Name: obtaining quality extended field-of-view ultrasound images of skeletal muscle to measure muscle fascicle length
Uploaded: 2020-12-14T14:00:00
Description: 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

ברצוננו להודות לויקראם דארבה ופטריק פרנקס על הדרכתם הניסיונית. עבודה זו נתמכת על ידי תוכנית מלגת המחקר לתואר שני של הקרן הלאומית למדע תחת מענק מס '. DGE-1324585 וכן NIH R01D084009 ו- F31AR076920. כל הדעות, הממצאים, המסקנות או ההמלצות המובעות בחומר זה הן של המחברים ואינן משקפות בהכרח את עמדות הקרן הלאומית למדע או NIH.

ועדת הביקורת המוסדית של אוניברסיטת נורת'ווסטרן (IRB) אישרה את נהלי מחקר זה. כל המשתתפים שנרשמו לעבודה זו נתנו הסכמה מדעת לפני תחילת הפרוטוקול המפורט להלן. הערה: מערכת אולטרסאונד ספציפית המשמשת במחקר זה היו יכולות EFOV-US ואומץ כי הצלחנו לסקור פרטים על הערכות תוקף עבור האלגוריתם בספרות <sup class="x...

שלבים קריטיים בפרוטוקול.
ישנם כמה מרכיבים קריטיים להשגת תמונות EFOV-US איכותיות המניבות אמצעים באורך פשיסטיים תקפים ואמינים. ראשית, כפי שצוין בשיטה 1.1.2 זה חיוני כי הסונוגרף לקחת זמן כדי להכיר את האנטומיה של השריר להיות בתמונה, כמו גם סביב השרירים, העצמות, ומבנים רקמות ...

אורך פשיסטי הוא פרמטר חשוב של ארכיטקטורת שרירי השלד, אשר בסך הכל מעיד על היכולת של שריר לייצר כוח 1,2. באופן ספציפי, אורך הפשיסטי של השריר מספק תובנה על הטווח המוחלט של אורכים שעליהם שריר יכול לייצר כוח פעיל3,4. לדוגמה, בהינתן שני שרירים בעלי ערכים זהים לכל הפרמטרים האיזומטריים המייצרים כוח (כלומר, אורך סרקומר ממוצע, זווית פניות, אזור חתך פיזיולוגי, מצב התכווצות וכו ') למעט אורך פשיסטי, השריר עם הפשקלים הארוכים יותר יפיק את כוח השיא שלו באורך ארוך יותר ויפיק כוח על פני מגוון רחב יותר של אורכים מאשר השריר עם פשילים קצרים יותר3 . כימות אורך שרירים חשוב להבנת תפקוד שרירים בריא ושינויים ביכולת ייצור הכוח של השריר, אשר יכול להתרחש כתוצאה משינוי אורך השריר (למשל, immobilization5,6, התערבות פעילות גופנית7,8,9, עקב גבוה לובש10) או שינוי בסביבת השריר (למשל, ניתוח העברת גידים11, הסחת דעת גפיים12 ). מדידות של אורך שריר פשיסטי הושגו במקור באמצעות ניסויים קדוורים ex vivo המאפשרים מדידה ישירה של פשיסטים נותחו13,14,15,16. המידע רב הערך שסיפקו ניסויי ex vivo אלה הוביל לעניין ביישום שיטות vivo17,18,19 כדי לענות על שאלות שלא ניתן היה לענות עליהן בגופות; בשיטות vivo מאפשרות כימות של פרמטרי שרירים במצב ילידי כמו גם בתנוחות מפרקים שונות, מצבי התכווצות שרירים שונים, מצבי טעינה או פריקה שונים, ועל פני אוכלוסיות עם תנאים שונים (כלומר בריאים/פצועים, צעירים/זקנים וכו '). לרוב, אולטרסאונד היא השיטה המועסקת כדי להשיג באורכי פשקל שריר vivo18,19,20; הוא מהיר יותר, פחות יקר וקל יותר ליישום מטכניקות הדמיה אחרות, כגון הדמיית טנזור דיפוזיה (DTI)18,21.
אולטרסאונד שדה ראייה מורחב (EFOV-US) הוכח להיות שיטה תקפה ואמינה למדידת אורך שריר fascicle ב vivo. בעוד מיושם בדרך כלל, אולטרסאונד מסורתי (T-US) יש שדה ראייה אשר מוגבל על ידי אורך מערך מתמר אולטרסאונד (בדרך כלל בין 4 ל 6 ס"מ, אם כי יש בדיקות המשתרעות על 10 cm10)18,20. כדי להתגבר על מגבלה זו, Weng et al. פיתחו טכנולוגיית EFOV-US שרוכשת באופן אוטומטי תמונה "פנורמית" מורכבת ודו-ממדית (באורך של עד 60 ס"מ) מסריקת מרחק דינמית מורחבת22. התמונה נוצרת על ידי התאמה יחד, בזמן אמת, רצף של תמונות אולטרסאונד מסורתיות, מצב B כמו מתמר באופן דינמי סורק את מושא העניין. מכיוון שלתמונות T-US רציפות יש אזורים חופפים גדולים, ניתן להשתמש בהבדלים הקטנים מתמונה אחת לאחרת כדי לחשב את תנועת הגשוש ללא שימוש בחיישני תנועה חיצוניים. לאחר חישוב תנועת הבדיקה בין שתי תמונות רצופות, התמונה "הנוכחית" ממוזגת ברציפות עם התמונות הקודמות. שיטת EFOV-US מאפשרת מדידה ישירה של פשיקים ארוכים ומעוקלים בשרירים והודגמה כאמינה על פני שרירים, ניסויים וסונוגרפים23,24,25 ותקפה למשטחים שטוחים ומעוקלים23,26.
יישום אולטרסאונד כדי למדוד את אורך שריר fascicle ב vivo הוא לא טריוויאלי. שלא כמו טכניקות הדמיה אחרות המערבות פרוטוקולים אוטומטיים יותר (כלומר, MRI, CT), אולטרסאונד תלוי במיומנות סונוגרף וידע אנטומי27,28. קיים חשש כי אי-התאמה של בדיקה במישור הפשיסטי עלולה לגרום לשגיאה משמעותית בצעדים פשיסטיים. מחקר אחד מדגים הבדל קטן (בממוצע < 3 מ"מ) במדדים של אורך פשיסטי שנלקח באמצעות אולטרסאונד ו- DTI MRI, אך גם מראה כי דיוק המדידה נמוך (סטיית תקן של הבדל ~ 12 מ"מ)29. ובכל זאת, הוכח כי סונוגרף טירון, עם תרגול והדרכה מסונוגרף מנוסה, יכול להשיג meaures תקף באמצעות EFOV-US23. לכן, יש לעשות מאמצים להפגין פרוטוקולים מתאימים כדי להפחית את טעות האדם ולשפר את הדיוק של מדידות שהושגו באמצעות EFOV-US. בסופו של דבר, פיתוח ושיתוף פרוטוקולים מתאימים עשויים להרחיב את מספר הנסיינים והמעבדות שיכולים לשחזר נתונים באורך פשיסטי מהספרות או להשיג נתונים חדשניים בשרירים שעדיין לא נחקרו ב- vivo.
בפרוטוקול זה, אנו מדגימים כיצד ליישם את שיטת EFOV-US כדי להשיג תמונות שרירים ושלד באיכות גבוהה שניתן להשתמש בהם כדי לכמת את אורך שריר פשיסטי. באופן ספציפי, אנו מתייחסים (א) לאיסוף תמונות EFOV-US של איבר עליון יחיד ושריר גפיים תחתון יחיד (ב) הקובע, בזמן אמת, את "האיכות" של תמונת EFOV-US, ו- (ג) כימות פרמטרים של ארכיטקטורת שרירים במצב לא מקוון. אנו מספקים מדריך מפורט זה כדי לעודד את האימוץ של שיטת EFOV-US להשגת נתוני אורך שריר פשיסטי בשרירים שלא עברו פשיעה ב- vivo בשל הפשיסטים הארוכים שלהם.

<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

אורך שריר פשיסטי, אשר נמדד בדרך כלל vivo באמצעות אולטרסאונד מסורתי, הוא פרמטר חשוב הגדרת כוח הייצור של השריר. עם זאת, מעל 90% מכל שרירי הגפיים העליונות ו -85% מכל שרירי הגפיים התחתונות יש אורכי פשיזם אופטימליים ארוכים יותר משדה הראייה של בדיקות אולטרסאונד מסורתיות נפוצות (T-US). שיטה חדשה יותר, מאומצת בתדירות נמוכה יותר הנקראת אולטרסאונד שדה ראייה מורחב (EFOV-US) יכולה לאפשר מדידה ישירה של פשיסטים ארוכה יותר משדה הראייה של תמונת T-US אחת. שיטה זו, אשר באופן אוטומטי מתאים יחד רצף של תמונות T-US מתוך סריקה דינמית, הוכח להיות תקף ואמין להשגת אורכי שריר פשיסטי ב vivo. למרות שרירי השלד הרבים עם פשיסטים ארוכים והתוקף של שיטת EFOV-US לביצוע מדידות של פשיסטים כאלה, מחקרים מעטים שפורסמו השתמשו בשיטה זו. במחקר זה, אנו מדגימים הן כיצד ליישם את שיטת EFOV-US כדי להשיג תמונות שרירים ושלד באיכות גבוהה וכיצד לכמת את האורכים הפשיסטיים מתמונות אלה. אנו מצפים כי הדגמה זו תעודד את השימוש בשיטת EFOV-US כדי להגדיל את מאגר השרירים, הן באוכלוסיות בריאות והן באוכלוסיות לקויות, שעבורן יש לנו נתונים באורך פשיסטי שרירי vivo.

אולטרסאונד שדה ראייה מורחב (EFOV-US) יושם כדי לקבל תמונות מראשו הארוך של שרירי הזרוע brachii ואת tibialis anibialis ב 4 מתנדבים בריאים (טבלה 1). איור 1 מראה אילו תמונות EFOV-US של שני השרירים שצוו במפגש הדמיה מייצג זה ומדגיש היבטים חשובים של כל תמונה כגון אפונורוזיס שרירים, גיד מרכזי, נת...

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

מחקר זה מתאר כיצד להשיג תמונות שרירים ושלד באיכות גבוהה באמצעות שיטת אולטרסאונד שדה הראייה המורחבת (EFOV-US) לצורך ביצוע אמצעים אורך שריר פשיסטי. אנו מיישמים שיטה זו על שרירים עם פשיסטים המשתרעים על פני שדה הראייה של בדיקות אולטרסאונד מסורתיות נפוצות (T-US).

קבלת איכות מורחב שדה הראייה תמונות אולטרסאונד של שריר השלד כדי למדוד את אורך שריר פשיסטי

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

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Anatomy and Physiology

Medicine

Unit 1

The Muscular System

SCIENTISTS IN ACTION

Myo-mechanical Analysis of Isolated Skeletal Muscle

מיו מכני ניתוח בשרירי השלד מבודדת

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 ...

Skeletal Muscle Gender Dimorphism from Proteomics

שרירי השלד מין Dimorphism מ Proteomics

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

שיטה למדוד טון של שרירים נטיית ציר וסמוך

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

Assay המבוסס תא זרימת cytometry תפוקה גבוהה לזיהוי נוגדנים לN-מתיל-D-aspartate קולטן דופמין או-2 קולטן בסרום אדם

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

Human Skeletal Muscle Biopsy Procedures Using the Modified BergstrÃƒÆ’Ã‚Â¶m Technique

נהלי ביופסיה של שריר שלד אנושי באמצעות טכניקת Bergstrom השתנה

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

דימות תהודה מגנטית כמותי של מחלת שריר שלד

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

גילוי מוקדם של הפרעות בתפקוד הכליות המודינמי סמים באמצעות טכנולוגיה Sonographic בחולדות

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

הערכת אולטראסאונד מבוססת של עורקים הכליליים זרימה והזרימה כלילית ריזרב שימוש בדגם עומס יתר הלחץ בעכברים

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

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

בן אנוש<em&gt; Vastus lateralis</em&gt; ביופסיה בשרירי השלד שימוש וייל-בלייסלי Conchotome

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

אינדוקציה הערכת נזק שרירי השלד Exertional בבני אדם

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