गुणवत्ता प्राप्त करना विस्तारित क्षेत्र के दृश्य अल्ट्रासाउंड कंकाल की मांसपेशी की छवियों को मापने के लिए मांसपेशी Fascicle लंबाई को मापने के लिए
Summary
यह अध्ययन वर्णन करता है कि मांसपेशियों की दूरी के उपायों को बनाने के उद्देश्य से विस्तारित फील्ड-ऑफ-व्यू अल्ट्रासाउंड (ईएफओवी-यूएस) विधि का उपयोग करके उच्च गुणवत्ता वाली मस्कुलोस्केलेटल छवियों को कैसे प्राप्त किया जाए। हम इस विधि को fascicles के साथ मांसपेशियों पर लागू करते हैं जो आम पारंपरिक अल्ट्रासाउंड (टी-यूएस) जांच के क्षेत्र-के-दृश्य का विस्तार करते हैं।
Abstract
मांसपेशी fascicle लंबाई, जो आमतौर पर पारंपरिक अल्ट्रासाउंड का उपयोग कर विवो में मापा जाता है, एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है जो मांसपेशियों की बल उत्पन्न करने की क्षमता को परिभाषित करता है। हालांकि, सभी ऊपरी अंग की मांसपेशियों के 90% से अधिक और सभी निचले अंग की मांसपेशियों के 85% में सामान्य पारंपरिक अल्ट्रासाउंड (टी-यूएस) जांच के क्षेत्र-के-दृश्य की तुलना में इष्टतम फासिकल लंबाई अधिक होती है। विस्तारित फील्ड-ऑफ-व्यू अल्ट्रासाउंड (EFOV-US) नामक एक नई, कम बार अपनाई जाने वाली विधि एकल टी-यूएस छवि के फील्ड-ऑफ-व्यू की तुलना में लंबे समय तक fascicles के प्रत्यक्ष माप को सक्षम कर सकती है। यह विधि, जो स्वचालित रूप से एक गतिशील स्कैन से टी-यूएस छवियों के अनुक्रम को एक साथ फिट करती है, को विवो में मांसपेशियों की फैसिकल लंबाई प्राप्त करने के लिए मान्य और विश्वसनीय होने का प्रदर्शन किया गया है। लंबे fascicles के साथ कई कंकाल की मांसपेशियों और इस तरह के fascicles के माप बनाने के लिए EFOV-US विधि की वैधता के बावजूद, कुछ प्रकाशित अध्ययनों ने इस विधि का उपयोग किया है। इस अध्ययन में, हम दोनों को प्रदर्शित करते हैं कि उच्च गुणवत्ता वाले मस्कुलोस्केलेटल छवियों को प्राप्त करने के लिए ईएफओवी-यूएस विधि को कैसे लागू किया जाए और उन छवियों से फासिकल लंबाई को कैसे निर्धारित किया जाए। हम उम्मीद करते हैं कि यह प्रदर्शन मांसपेशियों के पूल को बढ़ाने के लिए EFOV-US विधि के उपयोग को प्रोत्साहित करेगा, दोनों स्वस्थ और बिगड़ा हुआ आबादी में, जिसके लिए हमारे पास विवो मांसपेशी फासिकल लंबाई डेटा है।
Introduction
Fascicle लंबाई कंकाल की मांसपेशी वास्तुकला का एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है, जो कुल मिलाकर बल 1,2 का उत्पादन करने के लिए एक मांसपेशी की क्षमता का संकेत है। विशेष रूप से, एक मांसपेशी की फैसिकल लंबाई लंबाई की पूर्ण सीमा में अंतर्दृष्टि प्रदान करती है जिस पर एक मांसपेशी सक्रिय बल 3,4 उत्पन्न कर सकती है। उदाहरण के लिए, सभी आइसोमेट्रिक बल-उत्पादक मापदंडों (यानी, औसत सारकोमेरे लंबाई, पेनेशन कोण, शारीरिक क्रॉस अनुभागीय क्षेत्र, संकुचन स्थिति, आदि) के लिए समान मूल्यों के साथ दो मांसपेशियों को देखते हुए, फासिकल लंबाई को छोड़कर, लंबे फासिकल्स वाली मांसपेशी लंबी लंबाई में अपने चरम बल का उत्पादन करेगी और छोटे fascicles3 के साथ मांसपेशियों की तुलना में लंबाई की एक विस्तृत श्रृंखला पर बल का उत्पादन करेगी। . मांसपेशियों के fascicle लंबाई का परिमाणीकरण स्वस्थ मांसपेशी समारोह और एक मांसपेशी की बल-उत्पादन क्षमता में परिवर्तन दोनों को समझने के लिए महत्वपूर्ण है, जो परिवर्तित मांसपेशियों के उपयोग (जैसे, immobilization5,6, व्यायाम हस्तक्षेप 7,8,9, उच्च एड़ी पहनने 10) या मांसपेशियों के वातावरण में बदलाव (जैसे, कण्डरा हस्तांतरण सर्जरी 11, अंग distraction12) के परिणामस्वरूप हो सकता है ). मांसपेशी fascicle लंबाई के माप मूल रूप से पूर्व विवो कैडेवरिक प्रयोगों के माध्यम से प्राप्त किए गए थे जो विच्छेदित fascicles13,14,15,16 के प्रत्यक्ष माप के लिए अनुमति देते हैं। इन पूर्व विवो प्रयोगों द्वारा प्रदान की गई मूल्यवान जानकारी ने उन प्रश्नों को संबोधित करने के लिए विवो विधियों 17,18,19 में लागू करने में रुचि पैदा की, जिनका जवाब शवों में नहीं दिया जा सकता था; विवो विधियों में एक देशी राज्य के साथ-साथ विभिन्न संयुक्त मुद्राओं, विभिन्न मांसपेशियों के संकुचन राज्यों, विभिन्न लोडिंग या अनलोडिंग राज्यों, और अलग-अलग स्थितियों (यानी स्वस्थ / घायल, युवा / बूढ़े, आदि) के साथ आबादी में मांसपेशियों के मापदंडों के परिमाणीकरण के लिए अनुमति देते हैं। सबसे अधिक बार, अल्ट्रासाउंड विवो मांसपेशी fascicle लंबाई 18,19,20 में प्राप्त करने के लिए नियोजित विधि है; यह तेज, कम महंगा है, और अन्य इमेजिंग तकनीकों की तुलना में लागू करना आसान है, जैसे कि प्रसार टेंसर इमेजिंग (डीटीआई) 18,21।
विस्तारित फील्ड-ऑफ-व्यू अल्ट्रासाउंड (EFOV-US) को विवो में मांसपेशियों की फैसिकल लंबाई को मापने के लिए एक वैध और विश्वसनीय विधि के रूप में प्रदर्शित किया गया है। जबकि आमतौर पर लागू किया जाता है, पारंपरिक अल्ट्रासाउंड (टी-यूएस) में एक फील्ड-ऑफ-व्यू होता है जो अल्ट्रासाउंड ट्रांसड्यूसर की सरणी लंबाई (आमतौर पर 4 और 6 सेमी के बीच) द्वारा सीमित होता है, हालांकि ऐसी जांच होती है जो 10 सेमी 10 तक फैली होती है) 18,20। इस सीमा को दूर करने के लिए, वेंग एट अल ने एक ईएफओवी-यूएस तकनीक विकसित की जो स्वचालित रूप से एक गतिशील, विस्तारित दूरी स्कैन 22 से एक समग्र, दो-आयामी “पैनोरमिक” छवि (60 सेमी लंबी) प्राप्त करती है। छवि को एक साथ फिटिंग करके बनाया गया है, वास्तविक समय में, पारंपरिक, बी-मोड अल्ट्रासाउंड छवियों का एक अनुक्रम क्योंकि ट्रांसड्यूसर गतिशील रूप से ब्याज की वस्तु को स्कैन करता है। क्योंकि अनुक्रमिक टी-यूएस छवियों में बड़े अतिव्यापी क्षेत्र होते हैं, एक छवि से दूसरे में छोटे अंतर का उपयोग बाहरी गति सेंसर के उपयोग के बिना जांच गति की गणना करने के लिए किया जा सकता है। एक बार जब दो लगातार छवियों के बीच जांच गति की गणना की जाती है, तो “वर्तमान” छवि को पूर्ववर्ती छवियों के साथ क्रमिक रूप से विलय कर दिया जाता है। EFOV-US विधि लंबे, घुमावदार मांसपेशी fascicles के प्रत्यक्ष माप की अनुमति देता है और मांसपेशियों, परीक्षणों, और sonographers 23,24,25 में विश्वसनीय होने के लिए प्रदर्शित किया गया है और फ्लैट और घुमावदार सतहों दोनों के लिए मान्य 23,26।
विवो में मांसपेशी fascicle लंबाई को मापने के लिए अल्ट्रासाउंड को लागू करना तुच्छ नहीं है। अन्य इमेजिंग तकनीकों के विपरीत जिसमें अधिक स्वचालित प्रोटोकॉल (यानी, एमआरआई, सीटी) शामिल हैं, अल्ट्रासाउंड सोनोग्राफर कौशल और शारीरिक ज्ञान 27,28 पर निर्भर है। चिंता की बात है कि fascicle विमान के साथ misalignment की जांच fascicle उपायों में पर्याप्त त्रुटि का कारण बन सकता है। एक अध्ययन अल्ट्रासाउंड और डीटीआई एमआरआई का उपयोग करके लिए गए फासिकल लंबाई के उपायों में थोड़ा अंतर (औसतन < 3 मिमी) प्रदर्शित करता है, लेकिन यह भी दिखाता है कि माप परिशुद्धता कम है (अंतर का मानक विचलन ~ 12 मिमी)29। फिर भी, यह दिखाया गया है कि एक नौसिखिया सोनोग्राफर, एक अनुभवी सोनोग्राफर से अभ्यास और मार्गदर्शन के साथ, ईएफओवी-यूएस 23 का उपयोग करके वैध मेउरेस प्राप्त कर सकता है। इस प्रकार, मानव त्रुटि को कम करने और ईएफओवी-यूएस का उपयोग करके प्राप्त माप की सटीकता में सुधार करने के लिए उपयुक्त प्रोटोकॉल प्रदर्शित करने के प्रयास किए जाने चाहिए। आखिरकार, उपयुक्त प्रोटोकॉल विकसित करना और साझा करना प्रयोगकर्ताओं और प्रयोगशालाओं की संख्या का विस्तार कर सकता है जो साहित्य से फासिकल लंबाई डेटा को पुन: पेश कर सकते हैं या मांसपेशियों में उपन्यास डेटा प्राप्त कर सकते हैं जो अभी तक विवो में अध्ययन नहीं किए गए हैं।
इस प्रोटोकॉल में, हम प्रदर्शित करते हैं कि उच्च गुणवत्ता वाले मस्कुलोस्केलेटल छवियों को प्राप्त करने के लिए ईएफओवी-यूएस विधि को कैसे लागू किया जाए जिसका उपयोग मांसपेशियों की फैसिकल लंबाई को मापने के लिए किया जा सकता है। विशेष रूप से, हम (ए) एक एकल ऊपरी अंग और एक एकल निचले अंग की मांसपेशी की ईएफओवी-यूएस छवियों को इकट्ठा करते हुए (बी) वास्तविक समय में, ईएफओवी-यूएस छवि की “गुणवत्ता” का निर्धारण करते हैं, और (सी) मांसपेशी आर्किटेक्चर पैरामीटर को ऑफ़लाइन परिमाणित करते हैं। हम इस विस्तृत गाइड प्रदान करने के लिए मांसपेशियों में मांसपेशियों fascicle लंबाई डेटा है कि उनके लंबे fascicles के कारण vivo में unstudied चला गया है प्राप्त करने के लिए EFOV-US विधि को अपनाने को प्रोत्साहित करने के लिए.
Protocol
Representative Results
Discussion
प्रोटोकॉल में महत्वपूर्ण कदम।
गुणवत्ता वाले EFOV-US छवियों को प्राप्त करने के लिए कुछ महत्वपूर्ण घटक हैं जो वैध और विश्वसनीय fascicle लंबाई उपायों को उत्पन्न करते हैं। सबसे पहले, जैसा कि विधि 1.1…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
हम विक्रम डर्भे और पैट्रिक फ्रैंक्स को उनके प्रयोगात्मक मार्गदर्शन के लिए धन्यवाद देना चाहते हैं। यह काम राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन स्नातक अनुसंधान फैलोशिप कार्यक्रम द्वारा अनुदान संख्या 10के तहत समर्थित है। DGE-1324585 के साथ-साथ NIH R01D084009 और F31AR076920। इस सामग्री में व्यक्त की गई कोई भी राय, निष्कर्ष, और निष्कर्ष या सिफारिशें लेखकों की हैं और जरूरी नहीं कि राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन या एनआईएच के विचारों को प्रतिबिंबित करें।
Materials
| 14L5 linear transducers | Siemens | 10789396 | |
| Acuson S2000 Ultrasound System | Siemens | 10032746 | |
| Adjustable chair (Biodex System) | Biodex Medical Systems | System Pro 4 | |
| Skin Marker Medium Tip | SportSafe | n/a | Multi-color 4 Pack recommended |
| Ultrasound Gel – Standard 8 Ounce Non-Sterile Fragrance Free Glacial Tint | MediChoice, Owens &Minor | M500812 |
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