Koordinere Kortlægning af Hyolaryngeal Mechanics synke
Summary
Koordinere mapping er en metode til at dokumentere iøjnefaldende træk ved hyolaryngeal biomekanik i svælg fase synke. Denne metode benytter billede analyse software til at registrere koordinaterne for anatomiske vartegn. Disse koordinater importeres til en Excel-makro og oversat til kinematiske variable af interesse nyttig i dysfagi forskning.
Abstract
Karakterisering af hyolaryngeal bevægelse er vigtig for dysfagi forskning. Tidligere metoder kræver flere målinger for at opnå en kinematisk måling mens koordinere kortlægning af hyolaryngeal mekanik brug af modificeret Barium Swallow (MBS) bruger et sæt koordinater til at beregne flere variabler af interesse. Til demonstration blev ti kinematiske målinger genereres fra ét sæt koordinater til at bestemme forskelle i synke to forskellige bolus typer. Beregninger af hyoid udflugt mod ryghvirvler og underkæben er korreleret til at bestemme betydningen af akser reference.
For at demonstrere koordinere kortlægning metode blev 40 MBS undersøgelser tilfældigt udvalgt fra et datasæt af sunde normale forsøgspersoner uden kendt synke værdiforringelse. En 5 ml tynd væske bolus og et 5 ml budding svaler blev målt fra hvert emne. Ni koordinater kortlægning kranie base, underkæbe, ryghvirvler og elementer af Hyolarynx-kompleks, blev registreret ved rammerne for minimum og maksimum hyolaryngeal udflugt. Koordinater blev matematisk konverteret til ti variabler af hyolaryngeal mekanik.
Inter-rater pålidelighed blev evalueret ved Intraclass korrelationskoefficienter (ICC). To-tailed t-test blev anvendt til at evaluere forskelle i kinematik efter bolus viskositet. Hyoid udflugt målinger mod forskellige akser referencerammer var korreleret. Inter-rater pålidelighed blandt seks testere for de 18 koordinater varierede fra ICC = 0,90 til 0,97. En skifer af ti kinematiske målinger blev sammenlignet efter emne mellem de seks raters. En outlier blev afvist, og gennemsnittet af de resterende reliabilitetsscores var ICC = 0,91, 0,84 til 0,96, 95% CI. Tohalede t-test med Bonferroni korrektioner sammenligner ti kinematiske variable (5 ml tynd flydende vs 5 ml budding svaler) viste statistisk signifikante forskelle i hyoid udflugt, overlegen larynx bevægelse og svælg shortening (p <0,005). Pearson korrelationer af hyoid udflugt målinger fra to forskellige akser referencerammer var: r = 0,62, r 2 = 0,38, (tynd væske); r = 0,52, r2 = 0,27 (budding).
Indhentning skelsættende koordinater er en pålidelig metode til at generere flere kinematiske variable fra video fluoroskopiske billeder er nyttige i dysfagi forskning.
Introduction
Svælg fase synke er en kompleks proces, der involverer mere end tyve muskler og flere skeletelementer at overføre en bolus fra mundhulen i spiserøret og samtidig beskytte luftvejene. Foregående svælg konstriktion, elementer af hyolaryngeal kompleks (tungebenet, strubehoved og tilknyttede strukturer, herunder den øverste esophageal sphincter) er forskudt til at konvertere en respiratorisk ledning ind i en fordøjelseskanalen. Strubehovedet er re-placeret anteriort væk fra bane af en modkørende bolus, og den øverste esophageal sphincter strækkes åben. Kinematiske målinger taget fra video fluoroskopiske synke undersøgelser (også kendt som en MBS eller Modified Barium Swallow Studies) er den primære forskning metode til at kvantificere de mange bevægelser hyolaryngeal kompleks 1..
Mens kvantitativ video fluoroskopiske målinger er nyttige til måling synke funktion, de forskellige akser henvisningog skalarer af måleresultatet i fund, der er uforenelige blandt de forskellige metoder til kinematiske målinger 2. Bevægelsen af patienten og fluoroscope under manuel kliniker kontrol forvirrer også nøjagtigheden af måling af dette kompleks fysiologisk proces. Endnu vigtigere, behøver kinematiske målinger ikke nødvendigvis afspejler struktur-til-funktion relationer vigtige for at vurdere, uorganiseret synke. Kinematik hyoid især er designet til at spore bevægelse i en anterior eller bedre retning i forhold til en anatomisk plan på linie med hvirvlerne. Men denne konfiguration ikke repræsenterer aktionslinje af muskler, der suspenderer hyoid.
En to-slynge mekanisme hyolaryngeal elevation i svælg fase synke er blevet identificeret (figur 1) 3,4. De suprahyoid muskler omfatter forreste muskuløs slynge, og de lange svælg muskler omfatter posterior muskuløs slynge. Disse muskler ophøje forskellige elementer af hyolaryngeal kompleks herunder hyoid, strubehoved, og strukturer, der danner den øvre esophageal sphincter.
Koordinere kortlægning af hyolaryngeal mekanik udnytter ni let identificerbare anatomiske kendetegn at kortlægge tre skelet håndtag og funktioner i hyolaryngeal komplekse repræsenterer fastgørelsespunkter i den forreste og bageste muskuløse slynger (figur 2). Under synke, hver skelet håndtag og træk den hyolaryngeal kompleks er i bevægelse. Ved at samle koordinater, kan systemet blive fanget i en tidsramme. Trigonometrisk konvertering af koordinater kan bruges til at generere flere kinematiske målinger af hyolaryngeal bevægelse under synke. Variable kan beregnes til sammenligning med resultater rapporteret i litteraturen, eller bruges til at generere nye målinger repræsenterer struktur-til-funktion forhold af interesse.
Det primære formål med dette oplæg er at demonstrere en metode til generering af flere kinematiske målinger beregnet ud fra et enkelt sæt anatomiske skelsættende koordinater indsamlet fra Modified Barium Swallow (MBS) undersøgelser. Vi dokumenterer pålideligheden af denne metode ved hjælp Intraclass korrelationskoefficienter at bestemme den inter-rater pålidelighed 6 forskellige efterforskere herunder en ekspert, tre testere med erfaring, og to novicer. Fra de kinematiske resultater, er forskelle i synke mekanik ved bolus konsistens evalueret. Endelig foreslås af Molefenter og Steele spørgsmål om betydningen af referenceaksen til måling hyoid bevægelse behandles. At nærme sig dette spørgsmål, vi sammenligne målinger af hyoid udflugt i forhold til ryghvirvlerne og i forhold til underkæben, beregnet ud fra den samme koordinater for begge bolus typer. Hvis disse to metoder til måling af hyoid bevægelse repræsenterer den samme struktur til at fungere relationerhofte, så resultaterne bør stærkt korreleret.
Til denne undersøgelse blev 40 laterale view MBS undersøgelser tilfældigt udvalgt fra en samling af 139 normale undersøgelser under et forsknings-protokol godkendt af Georgien Regents University Institutional Review Board og i forskningssamarbejde med Evelyn Trammell Institut for Voice og synke på det medicinske universitet i South Carolina. For at demonstrere anvendeligheden af denne metode blev ti variable kendetegner hyolaryngeal kinematik beregnet ud fra det samme sæt af koordinere data (tabel 1). Syv af disse beregnede målinger har tidligere været anvendt i litteraturen, herunder: forreste og overlegen målinger hyoid distance i forhold til ryghvirvlerne 5; forreste og overlegen hyoid forskydning i forhold til C2-4 længde, også i forhold til ryghvirvlerne 6; overlegen bevægelse af strubehovedet i forhold til hvirvlerne 7; hyolaryngeal approximation 1; og maksimal hyoid udflugt i forhold til ryghvirvlerne 1.. Desuden blev tre nye målinger beregnes: svælg afkortning tilnærme de vedhæftede filer i palatopharyngeus muskel, larynx elevation efter en linje af handling repræsenterer stylopharyngeus og hyoid udflugt tilnærmelse af vedhæftede filer i de suprahyoid muskler 4,8.
En ekspert hoved og hals anatom (WP), tre efterforskere med begrænset erfaring tager målinger (CJ, SR, TT), og to nybegyndere efterforskere (RS, JT) opnået koordinere kortdata anvendelse af protokollen beskrevet nedenfor. Eksperten (WP) er uddannet de tre bedømmere med erfaring, og disse til gengæld trænet de to nybegyndere raters. Inter-Rater pålidelighed koordinere data og resultater beregnet ud fra koordinater efter emne blev bestemt ved Intraclass korrelationskoefficienter 9. To tailed t-tests blev udført på hver variabel for at bestemme statistically signifikante forskelle i bolus typer. En Pearson korrelationskoefficient og en koefficient på beslutsomhed blev brugt til at vurdere overensstemmelse mellem resultaterne af hyoid udflugt beregnet med ryghvirvler som referenceaksen versus hyoid udflugt med underkæben som en akse referencepunkt for 5 ml tynd væske svale og 5 ml budding svale.
Protocol
Representative Results
Discussion
Denne undersøgelse viser nytten af en metode, ved hjælp af koordinere data fra anatomiske kendetegn at beregne flere kinematiske målinger af hyolaryngeal bevægelse i synke. Inter-Rater pålideligheden af seks raters, herunder to nybegyndere raters, for koordinater og beregnede variable var stærk (ICC> 0,90). Repræsentative resultater fra en stikprøveundersøgelse af sunde, ikke-dysphagic voksne viste forskelle i flere kinematiske variable i svar på to bolus typer. Vi fandt også, at bruge forskell…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Forfatterne erkender Kendrea Focht, CSCD, CCC-SLP og Evelyn Trammell Institut for Voice og synke på Medical University of South Carolina, for at dele MBS billeddannelse filer, der bruges til at demonstrere denne metode. Disse MBS data blev indsamlet via extramural støtte finansieret af Grant Number TL1TR000061 (PI: Focht) fra National Center for Fremme Translationelle Sciences og Grant Number 1K24DC12801 (PI: Martin-Harris) fra National Institute on Døvhed og andre kommunikations Disorders, og intramuralt støtte fra Mark og Evelyn Trammell Trust. Disse metoder blev oprindeligt udviklet af principal investigator mens støttet af Grant Number F31DC011705 fra National Institute on Døvhed og andre kommunikations Disorders. Indholdet er alene forfatternes ansvar og repræsenterer ikke nødvendigvis de officielle synspunkter National Institute on Døvhed og andre kommunikations Disorders eller National InstitutesSundhedsstyrelsen.
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| ImageJ | NIH | http://rsbweb.nih.gov/ij/download.html | For Macintosh |
| MacX Video Converter Free Edition (Mac) | Digiarty | http://www.macxdvd.com/mac-video-converter-free/ | For Macintosh |
| QuickTime | Apple | http://support.apple.com/downloads/#QuickTime | For Macintosh |
| ImageJ | NIH | http://rsbweb.nih.gov/ij/download.html | For a PC |
| MPEG Streamclip (PC) | Squared 5 | http://www.squared5.com | For a PC |
| QuickTime | Apple | http://support.apple.com/downloads/#QuickTime | For a PC |
References
- Leonard, R. J., Kendall, K. A., McKenzie, S., Gonçalves, M. I., Walker, A. Structural Displacements in Normal Swallowing: A Videofluoroscopic Study. Dysphagia. 15, 146-152 (2000).
- Molfenter, S. M., Steele, C. M. Physiological Variability in the Deglutition Literature: Hyoid and Laryngeal Kinematics. Dysphagia. 26, 67-74 (2010).
- Pearson, W. G., Hindson, D. F., Langmore, S. E., Zumwalt, A. C. Evaluating Swallowing Muscles Essential for Hyolaryngeal Elevation by Using Muscle Functional Magnetic Resonance Imaging. International Journal of Radiation Oncology* Biology* Physics. 85, 735-740 (2013).
- Pearson, W. G., Langmore, S. E., Yu, L. B., Zumwalt, A. C. Structural Analysis of Muscles Elevating the Hyolaryngeal Complex. Dysphagia. 27, 445-451 (2012).
- Kim, Y., McCullough, G. H. Maximum hyoid displacement in normal swallowing. Dysphagia. 23, 274-279 (2008).
- Steele, C. M., et al. The relationship between hyoid and laryngeal displacement and swallowing impairment. Clin. Otolaryngol. 36, 30-36 (2011).
- Logemann, J. A., et al. Temporal and Biomechanical Characteristics of Oropharyngeal Swallow in Younger and Older Men. Journal of Speech, Language and Hearing Research. 43, 1264-1274 (2000).
- Pearson, W., Langmore, S., Zumwalt, A. Evaluating the Structural Properties of Suprahyoid Muscles and their Potential for Moving the Hyoid. Dysphagia. 26, 345-351 (2011).
- Hopkins, W. G. Measures of reliability in sports medicine and science. Sports Med. 30, 1-15 (2000).
- Bingjie, L., Zhang, T., Sun, X., Xu, J., Jiang, G. Quantitative videofluoroscopic analysis of penetration-aspiration in post-stroke patients. Neurol. India. 58, 42-47 (2010).
- Webster, M., Sheets, H. D., Alroy, J., Hunt, G. A practical introduction to landmark-based geometric morphometrics. Quantitative Methods in Paleobiology. Paleontological Society Papers. 16, 163-188 (2010).
- Inamoto, Y., et al. Evaluation of swallowing using 320-detector-row multislice CT. Part II: Kinematic analysis of laryngeal closure during normal swallowing. Dysphagia. 26, 209-217 (2011).
