Waiting
Login processing...

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

Medicine

3D ultralyd billedbehandling: hurtig og omkostningseffektiv morfometri bevægeapparatet væv

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

3D ultralyd imaging (3DUS) giver mulighed for hurtig og omkostningseffektiv morfometri af muskel-og væv. Vi præsenterer en protokol for at måle muskel volumen og fascicle længde ved hjælp af 3DUS.

Abstract

Den udviklingsmæssige mål af 3D ultralyd imaging (3DUS) er at ingeniør en modalitet for at udføre 3D morfologiske ultralyd analyse af menneskets muskler. 3DUS billeder er konstrueret af kalibreret freehand 2D B-mode ultralyd billeder, som er placeret i en voxel array. Ultralyd (USA) imaging giver mulighed for kvantificering af muskel størrelse, fascicle længde og vinkel af pennation. Disse morfologiske variabler er vigtige determinanter af muskel kraft og længde vifte af force anstrengelse. Den præsenterede protokol beskriver en metode til at bestemme lydstyrken og fascicle længde m. vastus lateralis og m. gastrocnemius medialis. 3DUS letter standardisering ved hjælp af 3D anatomiske referencer. Denne fremgangsmåde giver en hurtig og omkostningseffektiv metode til kvantificering af 3D morfologi i skeletmuskulatur. I sundhedsvæsenet og sport er oplysninger om morfometri muskler meget værdifulde i diagnostik og/eller opfølgning evalueringer efter behandling eller træning.

Introduction

I sundhedsvæsenet og sport er information om morfologi af muskler meget værdifulde i diagnostik og/eller opfølgning evalueringer efter behandling eller træning1. Ultralyd (USA) imaging er et værktøj, der almindeligvis anvendes til visualisering af blødt væv strukturer i muskel sygdomme2, kritiske sygdomme3,4, hjerte-kar-sygdomme5, neurologiske6, 7,8, og effekten af fysisk træning6,9,10. Amerikanske imaging giver mulighed for kvantificering af muskel størrelse, fascicle længde og vinkel af pennation. Disse morfologiske variabler er vigtige determinanter af muskel kraft og længde vifte af tvinge anstrengelse11,12,13,14,15.

I øjeblikket, amerikanske imaging målingerne udføres for det meste i 2D billeder med eksaminator vælger en formodentlig egnet orientering og placering af ultralyd sonde. Sådan 2D metoder begrænse morfologiske målinger til et billedplan, mens parameter af interesse ikke kan være til stede inden for denne plan. Morfologisk analyse kræver en 3D tilgang, giver ud af flyet målinger ved hjælp af 3D faste holdepunkter. Sådan en 3D morfologiske repræsentation af bløde væv er kendt for at være leveret af Magnetic Resonance Imaging (MR)16,17,18,19,20. MRI er imidlertid dyrt og ikke altid tilgængelig. Visualisering af muskelfibre kræver også særlige Mr-sekvenser, som diffusion tensor billeddannelse (DTI)21. En omkostningseffektiv alternativ til Mr er billedbehandling af 3D ultralyd (3DUS). 3DUS tilgangen giver adskillige fordele i forhold til Mr-teknikker, f.eks., den pålægger mindre plads begrænsninger for positionering emnet under en undersøgelse. 3DUS imaging er en teknik, sekventielt 2D (B-mode US) optagelse og placerer dem i en volumen element (voxel) array22,23,24. Processen med 3DUS billede genopbygning består af fem trin: (1) indfange en række freehand 2D amerikanske billeder; (2) tracking placeringen af amerikanske sonden, ved hjælp af en Motion Capture (MoCap) system; (3) synkronisering af MoCap position og amerikanske billeder; (4) beregning af den placering og orientering af ultralyd billeder inden for voxel matrix ved hjælp af en kalibreret system reference; og (5) placere disse billeder i denne voxel array.

3DUS tilgangen har været anvendt med succes til vurdering af morfologi af skeletmuskulatur15,25,26,27,28,29. Men, tidligere tilgange7,15,25,30 har vist besværligt, tidskrævende og teknisk begrænset, som kun små segmenter af store muskler kunne rekonstrueres.

At forbedre 3DUS tilgang, en ny 3DUS protokol er udviklet at tillader genopbygning af komplet muskler inden for en kort periode. Denne protokol artikel beskriver brugen af 3DUS imaging for morfometri m. vastus lateralis (VL) og m. gastrocnemius medialis (GM).

Protocol

Alle procedurer, der involverer forsøgspersoner er blevet godkendt af den medicinske etiske komité i den VU medical center, Amsterdam, Nederlandene.

1. instrumentering

  1. Tilslut ultralyd enhed til måling computer. Hvis det er nødvendigt, bruge frame-grab hardware og/eller software til at gemme de sekventielle ultralyd billeder.
    Bemærk: En 5-cm lineær array sonde (12,5 MHz) bruges til at generere B-mode billeder (25 Hz). Før hver måling, er imaging dybde, akustisk frekvens og magt optimeret til at visualisere grænseflader af ekstra- og intramuskulært bindevæv. Under målingen ændres disse indstillinger ikke.
  2. Tilsluttes måling computer MoCap system .
  3. Stift forbinde MoCap klynge markør til ultralydssonde til at spore den placering og orientering af amerikanske sonden.
  4. Tilslut synkronisering enhed (piezo krystal) at udløser inputtet af MoCap systemet.
    Bemærk: Aktivering af enheden synkronisering momentant aktiveres piezo krystal, sender lydbølger hen imod transduceren. De modtagne soundwaves oprette en særskilt artefakt i det amerikanske billede på systemet indledning (figur 1A, pil).
  5. Fyld custom-made kalibrering ramme (phantom) med vand.

2. kalibrere

Bemærk: Udføre en rumlig kalibrering for at beregne en transformation matrix (tilTfra) fra de amerikanske billeder med hensyn til sonde-koordinatsystem. Denne kalibreringsprocessen har været beskrevet tidligere22. Se nedenfor for en kort beskrivelse.

  1. Sted phantom fyldt med vand, holde en crosswire (dvs. to undersøiske passage ledninger) på en kendt position inden for de fantom koordinatsystem (Phxyz figur 1B, pil), på et stabilt underlag.
  2. Måle vandets temperatur med et termometer.
  3. Brug værktøjet MoCap pointer for at optage den placering og orientering af fantomet i det globale koordinatsystem (Gl).
  4. Start kr. billede prøveudtagning og aktivere MoCap dataopsamling (beskrevet taktfast 3.3.3).
  5. Dykke hovedet af amerikanske sonde (Pr) i vandet. Oversætte og rotere amerikanske sonden for 40 s (prøveudtagning på 25 Hz) i alle retninger, opretholdelse af synligheden af crosswire i amerikanske billeder (Im).
  6. Stop dataopsamling.
  7. Synkroniserer de MoCap data og amerikanske billeder ved at identificere de første amerikanske ramme, der indeholder piezo krystal-lavet artefakt og beskære amerikanske billedsekvens i overensstemmelse hermed (beskrevet taktfast 3.4.1.1).
  8. Identificere de relevante amerikanske billeder hvor crosswire er klart synlig og spore placeringen af crosswire i disse amerikanske billeder (jegImxyz), og korrekt placering til vandets temperatur.
  9. Fastlægge placeringen af crosswire med hensyn til de bevægelige Pr af en række transformationer fra Ph til Pr (ligning 1) på tid forekomster (jeg = 1: n) svarende til identifikationen crosswire taktfast 2.8.
    Equation 1
  10. Beregne Im til Pr transformation matrix (PrTIm) ved at løse ligningen 2, der involverer alle identifikationer af crosswire i Im (målt i trin 2.8) på tidspunktet matchede (jeg = 1 : n) koordinater af crosswire i Pr (beregnet i trin 2.9).
    Equation 2

Figure 1
Figur 1: skematisk af algoritmen, 3DUS. (A) Motion Capture (MoCap) system bruges til at spore en klynge af markører stift tilsluttet ultralydssonde, inden for det globale koordinatsystem (Gl). Synkronisering af MoCap og ultralyd data opnås at gøre brug af en genstand (pil) indført ved Optotrak udløst piezo krystal. (B) placeringen og orientering af ultralyd billede koordinatsystem (Im) beregnes i forhold til sonde-koordinatsystem (Pr) ved at identificere et kendt punkt inden for Pr og Im. Til dette formål anvendes en specialdesignet phantom fyldt med vand, holde en crosswire (dvs. to undersøiske passage ledninger) på en kendt position inden for de fantom koordinatsystem (Ph). (C) med en række transformationer, denne kendte punkt beregnes i Pr. (D) med en komplet serie af kendte transformationer, billeder fra Im kan blive omdannet til enhver voxel array koordinatsystem (Va). Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

3. forsøgsplan

Bemærk: Den eksperimentelle protokol beskriver to almindeligvis udføres protokoller der involverer 3DUS imaging, dvs morfometri af GM og VL (fig. 2A).

  1. Emnet positionering
    1. For GM eksperiment:
      1. Spørg emne til at ligge på maven på en undersøgelse bordet med begge fødder udhængende kanten af bordet.
      2. Juster underbenet vandret, ved at placere en støtte under tibia. Fix låret til tabellen eksamen med polstret surring stropper til at forhindre knæ udvidelse under den forsøgsplan.
      3. Passe til foden af benet skal scannes ind i custom-made fodpladen31.
      4. Tilslut den skræddersyede momentnøgle med en vedhæftet goniometer til fodpladen31. Find fodpladen vinkel svarende til et eksternt anvendt drejningsmoment, fx., 0 Nm (fig. 2A).
      5. Fix trinbrættet i retning svarende til 0 Nm netto dorsiflexion øjeblikket, ved hjælp af en Udskydelig stang, som er forbundet til tabel (figur 2A, pil).
    2. For VL eksperiment:
      1. Spørg emner at ligge liggende på en undersøgelse bordet.
      2. Sæt knæ fleksion vinkel (dvs. værk som vinkel mellem linjerne forbinder centre for malleol lateralis med epicondylus lateralis og sidstnævnte med trochanter store) til 60 °, ved positionering underbenene på en støtte.
      3. Placer en trekantet formet stråle nedenunder Balder at forhindre hip bevægelse.
      4. Fix underbenet til at støtte med to polstrede surring stropper til at forhindre ben bevægelse under den forsøgsplan.
      5. Indstille hip vinkel (dvs. værk som vinkel mellem linjer, der forbinder os coracoides med trochanter store, og sidstnævnte med epicondyle lateralis femoralis) til 95 °, ved at ændre vinklen på den rygstøtte i tabellen eksamen.
        Bemærk: Denne beskrevet udgør har valgt, da det ligner fælles vinkler under optimale isometrisk knæ udvidelse målinger32,33.
  2. Localization knoklet vartegn og region af interesse (ROI)
    Bemærk: Dette er gjort for vejledning af 3D ultralydsundersøgelse og efter eksperimentel kvantificering af emnet i låret, underbenet og foden kropsholdning. Identificere og registrere holdninger af de anatomiske knoklet vartegn i det globale koordinatsystem, ved hjælp af værktøjet MoCap pointer.
    1. For GM eksperiment:
      1. Identificere de følgende vartegn ved palpation og markere dem ved hjælp af en kirurgisk hud markør: de mest fremtrædende dorsale aspekter af mediale og laterale lårbenet epicondyles og centre for malleoli af tibia og fibula.
      2. Ved hjælp af amerikanske enhed, identificere og mark med kirurgiske huden markør de mest overfladiske punkter af de mediale og laterale lårbenet condyles (på den dorsale side af benet) og mest proksimale placeringen af indsættelsen af GM på calcaneus.
    2. Til VL måling:
      1. Identificere de følgende vartegn ved palpation og markere dem ved hjælp af en kirurgisk hud markør: den mediale og laterale malleoli (som ovenfor); den mest proksimale indsættelse af patella senen af tuberositas skinneben; de mediale og laterale epicondyles (som ovenfor); spids af knæskallen og den mest mediale, proksimale og lateral isætning grænser på patella; og os coracoides på skulderen.
      2. Identificere sig med den amerikanske enhed og markere den mest overfladiske aspekter af trochanter store og mest proksimale indsættelse af VL på større trochanter.
    3. For alle muskler, skal du bruge værktøjet MoCap markør til at registrere de markante vartegn (beskrevet i afsnit 3.2.1 og 3.2.2) i det globale koordinatsystem. Flyt værktøjet MoCap markøren til de identificerede anatomiske landemærker og bruger MoCap software til at optage positionen ved at trykke på "record"-knappen.
    4. Brug ultralyd til at identificere den mediale og laterale muskel grænse; markere de mediale og laterale grænser på huden ved hjælp af en kirurgisk hud markør.
  3. 3D ultralydsundersøgelse
    1. Instruere emnet ikke at flytte under 3D ultralydsundersøgelse.
    2. Anvende rigelig ultralyd gel på ROI at sikre ordentlig kontakt mellem hud og amerikanske sonde.
      Bemærk: Sådan anvendelse af gel giver mulighed for begrænsning sonde pres og således væv deformation nødvendigt at få et klart kr. billede.
    3. Åbn ramme fanget software (fx, WinDV34) på computeren, måling og start amerikanske image erhvervelse ved at klikke på "Record"-knappen.
      1. Efterfølgende indlede og aktivere MoCap dataopsamling ved at trykke på "start" knappen på enhedens synkronisering; Dette aktiverer automatisk synkronisering enhed (dvs. piezo krystal) ligger tæt på amerikanske sonden, opretter en særskilt artefakt i det amerikanske billede anordner MoCap indledning (figur 1A, pil).
    4. Mens minimal sonde pressionsmiddel endnu at sikre billedkvalitet, flytte sonden med en konstant hastighed over ROI; Dette kaldes en "feje". Kontroller, at klart anatomisk tværsnits amerikanske billeder af target-muskelmasse er optaget.
    5. Visuelt kontrollere til bevægelse af emnet i forbindelse med undersøgelsen; Hvis emnet flytter, afbryde feje og Gentag fra trin 3.3.1.
    6. Feje protokol for GM eksperiment
      1. Placer den amerikanske sonden proksimalt til lårbenet condyles på den mediale aspekt af låret. Udføre en sweep (som beskrevet i afsnit 3.3.1 - 3.3.5) i den næste-distal retning langs den mediale kant af GM, at sikre synlighed i de anatomiske tværsnitsdata billeder af den mediale kant af GM og achillessenen, hele vejen ned til sin indsættelse på calcaneus.
      2. Tilføje yderligere fejer (som beskrevet i afsnit 3.3.3 - 3.3.5) indtil hele ROI er scannet og den mediale kant af musklen er afbildet helt (figur 2B). Brug sporingen i gel af den foregående feje til at guide den næste feje, lidt overlappende (0,5 cm) den tidligere bestrøgne areal.
    7. Feje protokol for VL eksperiment
      1. Sted amerikanske sonden på den laterale aspekt af tibia plateau. Starte en feje i distale-proksimal retning over den laterale grænse af VL, at sikre synligheden af den laterale grænse af VL, hele vejen op til oprindelse på større trochanter.
      2. Tilføje yderligere fejer (som beskrevet i afsnit 3.3.3 - 3.3.5) indtil hele ROI er scannet og den mediale kant af VL er afbildet helt (figur 2B). Brug sporingen i gel af den foregående feje til at guide den næste feje, lidt overlappende (0,5 cm) den tidligere bestrøgne areal.
        Bemærk: Under den feje protokol, bevægelse af emnet bør undgås, da bevægelser indvirke negativt på positionering af 2D amerikanske billeder i matrixen voxel. Antallet af fejer bestemmes af bredden af sonden og bredden af target-muskelmasse. Typisk med en sonde bredde på 4 cm og muskel bredde 12 eller 18 cm, 5 eller 7 fejer, henholdsvis er nødvendige for at dække den Afkastningsgrad, herunder grænser.

Figure 2
Figur 2: Skematisk af eksperimentel opsætning og fejer af ultralydssonde over målet muskler (m. gastrocnemius medialis (GM) setup og m. vastus lateralis (VL) setup). (A) specifikke fælles konfigurationer af emnet for de to forsøgsbetingelser. Objekterne vises med grønt er justerbar til at angive den placering og orientering af lemmerne. Pilen angiver en forlænges stang, som bruges til at lave fodpladen vinkel. (B) sti af flere fejer af ultralydssonde over regioner af interesse. De blå pile repræsenterer enkelt fejer over området af interesser. Venstre: fejer over GM; Højre: fejer over VL. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

  1. 3D ultralyd voxel array genopbygning
    1. Rekonstruere en enkelt 3DUS voxel array (3DUS billede) fra en enkelt feje over huden af en bestemt anatomisk ROI (f.eks, muskel, sene) bin-fyldning og inpainting 3DUS voxel array ved hjælp af et brugerdefineret script. For at rekonstruere en 3DUS voxel array, tage følgende post eksperimenterende trin.
      1. Synkroniserer de MoCap data og amerikanske billeder ved at identificere de første amerikanske ramme indeholdende piezo krystal-lavet artefakt og beskæring USA billede sekvensen i overensstemmelse hermed med VirtualDub software35. Først placere rammen udvalg skyderen på den identificerede start frame og tryk på knappen "hjem" på tastaturet. Næste, Flyt skyderen til slutningen af måling (den sidste hudkontakt) og tryk på knappen "ende". Tryk på knappen "F7" eksportere den beskårne billedsekvens.
      2. Definere en voxel array (Va) koordinatsystem, som kan være fyldt med amerikanske billeder, ved hjælp af et brugerdefineret script. Sikre at Va er orienteret efter scanning retning og dimensioneret til at passe alle de amerikanske billeder i et enkelt sweep.
        Bemærk: I første omgang, Va består af rektangulære-formede voxels, med de længere akser i retning af feje; denne figur forbedrer påfyldning effektivitet.
      3. Tildele voxels i Va med pixelværdier grå fra amerikanske billeder, ved hjælp af et brugerdefineret script. Denne proces beskrives som frem kortlægning eller bin-påfyldning (ligning 3; Figur 1 C) 23 , 24.
        Equation 3
        Bemærk: Dette viser frem kortlægning af 2D amerikanske billeder i Va ifølge orientering og holdning af billederne i Va koordinatsystem. I korte, holdninger af alle pixel i et billede (Imxyz(1:n)) i tiden instans (i) samtidig tilknyttes frem voxel array. Proceduren bin-påfyldning fylder kun de adresserede voxels, forlader den ikke-rettet voxels tom (dvs. sort).
        Bemærk: Equation 7 angiver inverse af den tidligere beskrevne transformation matrix (dvs. en Pr til Gl transformation matrix).
      4. Ved hjælp af et brugerdefineret script identificere huller inde voxel array (dvs. sort voxels). Tag følgende trin ved hjælp af binær billed oparbejdelse:
        1. Oprette en bin-fyldt binære voxel matrix, hvor alle fyldte voxels er mærket. Bruge binært billede dilatation og erosion, med den samme størrelse strukturering-element, for at mærke alle relevante voxels (dvs. grå-værdsat voxels) inde i scannede regionen. Opdage huller ved at fratrække den bin-fyldt binære voxel array (med huller) fra den relevante voxels (ingen huller).
          Bemærk: Efterfølgende dilatation og erosion operationer er billedbehandling skridt til at fuldføre de binære billeder. Ved at udføre disse trin efter hinanden, forbliver uden for grænserne mens hullerne indersiden er fjernet.
      5. Udfylde de påviste mangler ved hjælp af en "Indfylde procedure" og surround-grå-værdsat voxels36.
        Bemærk: Denne Indfylde teknik kan bruges til: "udfylde huller med en glat interpolant baseret på minimering af summen af kvadraterne af den anden afledede på hver mærket voxel målt af finite forskelle på nettet"36.
      6. Udligne voxel dimensioner af Va af 'Bi-kubisk' interpolation og gemme voxel array som en stablet .tiff billede (3DUS billede).
  2. Flere fejer genopbygning
    1. Rekonstruere alle individuelle fejer (beskrevet i afsnit 3.4) dækker et større Investeringsafkast ifølge den samme Va koordinatsystem for at flette flere fejer.
    2. Opret en ny Va koordinatsystem, dimensioneret til at imødekomme alle individuelle rekonstruerede fejer.
    3. Placere den enkelte Vatrinvise i større Va. Hvis en voxel allerede er tildelt af et andet Va, denne voxel overskrives kun, hvis den nye voxel har en grå værdi ≥10 på en 8-bit skala, ellers den nye voxel grå værdi er kasseret.

4. måling af variabler af muskel morfologi

  1. Bruge medicinsk interaktion Toolkit37 (MITK) til at indlæse 3DUS billede og hente koordinaterne for oprindelsen, indsættelse og distale ende af musklen mave.
    1. Efter indlæsning af 3D-billedet, indstille udskæring til 'Sammen trådkors rotation'. Juster akser med muskel eller knoklet strukturer netop hente koordinaterne.
      Bemærk: MITK foretrækkes frem for andre 3D imaging analyse software til vurdering af anatomiske punkter, fordi det giver mulighed for hurtig og interaktive voxel array udskæring i alle retninger ("sammen trådkors rotation"), at lette proceduren for identifikation.
  2. For at måle muskel volumen, skal du bruge MITK til at identificere muskel mave grænserne mellem oprindelse og distale ende af musklen mave. Brug den indbyggede MITK segmentering til at manuelt opdele de flere anatomiske tværsnit jævnt, fordelt langs musklen mave længde (fig. 3A).
    1. Åbn værktøjet' segmentering» og oprette en ny segmentering. Begynde at segmentere muskel grænserne identificeret i et tværsnit halvvejs langs musklen mave. Tryk på 'A' på tastaturet for at tilføje en manuel segmentering og tegne ved at trykke på venstre museknap og flytte cursoren efter muskel grænser. Tryk pås ' at fjerne dele af segmentering.
    2. Tryk på den nøgle, der svarer til den sidste valgte tilstand (dvs 'A' eller 'S') til at flytte trådkorset til andre tværsnit langs musklen mave. Gentag trin 4.2.1 at segmentere de nye valgte tværsnit. Gentag dette trin for mindst 6 gange, før du fortsætter til næste trin.
    3. Sæt 'Interpolation' til 'Aktiver', skal du gennemse de foreslåede segmenter af muskel grænser (gul linje) i alle tværsnit langs musklen mave.
    4. Tilføje yderligere segmenter i tværsnit, hvor den foreslåede interpoleret segmentering (gul linje) ikke svarer til muskel grænse i billedet. Gentag trin 4.2.2.
    5. Tryk på knappen 'Bekræft for alle skiver' og vælg flyet hvor segmenter blev foretaget.
    6. Gem den binære volumen som en næsten rå raster-datafil (NRRD) og beregne mærket diskenhedsstørrelsen ved hjælp af et brugerdefineret script.
  3. Find retning af midten af langsgående fascicle flyet af musklen mave, der indeholder den fulde længde af fascicles (fig. 3A)38.
    Bemærk: I midten af længderetningen er defineret ved tre punkter. Oprindelse og distale ende af musklen mave er de første to punkter. Det tredje punkt er fundet i en anatomisk tværsnits billede halvvejs mellem oprindelse og distale ende af musklen mave. Inden for denne anatomiske tværsnits billedet, midtpunktet mellem de to første punkter projiceret op på tangens til distale aponeurosis udbytter et tredje punkt, sammen med oprindelse og distale ende af musklen mave definerer de midten af længderetningen.
  4. Fra midten af-længderetning, måle fascicle længden på en foruddefineret standardiseret position mellem oprindelse og distale ende af musklen maven (f.eks.50%). Segmentere muskel grænser. Placer en linje halvvejs og rotere denne linje, indtil det passer til retning af de underliggende fascicles. Kryds af denne linje med muskel grænser repræsenterer skøn over fascicle længde (fig. 3B).
    Bemærk: Tidligere, det viste sig at være nødvendigt at tage hensyn, undertiden buet, orientering af den distale aponeurosis38, som set i et anatomisk tværsnits billede (fig. 3B), taget halvvejs mellem oprindelse og distale slutningen af musklen mave.

Figure 3
Figur 3: skematisk 3DUS analyse. (A) identifikation og segmentering af target muskel grænser i en anatomisk tværsnits billede halvvejs langs musklen mave. Den grønne streg repræsenterer orientering af mid-længderetning (dvs. orienteret vinkelret på orientering af den distale aponeurosis (blå stiplede linje). (B) måling af fascicle længde er udført i midten af langsgående fascicle flyet. Røde gennemsigtige regionen er segmenteret efter identifikation af muskel grænser. En punkteret gul linje er placeret halvvejs på musklen maven og drejes indtil den passer retning af de underliggende fascicles. Kryds af denne linje med de proksimale og distale kroppen (forbundet med tyk gul streg) repræsenterer skønnet over fascicle længde. Den grønne streg repræsenterer den placering og orientering af de anatomiske tværsnits fly. Top: GM (m. gastrocnemius medialis) og bund: VL (m. vastus lateralis) muskel. De hvide firkanter for skala repræsenterer 1 cm x 1 cm. venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Representative Results

Beskrevet 3DUS teknikken blev brugt til at indsamle morfologiske data af GM og VL i fire mandlige menneskelige kadavere, alder ved død 76.8 ± 7,9 år (mener ± SD). Kadaverne blev indhentet via programmet donation af Institut for anatomi og neurovidenskab Vrije Universiteit Medical Center (VUmc), Amsterdam, Holland. Ligene blev bevaret en balsamering metoden med henblik på at opretholde de morfologiske træk af væv39.

Før dissektion, var en 3DUS billede fremstillet af GM og VL efter den metode der beskrives. Under dissektion, blev hud, subkutane væv og fascia overliggende GM og VL fjernet. En midten af længdesnit blev skåret, tager orientering af den distale aponeurosis hensyn. Ved hjælp af en skydelære blev fascicle længde målt, halvvejs mellem oprindelse og den distale ende af musklen mave. Efterfølgende, efter tenotomy, var musklen mave dissekeret og neddykket i en kalibreret vandsøjle. Bruger ImageJ, mængderne, der blev målt på fotografier af vandsøjlen med og uden muskler mave, og muskel bind var beregne fra forskel40. Fascicle længde og volumen blev målt tre gange og middelværdi og standardafvigelse værdierne blev beregnet. Kriterium gyldighed mellem 3DUS metode og dissektion målinger blev testet ved hjælp af en Pearson korrelation til gennemsnitlige fascicle længde og muskel bind. Intra-Scoringssætter pålideligheden af metoden 3DUS afledte fascicle længde og volumen målinger var kvantificeret bruger en tovejs blandet model intra-class korrelationskoefficient (ICC3,3)41, og efter logaritmisk transformation af dataene, den variationskoefficient (CV) blev beregnet. Gyldigheden af fascicle længde og muskel volumen målinger blev bekræftet af betydelige og høj korrelationer (r = 0.998, p < 0,01 og r = 0.985, p < 0,01, henholdsvis). Intra-Scoringssætter pålideligheden af metoden 3DUS afledt målinger af fascicle længde og volumen var høj (ICC3,3 0.983, CV 7,3% og ICC3,3 0.998, CV 5,4%, henholdsvis). Det konkluderes, at den 3DUS tilgang præsenteret er en gyldig og pålidelig værktøj for volumen og fascicle længde vurdering af menneskelige VL og GM (tabel 1).

Table 1
Tabel 1: Kadaver valideringsdata. C# er Kadaver nummer, GM er m. gastrocnemius medialis, VL er m. vastus lateralis. "Dissektion" viser resultaterne fra Kadaver dissektion, og "3DUS" viser resultaterne fra 3DUS billedanalyse af kadaverne.

Discussion

En gyldig og pålidelig 3DUS teknik præsenteres der giver mulighed for en hurtig analyse af morfometrisk variabler af skeletmuskulatur. Forskellige 3DUS tilgange til bløddele imaging har været til rådighed for omkring et årti42,43, men 3DUS metoder ikke er stadig bruges almindeligt. Mr er en "gyldne standard" for estimering i vivo muskel bind (fx., refererer til16,17,18,19,20). Mr gyldighed er testet og bekræftet i undersøgelser sammenligner enten phantoms eller dødt organer af kendt volumen til MRI-baseret volumen skøn44,45. Men MRI tilgængelighed for forskning er begrænset og scanninger er tidskrævende og dyrt. Derudover eksperimentelle emne arbejdsstillinger er begrænset af boringen gribe af MRI-scannere. Typiske hr. billeder generere tilstrækkelig kontrast for at udføre målinger af variabler af muskel geometri (fascicle længder og vinkler). 3D muskel geometri kan imidlertid vurderes også ved hjælp af Mr ved hjælp af flere teknikker, f.eks., DTI teknik21. Svarende til Mr, amerikanske imaging giver tilstrækkelig sondring på grænseflader mellem forskellige typer af væv (dvs. synlig inden for os billeder), at give en gyldig modalitet for bløddele volumen vurdering1,30 ,44,46,47,48,49. I modsætning til Mr have 3DUS billeder tilstrækkelig kontrast til at udføre analysen på både volumen og muskel geometri fra samme måling.

Derudover tillader teknikken præsenteret kombinerer billeder af flere fejer ind i et array for studiet af større muskler. Denne nye 3DUS metode giver en potentiel værktøj for klinisk vurdering af muskel morfologi. Denne metode kan også anvendes til imaging bløddelene strukturer end muskel (fx, sener, indre organer, arterier).

Ændringer at forbedre Offline behandlingstid:

Ændringer af 3DUS tilgang sigtede primært forbedre behandlingstid og måle større muskler. Offline behandlingstiden af en 3DUS billede afhænger voxel array indstillinger, sampling hyppighed, størrelsen af ROI, varighed og hastighed sweep, antallet af fejer og den anvendte arbejdsstation. Tidligere gangen genopbygning af ≈ 2 h var nødvendige for at rekonstruere kun én sweep giver 750 kr. billeder (30 s på 25 Hz)15,25,30. Med den nuværende metode, 3DUS tager den samme feje kun 50 s genopbygning tid (forbedre 'offline' behandlingstiden af 99%). Denne forbedring kan forklares ved den udvidede påfyldning algoritme, der udnytter store vector operationer for at udfylde voxels frame-by-frame, i stedet for pixel per pixel og øget tilfældig adgang hukommelse (RAM) af arbejdsstationer til at konstruere større voxel arrays. Med den nye 3DUS tilgang tager en typisk rekonstruktion, der repræsenterer en sweep længde på 30 cm med en hastighed på 1 cm/s, med en Målstørrelse på voxel 0,2 x 0,2 x 0,2 mm3 og en prøveudtagningsfrekvens på 25 Hz, den følgende tid at rekonstruere :

a. ca. 10 s at identificere synkronisering puls og udvælge relevante amerikanske billeder.
b. ca 120 s til at bestemme kalibrering transformation matrix (PrTIm).
c. ca. 10 s for bin-påfyldning fase.
d. ca 30 s for udfører trinene hul-udfyldning.

I alt, tager 170 s. Note, trin b skal kun udføres én gang, forudsat at en stiv tilslutning af MoCap markører for sonden, forlader 50 s til genopbygningen af et enkelt sweep. Kombinerer to enkelt feje rekonstrueret voxel arrays tager ca. 10 s.

Begrænsninger og kritiske trin:

Der er flere 3DUS imaging aspekter, der bør tages i betragtning:

i. amerikanske billedkvalitet: højere spatial opløsning af 2D amerikanske billeder give flere pixels skal placeres inden for matrixen voxel. Dette ville tillade voxel dimensioner til at falde, fører til højere voxel tæthed. Flere maskiner, som i øjeblikket tilgængelige ultralyd brug rumlige compounding til at reducere den støjende granular tekstur, giver mulighed for bedre artefakt-fri skelnen af grænsefladerne af væv. En anden mulighed for at reducere speckle er kantforbedring. Dog skal det bemærkes, at denne tilgang ikke er ønskeligt, da det deformerer billedet i et forsøg på at oprette særskilte grænseflader, dermed fordreje den sande anatomiske holdning af grænsefladerne.

II. MoCap nøjagtighed: Pixels kan kun placeres præcist i en voxel, hvis positionssensor nøjagtigt kvantificerer koordinaterne for sonden. Med en stigning i billedopløsning bliver MoCap nøjagtighed vigtigere. De præsenteres 3DUS setup fungerer bedst med en voxel dimension af 0,2 x 0,2 x 0,2 mm3, ved hjælp af et MoCap system med en nøjagtighed på 0,1 mm, og giver rigelig nøjagtighed for at rekonstruere 3DUS voxel array.

III. Sample frekvens: den laveste tidsmæssige opløsning af enten amerikanske billeder eller MoCap datastream bestemmer samplefrekvens. Dette påvirker den feje tid eller voxel array indstillinger. For eksempel, giver fordobling samplefrekvens fra 25 til 50 Hz en feje skal udføres på den halve tid. Alternativt, ikke ændre sweep hastigheden, giver flere billeder for at fylde voxel array, forlader færre huller skal udfyldes og derved potentielt øge voxel array opløsning. Stigende voxel matrix beslutning, uden at øge samplingfrekvensen, kræver imidlertid en langsommere scanning, hvilket vil øge potentialet i bevægelse artefakter.

IV. billede genopbygning tid: hurtig rekonstruktioner kræver en kraftfuld arbejdsstation med tilstrækkelig tilgængelig RAM. Derudover varierer genopbygning tid i høj grad baseret på voxel array mængden og kompleksiteten af hul-fyldet processen.

v. forsøgsplan: standardisering af forsøgsplan, som eksemplificeret i den nuværende undersøgelse for VL og GM, er afgørende for sammenligning af morfologiske målinger (fxfascicle længde fascicle vinkel, og muskel mave længde, senen længde, aponeurosis længde) mellem fag og overvågning inden for emner i longitudinelle studier. Bemærk dog, at morfologi vurderet på resten kan ændre under muskel aktivering. For eksempel, for VL eksperiment, kan knæ extensor morfologi under maksimal sammentrækning demonstrere en høj pennation vinkel og kortere fascicles i 60° knæ fleksion, i forhold til morfologi på resten50. I visse betingelser (fx., spasticitet), Elektromyografi (EMG) kan bruges til at kontrollere hvilende muskel aktivitetsniveauer i løbet af undersøgelsen.

Vi. sonde pres og væv deformation: hvis rigelig ultralyd gel anvendes på ROI, mængden af pres til at forblive i fuld kontakt mellem sonde og huden er begrænset. Som vejledning anbefaler vi at scanne en ROI skal føles som svævende over huden, og pres bør kun anvendes til at holde kontakt med gelen og dermed huden. Lille væv deformation kan dog uundgåelig, selv med en generøs mængde af ultralyd gel. Sonden størrelse og en buet ROI påvirker den nødvendige mængde af pres eller gel anvendes. Større sonde størrelse og en mere buet ROI kræver mere pres og/eller flere gel, end mindre sonder med en lignende buet ROI. En anden mulig løsning er at kassere regionen efterklang (dvs. ikke--kontakt med huden) i den amerikanske billeder. Derudover er væv deformation mest tilbøjelige til at opstå i de første væv lag, såsom hud og subkutane fedtvæv lag. Bemærk, at emner med lidt at ingen subkutane fedtvæv er derfor mere tilbøjelige til bivirkninger af pres. Derudover opstår væv deformation sandsynligvis på midten af sonden, der typisk ikke er overlapning med andre fejer regionen.

VII. billeddannelse og anatomiske viden: en anden vigtig overvejelse i ved hjælp af enhver tænkelig modalitet er, at viden om anatomi og imaging modalitet er afgørende for at få meningsfulde fortolkning. Anatomiske variation mellem fag og billedforstyrrelser har brug at blive anerkendt og taget i betragtning i forbindelse med identifikation af anatomiske strukturer. Selv med sunde og/eller veludviklede muskler, kan klar identifikation være svært fordi det kræver anatomiske viden til at differentiere mellem forskellige komponenter af en muskel eller mellem muskel grupper51. Men i forkrøblede muskler (dvs. ældre, patologi, eller et Kadaver), en klar identifikation er endnu mere kompliceret på grund af en mindre størrelse og faldt kontrasten i billedet, og derfor mindre tydelige væv grænseflader (figur 4 ). Vi mener, at uden forudgående anatomiske viden, vi ville have været begrænset i at foretage korrekte vurderinger i udformningen af denne 3DUS tilgang og ved udførelse af 3DUS målinger. For eksempel, for GM eksperimenter forårsager forskellige fodpladen vinkler ikke nødvendigvis forventede ændringer i muskel senen komplekse længder, på grund af deformation under foden7. Anatomiske oplysninger på krumningen af den distale aponeurosis var også afgørende for et passende udvalg af mid-længderetning i alle fag38.

Figure 4
Figur 4: Variation og kvalitet af rekonstrueret anatomiske tværsnits 3DUS billeder af quadriceps muskler halvvejs langs låret. (A) eksempel på en mandlige menneskelige Kadaver viser et billede af en forkrøblede stat ved døden (død alder: 81 år). Identifikation af grænserne for enkelte stats-quadriceps muskler er vanskelige. (B) eksempel på en stillesiddende mand (alderen 30 år). (C) eksempel på en mandlig atlet roer (alderen 30 år). De hvide firkanter for skala repræsenterer 1 cm x 1 cm. venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Fremtidige ansøgninger:

3DUS tilgangen giver et afbildningsværktøj, der kan bruges til forskellige formål og indstillinger i sport og klinikker. I kliniske interventioner er effektivitet relateret til den fysiske trænings niveau52. Ved hjælp af 3DUS til overvågning af patienter, der er i fare for at miste muskel masse er vigtigt (f.eks.referencer53,54,55) og potentielt giver mulighed for justering af behandlingen. En anden potentiel anvendelse af 3DUS ligger i overvågning morfologiske tilpasning af muskel i svar til intervention (uddannelse) og/eller skade.

Denne protokol beskrevet en gang- og omkostningseffektive metode til måling af blødt væv struktur af det menneskelige legeme baseret på Frihånd 3DUS fejer. Desuden vurdering af meningsfulde morfologiske parametre for m. vastus lateralis og m. gastrocnemius medialis viste sig for at være gyldig og pålidelig.

Disclosures

Forfatterne har ikke noget at oplyse.

Acknowledgments

Forfatterne er meget taknemmelige for Adam Shortland og Nicola Fry, der delte deres algoritmer til den 3-dimensionelle ultralyd i 2004, som var inspiration til udvikling af den software, der anvendes i denne undersøgelse.

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

Medicin sag 129 3D ultralyd skeletmuskulatur muskel volumen arkitektur muskel geometri morfologi fascicle længde m. gastrocnemius medialis m. quadriceps femoris m. vastus lateralis
3D ultralyd billedbehandling: hurtig og omkostningseffektiv morfometri bevægeapparatet væv
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