Waiting
Login processing...

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

Medicine

التصوير بالموجات فوق الصوتية ثلاثية الأبعاد: مورفوميتري سريعة وفعالة من حيث التكلفة لانسجة العضلات والعظام

Published: November 27, 2017 doi: 10.3791/55943
Automatic Translation
1,2, 1, 1, *1, *2
1Laboratory for Myology, Department of Human Movement Sciences, Faculty of Behavioural and Movement Sciences, Vrije Universiteit Amsterdam, Amsterdam Movement Sciences, 2Department of Rehabilitation Medicine, VU University Medical Center Amsterdam, Amsterdam Movement Sciences
* These authors contributed equally

Summary

تسمح الموجات فوق الصوتية 3D التصوير (3DUS) مورفوميتري سريعة وفعالة من حيث التكلفة لانسجة العضلات والعظام. نقدم بروتوكولا لقياس طول الصوت والكراسة العضلات باستخدام 3DUS.

Abstract

والهدف التنموي للموجات فوق الصوتية 3D التصوير (3DUS) مهندس طريقة لإجراء تحليل 3D الموجات فوق الصوتية المورفولوجية للعضلات البشرية. صور 3DUS هي التي شيدت من معايرة يدوي صور ثنائية الأبعاد الوضع ب-الموجات فوق الصوتية، التي تتمركز في صفيف فوكسل. التصوير بالموجات فوق الصوتية (الولايات المتحدة) يسمح التحديد الكمي لحجم العضلات والكراسة طول وزاوية بينيشن. هذه المتغيرات المورفولوجية عوامل هامة في نطاق قوة وطول العضلات من ممارسة القوة. ويصف البروتوكول قدم نهجاً لتحديد طول الصوت والكراسة فستوس m. لاتيراليس و الساق m. ميدياليس. 3DUS يسهل توحيد استخدام مراجع ثلاثية الأبعاد التشريحية. ويوفر هذا النهج نهج سريعة وفعالة من حيث التكلفة للتحديد الكمي مورفولوجية 3D في عضلات الهيكل العظمى. في الرعاية الصحية، والرياضة، معلومات بشأن مورفوميتري العضلات قيمة للغاية في التشخيص و/أو تقييمات المتابعة بعد العلاج أو التدريب.

Introduction

في الرعاية الصحية، والرياضة، معلومات بشأن مورفولوجية العضلات قيمة للغاية في التشخيص و/أو تقييمات المتابعة بعد العلاج أو التدريب1. التصوير بالموجات فوق الصوتية (الولايات المتحدة) أداة تستخدم عادة لتصور هياكل الأنسجة اللينة في أمراض العضلات2، الأمراض الحرجة3،4، وأمراض القلب والأوعية الدموية5، الاضطرابات العصبية6، ،من 78، وآثار التدريب البدني6،،من910. تصوير أمريكي يتيح التحديد الكمي لحجم العضلات والكراسة طول وزاوية بينيشن. هذه المتغيرات المورفولوجية أهميتها من العوامل المحددة لنطاق قوة وطول العضلات من قوة كشفه11،،من1213،،من1415.

حاليا، يتم تنفيذ قياسات التصوير الولايات المتحدة معظمها في 2D الصور، مع اختيار ممتحن ومن المفترض أن التحقيق في اتجاه مناسب وموقعه الموجات فوق الصوتية. تقييد هذه الأساليب 2D القياسات المورفولوجية للطائرة صورة واحدة، بينما المعلمة للفائدة قد لا تكون موجودة داخل هذه الطائرة. تحليل الخصائص المورفولوجية يتطلب نهجاً ثلاثي الأبعاد، توفير قياسات الخروج من الطائرة باستخدام نقاط مرجعية ثلاثية الأبعاد. هو معروف مثل هذا تمثيل مورفولوجية 3D من الأنسجة الرخوة التي سيقدمها "التصوير بالرنين المغناطيسي" (التصوير بالرنين المغناطيسي)16،،من1718،،من1920. التصوير بالرنين المغناطيسي غير مكلفة وغير متوفرة دائماً. أيضا، يتطلب تصور ألياف العضلات تتابع التصوير بالرنين المغناطيسي الخاصة، مثل نشر موتر التصوير (وزارة التجارة والصناعة)21. بديلاً فعالاً من حيث التكلفة للتصوير بالرنين المغناطيسي تصوير ثلاثي الأبعاد بالموجات فوق الصوتية (3DUS). النهج 3DUS الذي يوفر العديد من المزايا عبر تقنيات التصوير بالرنين المغناطيسي، مثلاً، فإنه يفرض قيودا مساحة أقل لتحديد المواقع هذا الموضوع أثناء فحص. تصوير 3DUS وأسلوب التتابع التقاط صور ثنائية الأبعاد (الوضع ب-الولايات المتحدة الأمريكية) ووضعها في حجم عنصر (فوكسل) صفيف22،،من2324. عملية إعادة الإعمار في صورة 3DUS يتكون من خمس خطوات: (1) التقاط سلسلة من الصور الولايات المتحدة 2D حر؛ (2) تتبع موقف المسبار الأميركي، باستخدام نظام "التقاط الحركة" (MoCap)؛ (3) تزامن موقف MoCap والصور الولايات المتحدة؛ (4) حساب بالموقع والتوجه للصور بالموجات فوق الصوتية داخل فوكسل الصفيف باستخدام نظام معايرة المرجعية؛ و (5) وضع هذه الصور في هذا الصفيف فوكسل.

طبق النهج 3DUS بنجاح للتقييم مورفولوجية الهيكل العظمى والعضلات15،25،،من2627،،من2829. ومع ذلك، أثبتت النهج السابق7،15،،من2530 مرهقة وتستغرق وقتاً طويلاً ومحدودة من الناحية الفنية، كما يمكن إعادة بناء قطاعات صغيرة فقط من العضلات الكبيرة.

لتحسين النهج 3DUS، وضعت بروتوكول 3DUS جديد يتيح إعادة بناء عضلات كاملة خلال فترة قصيرة من الزمن. توضح هذه المقالة بروتوكول استخدام 3DUS التصوير مورفوميتري فستوس m. لاتيراليس (داء الليشمانيات الحشوي) و الساق m. ميدياليس (جنرال موتورز).

Protocol

جميع الإجراءات التي تنطوي على البشر أقرتها لجنة الأخلاقيات الطبية في المركز الطبي فو، أمستردام، هولندا.

1-الأجهزة

  1. قم بتوصيل جهاز الموجات فوق الصوتية قياس الكمبيوتر. إذا لزم الأمر، استخدم الإطار--الاستيلاء على الأجهزة و/أو البرمجيات لتخزين الصور متسلسلة بالموجات فوق الصوتية.
    ملاحظة: يتم استخدام مجس الخطي الصفيف 5 سم (12.5 ميجاهرتز) لتوليد الصور ب-وضع (25 هرتز). قبل كل قياس، وعمق التصوير والترددات الصوتية، والسلطة هي الأمثل لتصور واجهات إضافية-والأنسجة الضامة العضلي. أثناء القياس، لا يتم تغيير هذه الإعدادات.
  2. الاتصال نظام MoCap الكمبيوتر القياس.
  3. جامد الاتصال علامة كتلة MoCap مسبار الموجات فوق الصوتية لمتابعة الموقف والتوجه للمسبار الأمريكي.
  4. الاتصال مزامنة الجهاز (بيزو كريستال) لإدخال مشغل نظام MoCap.
    ملاحظة: تفعيل الجهاز التزامن لحظات ينشط الكريستال بيزو، إرسال الموجات الصوتية نحو محول. إنشاء موجات الصوت تلقي قطعة أثرية متميزة في صورة الولايات المتحدة في بدء النظام (الشكل 1أ، السهم).
  5. ملء الإطار المعايرة حسب الطلب (الوهمية) مع الماء.

2-معايرة

ملاحظة: إجراء معايرة مكانية لحساب مصفوفة تحول (أنتيمن) من الصور الولايات المتحدة فيما يتعلق بنظام إحداثيات التحقيق. وقد كانت هذه عملية المعايرة الموصوفة سابقا22. الرجاء انظر أدناه للحصول على وصف موجز.

  1. مكان الوهمية مليئة بالمياه، وعقد من كروسويري (أي عبور المغمورة أسلاك) في موقف معروف داخل نظام الإحداثيات الظاهرية (Phxyz الشكل 1ب، سهم)، على سطح مستقرة.
  2. قياس درجة حرارة الماء بحرارة.
  3. استخدم أداة المؤشر MoCap لتسجيل موقف واتجاه الوهمية في نظام الإحداثيات العالمي (جي).
  4. بدء أخذ عينات صورة الولايات المتحدة، وتنشيط الحصول على البيانات MoCap (كما هو موضح في الخطوة 3.3.3).
  5. غمر الرأس المسبار الأمريكي (العلاقات العامة) في الماء. ترجمة وقم بتدوير المسبار الأمريكي عن 40 s (أخذ العينات في 25 هرتز) في جميع الاتجاهات، الحفاظ على رؤية كروسويري في الصور الولايات المتحدة (Im).
  6. إيقاف الحصول على البيانات.
  7. مزامنة البيانات MoCap والصور الولايات المتحدة بتحديد الإطار الأمريكي الأول الذي يحتوي على قطعة أثرية تم إنشاؤه الكريستال بيزو والمحاصيل تسلسل صورة الولايات المتحدة تبعاً لذلك (كما هو موضح في الخطوة 3.4.1.1).
  8. تحديد الصور الولايات المتحدة ذات الصلة التي كروسويري واضحة للعيان وتتبع موقف كروسويري في هذه الصور الولايات المتحدة (أناإيمxyz)، وتصحيح الموقف لدرجة حرارة الماء.
  9. تحديد موضع كروسويري فيما يتعلق ب نقل العلاقات العامة بسلسلة من التحولات من الأس الهيدروجيني ل العلاقات العامة (المعادلة 1) في الحالات الوقت (أنا = 1: n) المقابلة لتحديد كروسويري في خطوة 2.8.
    Equation 1
  10. حساب الدردشة إلى مصفوفة التحول العلاقات العامة (العلاقات العامةتيإيم) عن طريق حل المعادلة 2، مطابقة لإشراك جميع الجثث من كروسويري في الدردشة (مقيسا بخطوة 2.8) في الوقت (أنا = 1 : n) إحداثيات كروسويري في العلاقات العامة (المحسوبة في الخطوة 2.9).
    Equation 2

Figure 1
رقم 1: التخطيطي خوارزمية 3DUS. (أ) نظام "التقاط الحركة" (MoCap) يتم استخدامه لتتبع مجموعة من علامات جامد متصلاً بمسبار الموجات فوق الصوتية، ضمن نظام الإحداثيات العالمي (جي). تتم مزامنة البيانات MoCap والموجات فوق الصوتية مما يجعل استخدام قطعة أثرية (السهم) عرضته أوبتوتراك أثارت الكريستال بيزو. (ب) الوضع واتجاه نظام إحداثيات الصورة بالموجات فوق الصوتية (Im) يحسب بالنسبة لنظام إحداثيات مسبار (Pr) بتحديد نقطة معروفة في العلاقات العامة و الدردشة. لهذا الغرض، يستخدم فانتوم خصيصا مملوءة بالمياه، وعقد كروسويري (أي عبور المغمورة سلكين) في موقف معروف داخل نظام الإحداثيات الظاهرية (Ph). (ج) مع سلسلة من التحولات، يتم احتساب هذه النقطة المعروفة في العلاقات العامة. (د) مع سلسلة كاملة من التحولات المعروفة، يمكن أن تتحول الصور من الدردشة إلى أي نظام الإحداثيات الصفيف فوكسل (خامسا). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

3-التجريبية البروتوكول

ملاحظة: يصف البروتوكول التجريبي البروتوكولين يؤديها عادة تشمل التصوير 3DUS، أي من مورفوميتري للآلية العالمية، وداء الليشمانيات الحشوي (الشكل 2أ).

  1. هذا الموضوع لتحديد المواقع
    1. لتجربة الآلية العالمية:
      1. طرح هذا الموضوع للكذب عرضه على طاولة فحص مع كلا القدمين الذي يخيم على حافة الجدول.
      2. قم بمحاذاة أسفل الساق أفقياً، بوضع دعامة تحت الساق. إصلاح في الفخذ إلى طاولة الفحص مع الأشرطة الجلد مبطن لمنع تمديد الركبة خلال بروتوكول تجريبي.
      3. صالح سيرا على أقدام المحطة المراد مسحها ضوئياً إلى مصنوعة خصيصا فوتبلاتي31.
      4. قم بتوصيل وجع عزم الدوران مصنوعة خصيصا مع جونيوميتير مرفقة إلى فوتبلاتي31. العثور على زاوية فوتبلاتي المقابلة لعزم دوران تطبيق خارجياً، على سبيل المثال-، 0 شمال البحر الأبيض المتوسط (الشكل 2أ).
      5. إصلاح في فوتبلاتي في الاتجاه المقابل للحظة عطف ظهري صافي 0 نانومتر، باستخدام قضيب تمديد الذي يرتبط بالجدول (الرقم 2A، السهم).
    2. للتجربة فل:
      1. طرح المواضيع للكذب مستلق على طاولة فحص.
      2. تعيين زاوية انثناء الركبة (أي موضع التنفيذ كالزاوية بين الخطوط التي تربط مراكز lateralis الكعب مع لاتيراليس ابيكونديلوس ، وهذا الأخير مع تروتشانتير الكبرى) إلى 60 درجة، من جانب على دعم لتحديد المواقع أسفل الساقين.
      3. ضع شعاع على شكل ثلاثي تحت الأرداف لمنع حركة الورك.
      4. إصلاح أسفل الساق إلى الدعم مع اثنين من الأشرطة الجلد مبطن لمنع حركة الساق خلال بروتوكول تجريبي.
      5. تعيين زاوية الورك (أي موضع التنفيذ كالزاوية بين خطوط ربط نظام التشغيل كوراكويديس مع تروتشانتير الرئيسية، وهذا الأخير مع ابيكونديلي فيموراليس لاتيراليس) إلى 95 °، بتغيير الزاوية مرة أخرى دعم جدول بحث.
        ملاحظة: هذه تشكل وصف تم اختيار، كما أنه يشبه الزوايا المشتركة خلال الركبة متساوي القياس الأمثل ملحق قياسات32،33.
  2. تعريب معالم عظمى والمنطقة من الفائدة (ROI)
    ملاحظة: يتم هذا التوجيه للفحص بالموجات فوق الصوتية ثلاثية الأبعاد والتقدير الكمي ما بعد التجريبية ساقه وأسفل الساق والقدم الموقف في هذا الموضوع. تحديد وتسجيل مواقف معالم عظمى التشريحية في نظام الإحداثيات العالمية باستخدام أداة المؤشر MoCap.
    1. لتجربة الآلية العالمية:
      1. تحديد المعالم التالية بالجس ووضع علامة عليها باستخدام علامة جلد جراحية: أبرز جوانب الظهرية ابيكونديليس عظم الفخذ الآنسي والوحشي، ومراكز ماليولي الساق والشظية.
      2. باستخدام جهاز الولايات المتحدة، تحديد ووضع علامة باستخدام علامة جلد جراحية النقاط الأكثر سطحية من condyles عظم الفخذ الآنسي والوحشي (في الجهة الظهرية من الساق) وموقع الدانية أكثر من الإدراج الآلية العالمية على العقبي.
    2. لقياس فل:
      1. تحديد المعالم التالية بالجس ووضع علامة عليها باستخدام علامة جلد جراحية: ماليولي الآنسي والوحشي (كما أعلاه)؛ إدراج آخر الدانية وتر الرضفة من تايبي توبيروسيتاس؛ ابيكونديليس الآنسي والوحشي (كما أعلاه)؛ قمة الرضفة والأكثر الإدراج الآنسي والدانية، والوحشي في الحدود في الرضفة؛ و نظام التشغيل كوراكويديس على الكتف.
      2. تحديد مع الجهاز الأمريكي ووضع علامة على الجانب الأكثر سطحية من تروتشانتير الرئيسية والإدراج الأكثر الدانية من داء الليشمانيات الحشوي في تروتشانتير الرئيسية.
    3. لكل العضلات، استخدم أداة المؤشر MoCap لتسجيل معالم ملحوظة (كما هو موضح في المقاطع 3.2.1 و 3.2.2) في نظام الإحداثيات العالمي. حرك أداة المؤشر MoCap إلى المعالم التشريحية المحددة، واستخدام البرمجيات MoCap لتسجيل الموقف بالضغط على الزر "تسجيل".
    4. استخدام الموجات فوق الصوتية لتحديد الحدود العضلات الآنسي والوحشي؛ وضع علامة على حدود الآنسي والوحشي على الجلد باستخدام علامة جلد جراحي.
  3. الفحص بالموجات فوق الصوتية ثلاثية الأبعاد
    1. الإيعاز إلى هذا الموضوع ليس للانتقال خلال الفحص بالموجات فوق الصوتية 3D.
    2. تطبيق هلام وافرة بالموجات فوق الصوتية على العائد على الاستثمار لضمان الاتصال المناسب بين الجلد والمسبار الأمريكي.
      ملاحظة: يسمح هذا التطبيق لجل الحد من ضغط التحقيق وبالتالي تشوه الأنسجة اللازمة للحصول على صورة واضحة من الولايات المتحدة.
    3. فتح برنامج المختطف الإطار (مثلاً، ويندف34) على الكمبيوتر القياس وبدء اكتساب صورة الولايات المتحدة عن طريق النقر فوق الزر "تسجيل".
      1. وفي وقت لاحق، بدء وتنشيط MoCap الحصول على البيانات عن طريق الضغط على الزر "ابدأ" على جهاز التزامن؛ وهذا ينشط تلقائياً مزامنة الجهاز (أي الكريستال بيزو) يقع على مقربة من المسبار الأميركي، إنشاء قطعة أثرية متميزة في صورة الولايات المتحدة قاف بدء MoCap (الشكل 1أ، السهم).
    4. بينما الضغط مسبار الحد الأدنى حتى الآن ضمان جودة الصورة، حرك التحقيق بسرعة ثابتة العائد على الاستثمار؛ وهذا يشار إليه كعملية "تمشيط". تأكد من أن يتم تسجيل الصور الولايات المتحدة مستعرضة واضحة التشريحية للعضلات المستهدفة.
    5. التحقق بصريا للحركة لهذا الموضوع خلال الفحص؛ إذا تم نقل هذا الموضوع، إحباط اكتساح وكرر من الخطوة 3.3.1.
    6. بروتوكول اكتساح لتجربة الآلية العالمية
      1. مكان المسبار الأمريكي بروكسيمالي إلى condyles عظم الفخذ على الجانب الآنسي للفخذ. تنفيذ عملية تمشيط (كما هو موضح في المقاطع 3.3.1-3.3.5) في اتجاه الدنو القاصي على طول الحدود الآنسي الآلية العالمية، وضمان وضوح الرؤية داخل الصور المقطعية التشريحية الحدود الآنسي للآلية العالمية ووتر أخيل، على طول الطريق وصولاً إلى ما الإدراج في العقبي.
      2. إضافة الاحتلالات إضافية (كما هو موضح في القسم 3.3.3-3.3.5) حتى يتم فحص كامل العائد على الاستثمار، والحدود الآنسي عضلة يتم تصويرها تماما (الشكل 2ب). استخدام التتبع في هلام الاجتياح السابقة لتوجيه الاجتياح القادم، تداخل طفيف (0.5 سم) اجتاحت المنطقة السابقة.
    7. بروتوكول اكتساح للتجربة فل
      1. وضع المسبار الأميركي على الجانب الأفقي للهضبة الساق. بدء عملية تمشيط في اتجاه القاصي الدانية عبر الحدود الجانبية لداء الليشمانيات الحشوي، ضمان وضوح الحدود الجانبية لداء الليشمانيات الحشوي، على طول الطريق حتى الأصل في تروتشانتير الرئيسية.
      2. إضافة الاحتلالات إضافية (كما هو موضح في القسم 3.3.3-3.3.5) حتى يتم فحص كامل العائد على الاستثمار ويتم تصويرها الآنسي من داء الليشمانيات الحشوي الحدود تماما (الشكل 2ب). استخدام التتبع في هلام الاجتياح السابقة لتوجيه الاجتياح القادم، تداخل طفيف (0.5 سم) اجتاحت المنطقة السابقة.
        ملاحظة: أثناء الاجتياح البروتوكول، حركة لهذا الموضوع ينبغي منع، كما يؤثر سلبا على حركات الصور الولايات المتحدة ثنائية الأبعاد في الصفيف فوكسل لتحديد المواقع. عدد عمليات التمشيط تتحدد بعرض التحقيق وعرض العضلات المستهدفة. بشكل عام، مع عرض تحقيق 4 سم وعرض العضلات 12 أو 18 سم، الاحتلالات 5 أو 7، على التوالي يلزم لتغطية العائد على الاستثمار بما في ذلك الحدود.

Figure 2
الشكل 2: التخطيطي للإعداد التجريبية والاحتلالات من مسبار الموجات فوق الصوتية على العضلات المستهدفة (الساق m. ميدياليس (جنرال موتورز) الإعداد والإعداد فستوس m. لاتيراليس (فل))- (أ) تكوينات مشتركة محددة الموضوع للشرطين التجريبية. الكائنات المعروضة باللون الأخضر قابلة للتعديل لتعيين موضع والتوجه لأطرافه. يشير السهم إلى قضيب تمديد التي تستخدم لتحديد زاوية فوتبلاتي. (ب) مسار الاحتلالات المتعددة من مسبار الموجات فوق الصوتية على المناطق ذات الاهتمام. وتمثل الأسهم الزرقاء الاحتلالات واحد عبر المنطقة للمصالح. اليسار: الاحتلالات عبر الآلية العالمية؛ حق: الاحتلالات على مر داء الليشمانيات الحشوي. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

  1. 3D الموجات فوق الصوتية فوكسل صفيف التعمير
    1. إعادة بناء مجموعة فوكسل 3DUS واحد (الصورة 3DUS) من اكتساح واحد عبر الجلد من عائد تشريحية محددة (مثلاً، العضلات، ووتر) بملء بن وإينبينتينج 3DUS فوكسل صفيف باستخدام برنامج نصي مخصص. من أجل إعادة بناء مصفوفة فوكسل 3DUS، اتخاذ الخطوات التالية بعد التجريبية.
      1. مزامنة البيانات MoCap والصور الولايات المتحدة بتحديد الإطار الأمريكي الأول الذي يحتوي على قطعة أثرية تم إنشاؤه الكريستال بيزو والاقتصاص الولايات المتحدة صورة تسلسل تبعاً لذلك مع برامج فيرتوالدوب35. أولاً، ضع مربع التمرير التحديد الإطار من الإطار انطلاق المحددة واضغط على زر "الصفحة الرئيسية" على لوحة المفاتيح. وبعد ذلك، حرك مربع التمرير إلى نهاية القياس (آخر اتصال الجلد) واضغط الزر "إنهاء". اضغط على زر "F7" لتصدير تسلسل الصورة المقتصة.
      2. تعريف نظام إحداثيات صفيف (خامسا) فوكسل الذي يمكن أن تملأ بالصور الولايات المتحدة، باستخدام برنامج نصي مخصص. ضمان أن خامسا الموجهة وفقا لاتجاه المسح والحجم لتناسب جميع الصور الولايات المتحدة من حملة واحدة.
        ملاحظة: في البداية، خامسا يتكون من فوكسيلس على شكل مستطيل، مع محاور أطول في اتجاه اكتساح؛ هذا الشكل يحسن كفاءة التعبئة.
      3. تعيين فوكسيلس في خامسا مع غراي-قيم بكسل من الصور الولايات المتحدة، باستخدام برنامج نصي مخصص. هذه العملية وصف رسم الخرائط إلى الأمام أو سد بن (3 المعادلة؛ الشكل 1 ج) 23 , 24.
        Equation 3
        ملاحظة: يظهر هذا قدما رسم الخرائط 2D الصور الولايات المتحدة في خامسا وفقا للتوجيه ووضع الصور في نظام الإحداثيات خامسا. باختصار، ومواقف كل بكسل في صورة واحدة (إيمxyz(1:n)) في مثيل وقت (ط)، هي في نفس الوقت يتم تعيينها إلى الأمام في الصفيف فوكسل. فقط تعبئة الإجراء سد بن فوكسيلس معالجتها، تاركاً غير موجهة فوكسيلس الفارغة (أي أسود).
        ملاحظة: Equation 7 يشير إلى معكوس المصفوفة التحول تم وصفه مسبقاً (أي العلاقات العامة لمصفوفة التحول Gl ).
      4. استخدام برنامج نصي مخصص تحديد الفجوات داخل الصفيف فوكسل (أي الأسود فوكسيلس). اتخاذ الخطوات التالية باستخدام معالجة الصور الثنائية:
        1. إنشاء صفيف مملوءة ببن فوكسل ثنائية التي تسمى فوكسيلس شغل جميع. استخدم تمدد الصورة الثنائية والتآكل، بنفس حجم الهيكلة-العنصر، لتسمية جميع فوكسيلس ذات الصلة (أي فوكسيلس قيمة الرمادي) داخل المنطقة الممسوحة ضوئياً. كشف الثغرات عن طريق طرح الصفيف مملوءة ببن فوكسل ثنائي (بالفجوات) من فوكسيلس ذات الصلة (أي ثغرات).
          ملاحظة: عمليات التمدد والتعرية اللاحقة خطوات تجهيز الصور لإكمال الصور الثنائية. قبل تنفيذ هذه الخطوات الواحدة تلو الأخرى، تظل خارج حدود بينما الفجوات داخل تتم إزالتها.
      5. سد الثغرات التي تم تحديدها باستخدام "إجراء inpaint" وتحيط فوكسيلس غراي قيمتها36.
        ملاحظة: يمكن أن تستخدم هذا الأسلوب inpaint: "سد الثغرات مع إينتيربولانت سلس استناداً إلى تقليل مجموع المربعات المشتقة الثانية في كل فوكسل المسمى تقاس الفروق محدودة على الشبكة"36.
      6. معادلة أبعاد فوكسل خامسا بالاستيفاء 'التكعيبي' وحفظ الصفيف فوكسل كصورة.tiff مكدسة (الصورة 3DUS).
  2. إعمار الاحتلالات المتعددة
    1. إعادة بناء كل الاحتلالات الفردية (كما هو موضح في المقطع 3.4) تغطي دوروا أكبر واحد وفقا لنفس نظام الإحداثيات خامسا لدمج عمليات التمشيط متعددة.
    2. إنشاء نظام جديد لتنسيق خامسا الحجم لاستيعاب جميع الاحتلالات أعيد بناؤها الفردية.
    3. ضع الفردية خامساخطوة بخطوة في أكبر خامسا. إذا تم تعيين فوكسل الفعل قبل آخر خامسا، هذا فوكسل فقط ستتم الكتابة فوق إذا كان فوكسل جديدة إيه وان زيرو قيمة رمادية على نطاق 8-بت، وإلا يتم تجاهل القيمة فوكسل الرمادية الجديدة.

4-قياس المتغيرات مورفولوجيا العضلات

  1. استخدام "أدوات التفاعل الطبي"37 (ميتك) لتحميل الصورة 3DUS واسترداد إحداثيات الأصل والإدراج، والنهاية البعيدة من البطن العضلات.
    1. بعد تحميل الصورة ثلاثية الأبعاد، قم بتعيين تقطيع إلى 'التناوب التقاطع اقتران'. قم بمحاذاة المحاور مع العضلات أو الهياكل العظمية لاسترداد الإحداثيات الضبط.
      ملاحظة: ميتك المفضل على برامج تحليل التصوير ثلاثي الأبعاد الأخرى لتقييم النقاط التشريحية، لأنه يسمح بتقطيع الصفيف فوكسل سريعة وتفاعلية في أي اتجاه ("التناوب التقاطع اقتران")، تيسير إجراءات تحديد الهوية.
  2. ولقياس حجم العضلات، استخدم ميتك لتحديد حدود البطن العضلات بين الأصل والنهاية البعيدة من البطن العضلات. استخدام تجزئة ميتك المدمج لتجزئة يدوياً في المقاطع العرضية تشريحية متعددة بالتساوي، الموزعة على طول البطن العضلات (الشكل 3أ).
    1. افتح 'أداة تجزئة' وإنشاء 'تجزئة جديدة'. بدء تشغيل تجزئة حدود العضلات المحددة في شريحة في منتصف الطريق على طول البطن العضلات. اضغط 'A' في لوحة التحكم لإضافة تجزئة يدوي ورسم بالضغط على زر الماوس الأيسر وتحريك المؤشر بعد حدود العضلات. الصحافة ' لإزالة أجزاء من تجزئة.
    2. اضغط على المفتاح المناظر لوضع المحدد الأخير (أي 'A' أو في ') للانتقال التقاطع إلى المقاطع العرضية الأخرى على طول البطن العضلات. كرر الخطوة 4.2.1 لتقسيم المقطع العرضي الجديد المحدد. كرر هذه الخطوة على الأقل 6 مرات، قبل المتابعة إلى الخطوة التالية.
    3. تعيين 'الاستنتاج' إلى 'تمكين'، ويستعرض الانقسامات المقترحة في حدود العضلات (خطوط صفراء) في جميع المقاطع العرضية على طول البطن العضلات.
    4. إضافة الانقسامات إضافية في المقاطع العرضية التي لا تطابق تجزئة محرف المقترحة (الخط الأصفر) الحدود العضلات في الصورة. كرر الخطوة 4-2-2.
    5. اضغط على زر 'تأكيد لكل الشرائح' وحدد الطائرة التي قدمت الانقسامات.
    6. حفظ حجم ثنائي كملف بيانات (نرد) نقطية خام تقريبا، وحساب حجم المجلد المسمى استخدام برنامج نصي مخصص.
  3. البحث عن اتجاه الطائرة الكراسة منتصف طولية من البطن العضلات، التي تحتوي على طول كامل من كراسات (الشكل 3أ)38.
    ملاحظة: يتم تعريف الطائرة منتصف طولية بثلاث نقاط. منشأ ونهاية البطن العضلات البعيدة هي النقطتين الأوليين. تم العثور على النقطة الثالثة في صورة مستعرضة تشريحية في منتصف الطريق بين الأصل والنهاية البعيدة من البطن العضلات. داخل هذه الصورة التشريحية مستعرضة، نقطة المنتصف بين النقطتين الأوليين المسقطة على المماس لغلة aponeurosis القاصي ثالث نقطة أن جنبا إلى جنب مع الأصل ويعرف القاصي نهاية البطن العضلات الطائرة منتصف الطولية.
  4. من الطائرة منتصف طولية، قياس طول ملازم في موقف موحد محدد سلفا بين الأصل والنهاية البعيدة من البطن العضلات (مثلاً، 50%). الجزء حدود العضلات. وضع خط في منتصف الطريق، وقم بتدوير هذا الخط حتى يطابق اتجاه الكراسات الكامنة. نقاط تقاطع هذا الخط مع حدود العضلات يمثل تقدير طول الكراسة (الشكل 3ب).
    ملاحظة: سابقا، اتضح أن يلزم أن تأخذ في الاعتبار، في بعض الأحيان المنحنية، التوجه ل القاصي أبونيوروسيس38، كما رأينا في صورة مستعرضة تشريحية (الشكل 3ب)، المتخذة في منتصف الطريق بين الأصل والبعيدة نهاية البطن العضلات.

Figure 3
الشكل 3: التخطيطي للتحليل 3DUS- (أ) تحديد وتقسيم الحدود العضلات المستهدفة بصورة مستعرضة تشريحية في منتصف الطريق على طول البطن العضلات. ويمثل الخط الأخضر الخالص التوجه للطائرة منتصف طولية (أي موجهة نحو خط عمودي باتجاه aponeurosis القاصي (الخط المنقط الأزرق). (ب) قياس طول الكراسة تتم داخل الطائرة الكراسة منتصف الطولية. الأحمر هو تقسيم منطقة شفافة بتحديد حدود العضلات. خط أصفر منقط وضعها في منتصف الطريق على البطن العضلات واستدارة حتى يطابق اتجاه الكراسات الكامنة. نقاط تقاطع هذا الخط مع أبونيوروسيس القريبة والبعيدة (متصلة بخط أصفر صلبة سميكة) تمثل تقدير طول الكراسة. ويمثل الخط الأخضر الخالص بالموقف والتوجه للطائرة مستعرضة التشريحية. أعلى: جنرال موتورز (الساق m. ميدياليس) وأسفل: العضلات فل (lateralis فستوس م.). تمثل المربعات البيضاء لمقياس 1 سم × 1 سم. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Representative Results

استخدمت تقنية 3DUS وصف جمع البيانات المورفولوجية للآلية العالمية وداء الليشمانيات الحشوي في أربع من الجثث البشرية الذكور، ومتوسط العمر عند الوفاة 76.8 ± 7.9 سنة (يعني ± التنمية المستدامة). الجثامين تم الحصول عليها عن طريق برنامج التبرع بقسم علم التشريح وعلم الأعصاب في المركز الطبي لجامعة ريي (فومك)، أمستردام، هولندا. الهيئات التي تم الحفاظ على استخدام أسلوب تحنيط تهدف إلى الحفاظ على السمات المورفولوجية ل الأنسجة39.

قبل التشريح، قدم صورة 3DUS جنرال موتورز وداء الليشمانيات الحشوي وفقا للمنهجية الموصوفة. وأزيلت أثناء التشريح، الجلد والنسيج تحت الجلد، وفاسسياي تتراكب الآلية العالمية وداء الليشمانيات الحشوي. كان قص مقطع منتصف طولية، أخذ اتجاه aponeurosis القاصي في الاعتبار. قدمه ذات الورنيّة استخدام، كان طول الكراسة المقاسة، في منتصف الطريق بين الأصل ونهاية البطن العضلات البعيدة. وفي وقت لاحق، تشريح بعد تينوتومي، البطن العضلات والمغمورة في عمود مياه معايرة. باستخدام إيماجيج، ووحدات التخزين قيست على صور فوتوغرافية لعمود الماء مع أو بدون بطن العضلات، وتم حساب حجم العضلات من الفرق40. تم قياس طول الكراسة وحجم ثلاث مرات وتم حساب قيم المتوسط والانحراف المعياري. تم اختبار صحة المعيار بين القياسات 3DUS الأسلوب والتشريح باستخدام الارتباط بيرسون لحجم الكراسة متوسط الطول والعضلات. موثوقية المقيم داخل الأسلوب 3DUS كان كمياً قياسات طول وحجم الكراسة المشتقة باستخدام ثنائية مختلطة نموذج الفئة البينية-معامل الارتباط (الغرفة3,3)41، وبعد التحول لوغاريتمي للبيانات، وتم حساب معامل الاختلاف (CV). وأكدت صحة الكراسة قياسات حجم العضلات وطول الارتباطات كبيرة وعالية (r = 0.998، ف < 0.01 و r = 0.985، ف < 0.01، على التوالي). موثوقية المقيم داخل الأسلوب 3DUS المستمدة قياسات طول الكراسة وكان حجم عالية (المحكمة الجنائية الدولية3,3 0.983، السيرة الذاتية السيرة الذاتية 7.3%، والمحكمة الجنائية الدولية3,3 0.998، 5.4 في المائة، على التوالي). خلص إلى أن النهج 3DUS الذي قدم أداة صالحة ويمكن الاعتماد عليها لتقييم طول وحدة التخزين وملازم للبشرية فل والآلية العالمية (الجدول 1).

Table 1
الجدول 1: الجثث التحقق من صحة البيانات- C # عدد الجثث، والآلية العالمية الساق m. ميدياليس، فل فستوس m. لاتيراليس. "تشريح" يظهر نتائج تشريح جثة، و "3DUS" يظهر النتائج من تحليل الصورة 3DUS الجثث.

Discussion

ويرد تقنية 3DUS صحيحة وموثوق بها أن يسمح للتحليل السريع للمتغيرات شكلي لعضلات الهيكل العظمى. النهج 3DUS مختلفة لتصوير الأنسجة اللينة كانت متاحة لما يقرب عقد42،43، بيد أن النهج 3DUS التي ما زالت لا تستخدم عادة. التصوير بالرنين المغناطيسي 'معيار الذهب' لتقدير حجم العضلات في فيفو (على سبيل المثال-، مراجع16،،من1718،،من1920). تم اختبار صحة التصوير بالرنين المغناطيسي وأكدت في دراسات مقارنة أشباح أو الأجهزة المأخوذة من المعروف حجم لوحدة التخزين المستندة إلى التصوير بالرنين المغناطيسي تقديرات44،45. ومع ذلك، يقتصر توافر التصوير بالرنين المغناطيسي للبحث ويمسح مضيعة للوقت ومكلفة. وباﻹضافة إلى ذلك، موضوع تجريبية محدودة المواقف التي تتحمل الاستيلاء على التصوير بالرنين المغناطيسي من الماسحات الضوئية. إنشاء نموذجي السيد الصور التباين غير كافية لإجراء قياسات لمتغيرات الهندسة العضلات (الكراسة أطوال وزوايا). ومع ذلك، يمكن تقييم العضلات 3D الهندسة أيضا باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي باستخدام تقنيات إضافية، مثلاً، وزارة التجارة والصناعة التقنية21. يوفر مشابه للتصوير بالرنين المغناطيسي، الولايات المتحدة التمييز الكافي في الواجهات بين أنواع مختلفة من الأنسجة (أي مرئية في داخلنا صور)، توفير طريقة صالحة للأنسجة الرخوة حجم التقييم1،30 ،44،،من4647،،من4849. على النقيض من التصوير بالرنين المغناطيسي، الصور 3DUS لها التباين كافية إجراء تحليل على هندسة الصوت والعضلات على حد سواء من القياس نفسه.

وبالإضافة إلى ذلك، تسمح تقنية قدمت الجمع بين الصور للاحتلالات متعددة في صفيف واحد، لدراسة عضلات أكبر. يوفر هذا الأسلوب 3DUS الجديدة أداة محتملة للتقييم السريري مورفولوجيا العضلات. يمكن استخدام هذا الأسلوب أيضا لتصوير هياكل الأنسجة اللينة عدا العضلات (مثلاً، الأوتار، الأعضاء الداخلية، والشرايين).

تعديلات لتحسين وقت المعالجة دون اتصال:

تعديلات النهج 3DUS كانت أساسا تهدف إلى تحسين وقت المعالجة وقياس عضلات أكبر. وقت التجهيز حاليا لصورة 3DUS يعتمد على إعدادات مجموعة فوكسل، تردد أخذ العينات، وحجم العائد على الاستثمار، والمدة وسرعة الاجتياح وعدد من عمليات التمشيط، ومحطة العمل المستخدمة. سابقا، كان ضروريا لإعادة بناء واحد فقط اكتساح الغلة 750 الولايات المتحدة الصور وقت تعمير ≈ ح 2 (30 ثانية في 25 هرتز)15،،من2530. مع هذا الأسلوب 3DUS، اكتساح نفسه وقتاً فقط 50 s التعمير (تحسين وقت المعالجة 'دون اتصال' بنسبة 99 في المائة). ويمكن تفسير هذا التحسن بواسطة خوارزمية إعادة ملء المعززة التي تستخدم عمليات مكافحة ناقلات كبيرة لملء في فوكسيلس الإطار حسب الإطار، بدلاً من بكسل لكل بكسل وزيادة وصول عشوائي ذاكرة (RAM) لمحطات العمل لبناء أكبر فوكسل صفائف. مع النهج الجديد 3DUS، بإعادة بناء نموذجي يمثل طول اكتساح من 30 سم بسرعة 1 سم/ثانية، مع حجم 0.2 x 0.2 x 0.2 مم فوكسل هدف3 وتردد 25 هرتز، يأخذ المرة التالية لإعادة إعمار :

(أ) ما يقرب من 10 s لتحديد نبض المزامنة وحدد الصور الولايات المتحدة ذات الصلة.
(ب) ما يقرب من 120 s لتحديد مصفوفة التحول المعايرة (Prتيإيم).
ج دا ما يقرب من 10 لمرحلة بن ملء.
(د) ما يقرب من 30 ثانية لتنفيذ الخطوات سد الثغرات.

في المجموع، وإذ تحيط علما س. 170، يحتاج الخطوة ب فقط تتم مرة واحدة، ومع افتراض اتصال جامدة من علامات MoCap للتحقيق، تاركاً 50 s لتعمير اكتساح واحد. الجمع بين اثنين من اكتساح واحد أعيد بناؤها فوكسل صفائف يأخذ حوالي 10 ثانية.

القيود وخطوات حاسمة:

وهناك العديد من الجوانب التصوير 3DUS التي ينبغي أن تؤخذ في الاعتبار:

أولاً جودة الصورة في الولايات المتحدة: أعلى القرار المكانية لصور ثنائية الأبعاد من الولايات المتحدة تقديم أكثر بكسل لوضعها داخل الصفيف فوكسل. وسيسمح أبعاد فوكسل في الانخفاض، مما يؤدي إلى ارتفاع كثافة فوكسل. استخدام آلات الموجات فوق الصوتية المتاحة حاليا عدة مما يضاعف المكانية للحد من نسيج الحبيبية صاخبة، مما يسمح للتمييز أفضل خالية من القطع الأثرية من الواجهات للأنسجة. وثمة خيار آخر للحد من البقع واللطخ تعزيز الحافة. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن هذا النهج غير مرغوب فيه، نظراً لأنها تشوهات الصورة في محاولة لإنشاء واجهات متميزة، مما يشوه حقيقة الموقف التشريحية للواجهات.

ثانيا- الدقة MoCap: بكسل يمكن فقط دقة وضعها في فوكسل، إذا كان استشعار موقف يقد دقة الإحداثيات للتحقيق. مع زيادة دقة وضوح الصورة، ودقة MoCap يصبح أكثر أهمية. 3DUS عرض الإعداد يعمل أفضل مع بعدا فوكسل من 0.2 x 0.2 x 0.2 مم3، باستخدام نظام MoCap بدقة 0.1 ملم، وتوفير دقة كافية لإعادة بناء الصفيف فوكسل 3DUS.

ثالثا- عينة تردد: أدنى الأزمنة الصور الولايات المتحدة أو دفق البيانات MoCap يحدد تواتر عينة. وهذا يؤثر على وقت الاجتياح أو إعدادات مجموعة فوكسل. على سبيل المثال، تضاعف وتيرة عينة من 25 إلى 50 هرتز يسمح اكتساح المراد تنفيذها في نصف الوقت. وبدلاً من ذلك، عدم تغيير سرعة الاجتياح، يوفر مزيد من الصور لملء صفيف فوكسل، ترك ثغرات أقل المراد شغلها ومما يحتمل أن تكون زيادة دقة الصفيف فوكسل. ومع ذلك، تتطلب زيادة فوكسل القرار الصفيف، بدون زيادة تواتر أخذ العينات، تفحص أبطأ، مما يزيد من إمكانات حركة القطع الأثرية.

رابعا- صورة وقت إعادة الإعمار: بسرعة إعادة البناء تتطلب محطة عمل قوية مع ذاكرة RAM المتوفرة كافية. وبالإضافة إلى ذلك، يختلف وقت إعادة الإعمار استناداً إلى حد كبير حجم الصفيف فوكسل وتعقيد عملية سد الثغرات.

خامسا- البروتوكول التجريبي: توحيد البروتوكول التجريبي، كما يتضح في هذه الدراسة فل وجنرال موتورز، أمر ضروري لمقارنة القياسات المورفولوجية (مثلاً، طول الكراسة، زاوية الكراسة، والبطن العضلات الطول، وطول وتر، طول aponeurosis) بين المواضيع والرصد داخل المواضيع في الدراسات الطولية. ومع ذلك، نلاحظ أن مورفولوجية المقررة في بقية قد تغير من خلال تنشيط العضلات. على سبيل المثال، للتجربة فل، قد تثبت مورفولوجية الركبة الباسطة أثناء الانكماش القصوى من زاوية بينيشن عالية وكراسات أقصر في انثناء الركبة 60°، بالمقارنة بالتشكل في بقية50. في ظروف معينة (مثلاً.، التشنج)، يمكن استخدامها للتحقق من مستويات النشاط العضلات الراحة أثناء الفحص الكهربائي (EMG).

سادسا- التحقيق تشوه الضغط والأنسجة: إذا تم تطبيق هلام وافرة بالموجات فوق الصوتية على العائد على الاستثمار، مقدار الضغط على البقاء للاتصال الكامل بين التحقيق والجلد محدود. كالتوجيه، ننصحك بأن المسح عائد الاستثمار ينبغي أن يشعر وكأنه تحوم فوق الجلد، ويجب تطبيق الضغط فقط تبقى على اتصال بالجل ومن ثم الجلد. ومع ذلك، قد يكون تشوه النسيج طفيفة لا مفر منه، حتى مع كمية سخية من جل الموجات فوق الصوتية. حجم المجس وعائد منحنية تؤثر على المبلغ المطلوب من الضغط أو هلام المستخدمة. حجم أكبر للتحقيق وعائد منحنى أكثر تتطلب المزيد من الضغط و/أو هلام أكثر، من أصغر تحقيقات مع مماثلة منحنى العائد على الاستثمار. حل آخر ممكن تجاهل المنطقة صدى (أي غير--تماس الجلد) من الصور الولايات المتحدة. وباﻹضافة إلى ذلك، تشوه النسيج الأكثر احتمالاً أن يحدث في أول طبقات الأنسجة، مثل الجلد وطبقات الأنسجة الدهنية تحت الجلد. ملاحظة أن المواضيع مع قليل من لا الأنسجة الدهنية تحت الجلد وبالتالي أكثر عرضه للآثار السلبية للضغط. وباﻹضافة إلى ذلك، تشوه الأنسجة يحدث على الأرجح في مركز المسبار، الذي ليس عادة منطقة التداخل مع الاحتلالات الأخرى.

سابعا- المعرفة التشريحية والتصوير: اعتبار هام آخر في استخدام أي طريقة التصوير أن علم التشريح وطريقة التصوير ضروري للحصول على تفسير معنى. تباين التشريحية بين المواضيع والتحف الصورة يحتاج إلى الاعتراف به وتؤخذ في الاعتبار في عملية تحديد الهوية من الهياكل التشريحية. حتى مع العضلات صحية و/أو متطورة، يمكن تحديد واضح صعبة لأنها تتطلب المعرفة التشريحية للتفريق بين المكونات المختلفة لعضلة واحدة أو بين مجموعات العضلات51. ولكن العضلة ضمرت (أي المسنين، في حالة علم الأمراض، أو الجثث)، التحديد الواضح هو أكثر تعقيداً بسبب حجم أصغر وانخفض تباين الصورة، والتالي واجهات الأنسجة أقل متميزة (الرقم 4 ). نحن نعتقد أن دون المعرفة التشريحية السابقة، ونحن ستكون محدودة في إصدار الأحكام الصحيحة في تصميم هذا النهج 3DUS وإجراء القياسات 3DUS. على سبيل المثال، للتجارب المعدلة وراثيا، وزوايا مختلفة فوتبلاتي لا تتسبب بالضرورة في التغييرات المتوقعة في عضلة وتر أطوال معقدة، بسبب تشوه في القدم7. أيضا معلومات تشريحية مفصلة عن انحناء aponeurosis القاصي ضروري لمجموعة كافية من الطائرة منتصف طولية في جميع مواضيع38.

Figure 4
الشكل 4: التباين ونوعية الصور التشريحية 3DUS مستعرضة عضلة الفخذ في منتصف الطريق على طول الفخذ بناؤها. يوضح المثال (A) من الجثث البشرية الذكور صورة دولة ضمرت في الموت (الموت العمر: 81 عاماً). من الصعب تحديد حدود الفردية رؤساء عضلة الفخذ. (ب) مثال للذكور المستقرة (30 سنة). (ج) مثال الرياضيين الذكور المجذف (30 سنة). تمثل المربعات البيضاء لمقياس 1 سم × 1 سم. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

التطبيقات المستقبلية:

النهج 3DUS الذي يوفر أداة لالتقاط الصور التي يمكن استخدامها لأغراض مختلفة وإعدادات في الرياضة والعيادات. في التدخلات السريرية ذات الصلة بفعالية على مستوى اللياقة البدنية52. استخدام 3DUS لرصد المرضى الذين هم في خطر فقدان العضلات الكتلة الهامة (مثل، مراجع53،54،55) ويحتمل أن يسمح للتكيف للعلاج. آخر إمكانية تطبيق 3DUS تكمن في رصد التكيف المورفولوجي للعضلات استجابة للتدخل (التدريب) و/أو الإصابة.

ووصف هذا البروتوكول طريقة فعالة تكلفة ووقت لقياس هيكل الأنسجة اللينة للجسم البشري استناداً إلى عمليات التمشيط 3DUS يدوي. وعلاوة على ذلك، أثبت تقييم المعلمات المورفولوجية ذات مغزى فستوس m. لاتيراليس و الساق m. ميدياليس صحيحة وموثوق بها.

Disclosures

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

Acknowledgments

الكتاب ممتنون جداً لآدم فيهما ونيكولا جمهورية يوغوسﻻفيا الاتحادية الذين تبادلوا الخوارزميات للموجات فوق الصوتية ثلاثية الأبعاد في عام 2004، التي كانت مصدر الهام لتطوير البرمجيات المستخدمة في هذه الدراسة.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Ultrasound device (Technos MPX) Esaote, Italy NA
Linear array probe (12.5 Mhz, 5 cm) Esaote, Italy NA
Workstation (HP Z440) HP, USA http://www8.hp.com/us/en/workstations/z440.html
Framegrabber (Canopus, ADVC 300) Canopus, Japan ADVC 300
Motion Capture System (Certus) NDI, Canada http://www.ndigital.com/msci/products/optotrak-certus/
Synchronisation device VU, NL Contact corresponding author
Calibration frame VU, NL Contact corresponding author
Thermometer Greisinger, Germarny GTH 175/PT
Examination table NA NA Any examination table
Inclinometer Lafayette instrument, USA ACU001
Adjustable Footplate VU, NL Contact corresponding author
Torque wrench VU, NL Contact corresponding author
Extendable rod VU, NL Contact corresponding author
Goniometer (Gollehon) Lafayette instrument, USA 1135
Triangular shaped beam NA NA Made out a piece of stiff foam
Lashing straps NA NA Any lashing strap
Surgical skin marker NA NA Any surgical skin marker
Ultrasound transmission gel Servoson NA A sticky gel type is recommended

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Reeves, N. D., Maganaris, C. N., Narici, M. V. Ultrasonographic assessment of human skeletal muscle size. Eur. J. Appl. Physiol. 91, 116-118 (2004).
  2. Van Den Engel-Hoek, L., Van Alfen, N., De Swart, B. J. M., De Groot, I. J. M., Pillen, S. Quantitative ultrasound of the tongue and submental muscles in children and young adults. Muscle Nerve. 46, 31-37 (2012).
  3. Seymour, J. M., et al. Ultrasound measurement of rectus femoris cross-sectional area and the relationship with quadriceps strength in COPD. Thorax. 64, 418-423 (2009).
  4. Seymour, J. M., et al. The prevalence of quadriceps weakness in COPD and the relationship with disease severity. Eur. Respir. J. 36, 81-88 (2010).
  5. Ho, S. S. Y. Current status of carotid ultrasound in atherosclerosis. Quant. Imaging Med. Surg. 6, 285-296 (2016).
  6. Barber, L., Barrett, R., Lichtwark, G. Passive muscle mechanical properties of the medial gastrocnemius in young adults with spastic cerebral palsy. J. Biomech. 44, 2496-2500 (2011).
  7. Huijing, P. A., Bénard, M. R., Harlaar, J., Jaspers, R. T., Becher, J. G. Movement within foot and ankle joint in children with spastic cerebral palsy: a 3-dimensional ultrasound analysis of medial gastrocnemius length with correction for effects of foot deformation. BMC Musculoskelet. Disord. 14, 365 (2013).
  8. Shortland, A. P., Harris, C. A., Gough, M., Robinson, R. O. Architecture of the medial gastrocnemius in children with spastic diplegia. Dev. Med. Child Neurol. 44, 158-163 (2002).
  9. Farup, J., et al. Muscle Morphological and Strength Adaptations to Endurance Vs. Resistance Training. J. Strength Cond. Res. 26, 398-407 (2012).
  10. Timmins, R. G., Shield, A. J., Williams, M. D., Lorenzen, C., Opar, D. A. Architectural adaptations of muscle to training and injury: a narrative review outlinig the contributions by fascicle lenght, pennation angle and muscle thickness. Br. J. Sports Med. 0, 1-7 (2016).
  11. Huijing, P. Important experimental factors for skeletal muscle modelling: non-linear changes of muscle length force characteristics as a function of degree of activity. Eur. J. Morphol. 34, 47-54 (1996).
  12. Van der Linden, B., Koopman, H., Grootenboer, H. J., Huijing, P. A. Modelling functional effects of muscle geometry. J. Electromyogr. Kinesiol. 8, 101-109 (1998).
  13. Woittiez, R. D., Huijing, P. A., Boom, H. B., Rozendal, R. H. A three-dimensional muscle model: a quantified relation between form and function of skeletal muscles. J. Morphol. 182, 95-113 (1984).
  14. Lieber, R. L., Blevins, F. T. Skeletal muscle architecture of the rabbit hindlimb: functional implications of muscle design. J. Morphol. 199, 93-101 (1989).
  15. Weide, G., et al. Medial gastrocnemius muscle growth during adolescence is mediated by increased fascicle diameter rather than by longitudinal fascicle growth. J. Anat. 226, 530-541 (2015).
  16. Fukunaga, T., et al. Physiological cross-sectional area of human leg muscles based on magnetic resonance imaging. J. Orthop. Res. 10, 926-934 (1992).
  17. LeBlanc, A., et al. Muscle volume, MRI relaxation times (T2), and body composition after spaceflight. J. Appl. Physiol. 89, (2000).
  18. Lindemann, U., et al. Association between Thigh Muscle Volume and Leg Muscle Power in Older Women. PLoS One. 11, 0157885 (2016).
  19. Gopalakrishnan, R., et al. Muscle Volume, Strength, Endurance, and Exercise Loads During 6-Month Missions in Space. Aviat. Space. Environ. Med. 81, 91-104 (2010).
  20. Wakahara, T., Ema, R., Miyamoto, N., Kawakami, Y. Inter- and intramuscular differences in training-induced hypertrophy of the quadriceps femoris: association with muscle activation during the first training session. Clin. Physiol. Funct. Imaging. , (2015).
  21. Pamuk, U., Karakuzu, A., Ozturk, C., Acar, B., Yucesoy, C. A. Combined magnetic resonance and diffusion tensor imaging analyses provide a powerful tool for in vivo assessment of deformation along human muscle fibers. J. Mech. Behav. Biomed. Mater. 63, 207-219 (2016).
  22. Prager, R. W., Rohling, R. N., Gee, A. H., Berman, L. Rapid calibration for 3-D freehand ultrasound. Ultrasound Med. Biol. 24, 855-869 (1998).
  23. Solberg, O. V., Lindseth, F., Torp, H., Blake, R. E., Nagelhus Hernes, T. A. Freehand 3D Ultrasound Reconstruction Algorithms-A Review. Ultrasound Med. Biol. 33, 991-1009 (2007).
  24. Gee, A., Prager, R., Treece, G., Berman, L. Engineering a freehand 3D ultrasound system. Pattern Recognition Letters. 24, (2003).
  25. Bénard, M. R., Harlaar, J., Becher, J. G., Huijing, P. A., Jaspers, R. T. Effects of growth on geometry of gastrocnemius muscle in children: a three-dimensional ultrasound analysis. J. Anat. 219, 388-402 (2011).
  26. Fry, N. R., Gough, M., Shortland, A. P. Three-dimensional realisation of muscle morphology and architecture using ultrasound. Gait Posture. 20, 177-182 (2004).
  27. Barber, L., Barrett, R., Lichtwark, G. Passive muscle mechanical properties of the medial gastrocnemius in young adults with spastic cerebral palsy. J. Biomech. 44, 2496-2500 (2011).
  28. MacGillivray, T. J., Ross, E., Simpson, H. A. H. R. W., Greig, C. A. 3D Freehand Ultrasound for in vivo Determination of Human Skeletal Muscle Volume. Ultrasound Med. Biol. 35, 928-935 (2009).
  29. Rana, M., Wakeling, J. M. In-vivo determination of 3D muscle architecture of human muscle using free hand ultrasound. J. Biomech. 44, 2129-2135 (2011).
  30. Haberfehlner, H., et al. Freehand three-dimensional ultrasound to assess semitendinosus muscle morphology. J. Anat. 229, 591-599 (2016).
  31. Bénard, M. R., Jaspers, R. T., Huijing, P. A., Becher, J. G., Harlaar, J. Reproducibility of hand-held ankle dynamometry to measure altered ankle moment-angle characteristics in children with spastic cerebral palsy. Clin Biomech. 25, 802-808 (2010).
  32. de Ruiter, C. J., Kooistra, R. D., Paalman, M. I., de Haan, A. Initial phase of maximal voluntary and electrically stimulated knee extension torque development at different knee angles. J. Appl. Physiol. 97, (2004).
  33. Kooistra, R. D., de Ruiter, C. J., de Haan, A. Knee angle-dependent oxygen consumption of human quadriceps muscles during maximal voluntary and electrically evoked contractions. Eur. J. Appl. Physiol. 102, 233-242 (2008).
  34. WinDV. , Available from: http://windv.mourek.cz/le (2017).
  35. VirtualDub. , Available from: http://virtualdub.org (2017).
  36. D'Errico, J. inpaint_nans. Matlab Central File Exchange. , Available from: www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/4551 (2004).
  37. MITK. , Available from: http://mitk.org/wiki/MITK (2004).
  38. Bénard, M. R., Becher, J. G., Harlaar, J., Huijing, P. A., Jaspers, R. T. Anatomical information is needed in ultrasound imaging of muscle to avoid potentially substantial errors in measurement of muscle geometry. Muscle Nerve. 39, 652-665 (2009).
  39. Fix for Life Embalming. , Available from: www.fixforlifeembalming.com (2017).
  40. ImageJ. , Available from: https://fiji.sc (2017).
  41. Weir, J. P. Quantifying test-retest reliability using the intraclass correlation coefficient and the SEM. J. Strength Cond. Res. 19, 231-240 (2005).
  42. Prager, R. W., Gee, A., Berman, L. Stradx: real-time acquisition and visualization of freehand three-dimensional ultrasound. Med. Image Anal. 3, 129-140 (1999).
  43. Solberg, O. V., Lindseth, F., Torp, H., Blake, R. E., Nagelhus Hernes, T. A. Freehand 3D Ultrasound Reconstruction Algorithms-A Review. Ultrasound in Medicine and Biology. 33, 991-1009 (2007).
  44. Mitsiopoulos, N., et al. Cadaver validation of skeletal muscle measurement by magnetic resonance imaging and computerized tomography. J. Appl. Physiol. 85, (1998).
  45. Jackowski, C., et al. Noninvasive Estimation of Organ Weights by Postmortem Magnetic Resonance Imaging and Multislice Computed Tomography. Invest. Radiol. 41, 572-578 (2006).
  46. Weller, R., et al. The Determination of Muscle Volume with A Freehand 3D Ultrasonography System. Ultrasound Med. Biol. 33, 402-407 (2007).
  47. Barber, L., Barrett, R., Lichtwark, G. Validation of a freehand 3D ultrasound system for morphological measures of the medial gastrocnemius muscle. J. Biomech. 42, 1313-1319 (2009).
  48. Delcker, A., Walker, F., Caress, J., Hunt, C., Tegeler, C. In vitro measurement of muscle volume with 3-dimensional ultrasound. Eur J. Ultrasound. 9, (1999).
  49. Cenni, F., et al. The reliability and validity of a clinical 3D freehand ultrasound system. Comput. Methods Programs Biomed. 136, 179-187 (2016).
  50. de Brito Fontana, H., Herzog, W. Vastus lateralis maximum force-generating potential occurs at optimal fascicle length regardless of activation level. Eur. J. Appl. Physiol. 116, 1267-1277 (2016).
  51. Engstrom, C. M., Loeb, G. E., Reid, J. G., Forrest, W. J., Avruch, L. Morphometry of the human thigh muscles. A comparison between anatomical sections and computer tomographic and magnetic resonance images. J. Anat. 176, 139-156 (1991).
  52. Warburton, D. E. R., Nicol, C. W., Bredin, S. S. D. Health benefits of physical activity: the evidence. CMAJ. 174, 801-809 (2006).
  53. Moisey, L. L., et al. Skeletal muscle predicts ventilator-free days, ICU-free days, and mortality in elderly ICU patients. Crit. Care. 17, 206 (2013).
  54. Weijs, P. J., et al. Low skeletal muscle area is a risk factor for mortality in mechanically ventilated critically ill patients. Crit. Care. 18, 12 (2014).
  55. English, K. L., Paddon-Jones, D. Protecting muscle mass and function in older adults during bed rest. Curr. Opin. Clin. Nutr. Metab. Care. 13, 34-39 (2010).

Tags

الطب، العدد 129، 3D الموجات فوق الصوتية، الهيكل العظمى والعضلات، وحجم العضلات، الهندسة المعمارية، الهندسة العضلات، مورفولوجيا، طول ملازم، الساق m. ميدياليس، الفخذية الرباعية م.، lateralis فستوس م.
التصوير بالموجات فوق الصوتية ثلاثية الأبعاد: مورفوميتري سريعة وفعالة من حيث التكلفة لانسجة العضلات والعظام
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Weide, G., van der Zwaard, S.,… More

Weide, G., van der Zwaard, S., Huijing, P. A., Jaspers, R. T., Harlaar, J. 3D Ultrasound Imaging: Fast and Cost-effective Morphometry of Musculoskeletal Tissue. J. Vis. Exp. (129), e55943, doi:10.3791/55943 (2017).

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