Sciatic 신경 호감 상해의 쥐 모형에 있는 기능 평가를 위한 3D 운동학 분석
Summary
설치류 모델과 관련된 기초 연구 과정에서 기능 평가를 수행하기 위해 4대의 카메라와 데이터 처리 소프트웨어가 포함된 3차원 모션 캡처 장치를 사용하는 운동학 분석 방법을 소개합니다.
Abstract
SCIATIC 기능 지수(SFI)와 비교하여 운동학 분석은 심막 신경 손상 설치류 모델의 기능적 평가를 수행하기 위한 보다 안정적이고 민감한 방법입니다. 이 프로토콜에서, 우리는 쥐 심낭 신경 호감 상해 모델을 사용하여 기능 평가를 위한 3차원(3D) 모션 캡처 장치를 사용하는 새로운 운동학 분석 방법을 기술한다. 첫째, 쥐는 러닝머신 걷기에 익숙합니다. 마커는 지정된 뼈 랜드 마크에 부착하고 쥐는 원하는 속도로 러닝 머신에 걸어 만들어집니다. 한편, 쥐의 후방 사지 움직임은 4 개의 카메라를 사용하여 기록됩니다. 사용되는 소프트웨어에 따라 마커 추적은 자동 모드와 수동 모드를 모두 사용하여 생성되며 원하는 데이터는 미묘한 조정 후에 생성됩니다. 3D 모션 캡처 장치를 사용하는 이 운동 분석 방법은 뛰어난 정밀도와 정확도를 포함하여 다양한 이점을 제공합니다. 포괄적인 기능 평가 중에 더 많은 매개 변수를 조사할 수 있습니다. 이 방법에는 고려해야 할 몇 가지 단점이 있습니다: 시스템은 비용이 많이 들고 작동이 복잡할 수 있으며 피부 이동으로 인한 데이터 편차가 발생할 수 있습니다. 그럼에도 불구하고, 3D 모션 캡처 장치를 이용한 운동분석은 기능적 전방 및 후방 사지 평가를 수행하는데 유용하다. 미래에,이 방법은 다양한 외상과 질병의 정확한 평가를 생성하는 데 점점 더 유용해질 수 있습니다.
Introduction
SITIC 기능지수(SFI)는 기능성 심근 신경 평가를 수행하기 위한 벤치마크 방법입니다1. SFI는 널리 채택되어 왔으며 쥐 심막 신경 상해2,3,4,5,6에대한 다양한 기능 평가 연구에서 자주 사용된다. 그 인기에도 불구하고, SFI에 몇 가지 문제가있다, 자동 절단포함 7,공동 계약 위험, 발자국의 얼룩8. 이러한 문제는 예후 값9에심각하게 영향을 미칩니다. 따라서 SFI를 대신하기 위해 오류가 발생하기 쉬운 대체 방법이 필요합니다.
이러한 대체 방법 중 하나는 운동학 분석입니다. 여기에는 뼈가 있는 랜드마크 또는 관절에 부착된 추적 마커를 사용한 포괄적인 보행 분석이 포함됩니다. 운동학 분석은 기능 평가9에점점 더 사용되고 있습니다. 이 방법은 SFI11,12에기인하는 단점 없이 기능평가(10)를 위한 신뢰할 수 있고 민감한 도구로 점진적으로 인식되고 있다.
이 프로토콜에서는 러닝머신, 4개의 120Hz 충전 결합 장치(CCD) 카메라 및 데이터 처리 소프트웨어로 구성된 3D 모션 캡처 장치를 사용하는 일련의 운동 분석(재료 표참조)을 설명합니다. 이러한 운동학 분석 방법은 일반적인 비디오 보행 또는 걸음걸이 분석13,14와다릅니다. 두 대의 카메라가 서로 다른 방향으로 배치되어 한 쪽에서 후방 사지의 움직임을 기록합니다. 그 후, 후방 사지의 3D 디지털 모델은 컴퓨터 그래픽9를사용하여 구성됩니다. 실제 팔다리 치수를 면밀히 관찰하여 엉덩이, 무릎, 발목 및 발가락 관절과 같은 지정된 관절 각도를 계산할 수 있습니다. 또한 보폭/스텝 길이 및 스탠스 위상과 스윙 단계의 비율 등 다양한 파라미터를 결정할 수 있습니다. 이러한 재구성은 두 세트의 카메라로 전송된 데이터에서 생성된 후방 팔다리의 완전히 재구성된 3D 디지털 모델을 기반으로 합니다. 가상의 무게 중심(CoG) 궤탄도 자동으로 계산할 수 있습니다.
우리는 이 3D 모션 캡처 장치를 사용하여 쥐 심낭 신경 호감 부상 모델의 맥락에서 시간이 지남에 따라 기능적 변화를 드러내는 여러 운동 학적 매개 변수를 소개하고 평가했습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
이 프로토콜에서 안정적이고 지속적으로 걷는 쥐는 운동학 분석의 가장 중요한 구성 요소입니다. 러닝머신 속도는 20cm/s로 설정되었습니다. 이 보행 속도는 결코 “높음”으로 간주되지 않으며 쥐가 공간 제약 없이 움직이면16. 그럼에도 불구하고, 이 속도는 훈련되지 않은 쥐가 러닝머신에서 안정적으로 걸을 수 없을 정도로 빠르며 비정상적인 걸음걸이와 불균일한 움직임을 초래?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 연구는 JSPS 카켄히 교부금 번호 JP19K19793, JP18H03129 및 JP18K19739에 의해 지원되었습니다.
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 |
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