Name: 3D echografie Imaging: snelle en rendabele Morphometry van Musculoskeletal Tissue (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-11-27T12:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 52 s
Description: Leer 3D-echografie voor snelle en rendabele morfometrie van spierweefsel in vivo. Deze niet-invasieve methode meet spier volume en fascicellengte als kosteneffectief alternatief voor MRI.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

De auteurs zijn Adam Shortland en Nicola Fry die gedeeld hun algoritmen voor de 3-dimensionale echografie in 2004, die de inspiratie voor de ontwikkeling van de software gebruikt in deze studie vormden zeer dankbaar.

De auteurs hebben niets te onthullen.

De techniek van een valide en betrouwbare 3DUS wordt gepresenteerd dat voorziet in de snelle analyse Morfometrische variabelen van skeletspieren. Verschillende 3DUS benaderingen voor de beeldvorming van de weke delen zijn al beschikbaar voor ongeveer een decennium42,43, maar de 3DUS benaderingen zijn nog steeds niet vaak gebruikt. MRI is een 'gouden standaard' voor de raming van in vivo spier volumes (bv., verwijst naar16,17,18,19,20). Geldigheid van de MRI is getest en bevestigd in studies vergelijken phantoms of organen van de dode foetussen van bekend volume aan volume MRI gebaseerde ramingen44,45. Echter, de beschikbaarheid van de MRI voor onderzoek is beperkt en scans zijn tijdrovend en duur. Daarnaast grijpen experimentele onderwerp houdingen worden beperkt door de boring van de MRI-scanners. Typische heer afbeeldingen genereren onvoldoende contrast voor het uitvoeren van metingen van de variabelen van de spier meetkunde (fascicle lengtes en hoeken). 3D spier geometrie, kan echter wel worden beoordeeld ook met behulp van MRI door gebruik te maken van aanvullende technieken, bijvoorbeeld, DTI techniek21. Vergelijkbaar met MRI, Amerikaanse imaging biedt voldoende onderscheid aan grensvlakken tussen verschillende types van weefsels (dat wil zeggen zichtbaar is binnen ons beelden), een geldige modaliteit te voorzien van zachte weefsels volume beoordeling1,30 ,44,46,47,48,49. In tegenstelling tot MRI hebben 3DUS beelden voldoende contrast om analyses uit te voeren op zowel het volume als spier geometrie uit dezelfde meting.
Verder staat de techniek gepresenteerd combining images voor meerdere veegt in een array, voor de studie van grotere spieren. Deze nieuwe methode van 3DUS biedt een potentieel instrument voor klinische beoordeling van de morfologie van de spieren. Deze methode kan ook worden gebruikt voor imaging-soft-weefsel structuren dan spier (bijvoorbeeld, pezen, inwendige organen, bloedvaten).
Wijzigingen aan off line verwerkingstijd te verbeteren:
Wijzigingen van de 3DUS benadering waren vooral gericht op verbetering van de verwerkingstijd en het meten van de grotere spieren. De off line verwerkingstijd van een 3DUS afbeelding is afhankelijk van voxel matrix instellingen, bemonsteringsfrequentie, grootte van de ROI, de duur en de snelheid van de sweep, aantal veegt en het gebruikte werkstation. Een tijd van de wederopbouw van ≈ 2 h was nodig voor de wederopbouw van slechts één sweep 750 Amerikaanse beelden oplevert (30 s bij 25 Hz)15,25,30. Met de huidige methode van de 3DUS duurt de dezelfde sweep slechts 50 s wederopbouw (verbetering van de 'offline' verwerkingstijd door 99%). Deze verbetering kan worden verklaard door de verbeterde vulling-algoritme dat gebruik maakt van grote vector operaties om te vullen het voxels frame-voor-frame, in plaats van pixel per pixel en verhoogde RAM-geheugen (RAM) van werkstations aan het construeren van grotere voxel matrices. Met de nieuwe benadering van de 3DUS duurt een typische reconstructie vertegenwoordigen een sweep lengte van 30 cm met een snelheid van 1 cm/s, met een doelgrootte voxel van 0,2 x 0,2 x 0,2 mm3 en een sampling-frequentie van 25 Hz, de volgende reconstrueren :
a. ongeveer 10 s te identificeren van de synchronisatie pols en relevante VS beelden selecteren. b. ongeveer 120 s om te bepalen van de kalibratie transformatiematrix opgeeft (PrTIm). c. ongeveer 10 s voor de fase van de bin-vulling. d. ongeveer 30 s voor het uitvoeren van de stappen van de kloof-vulling.
In totaal 170 s. nota, moet stap b alleen moet worden uitgevoerd zodra, uitgaande van een starre verbinding de MoCap-markeringen aan de sonde, waardoor 50 s voor de wederopbouw van een enkele sweep. Het combineren van twee één sweep gereconstrueerd voxel matrices neemt ongeveer 10 s.
Beperkingen en kritische stappen:
Er zijn verschillende 3DUS imaging aspecten waarmee rekening moeten worden gehouden:
i. VS beeldkwaliteit: hogere ruimtelijke resolutie van 2D VS beelden bieden meer pixels te plaatsen binnen de voxel-matrix. Hierdoor zouden de voxel afmetingen dalen, wat leidt tot hogere voxel dichtheid. Verschillende beschikbare echografie machines gebruik ruimtelijke compounding om de lawaaierige korrelige textuur, waardoor beter artefact-vrije onderscheid van de interfaces van weefsels. Een andere optie om spikkel is de verhoging van de rand. Echter, opgemerkt moet worden dat deze aanpak niet wenselijk, is aangezien het vervormt de afbeelding in een poging om het maken van afzonderlijke interfaces, de ware anatomische positie van de interfaces zo te verstoren.
II. MoCap nauwkeurigheid: Pixels kunnen alleen worden nauwkeurig geplaatst in een voxel, als de positie sensor nauwkeurig de coördinaten van de sonde kwantificeert. Met een toename van de beeldresolutie wordt MoCap nauwkeurigheid steeds belangrijker. De gepresenteerde 3DUS setup werkt best met een voxel dimensie van 0,2 x 0,2 x 0,2 mm3, met behulp van een MoCap systeem met een nauwkeurigheid van 0,1 mm, met voldoende nauwkeurigheid om de 3DUS voxel-array reconstrueren.
III. Sample frekwentie: de laagste temporele resolutie van de beelden van de VS of MoCap gegevensstroom bepaalt de samplefrequentie. Dit beïnvloedt de sweep-tijd of de instellingen van de matrix voxel. Bijvoorbeeld, staat een verdubbeling van de samplefrequentie van 25 tot 50 Hz een sweep moet worden uitgevoerd in de helft van de tijd. Anderzijds levert niet wijzigen van de snelheid van de sweep, meer beelden om te vullen de voxel-matrix, waardoor minder lacunes worden opgevuld en daardoor potentieel verhogen van de resolutie van de matrix voxel. Verhogen van de voxel matrix resolutie, zonder het verhogen van de bemonsteringsfrequentie, vereist echter een tragere scan, waardoor de mogelijkheden van bewegingsartefacten.
IV. tijd van de wederopbouw van het beeld: snelle reconstructies vereisen een krachtig workstation met voldoende beschikbare RAM-geheugen. Wederopbouw tijd varieert bovendien grotendeels op basis van het voxel matrix volume en de complexiteit van het proces van de kloof-vulling.
v. experimentele protocol: standaardisatie van het experimentele protocol, zoals wordt geïllustreerd in de huidige studie voor de VL en GM, is essentieel voor de vergelijking van morfologische metingen (b.v.fascicle lengte, fascicle hoek, spier buik lengte, pees lengte, aponeurosis lengte) tussen onderwerpen en toezicht binnen de onderwerpen in longitudinale studies. Nochtans, merken op dat de morfologie beoordeeld in rust tijdens het activeren van de spieren wijzigen kan. Bijvoorbeeld, voor de VL-experiment, kan de morfologie extensor knie tijdens maximale contractie aantonen een hoek van de hoge pennation en kortere werken in 60° knie flexie, in vergelijking met de morfologie bij rest50. Onder bepaalde voorwaarden (bv., spasticiteit), elektromyografie (EMG) kan worden gebruikt om te controleren of rust spier activiteitsniveaus tijdens onderzoek.
VI. Probe druk en weefsel vervorming: als ruime ultrageluid-gel op de ROI wordt toegepast, de hoeveelheid druk te blijven voor volledige contact tussen sonde en de huid is beperkt. Als leidraad adviseren wij dat scannen een ROI voelen moet als zweefde over de huid, en druk moet alleen worden toegepast om te houden in contact met de gel en daardoor de huid. Lichte weefsel vervorming kan evenwel onvermijdelijk, zelfs met een royaal bedrag van ultrageluid-gel. De grootte van de sonde en een gebogen ROI beïnvloeden het normbedrag van druk of gel gebruikt. Sonde groter en een meer gebogen ROI vereisen meer druk en/of meer gel, dan kleinere sondes met een soortgelijke gebogen ROI. Een andere mogelijke oplossing is te negeren de galm (d.w.z. niet--contact met de huid)-regio van de Amerikaanse beelden. Daarnaast is weefsel vervorming zeer waarschijnlijk optreden in de eerste lagen van weefsel, zoals huid en onderhuids vetweefsel lagen. Merk op dat met weinig tot geen onderhuids vetweefsel houdtzich voornamelijk bezig dus vatbaarder voor schadelijke gevolgen van druk. Bovendien, optreedt de weefsel vervorming waarschijnlijk in het midden van de sonde, die meestal niet de regio van overlapping met andere sweeps is.
VII. Imaging en anatomische kennis: een andere belangrijke overweging bij het gebruik van een imaging modaliteit is dat de kennis van de anatomie en de beeldvorming modaliteit noodzakelijk is dat er zinvolle interpretatie. Anatomische variatie tussen onderwerpen en artefacten van de afbeelding moet worden erkend en in aanmerking genomen bij het identificatieproces van anatomische structuren. Zelfs met gezonde en/of goed ontwikkelde spieren, kan duidelijke identificatie moeilijk zijn aangezien er anatomische kennis om te differentiëren tussen de verschillende onderdelen van een spier of tussen spier groepen51. Echter in linkerarm spier (dwz ouderen, in het geval van pathologie, of een kadaver), de duidelijke identificatie is nog complexer vanwege een kleinere omvang daalde afbeeldingscontrast en daarom minder verschillende weefsel interfaces (Figuur 4 ). Wij geloven dat zonder voorafgaande anatomische kennis, zou hebben wij zijn beperkt in het maken van de juiste beslissingen bij het ontwerpen van de aanpak van dit 3DUS en bij het uitvoeren van de metingen van de 3DUS. Bijvoorbeeld voor GM experimenten veroorzaken verschillende voetenplaat hoeken noodzakelijkerwijs geen verwachte veranderingen in de spier pees complexe lengtes, als gevolg van de vervorming binnen de voet7. Gedetailleerde anatomische informatie over de kromming van de distale aponeurosis was ook essentieel voor een adequate selectie van het medio-langsvlak in alle onderwerpen38.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55943/55943fig4.jpg"> Figuur 4: variatie en kwaliteit van gereconstrueerd anatomische transversale 3DUS beelden van de quadriceps spier halverwege langs de dij. (A) voorbeeld van een mannelijke menselijke cadaver bevat een afbeelding van een linkerarm staat bij dood (dood leeftijd: 81 jaar). Identificatie van de grenzen van individuele hoofden van de quadriceps spier is moeilijk. (B) voorbeeld van een sedentaire man (leeftijd 30 jaar). (C) voorbeeld van een mannelijke atleet roeier (leeftijd 30 jaar). De witte vierkanten voor schaal vertegenwoordigen 1 cm x 1 cm. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55943/55943fig4large.jpg" style="font-size: 14px;" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.</a>
Toekomstige toepassingen:
De aanpak van 3DUS biedt een imaging tool die worden voor verschillende doeleinden en instellingen in de sport en klinieken gebruikt kan. In klinische interventies is effectiviteit gerelateerd aan de lichamelijke conditie niveau52. Met behulp van de 3DUS voor de controle van patiënten die een risico van verlies van spier massa is belangrijk (bijvoorbeeldverwijzingen53,54,55) en potentieel zorgt voor aanpassing van de behandeling. Een andere mogelijke toepassing van de 3DUS ligt bij het toezicht op de morfologische aanpassing voor muscle in reactie op tussenkomst ("opleiding") en/of letsel.
Dit protocol beschreven een kosten - en tijd-effectieve methode voor het meten van de weke delen structuur van het menselijk lichaam op basis van freehand 3DUS veegt. Bovendien, beoordeling van de zinvolle morfologische parameters van de m. vastus lateralis en medialis van de m. gastrocnemius bleek te zijn valide en betrouwbaar.

In de gezondheidszorg en sport is informatie over de morfologie van de spieren zeer waardevol in diagnostiek en/of evaluaties van de follow-up na behandeling of training1. Echografie (VS) imaging is een tool die vaak gebruikt voor visualisatie van weke delen structuren in spier ziekten2, kritische ziekten3,4, vaatziekten5, neurologische stoornissen6, 7,8, en de effecten van fysieke training6,9,10. Amerikaanse imaging kunt kwantificering van spiermassa, fascicle lengte en hoek van pennation. Deze morfologische variabelen zijn belangrijke determinanten van spier kracht en lengte aantal dwingen inspanning11,12,13,14,15.
Momenteel Amerikaanse imaging metingen worden meestal uitgevoerd in 2D-afbeeldingen, met de examinator kiezen een vermoedelijk geschikt oriëntatie en de locatie van de ultrasone sonde. Dergelijke 2D methoden beperken morfologische metingen tot één beeld vliegtuig, terwijl de parameter van belang mogelijk niet aanwezig in dit vliegtuig. Morfologische analyse vereist een 3D aanpak, die uit-van-plane metingen met behulp van 3D referentiepunten. Een dergelijke 3D morfologische vertegenwoordiging van weke is bekend door de Magnetic Resonance Imaging (MRI)16,17,18,19,20te verstrekken. MRI is echter duur en niet altijd beschikbaar. Visualisatie van spiervezels is het tevens vereist speciale MRI-reeksen, zoals diffusion tensor imaging (DTI)21. Een kosteneffectief alternatief voor MRI is beeldvorming van 3D echografie (3DUS). De 3DUS benadering biedt verschillende voordelen ten opzichte van de MRI-technieken, bijvoorbeeld, het legt minder ruimte beperkingen voor het plaatsen van het onderwerp tijdens een tentamen. 3DUS imaging is een techniek sequentieel 2D (B-modus VS) fotograferen en hen te plaatsen in een volume-element (voxel) matrix22,23,24. Het proces van wederopbouw van 3DUS afbeelding bestaat uit vijf stappen: (1) het vastleggen van een reeks van freehand 2D beelden van de VS; (2) het bijhouden van de positie van de Amerikaanse sonde, met behulp van een Motion Capture (MoCap) systeem; (3) synchroniseren de MoCap positie en Amerikaanse beelden; (4) de berekening van de locatie en oriëntatie van de echografie beelden binnen de voxel-array gebruikmakend van een gekalibreerde systeem van een taakomschrijving; en (5) het plaatsen van deze beelden in deze voxel-array.
De 3DUS aanpak is met succes toegepast voor de beoordeling van de morfologie van skeletspieren15,25,26,27,28,29. Vorige benaderingen7,15,25,30 hebben bleek echter omslachtig, tijdrovend en technisch beperkt, zoals alleen kleine segmenten van grote spieren kon worden gereconstrueerd.
Ter verbetering van de aanpak van de 3DUS, een nieuw 3DUS-protocol ontwikkeld waarmee wederopbouw van volledige spieren binnen een korte periode van tijd. Dit protocol artikel beschrijft het gebruik van 3DUS imaging voor morphometry van de m. vastus lateralis (VL) en de m. gastrocnemius medialis (GM).

<table><tbody><tr><td>Ultrasound device (Technos MPX)</td><td>Esaote, Italië</td><td>NA</td><td></td></tr><tr><td>Lineair array-sonde (12.5 Mhz, 5 cm)</td><td>Esaote, Italië</td><td>NA</td><td></td></tr><tr><td>Workstation (HP Z440)</td><td>HP, USA</td><td>http://www8.hp.com/us/en/workstations/z440.html</td><td></td></tr><tr><td>Framegrabber (Canopus, ADVC 300)</td><td>Canopus, Japan</td><td>ADVC 300</td><td></td></tr><tr><td>Motion Capture System (Certus)</td><td>NDI, Canada</td><td>http://www.ndigital.com/msci/products/optotrak-certus/</td><td></td></tr><tr><td>Synchronisatieapparaat</td><td>VU, NL</td><td>Contacteer de corresponderende auteur</td><td></td></tr><tr><td>Calibratiekader</td><td>VU, NL</td><td>Contacteer de corresponderende auteur</td><td></td></tr><tr><td>Thermometer</td><td>Greisinger, Duitsland</td><td>GTH 175/PT</td><td></td></tr><tr><td>Onderzoekstafel</td><td>NA</td><td>NA</td><td>Elke onderzoekstafel</td></tr><tr><td>Inclinometer</td><td>Lafayette instrument, USA</td><td>ACU001</td><td></td></tr><tr><td>Verstelbare voetplaat</td><td>VU, NL</td><td>Contacteer de corresponderende auteur</td><td></td></tr><tr><td>Koppelschroef</td><td>VU, NL</td><td>Contacteer de corresponderende auteur</td><td></td></tr><tr><td>Uitbreekbare staaf</td><td>VU, NL</td><td>Contacteer de corresponderende auteur</td><td></td></tr><tr><td>Goniometer (Gollehon)</td><td>Lafayette instrument, USA</td><td>1135</td><td></td></tr><tr><td>Driehoekige straal</td><td>NA</td><td>NA</td><td>Gemaakt van een stuk stijve schuim</td></tr><tr><td>Bevestigingsbanden</td><td>NA</td><td>NA</td><td>Elke bevestigingsband</td></tr><tr><td>Chirurgische huidmarkering</td><td>NA</td><td>NA</td><td>Elke chirurgische huidmarkering</td></tr><tr><td>Ultrasone transmissiegel</td><td>Servoson</td><td>NA</td><td>Een kleverige gelsoort wordt aanbevolen</td></tr></tbody></table>

3d echografie imaging: snelle en rendabele morphometry van musculoskeletal tissue

3D Ultrasound Imaging: Fast and Cost-effective Morphometry of Musculoskeletal Tissue

De ontwikkelingstoxiciteit doel van 3D echografie imaging (3DUS) is om ingenieur een modaliteit om te 3D morfologische echografie analyses van menselijke spieren uit te voeren. 3DUS beelden zijn opgebouwd uit gekalibreerde freehand 2D B-modus echografie beelden, die zijn geplaatst in een voxel-array. Echografie (VS) imaging kunt kwantificering van spiermassa, fascicle lengte en hoek van pennation. Deze morfologische variabelen zijn belangrijke determinanten van spier kracht en lengte aantal kracht inspanning. Het gepresenteerde protocol beschrijft een aanpak om te bepalen van volume en fascicle lengte van m. vastus lateralis en m. gastrocnemius medialis. 3DUS vergemakkelijkt normalisatie 3D anatomische verwijzingen gebruiken. Deze aanpak biedt een snelle en rendabele aanpak voor het kwantificeren van 3D morfologie in skeletspieren. In de gezondheidszorg en sport is informatie over de morphometry van de spieren zeer waardevol in diagnostiek en/of follow-up evaluaties na behandeling of training.

De beschreven 3DUS techniek werd gebruikt om de morfologische gegevens verzamelen van de GM en VL in vier mannelijke menselijke kadavers, leeftijd bij overlijden 76,8 ± 7.9 jaar (gemiddelde ± SD). De kadavers zijn verkregen via de donatie-programma van de afdeling Anatomie en neurowetenschappen van de Vrije Universiteit medisch centrum (VUmc), Amsterdam, Nederland. De organen werden bewaard een balseming methode gericht op de handhaving van de morfologische kenmerken van het weefsel39.
Voorafgaand aan de dissectie, werd een 3DUS beeld gemaakt van de GM en VL volgens de methodologie beschreven. Tijdens de dissectie, werden huid, subcutaan weefsel en fasciae bedekken de GM en VL verwijderd. Een medio-Langsdoorsnede werd gesneden, de oriëntatie van de distale aponeurosis in aanmerking te nemen. Met behulp van een schuifmaat, was de fascicle lengte gemeten, halverwege tussen de oorsprong en het distale uiteinde van de spier buik. Vervolgens, na tenotomy, was de spier buik ontleed en ondergedompeld in een gekalibreerde waterkolom. Met behulp van ImageJ, de volumes werden gemeten op foto's van de waterkolom met en zonder de buik van de spier en spier volume was berekenen het verschil €40. Fascicle lengte en volume werden drie keer gemeten en het gemiddelde en de opgegeven standaarddeviatie waarden werden berekend. Criterium geldigheidsduur tussen de 3DUS methode en dissectie metingen werd getest met behulp van een Pearson correlatie voor gemiddelde fascicle lengte en spier volume. Intra-rater betrouwbaarheid van de 3DUS-methode afgeleide fascicle lengte en volume metingen werd gekwantificeerd aan de hand van een two-way gemengd model intra-class correlatie coëfficiënt (ICC3,3)41, en na de logaritmische transformatie van de gegevens, de variatiecoëfficiënt (CV) werd berekend. De geldigheid van fascicle lengte en spier volume metingen werden bevestigd door belangrijke en hoge correlaties (r = 0.998, p < 0,01 en r = 0.985, p < 0,01, respectievelijk). Intra-rater betrouwbaarheid van de 3DUS-methode afgeleid metingen van fascicle lengte en volume was hoog (ICC3,3 0.983, CV 7,3% en ICC3,3 0.998, CV 5,4%, respectievelijk). Geconcludeerd wordt dat de gepresenteerde 3DUS-benadering een valide en betrouwbaar hulpmiddel voor volume en fascicle lengte beoordeling van menselijke VL en GM (tabel 1 is).
<img alt="Table 1" src="/files/ftp_upload/55943/55943table1.jpg"> Tabel 1: Cadaver validatie Data. C# is Cadaver nummer GM m. gastrocnemius medialis, VL is m. vastus lateralis. "Dissectie" toont de resultaten van de dissectie cadaver, en "3DUS" toont de resultaten van de beeldanalyse van 3DUS van de kadavers.

3D echografie imaging (3DUS) maakt snelle en rendabele morphometry van spier-en weefsels. Presenteren we een protocol voor het meten van de spier volume en fascicle lengte met behulp van 3DUS.

3D echografie Imaging: snelle en rendabele Morphometry van Musculoskeletal Tissue

The developmental goal of 3D ultrasound imaging (3DUS) is to engineer a modality to perform 3D morphological ultrasound analysis of human muscles. 3DUS ...

Het algemene doel van deze methodologie is om een 3D in vivo morfologische beoordeling uit te voeren op basis van een echografische analyse van menselijk spierweefsel. De methode is een veelbelovende techniek om belangrijke vragen in de gezondheidszorg en sport te beantwoorden over de diagnose en follow-up van de spierfunctie na behandeling en training. De voordelen van deze techniek zijn dat het meten van de spieren via 3D-echografie een snel en kosteneffectief alternatief is voor MRI (magnetic resonance imaging).Deze 3D-echotechniek biedt een niet-invasieve methode voor de bepaling van het spiervolume, de fascikellengte en het fysiologische dwarsdoorsnedeoppervlak van skeletspieren in vivo. Sinds 1980 bestuderen wij de relatie tussen vorm en functie van spieren, eerst in menselijke kadaverspieren waarbij wiskundige modellen van deze spieren werden opgesteld, en vervolgens in dierproeven. Dankzij de verbeterde echotechniek zijn we nu in staat om menselijke spieren in vivo te bestuderen.Om de musculus gastrocnemius medialis, of GM, te beoordelen, laat de proefpersoon eerst in buikligging op een onderzoekstafel liggen met beide voeten over de rand van de tafel. Plaats een steun onder de tibia om het onderbeen horizontaal uit te lijnen en bevestig het dijbeen aan de onderzoekstafel met gewatteerde bindingsbanden om knieextensie tijdens het experiment te voorkomen. Plaats de voet van het te scannen been in een op maat gemaakte voetplaat en verbind een op maat gemaakte momentsleutel met een aangebrachte goniometer met de voetplaat.Bepaal de hoek van de voetplaat die overeenkomt met het passende extern aangebrachte koppel en gebruik een uitschuifbare stang die aan de tafel is bevestigd om de voetplaat in de bijbehorende juiste oriëntatie te fixeren. Identificeer vervolgens door middel van palpatie de meest prominente dorsale aspecten van de mediale en laterale femurepicondylen en de centra van de malleoli van de tibia en fibula en markeer deze locaties met een chirurgische huidstift. Identificeer de meest oppervlakkige punten van de mediale en laterale femurcondylen met behulp van echografie en markeer deze met een chirurgische huidstift.Instrueer de proefpersoon om tijdens het onderzoek niet te bewegen, breng voldoende echogel aan op het betreffende gebied en open de frame-grabber software op de meetcomputer. Het is essentieel dat de patiënt tijdens de metingen stil blijft liggen om bewegingsartefacten in het 3D-echobeeld te voorkomen. Klik op Capture om de acquisitie van het echobeeld te starten en druk vervolgens op de knop van het synchronisatieapparaat om de acquisitie van de motion capture-gegevens te initiëren en te activeren.Het synchronisatieapparaat, dat zich dicht bij de echoprobe bevindt, wordt geactiveerd, waardoor er bij de start van de bewegingsregistratie een duidelijk artefact in het echobeeld ontstaat. Plaats de echoprobe, terwijl u minimale druk uitoefent om de beeldkwaliteit te behouden, proximaal van de femurcondylen aan de mediale zijde van het dijbeen en beweeg de probe met een constante snelheid in proximale-distale richting langs de mediale rand van de GM. Gebruik de gel van de vorige scan en voeg extra overlappende scans van 0,5 centimeter toe totdat het volledige interessegebied is gescand en de mediale rand van de spier volledig in beeld is gebracht. Het is belangrijk om voldoende echogel aan te brengen om weefseldeformatie als gevolg van overmatige drukuitoefening van de probe tijdens het maken van de echobeelden te voorkomen.Wanneer alle beelden zijn verkregen, wordt een aangepast script gebruikt om een enkel 3D-ultrasound voxel-array te reconstrueren vanuit een individuele sweep over een specifiek interessegebied door middel van bin-filling en in-painting van het array. Gebruik vervolgens hetzelfde voxel-array coördinatensysteem om alle individuele sweeps die één groter interessegebied beslaan te reconstrueren om meerdere sweeps samen te voegen. Om het spiervolume te meten, wordt eerst het betreffende 3D-ultrasoundbeeld geladen in de medical interaction tool kit.Stel de slicing in op Coupled crosshair rotation en richt de as uit met spier- of botstructuren om nauwkeurig de coördinaten van de oorsprong, aanhechting en het distale uiteinde van de spierbuik te bepalen. Open het segmentatietool en maak een nieuwe segmentatie aan door de spiergrenzen te omlijnen die zijn geïdentificeerd in een dwarsdoorsnede halverwege de spierbuik. Druk op A op het toetsenbord om een handmatige segmentatie toe te voegen door met de linkermuisknop te klikken en de cursor langs de spiergrenzen te bewegen.Om een nieuwe dwarsdoorsnede te segmenteren, drukt u op de A- of S-knop, afhankelijk van de laatst geselecteerde modus, om het vizier naar andere dwarsdoorsneden langs de spierbuik te verplaatsen en de volgende spiergrens te trekken zoals zojuist gedemonstreerd. Wanneer alle segmenten zijn geselecteerde, schakelt u de interpolatie in en controleert u de voorgestelde segmentaties van de spiergrenzen in alle dwarsdoorsneden langs de lengte van de spierbuik. Wanneer alle spiergrenzen correct zijn gesegmenteerd, drukt u op Confirm voor alle coupes en selecteert u het vlak waarin de segmentaties zijn uitgevoerd.Sla het binaire volume op als een Nearly Raw Raster Data-bestand en gebruik een aangepast script om de grootte van het gelabelde volume te berekenen. Gebruik vervolgens een aangepast script om de oriëntatie van het midden-longitudinale fascikelvlak van de spierbuik te bepalen waarin de volledige lengte van de fascikels besloten ligt. Meet vanuit het midden-longitudinale vlak de fascikellengte op een vooraf gedefinieerde gestandaardiseerde positie tussen de oorsprong en het distale uiteinde van de spierbuik en segmenteer de spiergrenzen.Plaats een lijn halverwege het gebied van interesse en roteer de lijn totdat deze overeenkomt met de richting van de onderliggende fascikels. Het snijpunt van de lijn met de spiergrenzen zal de schatting van de fascikellengte vertegenwoordigen. Deze afbeelding van een mannelijk menselijk lijk illustreert een geatrofieerde toestand van de quadricepsspier halverwege het dijbeen bij het overlijden, waardoor de identificatie van de grenzen van de individuele koppen van de quadricepsspier moeilijk is in vergelijking met die geïdentificeerd in de quadricepsspier van een sedentaire man van 30 jaar of een mannelijke atleet van 30 jaar.De validiteit van zowel de fascikellengte als het spiervolume werd bevestigd door significante en hoge correlaties van de 3D-echografische methode vergeleken met de gegevens uit fysieke dissectie voor dezelfde weefsels, met een hoge interbeoordelaarsbetrouwbaarheid voor de metingen afgeleid van de 3D-echografische methode. Dit bevestigt dat de 3D-echografische benadering een valide en betrouwbaar instrument is voor de beoordeling van het volume en de fascikellengte van de menselijke musculus vastus lateralis en musculus gastrocnemius medialis. Door deze procedure te volgen, kan de spiermorfologie worden gekwantificeerd en gerelateerd aan de gewrichtsbeweeglijkheid en de fysieke prestaties.Deze techniek is nu klaar om te worden geïmplementeerd als een routineevaluatie van de spierfunctie bij patiënten met neuromusculaire aandoeningen of bij patiënten die lijden aan sarcopenie. Deze 3D-echografische beeldvormingstechniek zou potentieel ook gebruikt kunnen worden om de morfologie van andere weefsels te meten, zoals botten, pezen en bloedvaten. De ontwikkeling van deze techniek heeft de weg vrijgemaakt voor onderzoekers in het neuromusculaire veld om te onderzoeken hoe spiermorfologie de mobiliteit beperkt.En in de inspanningsfysiologie, om morfologische determinanten van sprint- en uithoudingsprestaties van atleten te beoordelen.

3d-ultrasound-imaging-fast-cost-effective-morphometry-musculoskeletal

Research

JoVE Journal

Medicine

Geneeskunde

We beschrijven een nieuwe echografie gebaseerde vector tissue Doppler imaging techniek om spiercontractie snelheid, spanning en reksnelheid met minder dan een milliseconde tijdsresolutie tijdens dynamische activiteiten te meten. Deze aanpak biedt aanvullende metingen van dynamische spierfunctie en kan leiden tot een beter begrip van de mechanismen die ten grondslag liggen aan aandoeningen van het bewegingsapparaat.

Een nieuwe toepassing van musculoskeletale echografie

We analyseerden gezamenlijke kinematica van vier-dimensionale computertomografie gegevens. De sequentiële 3D-3D registratiemethode semiautomatisch biedt de kinematica van het bewegende bot met betrekking tot het onderwerp bot van vier-dimensionale computertomografie gegevens.

Vierdimensionale CT-analyse met sequentiële 3D-3D-registratie

Deze studie beschrijft hoe musculoskeletale beelden van hoge kwaliteit kunnen worden verkregen met behulp van de uitgebreide field-of-view echografie (EFOV-US) -methode voor het maken van spier fascikellengtemetingen. We passen deze methode toe op spieren met fascikels die zich uitstrekken voorbij het gezichtsveld van gewone traditionele ultrasone (T-US) sondes.

Het verkrijgen van kwaliteit Uitgebreide Field-of-View Echografie Beelden van Skeletspieren om spier fascikel lengte te meten

Dit protocol demonstreert robotische echografie (VS) als een praktisch, kosteneffectief en snel alternatief voor traditionele niet-invasieve beeldmodaliteiten.

Gebruik van 3D-robotechografie voor in vivo analyse van muizennieren

Echografie wordt steeds toegankelijker in klinische en onderzoeksomgevingen, en een consistent protocol zal gunstig zijn voor vergelijking tussen onderzoeken en voor klinische interpretaties. Dit protocol voor echografie is een geldige en betrouwbare methode om de morfologie van de achillespees bij gezonde, tendinopathische en gescheurde pezen te evalueren.

Meting van de morfologie van gezonde en geblesseerde triceps surae

De procedures voor de beoordeling van lichaamsgrootte, -vorm en -samenstelling door middel van in de handel verkrijgbare oplossingen voor driedimensionale optische beeldvorming maken het mogelijk om snel nauwkeurige en reproduceerbare gegevens te verzamelen. Clinici zouden de verwerving van innovatieve en nuttige biomarkers ("e-tape" -metingen) kunnen implementeren in routinematige evaluaties van patiënten om te helpen bij het karakteriseren van hun gezondheidstoestand.

Klinische antropometrie en lichaamssamenstelling van 3-dimensionale optische beeldvorming

Hier presenteren we het meetprotocol van het ultrasoon apparaat voor bidirectionele axiale transmissie (BDAT) in detail en testen we het in een reproduceerbaarheidsstudie, waarbij 14 gezonde deelnemers en 3 operators worden betrokken. De betrouwbaarheid, gemeten met de correlatiecoëfficiënten binnen de klasse (ICC), was goed tot uitstekend voor vier parameters die van belang zijn.

Corticale botbeoordeling met behulp van ultrasone geleide golven: een reproduceerbaarheidsonderzoek in een gezonde populatie

Hier beschrijven we in detail een methode, die is gebaseerd op microcomputertomografie, om 3D-modellen van craniomaxillofaciale botten bij muizen te segmenteren en te meten, voor een betere beoordeling van de craniomaxillofaciale botontwikkeling bij muizen dan wat mogelijk is met de huidige methoden.

Analyse van craniomaxillofaciale misvormingen bij muizen met behulp van driedimensionale microcomputertomografie

Dit protocol maakt gebruik van microcomputertomografie om de kosteneffectieve kwantificering van vetvrije massa mogelijk te maken, inclusief skeletspieren en visceraal weefsel, vetweefsel en skeletweefsel bij kleine dieren. Het maakt onderscheid tussen mager en vetweefsel, wat aanzienlijke voordelen biedt voor biomedisch onderzoek, met name bij translationeel onderzoek bij kleine dieren.

Niet-invasieve kwantificering van skeletspieren bij kleine dieren met behulp van microcomputertomografie

Echografie is de benadering die het meest wordt toegepast in de klinische setting voor de beoordeling van de grootte en structuur van de achillespees. Om de beoordeling van de achillespeesstreng op een meer uitgebreide manier uit te breiden, is onlangs de ultrasone weefselkarakterisering (UTC)-benadering voorgesteld en gevalideerd in klinische studies.

Echografie weefselkarakterisering van menselijke achillespees door stabiliteitskwantificering van echopatronen

Leer 3D-echografie voor snelle en rendabele morfometrie van spierweefsel in vivo. Deze niet-invasieve methode meet spier volume en fascicellengte als kosteneffectief alternatief voor MRI.

3D echografie Imaging: snelle en rendabele Morphometry van Musculoskeletal Tissue

Meer video's verkennen