Coördineren Mapping van Hyolaryngeal Mechanics in Slikken
Summary
Coördineren mapping is een methode van documenteren meest opvallende kenmerken van hyolaryngeal biomechanica in de faryngeale fase van het slikken. Deze methode maakt gebruik van beeldanalyse software om coördinaten van anatomische oriëntatiepunten opnemen. Deze coördinaten worden in een Excel-macro geïmporteerd en vertaald naar kinematische variabelen van belang zijn nuttig bij dysfagie onderzoek.
Abstract
Karakteriseren hyolaryngeal beweging is belangrijk om dysfagie onderzoek. Voorafgaand methoden vereisen meerdere metingen op een kinematische metingen terwijl verkrijgen coördineren in kaart brengen van hyolaryngeal mechanica gebruik Modified Barium Swallow (MBS) maakt gebruik van een set coördinaten om meerdere variabelen van belang te berekenen. Ter demonstratie werden tien kinematische metingen gegenereerd uit een set van coördinaten aan verschillen in het slikken van twee verschillende types bolus bepalen. Berekeningen van tongbeen tocht tegen de wervels en onderkaak samenhangen met het belang van referentieassen bepalen.
Om aan te tonen coördineren mapping methodologie, werden 40 MBS studies willekeurig geselecteerd uit een dataset van gezonde normale proefpersonen met geen bekende slikken bijzondere waardevermindering. Een 5 ml dunne vloeibare bolus en een 5 ml pudding zwaluwen werden gemeten van elk onderwerp. Negen coördinaten, in kaart brengen van de schedelbasis, onderkaak, wervels en elementen van de hyolarynx complex, werden opgenomen in de frames van minimale en maximale hyolaryngeal excursie. Coördinaten werden wiskundig omgezet in tien variabelen van hyolaryngeal mechanica.
Interbeoordelaarsbetrouwbaarheid werd geëvalueerd door Intraclass correlatiecoëfficiënten (ICC). Tweezijdige t-tests werden gebruikt om verschillen in kinematische viscositeit bolus evalueren. Tongbeen excursie metingen tegen verschillende referentie-as werden gecorreleerd. Interbeoordelaarsbetrouwbaarheid tussen zes beoordelaars voor de 18 coördinaten varieerde van ICC = 0,90-0,97. Een lei van tien kinematische metingen werd vergeleken door betrokkene tussen de zes beoordelaars. Een uitschieter was afgewezen, en het gemiddelde van de resterende betrouwbaarheid scores was ICC = 0,91, 0,84-0,96, 95% CI. Tweezijdige t-toetsen met Bonferroni correcties vergelijken tien kinematische variabelen (5 ml dunne vloeistof vs 5 ml pudding zwaluwen) toonde statistisch significante verschillen in tongbeen excursie, superieure larynx beweging, en keelholte shortening (p <0,005). Pearson correlaties tongbeen excursie metingen uit twee verschillende referentieassen waren: r = 0,62, r 2 = 0,38 (dunne vloeistof); r = 0.52, r 2 = 0,27, (pudding).
Het verkrijgen mijlpaal coördinaten is een betrouwbare methode om meerdere kinematische variabelen uit video doorlichtbeelden nuttig in dysfagie onderzoek te genereren.
Introduction
De faryngeale fase van het slikken is een complex proces waarbij twintig spieren en meerdere skeletelementen een bolus brengen van de mondholte in de slokdarm en beschermt de luchtwegen. Voorgaande keelholte vernauwing, elementen van de hyolaryngeal complex (tongbeen, strottenhoofd en bijbehorende bouwwerken inclusief de bovenste slokdarm sfincter) worden verplaatst naar een respiratoire leiding te zetten in een spijsverteringskanaal. Het strottenhoofd is opnieuw gelegen naar voren uit de buurt van de baan van een tegemoetkomende bolus, en de bovenste slokdarm sfincter wordt opgerekt. Kinematische metingen van video fluoroscopisch slikken studies (ook bekend als een MBS of Modified Barium Swallow Studies) zijn de primaire onderzoeksmethode voor het kwantificeren van de verschillende bewegingen van de hyolaryngeal complex 1.
Hoewel kwantitatieve fluoroscopische video metingen zijn nuttig voor het meten slikken functie verschillende referentieassenen scalairen van de meting blijkt dat er die onverenigbaar zijn tussen de verschillende methoden van kinematische metingen 2 zijn. De beweging van de patiënt en arts fluorescoop onder handmatige besturing verwart ook de nauwkeurigheid van het meten van de complexe fysiologische processen. Belangrijker hebben kinematische metingen niet noodzakelijkerwijs structuur naar functie relaties belangrijk na te gaan wanordelijke slikken. Kinematica van het tongbeen in het bijzonder zijn ontworpen om beweging te volgen in een voorste of betere richting verwijzing naar een anatomisch vlak door de wervels. Echter, deze configuratie niet de lijn van de werking van spieren die het tongbeen opschorten vertegenwoordigen.
Een twee-sling mechanisme van hyolaryngeal verhoging van de faryngeale fase van het slikken is geïdentificeerd (Figuur 1) 3,4. De suprahyoid spieren bestaan uit de voorste gespierde sling, en de lange faryngeale spieren bestaan uit de posterior gespierde sling. Deze spieren verhogen verschillende elementen van de hyolaryngeal complex met het tongbeen, strottenhoofd en structuren die de bovenste slokdarmsfincter vormen.
Coördinaat in kaart brengen van hyolaryngeal mechanica gebruikt negen gemakkelijk herkenbare anatomische oriëntatiepunten tot drie skelet hendels en functies van de hyolaryngeal complex vertegenwoordigt bevestigingspunten van de voorste en achterste spieren stroppen (figuur 2) in kaart. Tijdens het slikken, elk skelet hefboom en kenmerk van de hyolaryngeal complex in beweging is. Door het verzamelen van coördinaten, kan het systeem worden vastgelegd in elk tijdsbestek. Goniometrische conversie van coördinaten kan worden gebruikt om meerdere kinematische metingen van hyolaryngeal beweging te genereren tijdens het slikken. Variabelen kunnen worden berekend voor vergelijking met bevindingen in de literatuur of worden gebruikt om nieuwe metingen die structuur naar functie relaties plaats genereren.
Het primaire doel van deze paper is om een methode voor het genereren van meerdere kinematische metingen berekend op basis van een enkele set van anatomische mijlpaal coördinaten verzameld van Modified Barium Swallow (MBS) studies tonen. We documenteren de betrouwbaarheid van deze methode met behulp Intraclass correlatiecoëfficiënten om de interbeoordelaarsbetrouwbaarheid van 6 verschillende onderzoekers, waaronder een deskundige, drie beoordelaars met ervaring, en twee novicen bepalen. Van de kinematische resultaten, worden de verschillen in het slikken mechanica door bolus consistentie geëvalueerd. Tenslotte wordt het door Molefenter en Steele voorgestelde vraag over het belang van de referentie-as gebruikt voor het meten tongbeen beweging aangepakt. Om deze vraag te vergelijken we metingen van tongbeen excursie in verwijzing naar de wervels en in verwijzing naar de onderkaak, berekend op basis van dezelfde set van coördinaten voor beide soorten bolus benaderen. Als deze twee methoden voor het meten hyoid beweging vertegenwoordigen dezelfde structuur om de relaties te functionerenheup, dan zullen de resultaten worden sterk gecorreleerd.
Voor deze studie werden 40 zijaanzicht MBS studies willekeurig geselecteerd uit een verzameling van 139 normale studies onder een door de Georgia Regents University Institutional Review Board en in samenwerking onderzoek met de Evelyn Trammell Instituut voor Voice goedgekeurd en Slikken aan de Medische Universiteit van onderzoeksprotocol South Carolina. Om het nut van deze methode aan te tonen, werden tien variabelen karakteriseren hyolaryngeal kinematica berekend op basis van dezelfde set te coördineren (tabel 1). Zeven van deze berekende metingen zijn eerder in de literatuur, waaronder: anterior, geboden tongbeen afstandsmetingen met betrekking tot de wervels 5; anterior en superieure tongbeen verplaatsing als een verhouding van C2-4 lengte, ook met betrekking tot de wervels 6; superieure beweging van het strottenhoofd verwijzing naar de wervels 7; hyolaryngeal BENADERENDEion 1; en maximum tongbeen excursie in verwijzing naar de wervels 1. Daarnaast werden drie nieuwe metingen berekend: keelholte verkorting benadert de bijlagen van de palatopharyngeus spier, larynx hoogte na een actielijn die de stylopharyngeus en hyoid excursie benadert de bijlagen van de suprahyoid spieren 4,8.
Een deskundige hoofd en hals anatoom (WP), drie onderzoekers met beperkte ervaring metingen (CJ, SR, TT), en twee beginnende onderzoekers (RS, JT) verkregen kaartgegevens te coördineren met de hieronder beschreven protocol. De deskundige (WP) getraind de drie beoordelaars met ervaring, en deze op hun beurt getraind de twee beginnende beoordelaars. Interbeoordelaarsbetrouwbaarheid van coördineren gegevens en resultaten berekend op basis van de coördinaten op onderwerp werd bepaald door Intraclass correlatiecoëfficiënten 9. Tweezijdige t-tests werden uitgevoerd op elke variabele te bepalen statistically significante verschillen in bolustypen. Een Pearson correlatiecoëfficiënt en een determinatiecoëfficiënt werden gebruikt om de overeenkomst tussen de resultaten van tongbeen excursie berekend met de wervels als een referentie-as versus hyoid excursie met de onderkaak als een referentie-as voor de 5 ml dunne vloeistof zwaluw en 5 ml evalueren pudding zwaluw.
Protocol
Representative Results
Discussion
Deze studie demonstreert de bruikbaarheid van een werkwijze met behulp van gegevens van anatomische oriëntatiepunten coördinaat meerdere kinematische metingen van hyolaryngeal beweging berekenen slikken. Interbeoordelaarsbetrouwbaarheid van zes beoordelaars, waaronder twee beginnende beoordelaars, voor coördinaten en berekende variabelen was sterk (ICC> 0.90). Representatieve resultaten van een aselecte steekproef van gezonde, niet-dysfagie volwassenen toonden verschillen in verschillende kinematische variabelen i…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
De auteurs erkennen Kendrea Focht, CSCD, CCC-SLP, en de Evelyn Trammell Instituut voor Voice en slikken aan de Medische Universiteit van Zuid-Carolina, voor het delen van MBS beeldvorming bestanden die gebruikt worden om deze methode aan te tonen. Deze MBS gegevens werden verzameld via extramurale ondersteuning gefinancierd door Grant Number TL1TR000061 (PI: Focht) van het Nationale Centrum voor de bevordering van translationeel Sciences en door Grant Number 1K24DC12801 (PI: Martin-Harris) van het National Institute on Doofheid en andere communicatie-stoornissen, en intramurale steun van Mark en Evelyn Trammell Trust. Deze methoden werden oorspronkelijk ontwikkeld door de hoofdonderzoeker terwijl ondersteund door Grant Nummer F31DC011705 van het National Institute on Doofheid en andere communicatie-stoornissen. De inhoud is uitsluitend de verantwoordelijkheid van de auteurs en niet noodzakelijkerwijs het officiële standpunt van het National Institute on Doofheid en andere communicatie-stoornissen of de National Institutesvan Volksgezondheid.
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).
