Vi introduserer en kinematisk analysemetode som bruker et tredimensjonalt bevegelsesopptaksapparat som inneholder fire kameraer og databehandlingsprogramvare for å utføre funksjonelle evalueringer under grunnleggende forskning som involverer gnagermodeller.
Sammenlignet med Sciatic Functional Index (SFI), er kinematisk analyse en mer pålitelig og følsom metode for å utføre funksjonelle evalueringer av sciatic nerveskade gnagermodeller. I denne protokollen beskriver vi en ny kinematisk analysemetode som bruker et tredimensjonalt (3D) bevegelsesopptaksapparat for funksjonelle evalueringer ved hjelp av en rottesiatisk nerveknuseskademodell. Først er rotten kjent med tredemølle gange. Markører festes deretter til de utpekte beinlandemerkene, og rotten er laget for å gå på tredemøllen med ønsket hastighet. I mellomtiden registreres rottebevegelsenes bakre lembevegelser ved hjelp av fire kameraer. Avhengig av programvaren som brukes, opprettes markørsporinger ved hjelp av både automatiske og manuelle moduser, og de ønskede dataene produseres etter subtile justeringer. Denne metoden for kinematisk analyse, som bruker et 3D-bevegelsesopptaksapparat, gir mange fordeler, inkludert overlegen presisjon og nøyaktighet. Mange flere parametere kan undersøkes under de omfattende funksjonsevalueringene. Denne metoden har flere mangler som krever vurdering: Systemet er dyrt, kan være komplisert å operere, og kan produsere dataavvik på grunn av hudforskyvning. Likevel er kinematisk analyse ved hjelp av et 3D-bevegelsesopptaksapparat nyttig for å utføre funksjonelle fremre og bakre lemevalueringer. I fremtiden kan denne metoden bli stadig mer nyttig for å generere nøyaktige vurderinger av ulike traumer og sykdommer.
Sciatic Functional Index (SFI) er referansemetoden for å utføre funksjonelle sciatiske nerveevalueringer1. SFI har blitt mye vedtatt og brukes ofte i ulike funksjonelle evalueringsstudier på rottesjianerveskader2,3,4,5,6. Til tross for sin popularitet, er det flere problemer med SFI, inkludert automutilation7, felles kontraktur risiko, og smøring av fotavtrykk8. Disse problemene påvirker alvorlig sin prognostiske verdi9. Derfor kreves en alternativ, mindre feilutsatt metode som erstatning for SFI.
En slik alternativ metode er kinematisk analyse. Dette inkluderer omfattende ganganalyse ved hjelp av sporingsmarkører festet til benete landemerker eller ledd. Kinematisk analyse brukes i økende grad til funksjonelle evalueringer9. Denne metoden blir gradvis anerkjent som et pålitelig og følsomt verktøy for funksjonell evaluering10 uten manglene tilskrives SFI11,12.
I denne protokollen beskriver vi en rekke kinmatiske analyser som bruker et 3D-bevegelsesopptaksapparat bestående av en tredemølle, fire 120 Hz ladet koblede enhetskameraer (CCD) og programvare for databehandling (se Materialtabell). Denne kinematiske analysemetoden er forskjellig fra generell videogang- eller ganganalyseanalyse 13,14. To kameraer er plassert i forskjellige retninger for å registrere bakre lembevegelser fra en enkelt side. Deretter er en 3D digital modell av bakre lem konstruert ved hjelp av datagrafikk9. Vi kan beregne utpekte leddvinkler, for eksempel hofte, kne, ankel og tåledd, ved å nøye oppsummere de faktiske lemdimensjonene. I tillegg kan vi bestemme ulike parametere som skritt/trinnlengde og forholdet mellom holdningsfasen og svingfasen. Disse rekonstruksjonene er basert på en fullstendig rekonstruert 3D digital modell av bakre lemmer, generert fra data som overføres av to sett med kameraer. Selv det imaginære tyngdepunktet (CoG) banen kan beregnes automatisk.
Vi brukte dette 3D-bevegelsesopptaksapparatet til å innføre og vurdere flere kinetiske parametere som avslører funksjonelle endringer over tid i sammenheng med rottesiatisk nerveknuseskademodell.
I denne protokollen er en stabil og kontinuerlig vandrerotte den viktigste komponenten av kinematisk analyse. Tredemøllehastigheten ble satt til 20 cm/s. Denne ganghastigheten er på ingen måte ansett som “høy” hvis rotter beveger seg uten plassbegrensninger16. Likevel er denne hastigheten for rask for utrente rotter å stikke nde gå på tredemøllen og vil sannsynligvis resultere i en unormal gangart og ikke-uniform bevegelser. Disse hendelsene kan påvirke datapålitelighet en alvorlig og au…
The authors have nothing to disclose.
Denne studien ble støttet av JSPS KAKENHI Grant Number JP19K19793, JP18H03129 og JP18K19739.
9-0 nylon suture | Bear Medic Corporation. | T06A09N20-25 | |
Anesthetic Apparatus for Small Animals | SHINANO MFG CO.,LTD. | SN-487-0T | |
ISOFLURANE Inhalation Solution | Pfizer Japan Inc. | (01)14987114133400 | |
Kine Analyzer | KISSEI COMTEC CO.,LTD. | N.A. | A analysis software |
Liquid adhesive | KANBO PRAS CORPORATION | PT-B180 | |
Micro forceps | BRC CO. | 16171080 | |
Motion Recorder | KISSEI COMTEC CO.,LTD. | N.A. | A recording software |
Standard surgical hemostat | Fine Science Tools, Inc. | 12501-13 | |
Surgical blade No.10 | FEATHER Safety Razor CO., LTD | 100D | |
Surgical hemostat | World Precision Instruments | 503740 | |
Three-dimensional motion capture apparatus (KinemaTracer for Animal) | KISSEI COMTEC CO.,LTD. | N.A. | A 3D motion analysis system that consists of cameras |
Three-dimensional(3D) Calculator | KISSEI COMTEC CO.,LTD. | N.A. | A marker tracing software |
Treadmill | MUROMACHI KIKAI CO.,LTD | MK-685 | a treadmill with affialiated the electrical schocker, transparent sheats and a speed control apparatus |