni per questa macro sono inclusi nel file)

Nota: i calcoli trigonometriche incorporati nelle macro calcolano misure cinematiche (Figura 4).

  1. Scarica "CoordinateMapping.xlsm" dalla pagina dell'articolo JoVE.
  2. Seguire le istruzioni sul foglio di calcolo per inizializzare il file. La macro di inizializzazione creerà tre fogli, tra cui: risultati, dati e foglio di input. Nota: gli utenti Macintosh devono attivare strumenti di sviluppo in Excel per eseguire le macro.
  3. Copiare le coordinate dalla finestra dei risultati ImageJ e incollalo nella cella designato nel "foglio di input". Eseguire la macro "datacaptureline".
  4. I risultati appariranno sul "risultati" foglio. Linee di coordinate dati compariranno sul "dati" foglio.

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Representative Results

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Coefficienti di correlazione intraclasse (ICC) di coordinate raccolti da sei ricercatori che hanno analizzato in modo indipendente 80 file fluoroscopic video (due prove bolo da 40 soggetti) variavano da ICC = 0,90-0,97. Il dettaglio delle ICC di di coordinate dal gruppo è la seguente: coordinate # 1-5 (elementi scheletrici al minimo escursione hyolaryngeal) significano = 0,93, 0,91-0,95, 95% CI; coordina # 6-9 (complesso hyolaryngeal al minimo escursione hyolaryngeal) media = 0,94, 092-0,96, 95% CI; coordina # 10-14 (elementi scheletrici alla massima escursione hyolaryngeal) significano = 0.93, 0,91-,95, 95% CI; e, coordina # 15 - 18 (complesso hyolaryngeal alla massima escursione hyolaryngeal) media = 0,96, 0,94-0,97, 95% CI. Questi risultati indicano che una forte affidabilità tra i giudici è realizzabile utilizzando l'associazione di coordinate.

ICC di dieci variabili calcolate da coordinate raccolti da sei valutatori indipendenti dal soggetto e bolo ingoiare rivelatoun unico soggetto con una ICC = 0.54 per i 5 ml di rondine thin-liquido e ICC = 0.47. Esame visivo di questo studio MBS confermato scarsa qualità dell'immagine. Escludendo questo argomento, la media degli intervalli di confidenza tutta la ICC e il 95% è 0,91, 0,84-0,96 per la restante file MBS analizzati. Questi risultati indicano che inter-giudice affidabilità delle variabili è utile per determinare se la qualità di immagine di particolari file è accettabile.

Un confronto su 5 ml di rondine sottili-liquido e 5 rondini ml budino di variabile calcolata utilizzando un test t a due code ha prodotto i seguenti valori p di tutte le misure incluse (n = 234): Ant. Ioide Movimento p = 0.82, Sup. Ioide Movimento p = 0,0001, ioide Excursion (mandibola) p = 0,09, ioide Excursion (vertebre) p = 0,0005, Sup. Movimento laringea p = 0,003, Hyolaryngeal ravvicinamento p = 0.42, laringea Altitudine p = 0.02, faringea Shortening m> p = 0.0000, ioide Excursion (mandibola, C2 - C4) p = 0,06, laringea Elevation (C2 - 4) p = 0.01 (Figura 5) (Tabella 2). Questi risultati mostrano quali variabili cinematiche differiscono di bolo viscosità in questo campione casuale.

Un coefficiente di correlazione di Pearson e un coefficiente di determinazione di escursione ioide calcolata con le vertebre come asse di riferimento rispetto escursione ioide rispetto alla mandibola come asse di riferimento per le 5 ml thin-liquido e 5 ml rondini budino è il seguente: r = 0,621, r 2 = 0,37 (5 ml thin-liquido), e r = 0.49, r 2 = 0,24 (5 ml budino). Questo risultato dimostra che il movimento ioide è multifattoriale; se i muscoli sopraioidea solo spostati ioide, quindi queste misure sarebbero fortemente correlati (> 0,90).

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. Figura 1 Illustrazione dei brache muscolari che sospendono ed elevano elementi del complesso hyolaryngeal compreso il ioide, laringe, tiroidea (TH), e sfintere esofageo superiore (UES):. Anterior fionda muscolare 1) genioioideo 2) anterior digastric 3.. ) miloioideo 4) stiloioideo 5) posteriore digastrico..; posteriori fionda muscolare 6). palatopharyngeus 7.) salpingopharyngeus 8.) stilofaringeo.

Figura 2
Figura 2. Nove coordinate (in blu) mappare la mandibola, base cranica, e le vertebre (in rosso) e gli elementi della hyolaryngeal complesso (in verde).

Figura 3a Figura 3a. Famosi per cinque coordinate di mappatura delle tre leve scheletriche come visualizzato su MBS (# 1 = mandibola, dove la linea inferiore del corpo della mandibola incontra il contorno sinfisi della mandibola, # 2 = margine posteriore del palato duro dove attraversa il bordo anteriore del ramo della mandibola, # 3 = tubercolo anteriore dell'atlante (C1), # 4 = anterior bordo inferiore della vertebra C2, # 5 = anterior bordo inferiore della vertebra C4).

Figura 3b
Figura 3b. Famosi per quattro coordinate di mappatura delle elementi del complesso hyolaryngeal compreso ioide, laringe, e sfintere esofageo superiore (# 6 = inferiore col arialonna di hypopharynx prossimale allo sfintere esofageo superiore, # 7 = posteriore, margine inferiore della cartilagine cricoide alla colonna d'aria tracheale (posteriore laringe), # 8 = anteriore, margine inferiore della cartilagine cricoide alla colonna d'aria tracheale (laringe anterior ), # 9 = anterior margine inferiore dell'osso ioide).

Figura 4
. Figura 4 trigonometrico trasformazione di dati di coordinate: Per monitorare il movimento di un punto di riferimento (. Ex Hyoid) contro una leva come asse di riferimento (es. vertebre rappresentato da C1-C4) prima designato x, y coordinate: 1 = C1, 2 = C4, 3 = ioide. Allora, b = asse di riferimento, C = angolo di interesse, a = ipotenusa. * Qualsiasi distanza tra coordinate deriva con il teorema di Pitagora 'come dimostrato da una lunghezza. ** Qualsiasi angolo di interesseè derivata usando la legge di coseni come dimostrato da angolo C. anteriore spostamento di 3 ° in riferimento all'asse di riferimento (linea b) è = Io '-i, dove i' = sin (C ') a' e i = sin (C) a. Spostamento Superiore della 3 ° in riferimento all'asse di riferimento è = ii-ii ', dove ii = cos (C) A e II' = cos (C ') a'. Queste formule possono essere convertiti per adattarsi alle varie asse di riferimento che rappresenta uno dei tre leve scheletriche dell'apparato deglutizione.

Figura 5
Figura 5. Risultati del confronto tra una lista di variabili cinematiche calcolate da coordinate confronto 5 ml thin-liquido vs 5 ml MBS budino rondini (n = 39). AH = movimento ioide anteriore, SH = movimento ioide superiore, HE m = ioide escursione in riferimento al mandible, HE v = ioide escursione in riferimento alle vertebre, SupLx = movimento laringeo superiore, HyLx = approssimazione hyolaryngeal, LxEl = elevazione laringea (verso la base cranica), PhxSh = faringeo accorciamento, HE m * = escursione ioide in riferimento alla mandibola con un C2 - 4 scalari, LxEl * = elevazione laringea con C2 - 4 scalare.

Variabile di misura Asse di riferimento Scalare Descrizione
Movimento ioide anteriore Vertebre cm Descritto da Kim e McCullough 2008 calcola lo spostamento del ioide (coordinate 9) da una linea di approssimare le vertebre (line coordinate di collegamento 3 e 5, che rappresenta C1 e C4 rispettivamente)
Movimento ioide Superior Vertebre cm Descritto da Kim e McCullough 2008 calcola lo spostamento del ioide (coordinate 9) in una direzione parallela ad una linea approssimare C1-C4 vertebre.
Escursione ioide (mandibola) Miloioideo linea della mandibola cm Calcola lo spostamento del ioide verso una linea approssimare la linea miloioideo della mandibola (Coordinate 1 e 3). Questa misura approssima la funzione dei muscoli sopraioidea.
Escursione ioide (vertebre) Vertebre cm Descrivere da Leonard et al., 2000, risolve anteriore e superiore vettore di movimento della ioide lontano da una linea ravvicinamento C1-C4 vertebre
Movimento laringeo superiore Vertebre cm Descritto da Logemann et al., 2000 calcola lo spostamento della laringe (coordinate 8) in una direzione parallela ad una linea approssimare le vertebre
Ravvicinamento Hyolaryngeal n / a cm Descritto da Leonard et al., 2000, calcola il ravvicinamento delle ioide (coordinate 9) e laringe (coordinate 8)
Elevazione laringea n / a cm Calcola lo spostamento della laringe posteriore (coordinate 7) verso C1 (coordinate 3) approssimare attacchi del stilofaringeo.
Faringee accorciamento n / a cm Calcola lo spostamento dei UES (coordinate 6) verso il palato duro (coordinate 2) ravvicinare gli allegati del palatopharyngeus.
Escursione ioide (mandibola) Vertebre C2-4 Descritto sopra, ma utilizza C2-C4 scalare (coordinate 4 e 5) descritto da Steele et al. 2011
Elevazione laringea (vertebre) Vertebre C2-4 Sopra descritte, ma uses scalare C2-C4 (coordinate 4 e 5) descritto da Steele et al. 2011

Tabella 1. Descrizione delle misure di spostamento.

Variabile di misura 5 ml di liquido sottile (n = 234 misure) 5 ml Pudding (n = 234 misure) valori di p
Dire SD Dire SD (2 tailed T-test)
Movimento ioide anteriore 1.10 0.41 1.11 0.40 0.82
Movimento ioide Superior 1.49 0.66 1.76 0.75 0.0001
Escursione ioide (mandibola) 1.37 0.48 1.45 0.48 0.09
Escursione ioide (vertebre) 1.93 0.57 2.15 0.69 0.001
Movimento laringeo superiore 3.32 0.88 3.60 1.03 0.003
Ravvicinamento Hyolaryngeal 1.10 0.57 1.14 0.55 0.42
Elevazione laringea 2.53 0.67 2.70 0.76 0.02
Faringee accorciamento 1.30 0.62 1.66 0.65 0.0000
Escursione ioide (mandibola) 0.36 0.12 0.38 0.13 0.06
Escursione ioide (vertebre) 0.67 0.16 0.71 0.19 0.01

Tabella 2. Means, deviazioni standard, e p-value di 5 ml di liquido sottile vs 5 ml budino.

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Discussion

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Questo studio dimostra l'utilità di un metodo che utilizza i dati delle coordinate dei punti di riferimento anatomici per calcolare misurazioni multiple cinematiche del movimento hyolaryngeal nella deglutizione. Affidabilità inter-rater di sei valutatori, tra cui due valutatori alle prime armi, per le coordinate e le variabili calcolate era forte (ICC> 0,90). I risultati rappresentativi di un campione di adulti sani non disfagici hanno evidenziato differenze in più variabili cinematiche in risposta a due tipi di bolo. Abbiamo anche trovato che utilizzando diversi assi di riferimento per calcolare l'escursione dell'osso ioide risultati che non erano fortemente correlati prodotta.

La raccolta dei dati di riferimento anatomici riduce il tempo ed elimina la variabilità introdotta da più misure utilizzate in altri metodi 1,5-7. Una serie completa di misure cinematiche può essere calcolato e utilizzato in un'analisi fattoriale o analisi delle componenti principali, se tutte le coordinate sono visibili.In alternativa, se una domanda di ricerca comporta un minor numero di variabili, possono essere necessari meno coordinate per calcolare una lista più piccola di misure di distanza. La macro di inizializzazione determinerà quale delle coordinate devono essere raccolte. Questa tecnica è stata sviluppata utilizzando open source o software facilmente disponibile al fine di incoraggiare un ampio uso nel campo della ricerca disfagia. Questi più passaggi potrebbero essere incorporati in un software disponibile in commercio che potrebbe rendere questa tecnica fattibile in un ambiente clinico.

Le modifiche al protocollo possono essere fatte per accogliere le preferenze di elaborazione. ImageJ può leggere i file. Avi tra gli altri. QuickTime è stato scelto di mantenere la massima risoluzione di immagine con file di piccole dimensioni. La macro attivata file excel è nella sua prima versione. Come limitazioni o problemi sono identificati e riparati nel codice, verranno caricate le versioni più recenti. Un problema noto è che v1.0 non consente per i dati mancanti. A li Correntemitation è che i risultati non possono essere generate in SI (espressi in centimetri) e unità anatomiche (riportati come C2 - distanza C4) allo stesso tempo. Una soluzione attuale è di inizializzare una cartella di lavoro excel per segnalare unità SI e un altro per segnalare unità anatomiche utilizzando gli stessi dati raccolti utilizzando ImageJ. Questi e altri temi saranno affrontati nel corso del tempo dagli autori (FO, WP).

Fondamentale per la validità e l'affidabilità di questo metodo è la coerenza: la mappatura dei punti di riferimento anatomici coordinate, e la selezione cornice per minima e massima ricodifica di coordinate. E 'importante per segnare punti di riferimento anatomici coerente. Poiché la maggior parte delle misurazioni cinematiche sono calcolati come differenza nella distanza nella misura minima e massima, la coerenza farà in modo che le misurazioni cinematica rappresentano la funzione di interesse deglutizione. Selezione Frame può essere confuso da raccolta di dati scarsamente controllato nella suite fluoroscopia dove il telaio minimo, come descritto in vep 5.1 non è ripreso. Coordinate raccolti al massimo possono essere confusi se la fotocamera e il movimento del paziente è improvvisa. Ioide e la laringe massimi sono di solito raggiunti nei pressi della stessa struttura, però massimi UES (che rappresentano faringeo accorciamento) può variare. Ogni fotogramma rappresenta 30msec nel tempo. Nei casi in cui molti fotogrammi separano massima escursione di punti di riferimento 6-9, è importante essere sicuri che punti di riferimento numerate 1-5 restano in posto.

Altre limitazioni di questa tecnica nascono dall'uso di dati di immagini. Questa tecnica deduce tridimensionali relazioni spaziali da dati bidimensionali. Immagini fluoroscopiche, come radiografie, sono anche oggetto di ingrandimento e distorsione, che può influire sulla validità di queste misure. Raggiungere l'affidabilità inter-o intra-rater con scarsa qualità delle immagini è difficile. Infine vi è una curva di apprendimento associata con il raggiungimento di affidabilità.

In questo studio, l'affidabilità è stato testato daconfrontando coordinate misurate da sei valutatori; tra cui due valutatori prime armi, tre valutatori con esperienza e un esperto. Abbiamo scoperto che le influenze di formazione affidabilità. Accordo tra i valutatori novizio era ICC = 0.88 considerando che un accordo tra più valutatori esperti ed esperte era ICC = 0,95. Un tema ricorrente nella formazione affidabilità era di selezione della cornice, sottolineando l'importanza di chiare definizioni operative di minima e massima escursione hyolaryngeal per migliorare l'affidabilità. Infine, la qualità dell'immagine influisce affidabilità. Confrontando una serie di variabili soggetto per soggetto, ICC sono stati utilizzati per identificare MBS con scarsa qualità dell'immagine. Per scopi di ricerca ci proponiamo di rigetto immagini con un accordo inter-rater di ICC <0,70. Nella nostra coorte, un soggetto con una ICC = 0.54 per la 5 ml thin-liquido rondine e ICC = 0.47 per la 5 ml budino è stato identificato. Esame visivo dei MBS confermato che la scarsa qualità dell'immagine potrebbe essere identificato mediante analisi statistica.

Questa tecnica permette di valutare variazioni nel calcolo e interpretazione delle misure cinematiche 2. Di particolare interesse per la ricerca disfagia è come il movimento della ioide viene misurata e interpretato. Escursione ioide calcolata da diversi assi di riferimento non era altamente correlato. Il coefficiente di determinazione dimostra che il movimento ioide misurata contro il onl vertebrey predice il 37% della varianza del movimento ioide misurata contro la mandibola come un asse di riferimento in 5 ml di rondine sottile liquidi e il 24% in 5 ml rondini budino. Ciò indica che altro movimento rappresenta per il movimento ioide. L'osso ioide è collegato alla base cranica e mandibola dai muscoli sopraioidea. Poiché la mandibola rimane relativamente fisso durante la deglutizione, ioide avvicina mandibola rappresentativa della contrazione concentrica dei muscoli sopraioidea. Quando si misura il movimento ioide contro le vertebre, è probabile che il movimento dell'articolazione atlanto-occipitale (estensione testa o flessione) viene confusa con il movimento ioide attribuibile alla funzione sopraioidea.

Misurazione escursione ioide in riferimento alla mandibola da disegno rappresenta più accuratamente l'anatomia funzionale sottostante 8. Due studi che associano il movimento ioide diminuita e rischio di aspirazione trovati risultati differenti; si indeboliscono associatod movimento superiore del ioide e l'altro movimento anteriore trovata 6,10. Entrambi misurati movimento ioide in riferimento alle vertebre. Per determinare se il movimento ioide è un biomarcatore di aspirazione, sosteniamo che gli studi dovrebbero misurare il movimento ioide in relazione alle leve scheletriche a cui i muscoli spostando ioide attribuiscono, piuttosto che in relazione alla vertebra a cui essi non attaccano.

Quando si utilizzano misure di spostamento nella ricerca importante definire i correlati anatomici di interesse. La constatazione che escursione ioide calcolato da diversi assi di riferimento non sono altamente correlati sottolinea la necessità di considerare ciò che le misure cinematiche realmente rappresentano. Escursione ioide in riferimento alle vertebre rappresenta la funzione covariante di testa e collo di estensione e contrazione sopraioidea. Se la comprensione della funzione sottostante dei muscoli sopraioidea è più importante, quindi escursione ioide misurato in Reference alla mandibola è più accurato 3,8. Le variabili elevazione della laringe e della faringe accorciamento proposte correlati ai muscoli faringei lunghe, una fionda posteriore dei muscoli che elevano la laringe innervati dai nervi cranici IX e X 3,4. Tuttavia, altri muscoli aiutano in elevazione laringea e faringea accorciamento. Coordinate di mappatura permette ai ricercatori di misurare una serie di variabili selezionate, ma le variabili devono essere scelti nel contesto di una particolare domanda di ricerca. E 'quindi importante riconoscere la funzione covariante dei muscoli che sottendono queste misurazioni.

I dati delle coordinate di mappatura possono essere utilizzati in analisi morfometrica per valutare le variazioni di forma covariante in normale e anormale deglutizione 11. Analisi morfometrica dell'apparato hyolaryngeal indica adattamenti muscolo-scheletriche a varie condizioni, tra cui la deglutizione impairment. L'analisi morfometrica delle coordinate di mappatura deglutizione function può infine fornire informazioni più utili sulle biomeccanica della deglutizione e deglutizione impairment che solo cinematica. Indicazioni futuri includono lo sviluppo di una banca dati delle coordinate fenotipo deglutizione e deglutizione impairment utilizzando i risultati cinematici e analisi morfometrica. Tale banca dati ci permetterebbe di determinare anatomia funzionale alla base della deglutizione e deglutizione impairment associati a varie eziologie della disfagia. Una strategia coordinata potrebbe essere applicato anche ad altre modalità di imaging in cui coordinate possono essere ottenuti come la risonanza magnetica dinamica o 320-detector-row Multi-slice CT 12.

In somma, coordinare i dati è utile per calcolare misure multiple cinematiche affidabili di movimento hyolaryngeal nella deglutizione. Misurazioni cinematiche devono essere compresi nel contesto della domanda di ricerca e l'anatomia sottostante. Alcune delle variabili di spostamento sono accoppiati con funzione di specifico gruppo muscolare e some non lo sono. Coordinate possono essere utilizzati anche in analisi morfometrica di deglutizione.

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Disclosures

Gli autori dichiarano di non avere interessi finanziari in competizione.

Acknowledgments

Gli autori riconoscono Kendrea Focht, cscd, CCC-SLP, e il Trammell Istituto Evelyn per Voce e Ingoiare presso la Medical University of South Carolina, per la condivisione di file MBS di imaging utilizzate per dimostrare questa metodologia. Questi dati MBS sono stati raccolti attraverso il sostegno extrascolastico finanziato da Grant Numero TL1TR000061 (PI: Focht) dal Centro Nazionale per l'Avanzamento delle Scienze traslazionale e da Grant Number 1K24DC12801 (PI: Martin-Harris), dal National Institute on Deafness e altri disturbi della comunicazione, e sostegno intramurale da Marco e Evelyn Trammell Trust. Questi metodi sono stati originariamente sviluppati dal ricercatore principale, mentre sostenuta da Grant Numero F31DC011705 dal National Institute on Deafness e altri disturbi della comunicazione. Il contenuto è di esclusiva responsabilità degli autori e non rappresentano necessariamente il punto di vista ufficiale del National Institute on Deafness e altri disturbi della comunicazione o il National Institutesdella Salute.

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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Coordinare mappatura dei Hyolaryngeal Meccanica di deglutizione
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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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