坐骨神经挤压损伤大鼠模型功能评估的三维运动学分析

我们提供一种精确且具有诊断特征的实验室动物功能评估方法。该方法灵敏可靠，且避免了其他功能评估方法（例如坐骨神经功能指数）所存在的缺陷。

首先，在跑台两侧安装两块透明塑料板，使一只12周龄的雄性LEWIS大鼠能够沿直线向前行走，然后打开电击网格。让每只大鼠在跑台上行走，逐渐将跑台加速至目标速度20厘米/秒，并让大鼠以该速度正常行走5分钟。

每次步行训练后，提供一到两分钟的休息时间。每周五天，每天重复此过程三次，持续一周。在大鼠通过麻醉面罩维持稳定麻醉状态时，使用电动剃毛器剃除从下背部至双侧内、外踝区域的毛发。

将大鼠置于俯卧位。使用黑色记号笔在剃毛的皮肤上标记骨骼解剖标志，沿腰椎至骶椎的棘突画一条直线。此外，用黑色记号笔标记髂前上棘、大转子、膝关节、外踝、第五跖趾关节以及第四趾的趾尖。

然后使用液体胶将半球形标记物粘附于这些骨性标志点上，但腰椎至骶椎棘突连线以及第四趾末端除外。放置完所有标记物后，将大鼠放回笼中。在大鼠完全从麻醉状态恢复之前，不得将其置于跑台上。

在跑步机两侧设置两块透明塑料板，并将校准盒放置在跑步机中央。打开录像软件，然后点击显示屏上的校准图像图标。点击录制图标，使用120赫兹CCD相机从四个方向各录制一到两秒的视频。

再次点击录制图标以停止录制。在计算软件中打开视频文件。在屏幕右下角，点击并拖动校准框三维模型的特征点，将其移至校准模式中由视频自动转换而来的四幅图像上的相应标记处。

然后单击保存图标。现在将校准盒从跑台上取出，打开电击网格，将完全清醒的大鼠放置在跑台上。打开记录软件，并输入有关该大鼠的基本信息，包括其序列号、行走速度以及主要操作人员的姓名。

打开跑步机并将速度设置为 20 厘米每秒。待大鼠适应速度并能够正常行走后，点击显示屏上的录制图标，使用四个摄像头记录大鼠行走过程。当记录超过 10 步后，再次点击该图标以停止录制，并关闭跑步机。

将大鼠放回麻醉诱导室进行麻醉。在大鼠通过麻醉面罩持续接受麻醉的同时，移除半球形标记物。打开计算软件，并在界面中打开视频文件。

点击并拖动视频进度条上的双侧控制栏，确保仅显示10步的跑步机行走记录。将屏幕右下角3D模型中的各个特征点点击并拖动至由摄像头拍摄的视频前四幅初始图像中对应的标记点上。然后点击自动追踪图标，以启动自动标记点追踪过程。

如果系统无法准确追踪标记点，请点击手动数字化图标以切换至手动追踪模式，先在3D模型中点击追踪特征点，然后在图像中点击对应的标记点。点击标记点后，确保图像切换至视频的下一帧。随后持续点击标记点，直至完成整个标记点追踪过程。

完成后，单击保存图标。打开分析软件，然后在界面中打开已处理的视频文件。单击设置图标，在右侧弹出窗口中选择并添加指定参数，如踝关节角度、足趾角度和骨盆位移，至显示列表中。

单击“确定”，使表示参数值变化的曲线显示在界面上。单击测量图标，并从下拉菜单中选择平滑处理。在弹出窗口中输入 20 赫兹，以去除曲线中高于 20 赫兹的频率。

通过三维运动学分析，系统自动计算并界面上显示了10步周期中支撑相或摆动相的平均比率。此处展示了对照组、术后一周、术后三周及术后六周组在10步周期内的每一次双侧支撑相和摆动相。正常的重心轨迹形状类似于无穷大符号。

重心轨迹的形状直到术后六周才恢复到正常形态。足踝或脚趾在蹬离相位的平均角度值表明，术后其方向向上有所改善。尽可能仔细而准确地定位剃毛后皮肤上的骨性标志是最重要的。

可以对坐骨神经进行分析，这将揭示功能变化与组织学变化之间的关系。