קינמטיקה ואת תגובת קרקע חיל קביעת: הפגנה כימות של תנועה היכולות של מבוגרים צעירים, בגיל העמידה, ועל החולדות הגריאטרי

סרטון זה מדגים הליך למדידת כוחות תגובת קרקע וקינמטיקה של הגפיים האחוריות בחולדות המתנהגות בחופשיות. חולדות מאומנות תחילה לחצות מסלול באופן עקבי כדי לקבל פרס מזון. לאחר מכן הוצבו סמנים רפלקטיביים בציוני דרך אנטומיים טופוגרפיים מרכזיים עבור הגפה האחורית.

נתוני הקלטת וידאו וכוח תגובת הקרקע נאספים בזמן שהחיה מבצעת את תגמול המזון. הסמנים הרפלקטיביים עוברים דיגיטציה והנתונים מעובדים רטרוספקטיבית. הבדלים איכותיים וכמותיים ביכולות התנועה נצפים בחולדות ממגוון מודלים של מחלות.

היי, שמי אוברי ווב. אני פרופסור עוזר בפקולטה לרפואה וטרינרית ובמכון המוח הוצ'קיס באוניברסיטת קלגרי, אלברטה, קנדה. היתרון העיקרי של טכניקה זו על פני שיטות קיימות כמו סולמות דירוג קטרים ומדדי קצה אחרים הוא שטכניקה זו מספקת נתונים רגישים, אובייקטיביים וכמותיים כדי לעזור להבדיל בין הבדלים עדינים בין קבוצות של חולדות קטרים.

שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח בתחום מדעי המוח והאורתופדיה, כגון מהן ההשפעות של טיפול פוטנציאלי. ההשלכות של טכניקה זו משתרעות על טיפול במודלים שונים של מחלה מכיוון שהסבירות לטעון שאין השפעה כאשר יש כזו היא מוגבלת. עם זאת, באמצעות טכניקה זו, שיטה זו מספקת תובנה לגבי תנועת חולדות.

ניתן ליישם אותו גם על מערכות אחרות כגון מודלים שונים של מחלות נוירולוגיות ואורטופדיות במגוון מינים של בעלי חיים. בדרך כלל, אנשים חדשים בשיטה זו יתקשו מכיוון שניתוח ביומכני דורש זמן וסבלנות ניכרים, ומכיוון שנדרש ידע מתקדם בביומכניקה כדי לפתור בעיות בניתוח נתונים, מתודולוגיה זו משמשת במספר מינים במשך כמה עשורים, אם כי רק לאחרונה היא הייתה זמינה לשימוש במכרסמים בגלל ציוד זמין מסחרית. הצעד הראשון במדידת יכולות תנועה של חולדות הוא לאמן כל חיה לחצות מסלול משטח שטוח.

עם קבלת חולדות מספק בעלי חיים מתאים, יש להתאקלם בביתם החדש. לשבוע אחד. במהלך זמן ההתאקלמות הזה, הכניסו כמה צ'יריוס לכלוב של החולדה.

בעלי חיים יומיומיים הם מזון המוגבל לדרישות האנרגיה התחזוקתיות שלהם כדי למנוע השמנת יתר ולהבטיח מוטיבציה לבצע את המשימה לאחר מכן. טפלו בכל בעל חיים במשך 10 עד 15 דקות מדי יום במשך שבוע באותו פרק זמן, הניחו כל חיה על המסלול כשצ'יריוס ממוקם בשני קצותיו. כאשר בעלי החיים יכירו את סביבתם, הם יתחילו לאכול את הצ'יריוס.

ברגע שהחיה מרגישה בנוח לאכול צ'יריוס בתוך המסלול, היא חייבת להיות מותנית באופן אופרנטי לרוץ לאורך המסלול כדי לקבל פרס מזון. זה מושג על ידי זריקת רבע צ'יריו לקצה הנגדי של המסלול שבו ממוקמת החולדה. ברגע שהחולדה אוכלת את הצ'יריו הזה, הניחו עוד צ'יריו רביעי בקצה השני של המסלול.

חזור על כך עד שהחולדה נעה בעקביות לאורך המסלול במהירות ריצה קבועה לאכול את הצ'יריו מבלי לדהור או להגביל את התניה של בעלי החיים למשימה זו יכול להוביל לשערים דוהרים ותוחמים, שמבחינה ביומכנית קשה יותר לפרש. עכשיו בואו נראה כיצד לנהל עמדה משותפת. מסמן ארבע.

ניתוח קינמטי של גפיים אינו אמין בשל היציבה הכפופה מאוד וחפץ תנועת העור שלאחר מכן נכפה על ידי הנחת סמני עור על ארבע הגפיים. במקום זאת, יש להשיג קינמטיקה של הגפיים הקדמיות באמצעות צילום רנטגן או פלואורוסקופיה. לכן, סרטון זה יתאר אך ורק את מיקום סמן המיקום המפרק של הינדין.

לאחר הרדמת החיה יש לגלח את הגפיים האחוריות ואת הגב עד לגובה פסגות הכסל. לאחר מכן הנח את בעל החיים בשכיבה חיצונית והנח את גפיו האחוריות בעמידה משוערת באמצעות קצף אריזה יציב כדי לתמוך בו בסימן סמן קבוע לא רעיל. החלקים הגולגולתיים ביותר של פסגות הכסל, הטרנט הגדול יותר של עצם הירך, בליטת השוקה לרוחב, המפרק הטרסל וההיבט הדיסטלי והרוחבי של המטטרסל החמישי.

נדרשת הדגשה יומית של ציוני הדרך האנטומיים שסומנו בעבר מכיוון שחולדות יסירו לאט את הסמנים באמצעות התנהגות טיפוח טבעית. עכשיו בואו נראה כיצד להקליט נתונים. הנח את נפח הכיול באזור שנקבע מראש של המסלול.

פריים בודד של נפח הכיול בתוך המסלול מכל אחת מהמצלמות נלכד. לפני שתתחיל סשן הקלטה, בדוק את התצוגה מכל מצלמה. ודא ששדה הראייה זהה מכל ארבע המצלמות, ושהוא כולל את לוחית הכוח במרכז, ואורך מסלול מספיק כדי ללכוד שני צעדים.

כל הסימנים המכוילים לאורך כל אחד מהסקרים עוברים דיגיטציה. שלב כיול זה הוא קריטי לפני איסוף הנתונים. אם הכיול אינו מבוצע במדויק או אינו מתרחש מיד לפני הפעלת ההקלטה, כל הנתונים המתקבלים יהיו לא מדויקים ובלתי שמישים.

רק לאחר שהושגה שגיאה משביעת רצון בדיגיטציה, המשך לאיסוף נתוני הקטר מיד לפני הצבת החיה על המסלול. רשום את משקלו והדבק סמני עור מחזירי אור חרוטיים לסימני הלבד שנקבעו מראש שנעשו על ציוני הדרך הטופוגרפיים של הגפה האחורית. לאחר שהסמנים מונחים על הגפיים האחוריות, שבו ליד המחשב והחזיקו ביד את סמן האירוע המחובר דרך מערכת המנוע של Vicon.

שימוש בקובץ המכויל כתבנית יוצר מספר קבצים לפני ההקלטה. בדרך כלל יש צורך ב-25 עד 30 קבצים כדי להבטיח שמספר מספיק של ריצות, כלומר קריטריון ההכללה והמהירות נאספים. לאחר יצירת הקבצים, התחל לאסוף נתונים.

ראשית, עודדו את החולדה לנסוע בתוך המסלול על ידי זריקת רבע חתיכות צ'יריוס משני קצות המסלול בתיאום ותזמון קפדניים. סמן האירוע מופעל בהתחלה וממש לפני שהחולדה משלימה בהצלחה מעבר לאורך המסלול. לאחר בחינת תגובת הקרקע הגסה, מעקב אחר כוח ולאחר רישום אם הגפיים השמאלית או הימנית, פגע בלוחית הכוח, שמור וסגור את הקובץ.

יש לרשום מספרים שווים של פגיעות בלוחית הכוח של הגפיים השמאלית והימנית. תהליך רישום הנתונים מריצה נתונה חוזר על עצמו עד שנרשמו מספר מספיק של ריצות. עכשיו בואו נראה כיצד לנתח את הנתונים מהריצות עם השלמת איסוף הנתונים עבור קינמטיקה וכוחות תגובה קרקעית, כל ריצה מכל חיה צריכה להיות מוערכת למהירות באמצעות תוכנת מודוס vicon, שני סמנים קבועים יחסית.

לדוגמה, ניתן להשתמש בכנפי האילאום כדי להעריך נקודה וירטואלית בין הסמנים. ניתן לחשב את המהירות של נקודה וירטואלית זו בכיוון האופקי בכך, נכללות רק ריצות שבהן החיה נעה בין 60 ל-90 סנטימטרים לשנייה. לצורך ניתוח, יש צורך במינימום של 10 ריצות.

חמש ריצות שבהן הגפה השמאלית יוצרת מגע עם פלטפורמת הכוח, וחמש ריצות שבהן הגפה הימנית יוצרת מגע עם פלטפורמת הכוח. לאחר זיהוי הריצות המקובלות עבור כל בעל חיים, יש להשלים דיגיטציה של סמני העור הנותרים כדי לפצות על תנועת העור. הערכת חפץ מעל הברך של תנוחת הברך מחושבת באמצעות זוויות טריאנגולציה, ירך, ברך ו-H.

מהירויות ותאוצות נקבעות בעמדה וניתן להעריך גם את זמני התנופה. נתוני כוח התגובה הקרקעית שנאספו בו זמנית מנותחים באמצעות אותה תוכנה, ניתן לחשב מגוון משתנים עבור כוחות בכל אחד משלושת הכיוונים האורתוגונליים. נתוני כוח התגובה הקרקעית שנאספו בו זמנית מנותחים באמצעות אותה תוכנה ניתן לחשב מגוון משתנים עבור כוחות בכל אחד משלושת הכיוונים האורתוגונליים.

כעת נציג כמה תוצאות מייצגות כדי לייצג את התועלת של צורה זו של ניתוח קטרים. קינמטיקה וכוחות תגובה קרקעית נקבעו עבור חולדות וויסטר צעירות, בגיל העמידה וגריאטריות. מניתוח זה, נמצאו הבדלים הקשורים לגיל עבור נקבות חולדות וויסטר.

בפרט, ניתוח כוח תגובת הקרקע מראה כי חולדות גריאטריות הפחיתו את יכולת הבלימה של ארבע גפיים ונוטות להשתמש בגפיים האחוריות שלהן יותר לייצוב רוחבי בהשוואה לקבוצות אחרות של בעלי חיים, ניתוח קינמטי לא חשף הבדלים סטטיסטיים בין כל קבוצה. אם כי מדגים כי ניתן לרשום קינמטיקה בקלות כמעט מכל גיל של חולדה תוך כדי ניסיון לבצע הליך זה. חשוב לשקול את בעל החיים מיד לפני או מיד לאחר איסוף הנתונים ולכייל בזהירות את המערכת לפני איסוף הנתונים בהתאם להליך זה.

ניתן להשתמש בשיטות אחרות כמו אלקטרופיזיולוגיה קלינית של בעלי חיים שלמים כדי לענות על שאלות נוספות. לדוגמה, האם ממצאי כוח התגובה הקינמטית והקרקעית קשורים להתחדשות עצבית או לצורה רחבה יותר של פלסטיות נוירו-אנטומית ב, למשל, התחדשות עצבים היקפיים? לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להבין היטב כיצד לאסוף כוח תגובה קרקעי ונתונים קינמטיים של הגפיים האחוריות מחולדות שמתנהגות בחופשיות באמצעות ציוד זמין מסחרית.