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 &amp;amp;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

Universidad de Cartagena UDEC

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Anatomy and Physiology

Medicine

Unit 1

The Muscular System

SCIENTISTS IN ACTION

3.6K 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

A Novel Application of Musculoskeletal Ultrasound Imaging

Ultrasound is an attractive modality for imaging muscle and tendon motion during dynamic tasks and can provide a complementary methodological approach for biomechanical studies in a clinical or laboratory setting. Towards this goal, methods for quantification of muscle kinematics from ultrasound imagery are being developed based on image processing. The temporal resolution of these methods is typically not sufficient for highly dynamic tasks, such as drop-landing. We propose a new approach that utilizes a Doppler method for quantifying muscle kinematics. We have developed a novel vector tissue Doppler imaging (vTDI) technique that can be used to measure musculoskeletal contraction velocity, strain and strain rate with sub-millisecond temporal resolution during dynamic activities using ultrasound. The goal of this preliminary study was to investigate the repeatability and potential applicability of the vTDI technique in measuring musculoskeletal velocities during a drop-landing task, in healthy subjects. The vTDI measurements can be performed concurrently with other biomechanical techniques, such as 3D motion capture for joint kinematics and kinetics, electromyography for timing of muscle activation and force plates for ground reaction force. Integration of these complementary techniques could lead to a better understanding of dynamic muscle function and dysfunction underlying the pathogenesis and pathophysiology of musculoskeletal disorders.

We describe a new ultrasound-based vector tissue Doppler imaging technique to measure muscle contraction velocity, strain and strain rate with sub-millisecond temporal resolution during dynamic activities. This approach provides complementary measurements of dynamic muscle function and could lead to a better understanding of mechanisms underlying musculoskeletal disorders.

Kas-iskelet Ultrason Görüntüleme Bir Roman Uygulama

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

X-ray Diffraction of Intact Murine Skeletal Muscle as a Tool for Studying the Structural Basis of Muscle Disease

Transgenic mouse models have been important tools for studying the relationship of genotype to phenotype for human diseases including those of skeletal muscle. Mouse skeletal muscle has been shown to produce high quality X-ray diffraction patterns on third generation synchrotron beamlines providing an opportunity to link changes at the level of the genotype to functional phenotypes in health and disease by determining the structural consequences of genetic changes. We present detailed protocols for preparation of specimens, collecting the X-ray patterns and extracting relevant structural parameters from the X-ray patterns that may help guide experimenters wishing to perform such experiments for themselves.

We present detailed protocols for performing small-angle X-ray diffraction experiments using intact mouse skeletal muscles. With the wide availability of transgenic mouse models for human diseases, this experimental platform can form a useful test bed for elucidating the structural basis of genetic muscle diseases

Kas hastalığının yapısal temelini Incelemek için bir araç olarak bozulmamış Murine Iskelet kasının X-ışını kırması

Transgenic mouse models have been important tools for studying the relationship of genotype to phenotype for human diseases including those of skeletal ...

Gelişim Biyolojisi

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 ...

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

The developmental goal of 3D ultrasound imaging (3DUS) is to engineer a modality to perform 3D morphological ultrasound analysis of human muscles. 3DUS images are constructed from calibrated freehand 2D B-mode ultrasound images, which are positioned into a voxel array. Ultrasound (US) imaging allows quantification of muscle size, fascicle length, and angle of pennation. These morphological variables are important determinants of muscle force and length range of force exertion. The presented protocol describes an approach to determine volume and fascicle length of m.&#160;vastus lateralis and m.&#160;gastrocnemius medialis. 3DUS facilitates standardization using 3D anatomical references. This approach provides a fast and cost-effective approach for quantifying 3D morphology in skeletal muscles. In healthcare and sports, information on the morphometry of muscles is very valuable in diagnostics and/or follow-up evaluations after treatment or training.

3D ultrasound imaging (3DUS) allows fast and cost-effective morphometry of musculoskeletal tissues. We present a protocol to measure muscle volume and fascicle length using 3DUS.

3D ultrason görüntüleme: hızlı ve uygun maliyetli morfometri kas-iskelet dokusunun

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

Simultaneous Brightfield, Fluorescence, and Optical Coherence Tomographic Imaging of Contracting Cardiac Trabeculae Ex Vivo

In cardiac muscle, intracellular Ca2+ transients activate contractile myofilaments, causing contraction, macroscopic shortening, and geometric&#160;deformation. Our understanding of the internal relationships between these events has been limited because we can neither &#39;see&#39; inside the muscle nor precisely track the spatio-temporal nature of excitation-contraction dynamics. To resolve these problems, we have constructed a device that combines a suite of imaging modalities. Specifically, it integrates a brightfield microscope to measure local changes of sarcomere length and tissue strain, a fluorescence microscope to visualize the Ca2+ transient, and an optical coherence tomograph to capture the tissue&#39;s geometric&#160;changes throughout the time-course of a cardiac cycle. We present here the imaging infrastructure and associated data collection framework. Data are collected from isolated rod-like tissue structures known as trabeculae carneae. In our instrument, a pair of position-controlled platinum hooks hold each end of an ex vivo muscle sample while it is continuously superfused with nutrient-rich saline solution. The hooks are under independent control, permitting real-time control of muscle length and force. Lengthwise translation enables the piecewise scanning of the sample, overcoming limitations associated with the relative size of the microscope imaging window (540 &#181;m by 540 &#181;m) and the length of a typical trabecula (&#62;2000 &#181;m). Platinum electrodes at either end of the muscle chamber stimulate the trabecula at a user-defined rate. We exploit the stimulation signal as a trigger for synchronizing the data from each imaging window to reconstruct the entire sample twitching under steady-state conditions. Applying image-processing techniques to these brightfield imaging data provides tissue displacement and sarcomere length maps. Such a collection of data, when incorporated into an experiment-modeling pipeline, will provide a deeper understanding of muscle contractile homogeneity and heterogeneity in physiology and pathophysiology.

Simultaneous Brightfield, Fluorescence, and Optical Coherence Tomographic Imaging of Contracting Cardiac Trabeculae Ex Vivo

This protocol presents a collection of sarcomere, calcium, and macroscopic geometric&#160;data from an actively contracting cardiac trabecula ex vivo. These simultaneous measurements are made possible by the integration of three imaging modalities.

Kardiyak Trabeculae Ex Vivo'nun Eşzamanlı Brightfield, Floresan ve Optik Tutarlılık Tomografik Görüntülemesi

In cardiac muscle, intracellular Ca2+ transients activate contractile myofilaments, causing contraction, macroscopic shortening, and ...

Biyomühendislik

Muscle Function Obtained with Motion Mode Ultrasound and Surface Electromyography during Core Endurance Exercise

Motion mode (M-mode) ultrasound allows researchers and clinicians to measure the change of muscle thickness across time. Muscle thickness can be measured between fascial borders at a given time point during an exercise. This selected time point produces a one-dimensional image resulting in real-time, live observation of anatomy. Ultrasound used during functional movement can be referred to as dynamic ultrasound; this is feasible and reliable with the use of a linear transducer, elastic belt, and foam block to secure consistent transducer placement. The lateral abdominal wall is commonly investigated using ultrasound due to the overlapping nature of the muscles. Surface electromyography (sEMG) can complement M-mode ultrasound imaging because it measures the electrical representation of muscle activation. There is minimal evidence using M-mode ultrasound and sEMG simultaneously during core exercise. Exercises that challenge the core musculature involve both isometric holds (e.g., side plank), as well as oscillatory extremity movements (e.g., dead bug). In this study, both instruments will be used simultaneously to measure core muscle function during exercise. Ultrasound measurements will be obtained using a linear transducer and ultrasound unit, and sEMG measurements will be acquired from a wireless sEMG system. To make comparisons between participants and exercises, normalization methods using static, exercise starting positions for both instruments will be used. An activation ratio will be used for ultrasound and calculated by dividing the contracted thickness (thickness during a time point of exercise) by the rested (starting position) thickness. Muscle thickness will be measured in centimeters from the superior inferior fascial border to inferior superior fascial border. These methods aim to offer an innovative and practical measurement of muscle function with M-mode ultrasound and sEMG during core endurance exercises.

This protocol uses motion mode ultrasound and surface electromyography simultaneously to measure muscle function of the core. Muscle thickness and activation of the local stabilizers (e.g., transverse abdominis, internal oblique) and global movers (e.g., external oblique) is achievable during specific time points of the side plank and dead bug exercises.

Çekirdek Dayanıklılık Egzersizi Sırasında Hareket Modu Ultrasonu ve Yüzey Elektromiyografisi ile Elde Edilen Kas Fonksiyonu

Motion mode (M-mode) ultrasound allows researchers and clinicians to measure the change of muscle thickness across time. Muscle thickness can be measured ...

Aşil tendon morfolojisinin ultrasonla değerlendirilmesi

Measurement of Healthy and Injured Triceps Surae Morphology

Achilles tendon injuries occur throughout the lifespan and can negatively affect quality of life and overall health. Achilles tendinopathy is generally classified as an overuse injury associated with fusiform tendon thickening, neovascularization, and interstitial tendon degeneration. Current literature suggests these structural changes are associated with&#160;symptoms and lower physical activity levels, as well as&#160;symptoms and lower extremity function in the long term. Surgically and non-surgically managed Achilles tendon ruptures result in increased tendon cross-sectional area (CSA) and a lengthened Achilles tendon. Both structural outcomes have clinical implications, as larger CSA positively predicts function, whereas increased tendon lengthening predicts reduced function after Achilles tendon rupture. Given the relationship between structural changes associated with Achilles tendon injuries for both injury severity and injury recovery, it is critical to be able to quantify Achilles tendon structure reliably and accurately. Silbernagel&#39;s group has established a valid and reliable method for efficiently evaluating triceps surae muscle and tendon structure. In this protocol, B-mode musculoskeletal ultrasound imaging is used to measure triceps surae structure, including Achilles tendon thickness and CSA, soleus thickness, and the presence of additional findings (calcifications and bursitis). B-mode extended field-of-view is used to measure Achilles tendon length and gastrocnemius anatomical CSA. Finally, power Doppler is used to identify intratendinous neovascularization. Quantification of triceps surae structure allows for comparison between limbs as well as longitudinal changes in response to exercise and treatment for healthy individuals and those with Achilles tendon injuries. This protocol has been used in many research studies to date and proves valuable in understanding the relationship between tendon structure and injury development, severity, and recovery. As ultrasound devices are becoming more affordable and portable, this protocol proves promising as a clinical tool, given its quick and efficient methods.

Yazar Spotlight: Aşil Tendonu Yaralanmalarının Karmaşıklıklarını Keşfetmek — Araştırma ve Gelecekteki Yönergeler

Ultrasound imaging is becoming more accessible in clinical and research settings, and a consistent protocol will be beneficial for comparison between studies and for clinical interpretations. This protocol for ultrasound evaluation is a valid and reliable method to evaluate Achilles tendon morphology in healthy, tendinopathic, and ruptured tendons.

Sağlıklı ve Yaralı Triceps Surae Morfolojisinin Ölçülmesi

Achilles tendon injuries occur throughout the lifespan and can negatively affect quality of life and overall health. Achilles tendinopathy is generally ...

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

Özet

Daha Fazla Video Keşfet

Bu videodaki bölümler

İzole İskelet Kası Myo-mekanik Analizi

Kas-iskelet Ultrason Görüntüleme Bir Roman Uygulama

Kas hastalığının yapısal temelini Incelemek için bir araç olarak bozulmamış Murine Iskelet kasının X-ışını kırması

İskelet Kası Hastalığının kantitatif Manyetik Rezonans Görüntüleme

3D ultrason görüntüleme: hızlı ve uygun maliyetli morfometri kas-iskelet dokusunun

Kardiyak Trabeculae Ex Vivo'nun Eşzamanlı Brightfield, Floresan ve Optik Tutarlılık Tomografik Görüntülemesi

Çekirdek Dayanıklılık Egzersizi Sırasında Hareket Modu Ultrasonu ve Yüzey Elektromiyografisi ile Elde Edilen Kas Fonksiyonu

Sağlıklı ve Yaralı Triceps Surae Morfolojisinin Ölçülmesi

Sağlıklı ve Yaralı Triceps Surae Morfolojisinin Ölçülmesi

Sağlıklı ve Yaralı Triceps Surae Morfolojisinin Ölçülmesi