Koordinere Kartlegging av Hyolaryngeal Mechanics i Svelge
Summary
Koordinere kartlegging er en metode for å dokumentere fremtredende trekk ved hyolaryngeal biomekanikk i svelg fasen av å svelge. Denne metoden bruker bildeanalyse programvare for å spille inn koordinatene anatomiske landemerker. Disse koordinatene er importert inn i et excel makro og oversatt til kinematiske variabler av interesse nyttig i dysfagi forskning.
Abstract
Karakteriserer hyolaryngeal bevegelse er viktig å dysfagi forskning. Tidligere metoder krever flere målinger for å få tak i en kinematisk måling mens koordinere kartlegging av hyolaryngeal mekanikk ved hjelp av modifisert barium svelge (MBS) bruker ett sett med koordinater til å beregne flere variabler av interesse. For demonstrasjonsformål, ble ti kinematiske målinger generert fra ett sett med koordinater for å finne forskjeller i svelge to forskjellige bolus typer. Beregninger av hyoid ekskursjon mot ryggvirvler og underkjeve er korrelert til å bestemme betydningen av aksene i referanse.
For å demonstrere koordinere kartlegging metodikk, ble 40 MBS studier tilfeldig valgt fra et datasett for friske normale personer uten kjent svelgeproblemer. En 5 ml tynn-flytende bolus og en 5 ml pudding svalene ble målt fra hvert fag. Ni koordinater, Kartlegging av skallebasis, kjeven, ryggvirvler og elementer av hyolaryngeal kompleks, ble registrert på rammene av minimum og maksimum hyolaryngeal ekskursjon. Koordinater ble matematisk omgjort til ti variabler av hyolaryngeal mekanikk.
Inter-rater reliabilitet ble evaluert av intraclass korrelasjonskoeffisienter (ICC). Tosidige t-tester ble brukt til å evaluere forskjellene i kinematikk ved bolus viskositet. Hyoid utflukts målinger mot ulike akser av referansen ble korrelert. Inter-rater reliabilitet blant seks raters for de 18 koordinatene varierte fra ICC = 0,90 til 0,97. En skifer av ti kinematiske målinger ble sammenlignet med lagt mellom seks raters. En avvikende ble avvist, og gjennomsnittet av de resterende pålitelighet score var ICC = 0,91, 0,84 til 0,96, 95% KI. Tosidige t-tester med Bonferroni korreksjoner sammenligne ti kinematiske variabler (5 ml tynn-flytende vs 5 ml pudding svale) viste statistisk signifikante forskjeller i hyoid utflukt, overlegne laryngeal bevegelse, og pharyngeal shortening (p <0.005). Pearson korrelasjoner av Hyoid ekskursjon målinger fra to forskjellige akser for referanse var: r = 0,62, R2 = 0,38, (tynn-flytende); r = 0,52, R2 = 0,27, (pudding).
Innhenting landemerke koordinater er en pålitelig metode for å generere flere kinematiske variabler fra video fluoroskopiske bilder nyttige i dysfagi forskning.
Introduction
Svelg fasen av svelge er en kompleks prosess som involverer over tjue muskler og flere skjelettelementer for å overføre en bolus fra munnhulen til spiserøret samtidig beskytte luftveiene. Forutgående farygal, elementer av hyolaryngeal kompleks (hyoid bein, strupehode, og tilhørende strukturer, inkludert den øvre esophageal sphincter) blir fortrengt til å konvertere en luftkanal inn i et fordøyelseskanalen. Strupehodet er re-lokalisert anteriort bort fra banen til en møtende bolus, og den øvre spiserørlukkemuskel er strukket åpne. Kinematiske målinger tatt fra video fluoroskopiske svelge studier (også kjent som en MBS eller endring barium svelge Studies) er den primære forskningsmetodikk for å tallfeste flere bevegelser av hyolaryngeal kompleks en.
Mens kvantitativ video fluoroskopiske målinger er anvendbare for måling av svelge funksjon, forskjellige akser referanseog scalars av måleresultatet i funn som ikke er kompatible mellom de ulike metodene for kinematiske målinger to. Bevegelsen av pasienten og fluoroscope henhold manuell behandleren kontroll confounds også nøyaktigheten av måle dette komplekset fysiologiske prosess. Enda viktigere, kinematiske målinger ikke nødvendigvis struktur-til-funksjon relasjoner er viktige for å vurdere uordnede svelge. Kinematikk hyoid særlig er utformet for å spore bevegelse i en fremre eller overlegen retning i referanse til en anatomisk planet i flukt med ryggvirvler. Men denne konfigurasjonen representerer ikke linjen av handlingen av muskler som suspendere hyoid.
En to-sling Mekanismen hyolaryngeal høyde i svelg-fasen av svelge har blitt identifisert (figur 1) 3,4. De treffer suprahyoid musklene utgjør den fremre muskel slynge, og de lange svelg muskler består av posterior muskuløs slynge. Disse musklene heve ulike elementer i hyolaryngeal komplekse inkludert hyoid, strupehode, og strukturer som danner den øvre esophageal sphincter.
Koordinere kartlegging av hyolaryngeal mekanikk benytter ni lett identifiserbare anatomiske landemerker å kartlegge tre skjelett spaker og funksjoner av hyolaryngeal komplekse representerer festepunkter i fremre og bakre muskuløse stropper (figur 2). Under svelging, er hver skjelett spaken og funksjon i hyolaryngeal kompleks i bevegelse. Ved å samle koordinater, kan systemet bli fanget opp i en hvilken som helst tidsperiode. Trigonometriske konvertering av koordinater kan brukes til å generere flere kinematiske målinger av hyolaryngeal bevegelse under svelging. Variabler kan beregnes for sammenligning med resultatene som er rapportert i litteraturen, eller brukes til å generere nye målinger som representerer struktur-til-funksjonsforhold av interesse.
Det primære målet med denne artikkelen er å vise en metode for å generere flere kinematiske målinger beregnet ut fra et enkelt sett med anatomiske landemerke koordinater hentet fra Modifiserte barium svelge (MBS) studier. Vi dokumentere påliteligheten av denne metoden ved å bruke intraclass korrelasjonskoeffisienter å bestemme inter-rater reliabilitet av seks forskjellige etterforskere inkludert en ekspert, tre raters med erfaring, og to noviser. Fra den kinematiske resultater, blir forskjeller i svelge mekanikken ved bolus konsistens evaluert. Til slutt, er spørsmålet som Molefenter og Steele om betydningen av aksen av referansen som brukes ved måling av hyoid bevegelse adressert. For å nærme seg dette spørsmålet vi sammenligne målinger av hyoid utflukt i referanse til ryggvirvlene og i referanse til kjeven, beregnet ut fra samme sett med koordinater for både bolus typer. Hvis disse to metoder for måling av hyoid bevegelse representerer den samme struktur for å fungere forholdethofte, så resultatene bør være sterkt korrelert.
For denne studien ble 40 lateral view MBS studier tilfeldig valgt fra en samling av 139 normale studier i henhold til en forskningsprotokoll godkjent av Georgia Regents Universitetet Institutional Review Board og i forskningssamarbeid med Evelyn Trammell Institutt for Voice og svelger ved Medical University of South Carolina. For å demonstrere nytten av denne fremgangsmåte ble ti variabler som karakteriserer hyolaryngeal kinematikk beregnet ut fra samme sett med koordinat-data (tabell 1). Syv av disse beregnede målinger har tidligere vært brukt i litteraturen inkludert: anterior og overlegen hyoid avstandsmåling i referanse til ryggvirvlene 5; anterior og overlegen hyoid forskyvning som et forhold mellom C2-4 lengde, også med henvisning til ryggvirvlene 6; overlegen bevegelse av strupehodet i referanse til ryggvirvlene 7; hyolaryngeal omtrenteligion 1; og maksimal hyoid utflukt i referanse til ryggvirvlene en. I tillegg ble tre nye målinger beregnes: pharyngeal forkorte tilnærmet vedleggene til palatopharyngeus muskel, heving av strupehodet etter en linje av handlingen representerer stylopharyngeus, og hyoid ekskursjon tilnærmet vedlegg av de treffer suprahyoid muskler 4,8.
En ekspert hode og nakke anatomist (WP), tre etterforskere med begrenset erfaring å ta målinger (CJ, SR, TT), og to uerfarne etterforskere (RS, JT) innhentet koordinere kartdata ved hjelp av protokollen beskrevet nedenfor. Den sakkyndige (WP) trente de tre raters med erfaring, og disse igjen trent de to uerfarne raters. Inter-rater reliabilitet av koordinere data og resultater beregnet fra koordinater etter emne ble bestemt av intraclass korrelasjonskoeffisienter ni. To tailed t-tester ble utført på hver variabel for å bestemme statistically signifikante forskjeller i bolus typer. En Pearson korrelasjonskoeffisient og en determinantkoeffisient ble brukt til å evaluere avtalen mellom resultatene av hyoid utflukt beregnet med ryggvirvlene som en akse av referansen versus hyoid utflukt med kjeven som en akse referanseramme for 5 ml tynn-flytende svelge og 5 ml pudding svelge.
Protocol
Representative Results
Discussion
Denne studien viser nytten av en metode med å koordinere data av anatomiske landemerker for å beregne flere kinematiske målinger av hyolaryngeal bevegelsen med å svelge. Inter-rater reliabilitet av seks raters, inkludert to uerfarne raters, for koordinater og beregnede variabler var sterk (ICC> 0,90). Representative resultater fra et tilfeldig utvalg av friske ikke-dysfagi voksne viste forskjeller i flere kinematiske variabler som svar på to bolus typer. Vi fant også at bruk av ulike akser av referanse for bere…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Forfatterne erkjenner Kendrea Focht, CSCD, CCC-SLP, og Evelyn Trammell Institutt for Voice og svelger ved Medical University of South Carolina, for å dele MBS bildefiler som brukes til å demonstrere denne metodikken. Disse MBS data ble samlet inn gjennom extramural støtte finansiert av Grant Antall TL1TR000061 (PI: Focht) fra National Center for Advancing Translasjonsforskerne Sciences og Grant Antall 1K24DC12801 (PI: Martin-Harris) fra National Institute on døvhet og Other Communication Disorders, og utført støtte fra Mark og Evelyn Trammell Trust. Disse metodene ble opprinnelig utviklet av rektor etterforsker mens støttes av Grant Antall F31DC011705 fra National Institute on døvhet og Other Communication Disorders. Innholdet er utelukkende ansvaret til forfatterne og representerer ikke nødvendigvis de offisielle visningene av National Institute on døvhet og Other Communication Disorders eller National InstitutesHelse.
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).
