Vikram Darbhe ve Patrick Franks'e deneysel rehberlikleri için teşekkür ederiz. Bu çalışma Ulusal Bilim Vakfı Lisansüstü Araştırma Bursu Programı tarafından Hibe No. DGE-1324585'in yanı sıra NIH R01D084009 ve F31AR076920. Bu materyalde ifade edilen herhangi bir görüş, bulgu ve sonuç veya öneri yazarların görüşleridir ve Ulusal Bilim Vakfı veya NIH'nin görüşlerini yansıtmak zorunda değildir.

Northwestern Üniversitesi Kurumsal İnceleme Kurulu (IRB) bu çalışmanın prosedürlerini onayladı. Bu çalışmaya kayıtlı tüm katılımcılar, aşağıda ayrıntılı olarak açıklanan protokole başlamadan önce bilgilendirilmiş onay vermiştir. NOT: Bu çalışmada kullanılan spesifik ultrason sistemi EFOV-US yeteneklerine sahipti ve bilimsel literatürdeki algoritma hakkındaki ayrıntıları ve geçerlilik değerlendirmelerini gözden geçirebildiğimiz için benimsendi22,26; EFOV-US ile birden fazla sistem de mevcuttur18,20,30. Doğrusal dizi dönüştürücü 14L5 (frekans bant genişliği 5-14 MHz) kullanılmıştır. Bu protokolde görüntülenen kaslar, ABD görüntülerinin yakalandığı ve fasikül uzunluklarının ölçüldüğü kasların sadece küçük bir alt kümesidir (örneğin, triceps25, ekstensor karpi ulnaris23, medial gastrocnemius10, vastus lateralis24, biceps femoris8,31). Bu protokol, sağladığımız iki örneğin ötesindeki kaslara uygulanabilmesi için işaretçiler sağlamak ve gerekli standartları tanımlamak için tasarlanmıştır.
1. Kasların EFOV-ABD görüntülerini toplamak
Hazırlık
<ol><li>Sonograf Hazırlama<ol>
<li>Ultrason sistemini çalıştırmadan önce, sistem güvenliği, sistemin bakımı, sistem kurulumu ve kontrolleri vb. Ayrıca, sistemin EFOV-US görüntülerini elde etme talimatlarını gözden geçirin ve EFOV-US görüntülerini elde etmek için uygulanan yönteme aşina olun. NOT: Farklı ultrason sistemleri, farklı terminoloji kullanarak EFOV-US modunu adlandırmaktadır. Örneğin, burada kullanılan sistemde EFOV modu "Panoramik Görüntüleme" olarak adlandırılır. Çeşitli ticari sistemlerde uygulanan algoritmanın teknik detayları genellikle fikri mülkiyet olsa da ve bu nedenle serbestçe mevcut olmasa da, ibretlik bir incelemeden, panoramik ultrason yeteneklerine sahip birçok ticari sistem Weng ve ark.22 tarafından açıklanana benzer bir yaklaşımı tanımlar. Herhangi bir sistemden elde edilen ölçümlerin genel geçerliliğinin, doğrudan sistemi üreten şirketten daha ayrıntılı bilgi alarak, görüntüleme fantomu26,32 kullanılarak veya başka yollarla (örneğin, hayvan diseksiyonu24 ile karşılaştırıldığında) değerlendirilmesi, insan katılımcıları içeren araştırmalara başlamadan önce önemli bir adım olarak önerilmektedir.</li>
		<li>İlgi çekici kasların anatomisinin yanı sıra çevredeki anatomiye aşina olmak için zaman ayırın. Sonografın ilgi anatomisine aşina olmak için bir anatomi ders kitabı veya tercihen interaktif bir çevrimiçi 3D anatomi modeli kullanması önerilir.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Katılımcı Hazırlığı<ol>
<li>Çalışmanın protokolünü katılımcıya açıklayın ve görüntüleme protokolüne başlamadan önce IRB onaylı onay alın.</li>
		<li>İlgi çekici kaslara erişimi sağlamak için katılımcıdan uygun kıyafetler giymesini isteyin. Örneğin, sonograf bir kol kası resmi yapmayı planlıyorsa, katılımcıdan kısa kollu bir gömlek giymesi istenmelidir.</li>
		<li>Katılımcıyı yerinde kilitlenebilen ayarlanabilir bir sandalyeye oturtun. İlgi çekici kaslara erişim sağlarken katılımcıyı mümkün olduğunca rahat hale getirmek için sandalyeyi ayarlamak için zaman ayırın. NOT: Tamamen düz döşeyebilen ayarlanabilir bir sandalye mevcut değilse, bazı çalışma tasarımları ilgi çekici kaslara (yani hamstrings) erişmek için bir masa kullanılmasını gerektirebilir.</li>
		<li>İlgi çekici kasın yaydığı eklemleri kontrol edilebilen ve tekrarlanan bir duruşa yerleştirin. Anatomik yer işaretlerini bulmak ve goniyometri uygulamak için klinik rehberlik33'i kullanın; ortak koordinat sistemini tanımlamak için ISB standartlarını kullanın34,35. Genel olarak, eklem açısını ölçmek için anatomik yer işaretlerini cilt güvenli işaretleyicisi (Malzeme Masası) ile işaretleyin ve ardından bir el goniometresinin merkezini eklemin dönme ekseni ve goniometrenin kolları eklem segmentleriyle hizalayın. NOT: Pasif kası görüntüliyorsanız, bolluk kasını görüntülememek için ilgi çekici kası nispeten uzatılmış bir konuma yerleştirmeniz önerilir.<ol>
<li>Pazı brachii'yi bu çalışmada belirtildiği gibi çoğaltmak için, ayak destekli, sırt düz, omuz 85 ° kaçırma ve 10 ° yatay fleksiyon, 25 ° fleksiyonda dirsek ve nötrde kol, bilek ve parmaklarla koltuk katılımcıları.</li>
			<li>Bu çalışmada belirtildiği gibi tibialis ön kısmını çoğaltmak için, katılımcıları dizleri 60 ° fleksiyonda ve ayak bileği 15 ° plantar fleksiyonda koltuk.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Görüntüleme protokolü sırasında hareketi en aza indirmek için katılımcıların uzuvlarını bez kayışlar kullanarak sabitleyin.</li>
	</ol>
</li>
</ol>Resim Edinme
<ol start="3"><li>Ultrason sistemini takın ve açın. Muayenenin Kas-İskelet olarak ayarlandığını, kullanılan dönüştürücünün seçildiğini (burada 14L5 kullandık) ve iletim frekansın kas-iskelet görüntüleme için tipik bir frekans aralığı olan 5-17 MHz (burada 11MHz kullanıldı) arasında ayarlandığını sağlayın. Daha yüksek frekanslar genellikle çözünürlüğü artırdığı ancak dalga penetrasyonunu azalttıkları için daha yüzeysel görüntüleme için kullanılır.</li>
	<li>Ayak ipi ayarlarını yapmak için sistem ayarlarına gidin. Bu protokolün amaçları doğrultusunda, görüntülemeyi başlatmak/durdurmak için ayak ipi ayarlamanızı öneririz. Kullanılan ayak pedalı birden fazla pedala sahipse, "Dondur" veya "Duraklat" ve görüntüyü "Yazdır" veya "Sakla" olarak ek pedallar ayarlayın.</li>
	<li>Dönüştürücünün başına bol miktarda ultrason jeli uygulayın.</li>
	<li>Dönüştürücünün katılımcının derisine yaklaşık ilgi alanına yerleştirin.</li>
	<li>Dönüştürücüsü kasın kısa eksen düzleminde hareket ettirin. Dönüştürücünün bir tarafta gösterge adı verilen küçük bir çıkıntlılık olduğunu unutmayın. Dönüştürücünün göstergeye sahip tarafı ultrason görüntüsünün sol tarafına karşılık gelir. Kısa eksende görüntüleme yaparken, sonografın göstergeyi yanal olarak işaretlesin ve sonograf uzun eksende olduğunda, göstergeyi distal olarak işaret edin.</li>
	<li>Kısa eksen düzleminde (kas lifi yönüne dik) ilgi çekici kası tanımlayın ve kas yolunun tam bir görselleştirilmesini elde etmek için dönüştürücü distal ve proksimal hareket ettinin.<ol>
<li>Cilt güvenli mürekkep belirteçleri (Malzeme Tablosu) kullanarak önemli anatomik işaretleri (yani, kasın lateral ve medial kenarları, kas tendon kavşağı ve kas yerleştirme) işaretleyin.</li>
	</ol></li>
	<li>Kasın yeri belirlendikten ve uygun şekilde işaretlendikten sonra, sonografın ultrason dönüştürücüsünü uzun eksen düzleminde (kas lifi yönüne paralel) hareket ettirmesini sağlamak.</li>
	<li>Kasın distal veya proksimal ucundan başlayarak, o noktada fasikül düzlemini tanımlamak için dönüştürücüyü döndürün ve eğin. Doğru dönüştürücü pozisyonu kurulduğunda ciltte bir iz bırakmak.</li>
	<li>Taranmak istenen uzunluğun tamamı boyunca yaklaşık fasikül düzlemi kurulduktan sonra, sonograf uygulamasının bu yolu izlemesini sağlamak.</li>
	<li>Görüntü toplamaya başlamak için ultrason sistemini EFOV-US moduna getirin.</li>
	<li>Kasın bir ucundan başlayarak, görüntü alımına başlamak için ayak istiraritini tıklayın ve ultrason dönüştürücüyü uzun eksende yavaşça ve sürekli hareket ettirin. Kasın sonuna ulaşıldıktan sonra, görüntü alımını sonlandırmak için ayak istirakine tıklayın.</li>
	<li>Pratik yapın ve doğru dönüştürücü yolunu sağlayın. Bu, sürekli olarak "kaliteli" EFOV-US görüntüleri elde etmeden önce birkaç uygulama görüntüsü alabilir (kaliteli görüntülerin açıklanması için bölüm 2'ye bakın).</li>
	<li>Görüntü görünürlüğünü ve netliği en iyi duruma getirmek için aşağıdaki parametrelerdeki ayarlamaları göz önünde bulundurun.<ol>
<li>Derinlik: Görüntünün elde edilmesi, kasın istenen uzunluğu yakalanmadan önce sona ererse, görüntünün derinliğini artırın (burada kullanılan sistemde, görüntü derinliğinin artırılması taramanın olabileceği mutlak uzunluğu arttırır).</li>
		<li>Odak: Odak okunun Görüntü'nün alt yarısına ilgi çekici kasın hemen altına yerleştirin.</li>
		<li>Kazanç: Kazancın görüntünün derinliği boyunca dengelendiklerinden emin olun.</li>
		<li>Hız: Göstergenin yönlendirdiği optimum hızda görüntü (çoğu sistemde panoramik görüntüleme sırasında monitörde bir hız göstergesi görüntülenir).</li>
	</ol></li>
	<li>Niteliksel olarak iyi görüntüler toplandıktan sonra (adım 2.1), görüntüyü kaydetmek için Baskı/Mağaza ayak pedalı pedalı veya kontrol panelinde eşanlamlı bir düğmeye basın.</li>
	<li>Kasın 3 kaliteli EFOV-US görüntüleri elde edilene kadar 1.13-1.16 adımlarını tekrarlayın.</li>
	<li>Tüm ilgi çekici kaslar elde edilene kadar 1.6-1.17 adımlarını tekrarlayın.</li>
	<li>Jeli katılımcının derisinden nazikçe silmek için bir havlu kullanın. Daha sonra katılımcının cildin bölgesini durulamasını veya jelden maruz kalan cildi silmek için nemli bir havlu kullanmasını sağlayın. Kuru.</li>
	<li>Jeli dönüştürücünün başından silin ve dezenfekte edin.</li>
	<li>Görüntüleri sıkıştırılmamış DICOM görüntüleri olarak CD-DVD'ye, flash sürücüye veya yerel ağ üzerinden bilgisayara verin.</li>
</ol>2. EFOV-ABD görüntüsünün "kalitesinin" belirlenmesi
<ol><li>1.13. adımı takiben, sonografın ilgi çekici kasın ve çevresindeki anatominin temel anatomik özelliklerinin kalitesini tanımlamasını ve değerlendirmesini yapın. Bu, sonografın anatomi ve kas-iskelet dokusu ekojenikliği (bir dokunun ultrasonik dalgaları yansıtma yeteneği) bilgisine dayanan nitel bir değerlendirmedir. Bir EFOV-US görüntülerinin niteliksel olarak "iyi" olarak kabul edilmesi için aşağıdakiler karşılanmalıdır:<ol>
<li>Bir kasın herhangi bir uzun eksenli görüntüsünde, sonografın derin ve yüzeysel kas fasyasını temsil eden hiperekoik (parlak) sınırlara sahip hipoekoik (koyu) bir şekil olarak kası açıkça tanımlayıp tanımlayamadan kontrol edin.</li>
		<li>Kas sınırları arasında, sonografın bir kas fasikülünü çevreleyen bağ dokusunu hiperekoik (parlak) çizgiler olarak tanımlayabileceğini kontrol edin. NOT: Çok kalemli kasları görüntülerken, görüntü ayrıca hiperekoik (parlak) bir yapı olarak, derin ve yüzeysel kas fasyası arasında, kas karnında ortaya çıkan merkezi tendonlar içermelidir.</li>
		<li>Görüntünün aşırı bükülme olup olmadığını kontrol edin. Bu genellikle görüntüdeki gölgeler veya boşluklar veya görüntünün üzerinde pürüzlü esnek cetvel çizgisi ile gösterilir.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Görüntüde 2.1'de açıklanan doku yapılarından biri veya daha fazlası eksikse, görüntüyü "niteliksel olarak zayıf" olarak kabul edin ve canlı 2D moduna dönün.</li>
</ol>3. Quanitfying Kas Fasikül Uzunluğu
<ol><li>Kas fasikül uzunluğunu ölçmek için açık kaynaklı bir görüntü işleme platformu olan ImageJ'i kullanın. ImageJ https://imagej.net/Downloads'dan indirilebilir. NOT: ImageJ sıklıkla uygulansa da24,25,31,36,37,38, kas fasikül uzunluğunun nicelemesi diğer görüntü işleme yazılımı8,39 veya özel kodlar40,41 kullanılarak ölçülebilir.</li>
	<li>İndirildikten sonra, Dosya |'na tıklayarak ultrason görüntülerini ImageJ'de DICOM görüntüleri olarak açın Analiz etmek için görüntüyü açın ve seçin.</li>
	<li>DICOM görüntü özelliklerinin korunduğundan emin olmak için Araçlar menüsündeki Düz Çizgi aracını tıklatın ve ultrason görüntüsünün yan tarafındaki cetvelde 0 ila 1 cm arasında düz bir çizgi çizin. Ardından Analiz |'ne gidin Yapılan çizgiyi ölçmek için ölçün. Görüntü özellikleri korunmuşsa, düz çizginin uzunluğu 1 cm olmalıdır.</li>
	<li>Görüntüdeki fasikül uzunluklarını ölçmek için aşağıdakileri tamamlayın.<ol>
<li>Düz Çizgi aracına sağ tıklayın.</li>
		<li>Parçalı Çizgi'yi seçin.</li>
		<li>İmleci görüntünün üzerine taşıyın ve ölçülmek üzere seçilen fasikülün bir ucuna tıklayın. NOT: Sadece fasiküller üzerinde tüm fasikül yolunun (yani bir aponorozdan bir sonraki aponoroza veya aponorozdan merkezi tendona) ikna edici bir şekilde görülebileceği ölçümler yapın.</li>
		<li>Fasikül yolundaki eğriliğin yakalanmasını sağlamak için yol boyunca tıklayın.</li>
		<li>Fasikül yolunun sonuna ulaşıldıktan sonra, satırı sonlandırmak için çift tıklatın ve Analiz | Satırın uzunluğunu ölçmek için ölçün. NOT: İlk ölçüm yapıldığında yeni bir pencere olan "Sonuçlar" açılır. Hangi değerlerin görüntülendiği Sonuçlar penceresinde Sonuçlar | Ölçümleri ayarlayın.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Tek bir görüntüde birden fazla fasikül önlemi alınana kadar 3.4.3-3.4.5 adımlarını yineleyin.</li>
	<li>Dosya |'ne tıklayarak fasikül ölçümlerini kaydetme Sonuçlar sekmesine kaydedin veya değerler kopyalanıp başka bir belgeye/elektronik tabloya yapıştırılabilir.</li>
</ol>

Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.

Protokolde kritik adımlar.
Geçerli ve güvenilir fasikül uzunluğu önlemleri sağlayan kaliteli EFOV-US görüntüleri elde etmek için birkaç kritik bileşen vardır. İlk olarak, yöntem 1.1.2'de belirtildiği gibi, sonografın görüntülenen kas anatomisinin yanı sıra çevredeki kaslar, kemikler ve diğer yumuşak doku yapılarına aşina olması zaman alması önemlidir. Bu, sonografın doğru kası görüntüleme yeteneğini geliştirecek ve birden fazla görünt?...

Fasikül uzunluğu, genel olarak bir kasın kuvvet üretme yeteneğinin göstergesi olan iskelet kası mimarisinin önemli bir parametresidir1,2. Özellikle, bir kasın fasikül uzunluğu, bir kasın aktif kuvvet üretebileceği mutlak uzunluk aralığı hakkında fikir sağlar3,4. Örneğin, fasikül uzunluğu dışında tüm izometrik kuvvet üreten parametreler (yani ortalama sarkom uzunluğu, peniasyon açısı, fizyolojik kesit alanı, kasılma durumu vb.) için aynı değerlere sahip iki kas göz önüne alındığında, daha uzun fasiküllere sahip kas, en yüksek kuvvetini daha uzun bir uzunlukta üretecek ve daha kısa fasiküllere sahip kastan daha geniş bir uzunluk aralığında kuvvet üretecektir3 . Kas fasikül uzunluğunun nicelleştirilmesi, hem sağlıklı kas fonksiyonunu hem de bir kasın kuvvet üretme kapasitesindeki değişiklikleri anlamak için önemlidir, bu da değiştirilmiş kas kullanımı (örneğin, hareketsizleştirme5,6, egzersiz müdahalesi7,8,9, yüksek topuk giyme10) veya kas ortamındaki bir değişiklik (örneğin tendon transfer ameliyatı11, uzuv dikkat dağınıklığı12) sonucu ortaya çıkabilir. ). Kas fasikül uzunluğu ölçümleri başlangıçta diseksiyonlu fasiküllerin doğrudan ölçülen ex vivo kadavra deneyleri ile elde edilmiştir13,14,15,16. Bu ex vivo deneylerinin sağladığı değerli bilgiler, kadavralarda cevaplanamayan soruları ele almak için in vivo yöntemlerin uygulanmasına ilgiye yol açtı17,18,19; in vivo yöntemler, kas parametrelerinin yerel bir durumda, farklı eklem duruşlarında, farklı kas kasılma durumlarında, farklı yükleme veya boşaltma durumlarında ve farklı koşullara sahip popülasyonlarda (örneğin sağlıklı/yaralı, genç/yaşlı vb.) ölçülmesine izin verir. En sık, ultrason in vivo kas fasikül uzunlukları elde etmek için kullanılan yöntemdir18,19,20; difüzyon tensör görüntüleme (DTI)18,21 gibi diğer görüntüleme tekniklerine göre daha hızlı, daha ucuz ve uygulanması daha kolaydır.
Genişletilmiş görüş alanı ultrasonunun (EFOV-US) kas fasikül uzunluğu in vivo ölçümü için geçerli ve güvenilir bir yöntem olduğu gösterilmiştir. Yaygın olarak uygulanırken, geleneksel ultrason (T-US), ultrason dönüştürücünün dizi uzunluğu ile sınırlı olan bir görüş alanına sahiptir (genellikle 4 ila 6 cm arasında, ancak 10 cm10'a kadar uzanan problar olmasına rağmen)18,20. Weng ve arkadaşları, bu sınırlamanın üstesinden gelmek için dinamik, uzun mesafe taramasından otomatik olarak kompozit, iki boyutlu "panoramik" görüntü (60 cm uzunlu) elde eden bir EFOV-US teknolojisi geliştirdi22. Görüntü, dönüştürücü ilgi çekici nesneyi dinamik olarak tararken, gerçek zamanlı olarak, geleneksel, B modu ultrason görüntülerinin bir dizisi ile oluşturulur. Sıralı T-US görüntüleri büyük çakışan bölgelere sahip olduğundan, bir görüntüden diğerine küçük farklar, harici hareket sensörleri kullanmadan prob hareketini hesaplamak için kullanılabilir. Ardışık iki görüntü arasındaki araştırma hareketi hesaplandıktan sonra, "geçerli" görüntü önceki görüntülerle art arda birleştirilir. EFOV-US yöntemi uzun, kavisli kas fasiküllerinin doğrudan ölçümüne izin verir ve kaslar, denemeler ve sonograflar arasında güvenilir olduğu gösterilmiştir23,24,25 ve hem düz hem de kavisli yüzeyler için geçerlidir23,26.
Kas fasikül uzunluğu in vivo ölçmek için ultrason uygulamak önemsiz değildir. Daha otomatik protokoller (yani MRI, BT) içeren diğer görüntüleme tekniklerinin aksine ultrason sonograf becerisine ve anatomik bilgiye bağlıdır27,28. Fasikül düzlemi ile prob yanlış hizalamanın fasikül önlemlerinde önemli hatalara neden olabileceğinden endişe ediliyor. Bir çalışma ultrason ve DTI MRI kullanılarak alınan fasikül uzunluğu ölçülerinde çok az fark (ortalama 3 mm <) göstermekle birlikte ölçüm hassasiyetinin düşük olduğunu göstermektedir (standart fark sapması ~12 mm)29. Yine de, deneyimli bir sonografın pratiği ve rehberliği ile acemi bir sonografın EFOV-US23 kullanarak geçerli meaures elde edebileceği gösterilmiştir. Bu nedenle, insan hatasını azaltmak ve EFOV-US kullanılarak elde edilen ölçümlerin doğruluğunu artırmak için uygun protokolleri göstermek için çaba gösterilmelidir. Sonuç olarak, uygun protokollerin geliştirilmesi ve paylaşılması, literatürden fasikül uzunluğu verilerini çoğaltabilen veya henüz in vivo olarak çalışılmamış kaslarda yeni veriler elde edebilecek deneycilerin ve laboratuvarların sayısını artırabilir.
Bu protokolde, kas fasikül uzunluğunu ölçmek için kullanılabilecek yüksek kaliteli kas-iskelet görüntüleri elde etmek için EFOV-US yönteminin nasıl uygulanacağını gösteriyoruz. Özellikle, (a) tek bir üst eksuzitenin ve tek bir alt eksov kasının EFOV-US görüntülerinin toplanmasına (b) EFOV-US görüntüsünün "kalitesini" gerçek zamanlı olarak belirlemeye ve (c) kas mimarisi parametrelerini çevrimdışı olarak ölçmeye hitap ediyoruz. Uzun fasikülleri nedeniyle in vivo olmayan kaslarda kas fasikül uzunluğu verilerini elde etmek için EFOV-US yönteminin benimsenmesini teşvik etmek için bu ayrıntılı kılavuzu sunuyoruz.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>14L5 linear transducers</td>
			<td>Siemens</td>
			<td>10789396</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acuson S2000 Ultrasound System</td>
			<td>Siemens</td>
			<td>10032746</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adjustable chair (Biodex System)</td>
			<td>Biodex Medical Systems</td>
			<td>System Pro 4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Skin Marker Medium Tip</td>
			<td>SportSafe</td>
			<td>n/a</td>
			<td>Multi-color 4 Pack recommended</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasound Gel - Standard 8 Ounce Non-Sterile Fragrance Free Glacial Tint</td>
			<td>MediChoice, Owens &#38;Minor</td>
			<td>M500812</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

obtaining quality extended field-of-view ultrasound images of skeletal muscle to measure muscle fascicle length

Geleneksel ultrason kullanılarak in vivo olarak yaygın olarak ölçülen kas fasikül uzunluğu, bir kasın kuvvet üretme kapasitesini tanımlayan önemli bir parametredir. Bununla birlikte, tüm üst ektremite kaslarının% 90'ından fazlası ve tüm alt ektremite kaslarının% 85'i, yaygın geleneksel ultrason (T-US) problarının görüş alanından daha uzun optimal fasikül uzunluklarına sahiptir. Genişletilmiş görüş alanı ultrason (EFOV-US) adı verilen daha yeni, daha az sıklıkla benimsenen bir yöntem, tek bir T-US görüntüsünün görüş alanından daha uzun süre fasiküllerin doğrudan ölçümünü sağlayabilir. Dinamik bir taramadan bir dizi T-US görüntüsüne otomatik olarak uyan bu yöntemin, kas fasikül uzunluklarını in vivo elde etmek için geçerli ve güvenilir olduğu gösterilmiştir. Uzun fasiküllere sahip çok sayıda iskelet kaslarına ve EFOV-US yönteminin bu tür fasiküllerin ölçümlerini yapmak için geçerliliğine rağmen, yayınlanan çok az çalışma bu yöntemi kullanmıştır. Bu çalışmada, hem yüksek kaliteli kas-iskelet görüntüleri elde etmek için EFOV-US yönteminin nasıl uygulanacağı hem de bu görüntülerden fasikül uzunluklarının nasıl ölçülebilir olduğu gösterilmiştir. Bu gösterinin, hem sağlıklı hem de bozulmuş popülasyonlarda kas havuzunu artırmak için EFOV-US yönteminin kullanılmasını teşvik edeceğini ve bunun için in vivo kas fasikül uzunluğu verilerine sahip olacağımızı umuyoruz.

4 sağlıklı gönüllüde pazı brachii ve tibialis ön kısmının uzun kafasından görüntü almak için genişletilmiş görüş alanı ultrasonu (EFOV-US) uygulandı (Tablo 1). Şekil 1, bu temsili görüntüleme seansında her iki kasın EFOV-US görüntülerinin ne olduğunu gösterir ve kas aponorozu, merkezi tendon, fasikül yolu vb. Görüntüleme seansı bittikten sonra her bireyde her kas için niteliksel olarak "iyi" 3 görüntü (Şekil 2<...

Watch this Scientific Journal Video about Obtaining Quality Extended Field-of-View Ultrasound Images of Skeletal Muscle to Measure Muscle Fascicle Length at JoVE.com

Obtaining Quality Extended Field-of-View Ultrasound Images of Skeletal Muscle to Measure Muscle Fascicle Length

Bu çalışmada, kas fasikül uzunluğu ölçümleri yapmak amacıyla genişletilmiş görüş alanı ultrasonu (EFOV-US) yöntemi kullanılarak yüksek kaliteli kas-iskelet sistemi görüntülerinin nasıl elde edildiği açıklanmaktadır. Bu yöntemi, yaygın geleneksel ultrason (T-US) problarının görüş alanını geçen fasiküllü kaslara uyguluyoruz.

Kas Fasikül Uzunluğunu Ölçmek için İskelet Kasının Kaliteli Genişletilmiş Görüş Alanı Ultrason Görüntülerinin Elde Ediliyor

Muscle fascicle length, which is commonly measured in vivo using traditional ultrasound, is an important parameter defining a muscle&#8217;s force ...

obtaining-quality-extended-field-view-ultrasound-images-skeletal

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Anatomy and Physiology

Medicine

Unit 1

The Muscular System

SCIENTISTS IN ACTION

3.5K Görüntüleme.  Northwestern University. Bu çalışmada, kas fasikül uzunluğu ölçümleri yapmak amacıyla genişletilmiş görüş alanı ultrasonu (EFOV-US) yöntemi kullanılarak yüksek kaliteli kas-iskelet sistemi görüntülerinin nasıl elde edildiği açıklanmaktadır. Bu yöntemi, yaygın geleneksel ultrason (T-US) problarının görüş alanını geçen fasiküllü kaslara uyguluyoruz.

Video: Obtaining Quality Extended Field-of-View Ultrasound Images of Skeletal Muscle to Measure Muscle Fascicle Length

Myo-mechanical Analysis of Isolated Skeletal Muscle

To assess the in vivo effects of therapeutic interventions for the treatment of muscle disease 1,2,3, quantitative methods are needed that measure force generation and fatigability in treated muscle. We describe a detailed approach to evaluating myo-mechanical properties in freshly explanted hindlimb muscle from the mouse. We describe the atraumatic harvest of mouse extensor digitorum longus muscle, mounting the muscle in a muscle strip myograph (Model 820MS; Danish Myo Technology), and the measurement of maximal twitch and tetanic tension, contraction time, and half-relaxation time, using a square pulse stimulator (Model S48; Grass Technologies). Using these measurements, we demonstrate the calculation of specific twitch and tetanic tension normalized to muscle cross-sectional area, the twitch-to-tetanic tension ratio, the force-frequency relationship curve and the low frequency fatigue curve 4. This analysis provides a method for quantitative comparison between therapeutic interventions in mouse models of muscle disease 1,2,3,5, as well as comparison of the effects of genetic modification on muscle function 6,7,8,9.

To assess the in vivo effects of therapeutic interventions for muscle disease, methods are needed to quantitate force generation and fatigability in treated muscle. We detail an approach to evaluating myo-mechanical properties in explanted mouse hindlimb muscle. This analysis provides a robust approach to quantitating the effects of genetic modification on muscle function, as well as comparison of therapies in mouse models of muscle disease.

İzole İskelet Kası Myo-mekanik Analizi

To assess the in vivo effects of therapeutic interventions for the treatment of muscle disease 1,2,3, quantitative methods are needed that measure force ...

Tıp

Skeletal Muscle Gender Dimorphism from Proteomics

Gross contraction in skeletal muscle is primarily determined by a relatively small number of contractile proteins, however this tissue is also remarkably adaptable to environmental factors1 such as hypertrophy by resistance exercise and atrophy by disuse. It thereby exhibits remodeling and adaptations to stressors (heat, ischemia, heavy metals, etc.)2,3. Damage can occur to muscle by a muscle exerting force while lengthening, the so-called eccentric contraction4. The contractile proteins can be damaged in such exertions and need to be repaired, degraded and/or resynthesized; these functions are not part of the contractile proteins, but of other much less abundant proteins in the cell. To determine what subset of proteins is involved in the amelioration of this type of damage, a global proteome must be established prior to exercise5 and then followed subsequent to the exercise to determine the differential protein expression and thereby highlight candidate proteins in the adaptations to damage and its repair. Furthermore, most studies of skeletal muscle have been conducted on the male of the species and hence may not be representative of female muscle. 
In this article we present a method for extracting proteins reproducibly from male and female muscles, and separating them by two-dimensional gel electrophoresis followed by high resolution digital imaging6. This provides a protocol for spots (and subsequently identified proteins) that show a statistically significant (p &lt; 0.05) two-fold increase or decrease, appear or disappear from the control state. These are then excised, digested with trypsin and separated by high-pressure liquid chromatography coupled to a mass spectrometer (LC/MS) for protein identification (LC/MS/MS)5. This methodology (Figure 1) can be used on many tissues with little to no modification (liver, brain, heart etc.).

A straight-forward set of methods to isolate and determine the identity of the most abundant proteins expressed in skeletal muscle. About 800 spots are discerned on a two-dimensional gel from 10 mg muscle; this allows for the determination of gender-specific protein expression. These methods will give equivalent results in most tissues.

İskelet Kası Cinsiyet Proteomik Dimorfizm

Gross contraction in skeletal muscle is primarily determined by a relatively small number of contractile proteins, however this tissue is also remarkably ...

Method to Measure Tone of Axial and Proximal Muscle

The control of tonic muscular activity remains poorly understood. While abnormal tone is commonly assessed clinically by measuring the passive resistance of relaxed limbs1, no systems are available to study tonic muscle control in a natural, active state of antigravity support. We have developed a device (Twister) to study tonic regulation of axial and proximal muscles during active postural maintenance (i.e. postural tone). Twister rotates axial body regions relative to each other about the vertical axis during stance, so as to twist the neck, trunk or hip regions. This twisting imposes length changes on axial muscles without changing the body's relationship to gravity. Because Twister does not provide postural support, tone must be regulated to counteract gravitational torques. We quantify this tonic regulation by the restive torque to twisting, which reflects the state of all muscles undergoing length changes, as well as by electromyography of relevant muscles. Because tone is characterized by long-lasting low-level muscle activity, tonic control is studied with slow movements that produce "tonic" changes in muscle length, without evoking fast "phasic" responses. Twister can be reconfigured to study various aspects of muscle tone, such as co-contraction, tonic modulation to postural changes, tonic interactions across body segments, as well as perceptual thresholds to slow axial rotation. Twister can also be used to provide a quantitative measurement of the effects of disease on axial and proximal postural tone and assess the efficacy of intervention.

We have developed a device (Twister) to study the regulation of tonic muscle activity during active postural maintenance. Twister measures torsional resistance and muscular responses in standing subjects during twisting of the body axis. The device can be flexibly configured to study various aspects of tonic control across the neck, trunk, and/or hips.

Eksenel ve Proksimal kas tonu ölçün Yöntem

The control of tonic muscular activity remains poorly understood.  While abnormal tone is commonly assessed clinically by measuring the passive resistance ...

High-throughput Flow Cytometry Cell-based Assay to Detect Antibodies to N-Methyl-D-aspartate Receptor or Dopamine-2 Receptor in Human Serum

Over the recent years, antibodies against surface and conformational proteins involved in neurotransmission have been detected in autoimmune CNS diseases in children and adults. These antibodies have been used to guide diagnosis and treatment. Cell-based assays have improved the detection of antibodies in patient serum. They are based on the surface expression of brain antigens on eukaryotic cells, which are then incubated with diluted patient sera followed by fluorochrome-conjugated secondary antibodies. After washing, secondary antibody binding is then analyzed by flow cytometry. Our group has developed a high-throughput flow cytometry live cell-based assay to reliably detect antibodies against specific neurotransmitter receptors. This flow cytometry method is straight forward, quantitative, efficient, and the use of a high-throughput sampler system allows for large patient cohorts to be easily assayed in a short space of time. Additionally, this cell-based assay can be easily adapted to detect antibodies to many different antigenic targets, both from the central nervous system and periphery. Discovering additional novel antibody biomarkers will enable prompt and accurate diagnosis and improve treatment of immune-mediated disorders.

Over the recent years, live cell-based assays have been used successfully to detect antibodies against surface and conformational antigens. Here, we describe a method using high-throughput flow cytometry enabling the analysis of large cohorts of patients. Detection of novel antibodies will improve diagnosis and treatment of immune-mediated disorders.

İnsan Serum içinde N-metil-D-aspartat reseptör ya da dopamin-2 reseptör antikorları algılamak üzere yüksek verimli Flow Cytometry hücre bazlı bir deneyde

Over the recent years, antibodies against surface and conformational proteins involved in neurotransmission have been detected in autoimmune CNS diseases ...

Human Skeletal Muscle Biopsy Procedures Using the Modified Bergstr&#246;m Technique

The percutaneous biopsy technique enables researchers and clinicians to collect skeletal muscle tissue samples. The technique is safe and highly effective. This video describes the percutaneous biopsy technique using a modified Bergstr&#246;m needle to obtain skeletal muscle tissue samples from the vastus lateralis of human subjects. The Bergstr&#246;m needle consists of an outer cannula with a small opening (&#8216;window&#8217;) at the side of the tip and an inner trocar with a cutting blade at the distal end. Under local anesthesia and aseptic conditions, the needle is advanced into the skeletal muscle through an incision in the skin, subcutaneous tissue, and fascia. Next, suction is applied to the inner trocar, the outer trocar is pulled back, skeletal muscle tissue is drawn into the window of the outer cannula by the suction, and the inner trocar is rapidly closed, thus cutting or clipping the skeletal muscle tissue sample. The needle is rotated 90&#176;&#160;and another cut is made. This process may be repeated three more times. This multiple cutting technique typically produces a sample of 100-200 mg or more in healthy subjects and can be done immediately before, during, and after a bout of exercise or other intervention. Following post-biopsy dressing of the incision site, subjects typically resume their activities of daily living right away and can fully participate in vigorous physical activity within 48-72 hr. Subjects should avoid heavy resistance exercise for 48 hr to reduce the risk of herniation of the muscle through the incision in the fascia.

Human Skeletal Muscle Biopsy Procedures Using the Modified Bergstr&amp;#246;m Technique

The purpose of this video is to present the modified Bergstr&#246;m skeletal muscle biopsy technique on human subjects.

Modifiye Bergström Tekniği İnsan İskelet Kası Biyopsi Prosedürleri

The percutaneous biopsy technique enables researchers and clinicians to collect skeletal muscle tissue samples. The technique is safe and highly ...

Quantitative Magnetic Resonance Imaging of Skeletal Muscle Disease

Quantitative magnetic resonance imaging (qMRI) describes the development and use of MRI to quantify physical, chemical, and/or biological properties of living systems. Neuromuscular diseases often exhibit a temporally varying, spatially heterogeneous, and multi-faceted pathology. The goal of this protocol is to characterize this pathology using qMRI methods. The MRI acquisition protocol begins with localizer images (used to locate the position of the body and tissue of interest within the MRI system), quality control measurements of relevant magnetic field distributions, and structural imaging for general anatomical characterization. The qMRI portion of the protocol includes measurements of the longitudinal and transverse relaxation time constants (T1 and T2, respectively). Also acquired are diffusion-tensor MRI data, in which water diffusivity is measured and used to infer pathological processes such as edema. Quantitative magnetization transfer imaging is used to characterize the relative tissue content of macromolecular and free water protons. Lastly, fat-water MRI methods are used to characterize fibro-adipose tissue replacement of muscle. In addition to describing the data acquisition and analysis procedures, this paper also discusses the potential problems associated with these methods, the analysis and interpretation of the data, MRI safety, and strategies for artifact reduction and protocol optimization.

Neuromuscular diseases often exhibit a temporally varying, spatially heterogeneous, and multi-faceted pathology. The goal of this protocol is to characterize this pathology using non-invasive magnetic resonance imaging methods.

İskelet Kası Hastalığının kantitatif Manyetik Rezonans Görüntüleme

Quantitative magnetic resonance imaging (qMRI) describes the development and use of MRI to quantify physical, chemical, and/or biological properties of ...

Early Detection of Drug-Induced Renal Hemodynamic Dysfunction Using Sonographic Technology in Rats

The kidney normally functions to maintain hemodynamic homeostasis and is a major site of damage caused by drug toxicity. Drug-induced nephrotoxicity is estimated to contribute to 19- 25% of all clinical cases of acute kidney injury (AKI) in critically ill patients. AKI detection has historically relied on metrics such as serum creatinine (sCr) or blood urea nitrogen (BUN) which are demonstrably inadequate in full assessment of nephrotoxicity in the early phase of renal dysfunction. Currently, there is no robust diagnostic method to accurately detect hemodynamic alteration in the early phase of AKI while such alterations might actually precede the rise in serum biomarker levels. Such early detection can help clinicians make an accurate diagnosis and help in in decision making for therapeutic strategy. Rats were treated with Cisplatin to induce AKI. Nephrotoxicity was assessed for six days using high-frequency sonography, sCr measurement and upon histopathology of kidney. Hemodynamic evaluation using 2D and Color-Doppler images were used to serially study nephrotoxicity in rats, using the sonography. Our data showed successful drug-induced kidney injury in adult rats by histological examination. Color-Doppler based sonographic assessment of AKI indicated that resistive-index (RI) and pulsatile-index (PI) were increased in the treatment group; and peak-systolic velocity (mm/s), end-diastolic velocity (mm/s) and velocity-time integral (VTI, mm) were decreased in renal arteries in the same group. Importantly, these hemodynamic changes evaluated by sonography preceded the rise of sCr levels. Sonography-based indices such as RI or PI can thus be useful predictive markers of declining renal function in rodents. From our sonography-based observations in the kidneys of rats that underwent AKI, we showed that these noninvasive hemodynamic measurements may consider as an accurate, sensitive and robust method in detecting early stage kidney dysfunction. This study also underscores the importance of ethical issues associated with animal use in research.

Early stage hemodynamic dysfunction is critical to the development of kidney disease. Yet, detection methodologies are limited. Recent advances in sonography provide a noninvasive, accurate option for early detection of kidney injury. This study outlines a step-by-step, sonographic methodology for detecting kidney dysfunction using a drug-induced nephrotoxicity rat model.

Sıçanlarda sonografik Teknoloji Kullanımı İlaç Kaynaklı Böbrek Hemodinamik Bozukluğu Erken Tespiti

The kidney normally functions to maintain hemodynamic homeostasis and is a major site of damage caused by drug toxicity. Drug-induced nephrotoxicity is ...

Ultrasound Based Assessment of Coronary Artery Flow and Coronary Flow Reserve Using the Pressure Overload Model in Mice

Transthoracic Doppler echocardiography (TTDE) is a clinically useful, noninvasive tool for studying coronary artery flow velocity and coronary flow reserve (CFR) in humans. Reduced CFR is accompanied by marked intramyocardial and pericoronary fibrosis and is used as an indication of the severity of dysfunction. This study explores, step-by-step, the real-time changes measured in the coronary flow velocity, CFR and systolic to diastolic peak velocity (S/D) ratio in the setting of an aortic banding model in mice. By using a Doppler transthoracic imaging technique that yields reproducible and reliable data, the method assesses changes in flow in the septal coronary artery (SCA), for a period of over two weeks in mice, that previously either underwent aortic banding or thoracotomy. 
During imaging, hyperemia in all mice was induced by isoflurane, an anesthetic that increased coronary flow velocity when compared with resting flow. All images were acquired by a single imager. Two ratios, (1) CFR, the ratio between hyperemic and baseline flow velocities, and (2) systolic (S) to diastolic (D) flow were determined, using a proprietary software and by two independent observers. Importantly, the observed changes in coronary flow preceded LV dysfunction as evidenced by normal LV mass and fractional shortening (FS). 
The method was benchmarked against the current gold standard of coronary assessment, histopathology. The latter technique showed clear pathologic changes in the coronary artery in the form of peri-coronary fibrosis that correlated to the flow changes as assessed by echocardiography. 
The study underscores the value of using a non-invasive technique to monitor coronary circulation in mouse hearts. The method minimizes redundant use of research animals and demonstrates that advanced ultrasound-based indices, such as CFR and S/D ratios, can serve as viable diagnostic tools in a variety of investigational protocols including drug studies and the study of genetically modified strains.

Coronary flow reserve (CFR) is useful for assessment of myocardial oxygen demand and evaluation of cardiovascular risk. This study establishes a step-by-step transthoracic Doppler echocardiographic (TTDE) method for longitudinal monitoring of the changes in CFR, as measured from coronary artery in mice, under the experimental pressure overload of aortic banding.

Farelerde Basınç Aşırı Modeli Koroner Arter Akış ve Koroner Akım Rezervi Ultrason Dayalı Değerlendirme

Transthoracic Doppler echocardiography (TTDE) is a clinically useful, noninvasive tool for studying coronary artery flow velocity and coronary flow ...

Human Vastus Lateralis Skeletal Muscle Biopsy Using the Weil-Blakesley Conchotome

Percutaneous muscle biopsy using the Weil-Blakesley conchotome is well established in both clinical and research practice. It is a safe, effective and well tolerated technique. The Weil-Blakesley conchotome has a sharp biting tip with a 4 - 6 mm wide hollow. It is inserted through a 5 - 10 mm skin incision and can be maneuvered for controlled tissue penetration. The tip is opened and closed within the tissue and then rotated through 90 -180&#176; to cut the muscle. The amount of muscle obtained following repeated sampling can vary from 20 mg to 290 mg which can be processed for both histology and molecular studies. The wound needs to be kept dry and vigorous physical activity kept to a minimum for approximately 72 hr although normal levels of activity can restart immediately following the procedure. This procedure is safe and effective when close attention is paid to the selection of subjects, full asepsis and post procedure care. &#160;Both right and left vastus lateralis are suitable for biopsy dependent on participant preference.

Human Vastus Lateralis Skeletal Muscle Biopsy Using the Weil-Blakesley Conchotome

This video demonstrates the technique of percutaneous muscle biopsy of the human vastus lateralis using the Weil-Blakesley conchotome.

İnsan<em&gt; Vastus lateralis</em&gt; Weil-Blakesley Conchotome kullanılması İskelet Kası Biyopsi

Percutaneous muscle biopsy using the Weil-Blakesley conchotome is well established in both clinical and research practice. It is a safe, effective and ...

Induction and Assessment of Exertional Skeletal Muscle Damage in Humans

Contraction-induced muscle damage via voluntary eccentric (lengthening) contractions offers an excellent model for studying muscle adaptation and recovery in humans. Herein we discuss the design of an eccentric exercise protocol to induce damage in the quadriceps muscles, marked by changes in strength, soreness, and plasma creatine kinase levels. This method is simple, ethical, and widely applicable since it is performed in human participants and eliminates the interspecies translation of the results. Subjects perform 300 maximal eccentric contractions of the knee extensor muscles at a speed of 120&#176;/sec on an isokinetic dynamometer. The extent of the damage is measurable using relatively non-invasive isokinetic and isometric measures of strength loss, soreness, and plasma creatine kinase levels over several days following the exercise. Therefore, its application can be directed to specific populations in an attempt to identify mechanisms for muscle adaptation and regeneration.

This article describes a safe and reliable method to induce and quantify exertional skeletal muscle damage in human subjects.

İndüksiyon ve İnsanlarda Egzersizde İskelet Kası Hasar değerlendirilmesi

Contraction-induced muscle damage via voluntary eccentric (lengthening) contractions offers an excellent model for studying muscle adaptation and recovery ...