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 ultraljud: snabb och kostnadseffektiv morfometri muskuloskeletala vävnad

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 ultraljud imaging (3DUS) tillåter snabb och kostnadseffektiv morfometri av rörelseorganens vävnader. Vi presenterar ett protokoll för att mäta muskel volym och frånskilja längd med hjälp av 3DUS.

Abstract

Utvecklingsmässiga målet med 3D ultraljud imaging (3DUS) är att konstruera en modalitet för att utföra 3D morfologiska ultraljud analys av mänskliga muskler. 3DUS bilder är tillverkade av kalibrerad freehand 2D B-läge ultraljudsbilder, som är placerade i en voxel-array. Ultraljudsundersökningar (US) tillåter kvantifiering av muskelmassa, frånskilja längd och vinkel på pennation. Dessa morfologiska variabler är viktiga bestämningsfaktorer på muskel kraft och längd på kraft ansträngning. Presenterade protokollet beskriver en metod för att bestämma volym och frånskilja längd m. vastus lateralis och m. gastrocnemius medialis. 3DUS underlättar standardisering med 3D anatomiska referenser. Detta tillvägagångssätt ger en snabb och kostnadseffektiv metod för att kvantifiera 3D morfologi i skelettmuskulaturen. Inom hälso- och sport är information om morfometri muskler mycket värdefull för diagnostik och/eller uppföljande utvärderingar efter behandling eller träning.

Introduction

Inom hälso- och sport är information om morfologi av muskler mycket värdefull för diagnostik och/eller uppföljande utvärderingar efter behandling eller träning1. Ultraljudsundersökningar (US) är ett verktyg som ofta används för visualisering av mjuk vävnad strukturer i muskel sjukdomar2, kritiska sjukdomar3,4, hjärt-och kärlsjukdomar5, neurologiska6, 7,8, och effekter av fysisk träning6,9,10. Amerikanska imaging möjliggör kvantifiering av muskelmassa, frånskilja längd och vinkel på pennation. Dessa morfologiska variabler är viktiga bestämningsfaktorer på muskel kraft och längd på kraft ansträngning11,12,13,14,15.

För närvarande USA imaging mätningar utförs mestadels i 2D-bilder, med den examinator att välja en förmodligen lämplig orientering och plats för Ultraljudet sond. Sådana 2D metoder begränsa morfologiska mätningar mot en bild plan, medan parametern sevärdheter inte kan förekomma inom detta plan. Morfologisk analys kräver en 3D strategi, att ge ut-av-plane mätningar med 3D referenspunkter. Sådan en 3D morfologiska representation av mjukdelar är känt skall tillhandahållas av magnetisk resonanstomografi (MRT)16,17,18,19,20. MRI är dock dyra och inte alltid tillgängliga. Visualisering av muskelfibrer kräver också, särskilda MRI sekvenser, såsom diffusion tensor imaging (DTI)21. Ett kostnadseffektivt alternativ till MRI är 3D ultraljudsundersökningar (3DUS). Den 3DUS metoden ger flera fördelar jämfört med MRI tekniker, t.ex., det medför mindre utrymmesbegränsningar för positionering föremål vid en undersökning. 3DUS bildbehandling är en teknik sekventiellt fånga 2D (B-läge US) bilder och placera dem i en volym element (voxel) array22,23,24. Processen för 3DUS bild återuppbyggnad består av fem steg: (1) att fånga en serie av freehand 2D US bilder; (2) spåra positionen för US sonden, använder ett system för Motion Capture (MoCap). (3) synkronisera MoCap position och amerikanska bilder; (4) beräkning av plats och orientering av ultraljud bilderna inom voxel matrisen med hjälp av en kalibrerad referens; och (5) placera dessa bilder i denna voxel-matris.

Metoden 3DUS har framgångsrikt tillämpats för bedömning av morfologi i skelettmuskulaturen15,25,26,27,28,29. Tidigare metoder7,15,25,30 har visade sig dock besvärliga, tidskrävande och tekniskt begränsad, som endast små segment av stora muskler kunde rekonstrueras.

Att förbättra det 3DUS synsättet, ett nytt 3DUS-protokoll har utvecklats som gör att återuppbyggnaden av komplett muskler inom en kort tidsperiod. Protokollet beskrivs användningen av 3DUS imaging för morfometri m. vastus lateralis (VL) och m. gastrocnemius medialis (GM).

Protocol

Alla förfaranden som inbegriper försökspersoner har godkänts av kommittén för medicinsk etik VU medical center, Amsterdam, Nederländerna.

1. instrumentering

  1. Anslut ultraljud enhet till mätning dator. Om det behövs, använda ram-grab maskinvara eller programvara för att lagra de sekventiella ultraljudsbilder.
    Obs: En 5-cm linjär-array sond (12,5 MHz) används för att generera B-mode bilder (25 Hz). Före varje mätning är imaging djup, akustisk frekvens och makt optimerade för att visualisera gränssnitt av extra- och intramuskulär bindväv. Under mätningen ändras dessa inställningar inte.
  2. Anslut MoCap systemet mätning datorn.
  3. Stelt ansluta MoCap kluster markör till ultraljud sonden att spåra position och orientering av US sonden.
  4. Anslut synkronisering enhet (piezo kristall) till trigger ingången av MoCap systemet.
    Obs: Aktivering av synkronisering enheten ögonblickligt aktiverar piezo kristallen, skickar ljudvågor mot givaren. De mottagna soundwaves skapa en distinkt artefakt i USA bilden på systemet inledande (figur 1A, pil).
  5. Fyll den skräddarsydd kalibrering ram (phantom) med vatten.

2. Kalibrera

Obs: Utföra en rumslig kalibrering för att beräkna en omformningsmatris (tillTfrån) från US bilderna med avseende på sonden koordinatsystemet. Denna kalibreringsprocessen har varit beskrivs tidigare22. Se nedan för en kort beskrivning.

  1. Plats Fantomen fylld med vatten, hålla en crosswire (dvs. två nedsänkt korsning trådar) på en känd position inom phantom koordinatsystemet (Phxyz figur 1B, pil), på en stabil yta.
  2. Mät vattentemperaturen med en termometer.
  3. Använd verktyget Pekare MoCap för att registrera position och orientering av Fantomen i globala koordinatsystemet (Gl).
  4. Starta den amerikanska bild provtagningen och aktivera MoCap datainsamling (som beskrivs i steg 3.3.3).
  5. Doppa huvudet av US sonden (Pr) i vattnet. Översätta och rotera US sonden för 40 s (sampling vid 25 Hz) i alla riktningar, bibehålla synbarheten av crosswire i US bilderna (Im).
  6. Stoppa datainsamling.
  7. MoCap data och US bilder synkroniseras genom att identifiera den första amerikanska bildrutan som innehåller piezo crystal-skapade artefakt och beskär den amerikanska bildsekvens med detta (som beskrivs i steg 3.4.1.1).
  8. Identifiera de relevanta amerikanska bilder där crosswire syns tydligt och spåra crosswire ställning i dessa amerikanska bilder (jagImxyz), och korrigera positionen för vattentemperaturen.
  9. Bestämma positionen för crosswire avseende den rörliga Pr genom en serie av transformationer från Ph till Pr (ekvation 1) på tiden instanser (i = 1 till n) motsvarar crosswire identifiering i steg 2,8.
    Equation 1
  10. Beräkna det Im att Pr omformningsmatris (PrTIm) genom att lösa ekvationen 2, som omfattar alla identifieringar av crosswire i Im (mätt i steg 2,8) på gång matchas (jag = 1 : n) koordinaterna för crosswire i Pr (beräknat i steg 2,9).
    Equation 2

Figure 1
Figur 1: Schematisk av algoritmen som 3DUS. (A) Motion Capture (MoCap) system används för att spåra ett kluster av markörer stelt ansluten till ultraljud sonden, inom det globala koordinatsystemet (Gl). Synkronisering av data MoCap och ultraljud är fulländad att göra användningen av en artefakt (pil) infördes genom Optotrak utlöste piezo crystal. (B), position och orientering av ultraljud bild koordinatsystemet (Im) beräknas i förhållande till koordinatsystemet som sonden (Pr) genom att identifiera en känd punkt inom Pr och Im. För detta ändamål används en specialdesignad fantom fylld med vatten, hålla en crosswire (dvs. två nedsänkt korsning trådar) på en känd position inom phantom koordinatsystemet (Ph). (C) med en serie transformationer, beräknas denna känd punkt i Pr. (D) med en komplett serie av kända transformationer, bilder från Im kan omvandlas till varje voxel array koordinatsystem (Va). Klicka här för att se en större version av denna siffra.

3. experimentellt protokoll

Obs: Experimentell protokollet beskriver två utförda protokoll som omfattar 3DUS imaging, dvs morfometri GM och VL (figur 2A).

  1. Ämnet positionering
    1. För GM experimentet:
      1. Be motivet att ligga benägna på en undersökning-tabell med båda fötterna hängande kanten av bordet.
      2. Justera underbenet horisontellt, genom att placera ett stöd under skenbenet. Fixa låret till tabellen undersökning med vadderad surrning remmar för att förhindra knä förlängning under det experimentellt protokollet.
      3. Passa foten av benet som ska skannas in i de skräddarsydda fotplatta31.
      4. Anslut den skräddarsydda momentnyckeln med en bifogad goniometer till fotplatta31. Hitta fotplatta vinkel motsvarar ett externt tillämpade moment, t.ex., 0 Nm (figur 2A).
      5. Fixa fotplattan i orientering motsvarar 0 Nm netto dorsalflexion nu, med hjälp av en utdragbar stång som är kopplad till tabellen (figur 2A, pil).
    2. För VL experimentet:
      1. Be ämnena att ligga liggande på en undersökning-tabell.
      2. Ställa knä flexion vinkeln (dvs operationaliseras som vinkeln mellan raderna ansluta centrerar av den fotknölen lateralis med epicondylus lateralis och den senare med den trochanter stora) till 60 °, positionering underbenen på ett stöd.
      3. Placera en triangulärt formade balk under skinkorna att förhindra hip rörelse.
      4. Fixa underbenet till stöd med två vadderade surrning remmar att förhindra benrörelsefrihet under det experimentellt protokollet.
      5. Ställa in hip vinkeln (dvs operationaliseras som vinkeln mellan linjerna ansluter os coracoides med den trochanter stora, och den senare med den epikondylen lateralis femoralis) till 95 °, genom att ändra vinkeln på den tillbaka stöd av tabellen undersökning.
        Obs: Denna beskrivs pose har valts, eftersom det liknar gemensamma vinklar under optimala isometrisk knä förlängning mätningar32,33.
  2. Lokalisering av beniga landmärken och regionen av intresse (ROI)
    Obs: Detta görs för vägledningen av 3D ultraljudsundersökningen och efter experimentell kvantifiering av motivets övre benet, underbenet och foten hållning. Identifiera och registrera positionerna av de anatomiska beniga landmärkena i det globala koordinatsystem med verktyget MoCap pekare.
    1. För GM experimentet:
      1. Identifiera följande landmärken genom palpation och markera dem med en kirurgisk hud markör: de mest framträdande dorsala aspekterna av de mediala och laterala femur epicondyles och centrerar av malleolerna av tibia och fibula.
      2. Apparaten används US, identifiera och markera med en kirurgisk hud markör mest ytliga pekar av de mediala och laterala femur kondyler (på ryggsidan av benet) och den mest proximala platsen för insättning av GM på calcaneus.
    2. För VL mätning:
      1. Identifiera följande landmärken genom palpation och markera dem med en kirurgisk hud markör: den mediala och laterala malleolerna (enligt ovan); det mest proximala införandet av patella senan i tuberositas tibiae; de mediala och laterala epicondyles (enligt ovan); spetsen av patella och mest mediala, proximala och laterala införande gränser på patella; och os coracoides på axeln.
      2. Identifiera sig med den amerikanska enheten och markera den mest ytliga aspekten av den trochanter stora och mest proximala införande av VL på den större trochanter.
    3. För alla muskler, Använd MoCap pekverktyget för att spela in de markerade sevärdheter (beskrivs i avsnitt 3.2.1 och 3.2.2) i det globala koordinatsystemet. Flytta verktyget MoCap pekare till de identifiera anatomiska landmärkena, och MoCap programvaran registrerar positionen genom att trycka på knappen ”record”.
    4. Använda ultraljud för att identifiera den mediala och laterala muskel gränsen; Markera de mediala och laterala gränserna på huden med en kirurgisk hud markör.
  3. 3D ultraljudsundersökning
    1. Instruera föremål inte att flytta under 3D ultraljudsundersökningen.
    2. Applicera gott om ultraljud gel på ROI att säkerställa lämplig kontakt mellan hud och US sonden.
      Obs: Sådan applicering av gel kan begränsa sonden trycket och därmed vävnad deformation krävs för att få en tydlig bild i USA.
    3. Öppna frame grabber programvaran (t.ex., WinDV34) på mätning datorn och starta USA bild förvärv genom att klicka på knappen ”Record”.
      1. Därefter initierar och aktivera MoCap dataförvärvet genom att trycka på ”start”-knappen på enhetens synkronisering; Detta aktiverar automatiskt synkronisering enheten (dvs piezo kristall) ligger nära US sonden, skapa en distinkt artefakt i USA bilden på anmodan MoCap initiering (figur 1A, pil).
    4. Medan minimal sonden påtryckningsmedel ännu att säkerställa bildkvaliteten, flytta sonden vid en konstant hastighet över ROI; Detta benämns som en ”sopa”. Se till att tydliga anatomiska tvärsnittsdata US bilder av målet muskeln registreras.
    5. Visuellt kontrollera motivets rörelser under undersökningen, om motivet rör sig, avbryta svep och upprepa från steg 3.3.1.
    6. Sopa protokoll för GM experimentet
      1. Placera sonden US proximalt till de lårbenet kondyler på den mediala aspekten av låret. Utföra en sopa (som beskrivs i avsnitt 3.3.1 - 3.3.5) i nästkommande-distala riktning längs den mediala gränsen av GM, säkerställa synlighet inom de anatomiska tvärsnittsdata bilderna av den mediala gränsen av GM och hälsenan, ända ned till dess insättning på calcaneus.
      2. Lägg till ytterligare marknadskontroller (som beskrivs i avsnitt 3.3.3 - 3.3.5) tills hela ROI skannas och den mediala gränsen av muskeln är avbildas helt (bild 2B). Använd spårningen i gel av föregående svep för att vägleda nästa svep, något överlappande (0,5 cm) tidigare sopade området.
    7. Sopa protokoll för VL experimentet
      1. Placera sonden US på den laterala delen av tibia platån. Starta ett svep i distala-proximal riktning över den laterala kanten av den VL, att säkerställa synlighet av den laterala kanten av VL, ända upp till den trochanter storaursprung.
      2. Lägg till ytterligare marknadskontroller (som beskrivs i avsnitt 3.3.3 - 3.3.5) tills hela ROI skannas och den mediala gränsen av VL är avbildas helt (bild 2B). Använd spårningen i gel av föregående svep för att vägleda nästa svep, något överlappande (0,5 cm) tidigare sopade området.
        Obs: Under protokollet sopa, motivets rörelse bör förhindras, eftersom rörelser påverkar negativt positionering av 2D US bilderna i matrisen voxel. Antalet sveper bestäms av bredden på sonden och bredden på target muskeln. Vanligtvis med en sond bredd på 4 cm och muskel bredd på 12 eller 18 cm behövs 5 eller 7 sveper, respektive för att täcka ROI med gränserna.

Figure 2
Figur 2: Schematisk av experiment och svep av ultraljud sonden över målet muskler (m. gastrocnemius medialis (GM) installationsprogrammet och m. vastus lateralis (VL)). (A) särskilda gemensamma konfigurationer av ämnet för de två experimentella villkor. Objekten som visas i grönt är justerbara ange position och orientering i extremiteterna. Pilen anger en utdragbar stång som används för att fixa fotplatta vinkeln. (B) sökvägen till flera svep av ultraljud sonden över regionerna av intresse. De blå pilarna representerar enda sveper över regionen i intressen. Vänster: sveper över GM; Höger: sveper över VL. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

  1. 3D ultraljud voxel array återuppbyggnad
    1. Rekonstruera en enda 3DUS voxel array (3DUS bild) från ett enda svep över huden för en specifik anatomiska ROI (t.ex., muskler, senor) av bin-fyllning och strukturersättning 3DUS voxel matrisen med hjälp av ett anpassat-skript. För att rekonstruera en 3DUS voxel-matris, vidta följande efter experimentella åtgärder.
      1. MoCap data och US bilder synkroniseras genom att identifiera den första US-bildrutan som innehåller piezo crystal-skapade artefakt och beskärning USA bild sekvens därefter med VirtualDub programvara35. Först placera skjutreglaget ram urval på identifierade start ramen och tryck på ”hem” knappen på tangentbordet. Nästa, flytta skjutreglaget till slutet av mätningen (den sista hudkontakt) och tryck på knappen ”Avsluta”. Tryck på knappen ”F7” exportera sekvensen beskurna bilden.
      2. Definiera ett koordinatsystem för voxel-array (Va) som kan fyllas med amerikanska bilder, med hjälp av ett anpassat-skript. Säkerställa att de Va är orienterade i enlighet med skanning riktning och dimensionerade för att passa alla amerikanska bilder i ett enda svep.
        Obs: De Va inledningsvis består av rektangulär voxlar, med de längre axeln i riktning mot svepet; Denna form förbättrar fyllning effektivitet.
      3. Tilldela voxlar i de Va med pixel grå-värden från amerikanska bilder, använda ett anpassat skript. Denna process beskrivs som framåt mappning eller bin-fyllning (ekvation 3. Figur 1 C) 23 , 24.
        Equation 3
        Anmärkning: Detta visar fram kartläggning av 2D US-bilder i de Va enligt orientering och position av bilderna i Va koordinatsystemet. Kort sagt, positionerna för alla pixlar i en bild (Imxyz(1:n)) i tid instans (i), samtidigt mappas fram till arrayen voxel. Bin-fyllning förfarandet endast fyller den adresserade voxlar, lämnar den icke-adresserad voxlar tomma (dvs. svart).
        Obs: Equation 7 indikerar inversen av tidigare beskrivna omformningsmatrisen (dvs. en Pr till Gl omformningsmatris).
      4. Använda ett anpassat skript identifiera luckor inuti matrisen voxel (dvs svart voxlar). Vidta följande åtgärder med hjälp av binära bildbehandling:
        1. Skapa en bin-fyllda binära voxel matris där alla fyllda voxlar är märkta. Använda binär bild dilatation och erosion, med samma storlek strukturera-element, för att namnge alla relevanta voxlar (dvs grå-värderas voxlar) inuti skannade regionen. Upptäcka luckor genom att subtrahera arrayen bin-fyllda binära voxel (med luckor) från den relevanta voxlar (utan luckor).
          Obs: Efterföljande dilatation och erosion åtgärder är bildbehandling steg för att slutföra de binära bilderna. Genom att utföra dessa steg efter varandra, hela utanför gränserna tiden luckorna insidan tas bort.
      5. Fyll identifierade bristerna med hjälp av en ”inpaint förfarande” och omger grå-värderas voxlar36.
        Obs: Denna inpaint teknik kan användas för att: ”fylla luckor med en smidig interpolant som baseras på att minimera summan av kvadraterna av andraderivatan på varje märkt voxel mätt med ändliga skillnader på nätet”36.
      6. Utjämna de Va voxel dimensioner av 'Bikubisk' interpolation och spara voxel matrisen som en staplad TIFF-bild (3DUS bild).
  2. Flera sveper återuppbyggnad
    1. Rekonstruera alla enskilda sveper (beskrivs i avsnitt 3.4) som täcker en större ROI enligt samma Va koordinatsystemet för att sammanfoga flera svep.
    2. Skapa en ny Va -koordinatsystem, storlek för att rymma alla enskilda rekonstruerade sveper.
    3. Placera enskilda Va: s stegvisa i de största Va. Om en voxel tilldelas redan av en annan Va, denna voxel kommer endast att skrivas över om den nya voxel har en grå värde ≥10 på en 8-bitars skala, annars nya voxel grå värdet ignoreras.

4. mätning av variabler av muskel morfologi

  1. Använda de medicinska interaktion Toolkit37 (MITK) att ladda 3DUS bilden och Hämta koordinaterna för ursprung, införande, och distala änden av muskeln magen.
    1. Efter lastning 3D-bilden, som skivning till 'Tillsammans hårkors rotation'. Justera axlarna med muskel- eller benstrukturer just Hämta koordinaterna.
      Obs: MITK är att föredra framför andra 3D imaging analysprogram för bedömning av anatomiska punkter, eftersom det möjliggör snabba och interaktiva voxel array skivning i någon riktning (”tillsammans hårkors rotation”), att underlätta identifieringsförfarandet för.
  2. För att mäta muskelvolym, använda MITK för att identifiera muscle mage gränserna mellan ursprung och distala änden av muskeln magen. Använd den inbyggda MITK segmenteringen att manuellt segmentera flera anatomiska ottomotorer jämnt, distribueras längs muskeln magen (figur 3A).
    1. Öppna verktyget' segmentering' och skapa en 'ny segmentering.' Starta segmentera muskel gränserna identifieras i ett tvärsnitt halvvägs längs muskeln magen. Tryck på 'A' på tangentbordet för att lägga till en manuell segmentering och Rita genom att trycka på vänster musknapp och flytta markören efter muskel gränserna. Tryck pås ' ta bort delar av segmentering.
    2. Tryck på den nyckel som motsvarar det senaste valt läget (dvs 'A' eller 'S') att flytta hårkorset till andra tvärsnitt längs muskeln magen. Upprepa steg 4.2.1 att segmentera nya valda tvärsnitt. Upprepa detta steg för minst 6 gånger, innan du fortsätter till nästa steg.
    3. Ange 'Interpolation' till 'Aktivera', granska de föreslagna segmenteringar av muskel gränserna (gul linje) i alla tvärsnitt längs magen muskler.
    4. Lägga till ytterligare segmenteringar i ottomotorer där den föreslagna interpolerade segmenteringen (gula linjen) inte matchar den muskel gränsen i bilden. Upprepa steg 4.2.2.
    5. Tryck på knappen 'Bekräfta för alla skivor' och välj planet där segmenteringar gjorts.
    6. Spara binära volymen som en nästan rå raster-datafil (NRRD) och beräkna märkt volymens storlek med hjälp av ett anpassat-skript.
  3. Hitta orientering på mitten av-längsgående frånskilja planet av muskeln magen, som innehåller hela längden av fascicles (figur 3A)38.
    Obs: Mid-längdriktning definieras av tre punkter. Ursprung och distala änden av muskeln magen är de två första punkterna. Den tredje punkten finns i bildens anatomiska tvärsnittsdata halvvägs mellan ursprung och distala änden av muskeln magen. Inom denna anatomiska tvärsnittsdata bild, mittpunkten mellan de två första punkterna som projiceras på tangens för den distala aponeurosis avkastningen en tredje punkt som tillsammans med ursprung och distala änden av muskeln magen definierar mitten-längdriktning.
  4. Från mitten av-längdriktning, mäta frånskilja längden på ett fördefinierat standardiserade läge mellan ursprung och distala änden av muskeln magen (t.ex., 50%). Segmentera muskel gränserna. Placera en linje halvvägs och rotera denna linje tills den matchar riktningen av de underliggande fascicles. Skärningspunkterna mellan denna linje med muskel gränserna representerar uppskattningen av frånskilja längd (figur 3B).
    Obs: Tidigare har det visat sig nödvändigt att beakta den, ibland böjda, läggning av distala aponeurosis38, som sett i en anatomisk tvärsnittsdata bild (figur 3B), halvvägs mellan ursprung och distala slutet av muskeln magen.

Figure 3
Figur 3: Schematisk analys 3DUS. (A) identifiering och segmentering av målet muskel gränserna i en anatomisk tvärsnittsdata bild halvvägs längs muskeln magen. Den gröna linjen representerar orientering på mitten av-längdriktning (dvs orienterade vinkelrätt mot orientering distala aponeurosis (blå streckad linje). (B) mätning av frånskilja längd utförs inom mitten-längsgående frånskilja planet. Röd transparent regionen är segmenterad av identifiering av muskel gränser. En streckad gul linje är placerat halvvägs på muskeln magen och roteras tills den matchar riktningen av de underliggande fascicles. Skärningspunkterna mellan denna linje med de proximala och distala aponeuroses (ansluten med tjocka heldragen gul linje) representerar uppskattningen av frånskilja längd. Den gröna linjen representerar position och orientering av anatomiska tvärsnittsdata planet. Överst: GM (m. gastrocnemius medialis) och botten: VL (m. vastus lateralis) muskel. De vita rutorna för skala representerar 1 cm x 1 cm. vänligen klicka här för att visa en större version av denna siffra.

Representative Results

Tekniken som beskrivs 3DUS användes för att samla in morfologiska data av GM och VL i fyra manliga mänskliga kadaver, ålder vid döden 76,8 ± 7,9 år (genomsnitt ± SD). Kadavren erhölls via programmet donation av Institutionen för anatomi och neurovetenskap Vrije Universiteit Medical Center (VUmc), Amsterdam, Nederländerna. Organ som bevarades med en balsamering metod som syftar till att upprätthålla de morfologiska egenskaperna av den vävnad39.

Innan dissektion gjordes en 3DUS bild av GM och VL enligt den metod som beskrivs. Under dissektion, togs hud, subkutan vävnad och fasciae överliggande den GM och VL bort. En mitten-längdsnitt skars, tar orientering av distala aponeurosis hänsyn. Med hjälp av ett skjutmått, var frånskilja längden mätt, halvvägs mellan ursprung och den distala änden av muskeln magen. Därefter, efter tenotomy, var muscle magen dissekeras och nedsänkt i en kalibrerad vattenpelare. Använda ImageJ, volymerna mättes på fotografier av vattenmassan med och utan muskeln magen och muskelvolym var beräkna från skillnaden40. Frånskilja längd och volym mättes tre gånger och medelvärdet och standardavvikelsen värdena beräknades. Kriterium giltighet mellan 3DUS metod och dissektion mätningarna testades med en Pearsons korrelation för genomsnittliga frånskilja längd och muskel volym. Intra-rater tillförlitlighet av metoden 3DUS härledda frånskilja längd och volym mätningar kvantifierades använder ett dubbelriktat blandad modell intra-klass korrelationskoefficienten (ICC3,3)41och efter logaritmisk transformation av data, den variationskoefficienten (CV) beräknades. Giltigheten av frånskilja längd och muskel volym mätningar bekräftades av betydande och höga korrelationer (r = 0.998, p < 0,01 och r = 0.985, p < 0,01, respektive). Intra-rater tillförlitlighet för metoden 3DUS härrör mätningar av frånskilja längd och volym var hög (ICC3,3 0.983, CV 7,3% och ICC3,3 0.998, CV 5,4%, respektive). Slutsatsen är att metoden 3DUS som presenteras är ett relevant och pålitligt verktyg för volym och frånskilja längd bedömning av mänskliga VL och GM (tabell 1).

Table 1
Tabell 1: Cadaver valideringsdata. C# är Cadaver nummer, GM är m. gastrocnemius medialis, VL är m. vastus lateralis. ”Dissektion” visar resultaten från de kadaver dissektionen, och ”3DUS” visar resultaten från den 3DUS bildanalys av kadavren.

Discussion

En giltig och tillförlitlig 3DUS teknik presenteras som möjliggör snabb analys av morfometriska variabler av skelettmuskulaturen. Olika 3DUS metoder för mjuk vävnad imaging har varit tillgängliga för cirka ett decennium42,43, men de 3DUS tillvägagångssätten fortfarande inte används ofta. MRI är en 'gold standard' för uppskattning av i vivo muskel volymer (t.ex., hänvisar till16,17,18,19,20). MRI giltighet har testats och bekräftats i studier som jämför antingen vålnader eller avlidna organ av känd volym till MRI-baserat volym uppskattningar44,45. Men MRI tillgänglighet för forskning är begränsad och skanningar är tidskrävande och kostsamma. Dessutom gripa experimentella angående ställningar begränsas av hålet av de MRI-scannrarna. Typisk MR bilderna generera otillräcklig kontrast för att utföra mätningar av variabler av muskel geometri (frånskilja längder och vinklar). Dock kan 3D muskel geometri bedömas också använda MRI med ytterligare tekniker, t.ex., DTI teknik21. Liknande till MRI, US imaging ger tillräcklig åtskillnad på gränssnitt mellan olika typer av vävnader (dvs synligt inom oss bilder), som tillhandahåller en giltig modalitet för mjukdelar volym bedömning1,30 ,44,46,47,48,49. I motsats till MRI har 3DUS bilder tillräcklig kontrast att utföra analyser på både volym och muskel geometri från samma mätning.

Tekniken presenteras kan dessutom kombinera bilder av flera sveper in i en matris, för studier av större muskler. Denna nya 3DUS-metoden ger ett potentiellt verktyg för klinisk bedömning av muskel morfologi. Denna metod kan användas även för imaging mjukvävnad strukturer än muskler (t.ex., senor, inre organ, artärer).

Ändringar för att förbättra Offline bearbetningstid:

Ändringar av metoden 3DUS var främst syftar till att förbättra bearbetningstid och mäta större muskler. Offline handläggningstiden för en 3DUS bild beror på voxel matrisen inställningar, samplingsfrekvens, storleken på ROI, längd och hastighet av svepet, antal sveper och begagnade arbetsstationen. Tidigare en återuppbyggnad tid av ≈ 2 h var nödvändigt för att rekonstruera enda svep ger 750 US bilder (30 s vid 25 Hz)15,25,30. Med den nuvarande 3DUS metoden tar samma Svep bara 50 s återuppbyggnad tid (förbättra 'offline' handläggningstiden av 99%). Denna förbättring kan förklaras av förbättrade fyllning algoritmen som utnyttjar stora vektor operationer för att fylla den voxlar bildruta-för-bildrutan, i stället för pixel per pixel och ökad-minne (RAM) för arbetsstationer att bygga större voxel matriser. Med den nya 3DUS-metoden tar en typisk rekonstruktion som representerar en sopa längd 30 cm med en hastighet av 1 cm/s, med en voxel Målstorlek 0,2 x 0,2 x 0,2 mm3 och en samplingsfrekvens på 25 Hz, efter tiden att rekonstruera :

a. ca 10 s identifiera synkronisering pulsen och välja relevanta amerikanska bilder.
b. cirka 120 s att bestämma kalibrering omformningsmatrisen (PrTIm).
c. cirka 10 s för bin fyller scenen.
d. ca 30 s för att utföra stegen utfyllnad.

Totalt tar 170 s. Obs, steg b behöver endast utföras en gång, förutsatt att en styv anslutning av MoCap markörer till sonden, lämnar 50 s för återuppbyggnaden av ett enda svep. Kombinera två enda svep rekonstruerade voxel matriser tar ca 10 s.

Begränsningar och kritiska steg:

I området i närheten finns det flera 3DUS imaging aspekter som bör beaktas:

i. US bildkvalitet: högre spatial upplösning av 2D US-bilder ger fler pixlar placeras inom matrisen voxel. Detta skulle möjliggöra voxel dimensioner att minska, vilket leder till högre voxel densitet. Flera tillgängliga ultraljud maskiner använder rumsliga kompoundering för att minska den bullriga granulära konsistens, vilket möjliggör bättre artefakt-gratis skillnaden av gränssnitten i vävnader. Ett annat alternativ att minska speckle är edge enhancement. Det bör dock noteras att detta tillvägagångssätt inte är önskvärt, eftersom det deformerar bilden i ett försök att skapa tydliga gränssnitt, därmed snedvrida den sanna anatomisk positionen gränssnitt.

II. MoCap noggrannhet: pixlar kan endast korrekt placeras i en voxel, om position sensorn exakt kvantifierar koordinaterna för sonden. Med en ökning av bildens upplösning blir MoCap noggrannhet viktigare. De presenterade 3DUS setup fungerar bäst med en voxel dimension av 0,2 x 0,2 x 0,2 mm3, med en MoCap systemet med en noggrannhet på 0,1 mm, vilket ger gott om noggrannhet för att rekonstruera 3DUS voxel matrisen.

III. prov frekvens: den lägsta temporal upplösningen av amerikanska bilder eller MoCap dataströmmen avgör samplingsfrekvens. Detta påverkar sopa tiden eller voxel array inställningarna. Till exempel, ger fördubbling prov frekvensen från 25 till 50 Hz en sopa som ska utföras på halva tiden. Alternativt ger inte ändra sopa hastighet, fler bilder för att fylla matrisen voxel, lämnar färre luckor fyllas och därmed potentiellt öka voxel array upplösningen. Ökande voxel array upplösning, utan att öka provtagningsfrekvensen, kräver dock en långsammare scan, vilket kommer att öka potentialen i rörelse artefakter.

IV. bild återuppbyggnad tid: snabb rekonstruktioner kräver en kraftfull arbetsstation med tillräckligt tillgängligt RAM-minne. Dessutom varierar återuppbyggnad tid i hög grad beroende på voxel array volym och utfyllnad processens komplexitet.

v. experimentellt protokoll: standardisering av experimentella protokollet, som exemplifieras i den aktuella studien för VL och GM, är väsentliga för jämförelse av morfologiska mätningar (t.ex., frånskilja längd, frånskilja vinkel, muscle mage längd, senan längd, aponeurosis längd) mellan ämnen och övervakning inom ämnen i longitudinella studier. Observera dock att morfologi bedömas vid vila kan ändra under muskelaktivering. Exempelvis för VL experimentet, kan knä extensor morfologi under maximal kontraktion uppvisa en hög pennation vinkel och kortare fascicles i 60° knä flexion, i jämförelse med morfologi på resten50. Under vissa förhållanden (t.ex., spasticitet), elektromyografi (EMG) kan användas för att verifiera vilande muskel aktivitetsnivå under undersökningen.

Vi. sond tryck och vävnad deformation: om gott om ultraljud gel appliceras på ROI, mängden tryck kvar i full kontakt mellan sonden och huden är begränsad. Som vägledning rekommenderar vi att skanna en ROI ska kännas som svävar över huden och trycket bör endast tillämpas för att hålla kontakt med gelen och därmed huden. Liten vävnad deformation kan dock oundvikligt, även med en generös mängd av ultraljud gel. Sondens storlek och en böjd ROI påverkar mängden tryck eller gel används. Större sondens storlek och en mer böjda ROI kräver mer tryck och/eller mer gel, än mindre sonder med en liknande böjda ROI. En annan möjlig lösning är att kassera regionen efterklang (dvs. icke-hud-kontakt) i US bilderna. Dessutom är vävnad deformation mest sannolikt att uppstå i de första vävnad skikt, som hud och subkutan fettvävnad lager. Observera att ämnen med liten eller ingen subkutan fettvävnad därför är mer benägna att biverkningar av trycket. Dessutom uppstår vävnad deformation troligen i mitten av sonden, vilket inte är normalt regionen av överlappning med andra svep.

VII. Imaging och anatomiska kunskap: ett annat viktigt övervägande med varje tänkbar modalitet är att kunskap om både anatomi och bildframställning modalitet är viktigt att få meningsfull tolkning. Anatomiska variationen mellan ämnen och bildartefakter måste erkännas och beaktas i identifieringen av anatomiska strukturer. Även med friska eller välutvecklade muskler, kan tydlig identifiering vara svårt eftersom det kräver anatomiska kunskaper att skilja mellan olika komponenter i en muskel eller muskel grupper51. Dock i atrofierade muskel (dvs. äldre, när det gäller patologi eller en cadaver), en tydlig identifiering är ännu mer komplicerat på grund av en mindre storlek och minskar bildens kontrast, och därför mindre distinkt vävnad gränssnitt (figur 4 ). Vi tror att utan anatomiska kunskaper, vi skulle ha varit begränsad i att göra rätt bedömningar i utforma detta 3DUS tillvägagångssätt och utför 3DUS mätningar. Exempelvis för GM experiment orsakar olika fotplatta vinklar inte nödvändigtvis förväntade förändringar i muskel senan komplexa längder, på grund av deformation inom den fot7. Detaljerad anatomisk information på krökning av distala aponeurosis var också viktigt för ett lämpligt urval av mid-längdriktning i alla ämnen38.

Figure 4
Figur 4: Variation och kvalitet av rekonstruerade anatomiska tvärsnittsdata 3DUS bilder av quadriceps-muskeln halvvägs längs låret. (A) exempel på en manlig mänskliga cadaver visar en bild av ett förtvinade tillstånd vid döden (död ålder: 81 år). Identifiering av gränserna för enskilda huvuden av quadriceps-muskeln är svårt. (B) exempel på en stillasittande manlig (30 år). (C) exempel på en manlig idrottsman roddare (30 år). De vita rutorna för skala representerar 1 cm x 1 cm. vänligen klicka här för att visa en större version av denna siffra.

Framtida tillämpningar:

Metoden 3DUS ger ett avbildningsverktyg som kan användas för olika ändamål och inställningar i sport och kliniker. I kliniska interventioner är verkan relaterad till den fysiska kondition nivå52. Använda 3DUS för övervakning av patienter som löper risk att förlora muskel massa är viktigt (t.ex., referenser53,54,55) och potentiellt möjliggör justering av behandlingen. En annan potentiell tillämpning av 3DUS ligger i övervakning morfologiska anpassning av muskel svar på intervention (utbildning) och/eller personskador.

Detta protokoll beskrivs en kostnads - och tidseffektiv metod för mätning av mjuk vävnad struktur i den mänskliga kroppen baserat på frihand 3DUS sveper. Dessutom bedömning av meningsfulla morfologiska parametrar för m. vastus lateralis och m. gastrocnemius medialis visade sig vara giltig och tillförlitlig.

Disclosures

Författarna har något att avslöja.

Acknowledgments

Författarna är mycket tacksam mot Adam Shortland och Nicola Fry som delade deras algoritmer för 3-dimensionell Ultraljudet 2004, som var inspirationen till utvecklingen av den programvara som används i denna studie.

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 fråga 129 3D ultraljud skelettmuskel muskelvolym arkitektur muskel geometri morfologi frånskilja längd m. gastrocnemius medialis m. quadriceps femoris m. vastus lateralis
3D ultraljud: snabb och kostnadseffektiv morfometri muskuloskeletala vävnad
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