Name: 3d ultrasound imaging: fast and cost-effective morphometry of musculoskeletal tissue
Uploaded: 2017-11-27T12:30:00
Duration: 8 min 52 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about 3D Ultrasound Imaging: Fast and Cost-effective Morphometry of Musculoskeletal Tissue at JoVE.com

Авторы очень благодарны Adam Shortland и Никола Фрай, который разделял свои алгоритмы для 3-мерного УЗИ в 2004 году, которые были источником вдохновения для разработки программного обеспечения, используемые в данном исследовании.

Авторы не имеют ничего сообщать.

В области здравоохранения и спорта информация о морфологии мышц является очень ценным в диагностики и/или последующих оценок после лечения или подготовки1. УЗИ (США) представляет собой инструмент, широко используется для визуализации образований мягких тканей в мышечных заболеваний2, критических заболеваний3,4, сердечно-сосудистые заболевания5, неврологических расстройств6, 7,8и последствия физической подготовки6,9,10. США изображений позволяет количественной оценки размер мышц, брошюры длины и угла pennation. Эти морфологические переменные являются важными детерминанты мышечной силы и Длина круга силы нагрузки11,12,13,14,15.
В настоящее время, Тепловизионные измерения США основном выполняются в 2D изображения, при выборе экзаменатор предположительно, подходящую ориентацию и расположение ультразвуковой зонд. Такие 2D методы ограничения морфологических измерений в одной плоскости, в то время как параметр интерес не может присутствовать в этой плоскости. Морфологический анализ требует 3D подход, обеспечивая вне плоскости измерения с использованием 3D опорных точек. Такое 3D морфологических представление мягких тканей известно обеспечиваться магнитно-резонансной томографии (МРТ)16,,1718,19,20. Однако МРТ, дорого и не всегда доступны. Кроме того визуализация мышечных волокон требует специальных МРТ последовательности, такие как (DTI)21тензора диффузии изображений. Экономически эффективные альтернативы МРТ является 3D УЗИ (3DUS). 3DUS подход обеспечивает несколько преимуществ перед МРТ методы, например, она накладывает меньше ограничений для позиционирования тему во время экзамена. 3DUS изображений — это метод последовательно захвата изображений 2D (B-режим США) и размещение их в23,22,массив элемент (вокселей) объем24. Процесс реконструкции изображения 3DUS состоит из пяти шагов: (1) захват серии freehand 2D изображения США; (2) отслеживать положение США зонд, с помощью системы Motion Capture (MoCap); (3) синхронизация мокап позиции и США изображения; (4) расчета местоположения и ориентации ультразвукового изображения в массиве voxel, с помощью калиброванного системы ведения; и (5) размещение эти образы в этот массив вокселей.
3DUS подход успешно применялся для оценки морфологии скелетных мышц15,25,26,27,,2829. Однако предыдущие подходы7,15,25,30 оказались громоздкой, много времени и технически ограничен, как может быть восстановлен лишь небольшие сегменты больших мышц.
Для совершенствования подхода, 3DUS, был разработан новый протокол 3DUS, что позволяет восстановления полного мышц в течение короткого периода времени. Этот протокол статьи описывает использование 3DUS обработки изображений для морфометрия m. мышц бедра (вл) и м. икроножных широких (GM).

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Ultrasound device (Technos MPX)</td>
			<td>Esaote, Italy</td>
			<td>NA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Linear array probe (12.5 Mhz, 5 cm)</td>
			<td>Esaote, Italy</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>Synchronisation device</td>
			<td>VU, NL</td>
			<td>Contact corresponding author</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Calibration frame</td>
			<td>VU, NL</td>
			<td>Contact corresponding author</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermometer</td>
			<td>Greisinger, Germarny</td>
			<td>GTH 175/PT</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Examination table</td>
			<td>NA</td>
			<td>NA</td>
			<td>Any examination table</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Inclinometer</td>
			<td>Lafayette instrument, USA</td>
			<td>ACU001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adjustable Footplate</td>
			<td>VU, NL</td>
			<td>Contact corresponding author</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Torque wrench</td>
			<td>VU, NL</td>
			<td>Contact corresponding author</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Extendable rod</td>
			<td>VU, NL</td>
			<td>Contact corresponding author</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Goniometer (Gollehon)</td>
			<td>Lafayette instrument, USA</td>
			<td>1135</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triangular shaped beam</td>
			<td>NA</td>
			<td>NA</td>
			<td>Made out a piece of stiff foam</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lashing straps</td>
			<td>NA</td>
			<td>NA</td>
			<td>Any lashing strap</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgical skin marker</td>
			<td>NA</td>
			<td>NA</td>
			<td>Any surgical skin marker</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasound transmission gel</td>
			<td>Servoson</td>
			<td>NA</td>
			<td>A sticky gel type is recommended</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

3d ultrasound imaging: fast and cost-effective morphometry of musculoskeletal tissue

Развития цель 3D ультразвуковой визуализации (3DUS) является инженером механизм для выполнения 3D УЗИ морфологический анализ человеческих мышц. 3DUS изображения построены из калиброванного freehand 2D B-режиме УЗИ изображения, которые расположены в массив voxel. УЗИ (США) позволяет количественной оценки размер мышц, брошюры длины и угла pennation. Эти морфологические переменные являются важными факторами, определяющими мышечной силы и длина диапазона нагрузок силы. Представленные протокол описывает подход для определения объема и брошюры длина м. мышц бедра и икроножных m. широких. 3DUS способствует стандартизации с помощью 3D анатомические ссылки. Этот подход обеспечивает быстрый и экономически эффективным подходом для количественной оценки 3D морфология в скелетных мышцах. В области здравоохранения и спорта информация о морфометрия мышц является очень ценным в диагностики и/или последующих оценок после лечения или профессиональной подготовки.

Описаны 3DUS метод был использован для сбора морфологических данных ГМ и ВЛ в четырех мужских человеческих трупов, возраст смерти 76,8 ± 7.9 лет (средний ± SD). Трупов были получены через пожертвование программы Кафедра анатомии и неврологии в Vrije Universiteit медицинский центр (VUmc), Амстердам, Нидерланды. Тела были сохранены с помощью метода бальзамирования, направленные на поддержание морфологические особенности ткани39.
До вскрытия образ 3DUS был сделан из ГМ и ВЛ по методике, описанной. Во время вскрытия кожи, подкожной клетчатки и фасции, наложение ГМ и ВЛ были удалены. Середине продольный разрез был сокращен, принимая ориентацию дистальной апоневроза во внимание. Использование суппорт, длина брошюры был измеренные, на полпути между происхождение и дистального конца мышцы живота. Впоследствии после тенотомия, мышцы живота был расчлененный и погруженной в столбце калиброванные воды. С помощью ImageJ, объемы были измерены на фотографии толщу воды и без мышц живота, и от разницы40был рассчитать объем мышц. Брошюры длины и объема были измерены в три раза, и были рассчитаны значения среднее и стандартное отклонение. Критерий действительности между измерениями метод и вскрытие 3DUS был протестирован с помощью корреляции Пирсона для средняя брошюры длину и мышц тома. Внутри оценщик надежность метода 3DUS, измерения длины и объема производных брошюры был количественно с помощью двухсторонней смешанная модель интра класса коэффициент корреляции (3,3ICC)41и после логарифмического преобразования данных, был рассчитан коэффициент вариации (CV). Действительность брошюры длины и мышц объем измерений были подтверждены значительные и высокая корреляция (r = 0,998, p < 0.01 и r = 0.985, p < 0.01, соответственно). Внутри оценщик надежности метода 3DUS производные измерения длины брошюры и объем был высоким (ICC3,3 0.983, CV 7,3% и ICC3,3 0,998, CV 5,4%, соответственно). Он пришел к выводу, что представленный подход 3DUS является допустимым и надежный инструмент для оценки объема и брошюры длина человека ВЛ и ГМ (Таблица 1).
<img alt="Table 1" src="/files/ftp_upload/55943/55943table1.jpg"> Таблица 1: Данные проверки трупа. C# является число трупа, GM- m. икроножных широких, вл m. мышц бедра. «Вскрытие» показывает результаты от вскрытия трупа, а «3DUS» показывает результаты анализа изображений 3DUS трупов.

Watch this Scientific Journal Video about 3D Ultrasound Imaging: Fast and Cost-effective Morphometry of Musculoskeletal Tissue at JoVE.com

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

3D УЗИ: быстрый и экономически морфометрия костно-мышечной ткани

3D УЗИ изображений (3DUS) позволяет быстро и экономически морфометрия тканей опорно-двигательного аппарата. Мы представляем протокол для измерения объема и брошюры Длина мышцы с помощью 3DUS.

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

Research

JoVE Journal

Medicine

Murine Echocardiography and Ultrasound Imaging

Мышей эхокардиографии и ультразвукового изображения

Rodent models of cardiac pathophysiology represent a valuable research tool to investigate mechanism of disease as well as test new therapeutics.1  ...

A Novel Application of Musculoskeletal Ultrasound Imaging

Роман Применение костно-мышечной ультразвуковой визуализации

Ultrasound is an attractive modality for imaging muscle and tendon  motion during dynamic tasks and can provide a complementary methodological  approach ...

Diagnostic Ultrasound Imaging of Mouse Diaphragm Function

Диагностическая ультразвуковая Визуализация Мышь диафрагмы функции

Function analysis of rodent respiratory skeletal muscles, particularly the diaphragm, is commonly performed by isolating muscle strips using invasive ...

State of the Art Cranial Ultrasound Imaging in Neonates

Государство Арт черепно Ультразвуковое исследование у новорожденных

Cranial ultrasound (CUS) is a reputable tool for brain imaging in critically ill neonates. It is safe, relatively cheap and easy to use, even when a ...

High-frequency Ultrasound Imaging of Mouse Cervical Lymph Nodes

Высокочастотный ультразвуковой визуализации мыши шейных лимфатических узлов

High-frequency ultrasound (HFUS) is widely employed as a non-invasive method for imaging internal anatomic structures in experimental small animal ...

In Vivo Dynamics of Retinal Microglial Activation During Neurodegeneration: Confocal Ophthalmoscopic Imaging and Cell Morphometry in Mouse Glaucoma

In Vivo Dynamics of Retinal Microglial Activation During Neurodegeneration: Confocal Ophthalmoscopic Imaging and Cell Morphometry in Mouse Glaucoma

В Vivo Динамика сетчатки микроглии активации во нейродегенерации: конфокальной офтальмоскопической изображений и клеточной морфометрии в мышь Глаукома

Microglia, which are CNS-resident neuroimmune cells, transform their morphology and size in response to CNS damage, switching to an activated state with ...

3D Whole-heart Myocardial Tissue Analysis

3D цельнозерновой сердца Инфаркт Анализ тканей

Cardiac regenerative therapies aim to protect and repair the injured heart in patients with ischemic heart disease. By injecting stem cells or other ...

Generation of Human 3D Lung Tissue Cultures (3D-LTCs) for Disease Modeling

Generation of Human 3D Lung Tissue Cultures 3D-LTCs for Disease Modeling

Поколение 3D легкое человека тканевых культур (3D-LTCs) для моделирования заболевания

Translation of novel discoveries to human disease is limited by the availability of human tissue-based models of disease. Precision-cut lung slices (PCLS) ...

Use of 3D Robotic Ultrasound for In Vivo Analysis of Mouse Kidneys

Use of 3D Robotic Ultrasound for In Vivo Analysis of Mouse Kidneys

Использование 3D роботизированного ультразвука для анализа почек мыши in vivo

Common modalities for in vivo imaging of rodents include positron emission tomography (PET), computed tomography (CT), magnetic resonance imaging (MRI), ...

Drug Treatment by Central Venous Catheter in a Mouse Model of Angiotensin II Induced Abdominal Aortic Aneurysm and Monitoring by 3D Ultrasound

Медикаментозное лечение центральным венозным катетером в мышиной модели аневризмы брюшной аорты, индуцированной ангиотензином II, и мониторинг с помощью 3D-ультразвука

Since pharmaceutical treatment options are lacking in the clinical management of abdominal aortic aneurysm (AAA), animal models, in particular mouse ...