Análisis cinemático 3D para la evaluación funcional en el modelo de rata de lesión de aplastamiento de nervios ciáticos
Summary
Introducimos un método de análisis cinemático que utiliza un aparato de captura de movimiento tridimensional que contiene cuatro cámaras y software de procesamiento de datos para realizar evaluaciones funcionales durante la investigación fundamental que involucra modelos de roedores.
Abstract
En comparación con el índice funcional ciático (FiSi), el análisis cinemático es un método más confiable y sensible para realizar evaluaciones funcionales de modelos de roedores de lesión del nervio ciático. En este protocolo, describimos un nuevo método de análisis cinemático que utiliza un aparato de captura de movimiento tridimensional (3D) para evaluaciones funcionales utilizando un modelo de lesión por aplastamiento del nervio ciático de rata. En primer lugar, la rata está familiarizada con la pisada. Los marcadores se unen a los puntos de referencia óseos designados y la rata se hace para caminar en la cinta de correr a la velocidad deseada. Mientras tanto, los movimientos posteriores de las extremidades de la rata se graban utilizando cuatro cámaras. Dependiendo del software utilizado, los trazados de marcadores se crean utilizando los modos automático y manual y los datos deseados se producen después de ajustes sutiles. Este método de análisis cinemático, que utiliza un aparato de captura de movimiento 3D, ofrece numerosas ventajas, incluyendo una precisión y precisión superiores. Se pueden investigar muchos más parámetros durante las evaluaciones funcionales integrales. Este método tiene varias deficiencias que requieren consideración: El sistema es caro, puede ser complicado de operar y puede producir desviaciones de datos debido al cambio de piel. Sin embargo, el análisis cinemático utilizando un aparato de captura de movimiento 3D es útil para realizar evaluaciones funcionales de las extremidades anteriores y posteriores. En el futuro, este método puede ser cada vez más útil para generar evaluaciones precisas de diversos traumas y enfermedades.
Introduction
El índice funcional ciático (FiSi) es el método de referencia para llevar a cabo evaluaciones funcionales del nervio ciático1. El SFI ha sido ampliamente adoptado y se utiliza con frecuencia dentro de varios estudios de evaluación funcional sobre lesiones del nervio ciático de rata2,3,4,5,6. A pesar de su popularidad, hay varios problemas con SFI, incluyendo automutilación7,riesgo de contractura conjunta, y manchado de las huellas8. Estos problemas afectan seriamente a su valor pronóstico9. Por lo tanto, se requiere un método alternativo, menos propenso a errores como sustituto de la SFI.
Uno de estos métodos alternativos es el análisis cinemático. Esto incluye un análisis completo de la marcha utilizando marcadores de seguimiento conectados a puntos de referencia óseos o articulaciones. El análisis cinemático se utiliza cada vez más para las evaluaciones funcionales9. Este método se está reconociendo progresivamente como una herramienta fiable y sensible para la evaluación funcional10 sin las deficiencias atribuidas al SFI11,12.
En este protocolo, describimos una serie de análisis cinemáticos que utilizan un aparato de captura de movimiento 3D que consta de una cinta de correr, cuatro cámaras de dispositivoacoplado cargado (CCD) de 120 Hz y software de procesamiento de datos (ver Tabla de materiales). Este método de análisis cinemático difiere del video general a pie o análisis de marcha13,14. Dos cámaras se colocan en diferentes direcciones para grabar los movimientos de las extremidades posteriores desde un solo lado. Posteriormente, se construye un modelo digital 3D de la extremidad posterior utilizando gráficos por ordenador9. Podemos calcular los ángulos articulares designados, como la cadera, la rodilla, el tobillo y la articulación de los dedos de los dedos, recapitulando de cerca las dimensiones reales de las extremidades. Además, podemos determinar varios parámetros como la longitud de zancada/paso y la relación de la fase de postura con la fase de oscilación. Estas reconstrucciones se basan en un modelo digital 3D completamente reconstruido de las extremidades posteriores, generado a partir de datos transmitidos por dos conjuntos de cámaras. Incluso la trayectoria imaginaria del centro de gravedad (CoG) se puede calcular automáticamente.
Utilizamos este aparato de captura de movimiento 3D para introducir y evaluar múltiples parámetros cinemáticos que revelan cambios funcionales a lo largo del tiempo en el contexto del modelo de lesión por aplastamiento del nervio ciático de rata.
Protocol
Representative Results
Discussion
En este protocolo, una rata estable y continuamente caminante es el componente más vital del análisis cinemático. La velocidad de la cinta de correr se estableció en 20 cm/s. Esta velocidad de marcha no se considera de ninguna manera “alta” si las ratas se mueven sin restricciones de espacio16. Sin embargo, esta velocidad es demasiado rápida para que las ratas no entrenadas caminen fácilmente en la cinta de correr y probablemente resultaría en una marcha anormal y movimientos no uniformes. …
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este estudio fue apoyado por JSPS KAKENHI Grant Number JP19K19793, JP18H03129 y JP18K19739.
Materials
| 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 |
Referências
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