3D ultrason görüntüleme: hızlı ve uygun maliyetli morfometri kas-iskelet dokusunun

Bu metodolojinin genel amacı, insan kas dokusunun ultrason analizine dayalı bir 3D in vivo morfolojik değerlendirme yapmaktır. Yöntem, sağlık ve sporda tedavi ve antrenman sonrası kas fonksiyonunun teşhisi ve takibi ile ilgili temel soruları yanıtlamak için umut verici bir tekniktir. Bu tekniğin avantajları, kasların 3D ultrason ile ölçülmesinin manyetik rezonans görüntülemeye hızlı ve uygun maliyetli bir alternatif olmasıdır.

Bu 3D ultrason tekniği, in vivo olarak iskelet kaslarının fizyolojik kesit alanında kas hacminin, fasikül uzunluğunun belirlenmesi için invaziv olmayan bir yöntem sağlar. 1980 yılından bu yana, kasların form fonksiyon ilişkisini inceliyoruz, önce insan kadavra kaslarında ve bu kasların matematiksel modellerini yaparak, daha sonra da hayvan deneylerinde. Geliştirilmiş ultrason tekniği ile artık insan kaslarını in vivo olarak inceleyebileceğiz.

Gastroknemius medialis kasını veya GM'yi değerlendirmek için, önce deneğin her iki ayağı da masanın kenarında olacak şekilde bir muayene masasına yüzüstü yatırılmasını sağlayın. Alt bacağı yatay olarak hizalamak için kaval kemiğinin altına bir destek yerleştirin ve deney sırasında diz uzamasını önlemek için uyluğu yastıklı bağlama şeritleriyle muayene masasına sabitleyin. Taranacak bacağın ayağını özel yapım bir ayak plakasına yerleştirin ve ayak plakasına bağlı bir gonyometre ile özel yapım bir tork anahtarı bağlayın.

Harici olarak uygulanan uygun torka karşılık gelen ayak plakası açısını bulun ve ayak plakasını ilgili uygun yönde sabitlemek için tablaya bağlı uzatılabilir bir çubuk kullanın. Daha sonra, medial ve lateral femur epikondillerinin en belirgin dorsal yönlerini ve tibia ve fibula malleollerinin merkezlerini palpasyonla tanımlayın ve yerlerini cerrahi bir cilt işaretleyicisi ile işaretleyin. Ultrason kullanarak medial ve lateral femur kondillerinin en yüzeysel noktalarını belirleyin ve cerrahi bir cilt işaretleyici kullanarak işaretleyin.

Muayene sırasında deneğe hareket etmemesi talimatını vererek, ilgilenilen bölgeye bol miktarda ultrason jeli uygulayın ve ölçüm bilgisayarında çerçeve yakalayıcı yazılımını açın. 3D ultrason görüntüsünde hareket artefaktlarını önlemek için ölçümler sırasında hastanın hareketsiz kalması önemlidir. Ultrason görüntüsü alımını başlatmak için Yakala'ya tıklayın ve ardından hareket yakalama veri alımını başlatmak ve etkinleştirmek için senkronizasyon cihazındaki düğmeye basın.

Ultrason probunun yakınında bulunan senkronizasyon cihazı, hareket yakalama başlatıldığında ultrason görüntüsünde belirgin bir artefakt yaratarak etkinleştirilecektir. Görüntü kalitesini korurken minimum basınç uygulayarak, ultrason probunu uyluğun medial yönündeki femur kondillerine proksimale yerleştirin ve probu GM'nin medial sınırı boyunca proksimal distal yönde sabit bir hızda tarayın. Önceki taramadaki jeli kullanarak, ilgilenilen bölgenin tamamı taranana ve kasın medial sınırı tamamen görüntülenene kadar 0,5 santimetre üst üste binen taramalar ekleyin. Ultrason görüntüleri elde edilirken aşırı uygulanan prob basıncı sonucu oluşan doku deformasyonunu önlemek için bol miktarda ultrason jeli uygulamak önemlidir.

Tüm görüntüler elde edildiğinde, çöp kutusu doldurma ve dizinin iç boyama yoluyla belirli bir ilgi alanı üzerinde tek bir taramadan tek bir 3B ultrason voksel dizisini yeniden oluşturmak için özel bir komut dosyası kullanın. Ardından, birden çok taramayı birleştirmek için daha geniş bir ilgi alanını kapsayan tüm tek tek taramaları yeniden oluşturmak için aynı voksel dizisi koordinat sistemini kullanın. Kas hacmini ölçmek için önce ilgilenilen 3D ultrason görüntüsünü tıbbi etkileşim araç kitine yükleyin.

Dilimlemeyi Birleştirilmiş artı işareti dönüşüne ayarlayın ve kas göbeğinin kökeni, yerleştirilmesi ve distal ucunun koordinatlarını tam olarak almak için ekseni kas veya kemikli yapılarla hizalayın. Segmentasyon aracını açın ve kas göbeği boyunca yarıya kadar bir enine kesitte tanımlanan kas sınırlarını özetleyen yeni bir segmentasyon oluşturun. Manuel segmentasyon eklemek için klavyede A'ya basın, farenin sol düğmesine tıklayın ve imleci kas sınırları boyunca hareket ettirin.

Yeni bir kesiti segmentlere ayırmak için, artı işaretini kas göbeği boyunca diğer enine kesitlere taşımak ve az önce gösterildiği gibi bir sonraki kas sınırını izlemek için son seçilen moda göre A veya S düğmesine basın. Tüm segmentler seçildiğinde, kas göbek uzunluğu boyunca tüm enine kesitlerde kas sınırlarının önerilen segmentasyonlarını etkinleştirmek ve gözden geçirmek için enterpolasyonu ayarlayın. Tüm kas sınırları doğru bir şekilde segmentlere ayrıldığında, tüm dilimler için Onayla'ya basın ve segmentasyonların yapıldığı düzlemi seçin.

İkili birimi Neredeyse Ham Raster Veri dosyası olarak kaydedin ve etiketli birim boyutunu hesaplamak için özel bir komut dosyası kullanın. Ardından, tam uzunlukta fasikülleri içeren kas göbeğinin orta-uzunlamasına fasikül düzleminin yönünü bulmak için özel bir komut dosyası kullanın. Orta uzunlamasına düzlemden, kas göbeğinin orijini ile distal ucu arasında önceden tanımlanmış standart bir konumda fasikül uzunluğunu ölçün ve kas sınırlarını segmentlere ayırın.

İlgilenilen bölgenin yarısına kadar bir çizgi yerleştirin ve çizgiyi, alttaki fasiküllerin yönüyle eşleşene kadar döndürün. Çizginin kas sınırları ile kesişimi, fasikül uzunluğunun tahminini temsil edecektir. Bir erkek insan kadavrasının bu görüntüsü, ölüm anında uyluk boyunca kuadriseps kasının körelmiş bir durumunu göstermektedir ve bu da kuadriseps kasının bireysel başlarının sınırlarının tanımlanmasını, hareketsiz 30 yaşında bir erkeğin veya 30 yaşında bir erkek sporcunun kuadriseps kasında tanımlananlara kıyasla zorlaştırmaktadır.

Fasikül uzunluğunun ve kas hacminin geçerlilikleri, 3D ultrason yöntemi ile aynı dokular için fiziksel diseksiyon verilerine kıyasla anlamlı ve yüksek korelasyonlarla doğrulandı ve 3D ultrason yönteminden elde edilen ölçümler için yüksek değerlendirici güvenilirliği ile doğrulandı. 3D ultrason yaklaşımının, insan vastus lateralis ve gastroknemius medialis kaslarının hacim ve fasikül uzunluğu değerlendirmesi için geçerli ve güvenilir bir araç olduğunu doğrulamak. Bu prosedürü takiben, kas morfolojisi ölçülebilir ve eklem hareket açıklığı ve fiziksel performans ile ilişkilendirilebilir.

Bu teknik artık nöromüsküler hastalıkları olan veya sarkopeniden muzdarip hastalarda kas fonksiyonunun rutin bir değerlendirmesi olarak uygulanmaya hazırdır. Bu 3D ultrason görüntüleme tekniği, potansiyel olarak kemikler, tendonlar ve kan damarları gibi diğer dokuların morfolojisini ölçmek için de kullanılabilir. Bu tekniğin geliştirilmesi, nöromüsküler alandaki araştırmacıların kas morfolojisinin hareketliliği nasıl sınırladığını araştırmalarının yolunu açmıştır.

Egzersiz fizyolojisinde ise sporcuların sprint ve dayanıklılık performansının morfolojik belirleyicilerini değerlendirmek.