Method Article

Sciatic 신경 호감 상해의 쥐 모형에 있는 기능 평가를 위한 3D 운동학 분석

DOI:

10.3791/60267

⸱

February 12th, 2020

 ,  ,  ,  , 
1Department of Development and Rehabilitation of Motor Function, Human Health Sciences, Graduate School of Medicine, Kyoto University, 2Department of Motor Function Analysis, Human Health Sciences, Graduate School of Medicine, Kyoto University, 3Department of Otolaryngology, The Ohio State University Wexner Medical Center

In This Article

Summary

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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

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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

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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....

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Protocol

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이 프로토콜은 교토대학의 동물 실험 위원회의 승인을 받았으며, 모든 프로토콜 단계는 교토대학 동물 실험위원회의 지침에 따라 수행되었습니다(승인 번호: MedKyo17029).

1. 러닝머신 걷기로 쥐를 친숙해

  1. 러닝머신 양쪽에 투명 플라스틱 시트 두 장을 설치하여 12주된 수컷 루이스 쥐가 직선, 정면 방향으로 걷게 한 다음 전기 충격 그리드를 켭니다.
  2. 각 쥐가 러닝머신을 걷게 한다. 점차적으로 원하는 속도로 러닝 머신을 가속 (20cm / s 또는 12m / 분) 5 분 동안이 속도로 쥐가 정상적으로 걸을 수 있도록. 각 걷기 세션 후, 1-2 분 휴식을 제공합니다. 이 과정을 하루에 3회, 일주일에 5일, 1주일 동안 반복합니다.
    참고: 2단계 1주일 전에 러닝머신을 걷기 시작합니다.
  3. 12 시간 밝은 어두운 주기와 케이지 당 3 의 그룹에 집 쥐와 그들에게 상업 쥐 음식과 수돗물 광고 리비텀을 공급.

2. 자골 신경 호감 부상을 수행

  1. 마취 유도 챔버에 쥐를 배치하고 소개 5% 이소플루란 흡입 솔루션.
  2. 0.15 mg/kg의 메데토미딘 염산염, 2 mg/kg 미다졸람, 2.5 mg/kg 의 ....

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Results

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우리는 쥐 심막 신경 호감 상해 모형에 있는 시간 지남에 따라 기능적인 변경을 조사하기 위하여 4개의 매개변수를 선택했습니다. 이는 '발가락 오프' 단계9의자세 대 스윙 위상, 중심(CoG) 궤적, 발목 각도 및 발가락 각도의 비율이었습니다. 24마리의 쥐를 무작위로 4개의 그룹 중 하나에 배정하였다: 대조군(C), 첫 번째(1w), 3위(3w), 및 여섯 번째(6w) 주에 좌측 좌측 좌측 좌측 신경 호감 부상.

3D 운동학 분석을 통해 10단계 사이클에서 자세 또는 스윙 단계의 평균 비율이 자동으로 계산되어 인터페이스상에 표현되었습니다(그림1A-D). 우리는 자세 대 스윙 단계의 비율이 수술 후 회복되었다는 것을 발견했습니다.

CoG는 3D 모션 캡처 장치에 의해 가상 마커로 추적할 수 있는 가상 포인트.......

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Discussion

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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 초래할 수 있습니다. 이러한 이벤트는 데이터 안정성및 신뢰성에 심각한 영향을 줄 수 있습니다. 그러나 러닝머신 의 속도가 20cm/s보다 낮으면 쥐가 간헐적으로 걷는 것을 멈추고 큰 편차가 발생하고 데이터 신뢰성이 저하될 수 있습니다. 따라서, 러닝머신에서 직선, 정면 방향으로 꾸준히 걸을 수 있도록 쥐를 훈련시키는 것은 정밀한 운동학 분석을 달성하는 것이라면 매우 중요하다.

또한 작업자는 운동 분석 프로세스 중에 재확인 및 미세 조정에 대한 요구를 무시해서는 안 됩니다. 우리.......

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Disclosures

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저자는 공개 할 것이 없다.

Acknowledgements

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이 연구는 JSPS 카켄히 교부금 번호 JP19K19793, JP18H03129 및 JP18K19739에 의해 지원되었습니다.

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
9-0 나일론 봉합베어 메딕 코퍼레이션.T06A09N20-25
소동물용 마취기구SHINANO MFG CO.,LTD.SN-487-0T
이소플루란 흡입 용액Pfizer Japan Inc.(01)14987114133400
Kine AnalyzerKISSEI COMTEC CO.,LTD.해당 없음해석 소프트웨어
액상 접착제KANBO PRAS CORPORATIONPT-B180
마이크로 겸자BRC CO.
모션 레코더KISSEI COMTEC CO., LTD.해당 없음녹음 소프트웨어
표준 수술용 지혈제Fine Science Tools, Inc.12501-13
수술용 칼날 No.10FEATHER Safety Razor CO., LTD100D
수술용 지혈세계 정밀 기기503740
3차원 모션 캡처 장치(동물용 KinemaTracer)KISSEI COMTEC CO.,LTD.해당 없음카메라로 구성된 3D 모션 해석 시스템입니다
입체(3D) 계산기KISSEI COMTEC CO., LTD.해당 없음마커 추적 소프트웨어
디딜방아MUROMACHI KIKAI CO., LTDMK-685전기 쇼커, 투명 요트 및 속도 제어 장치와 제휴 된 디딜 방
사 16171080아

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Kanaya, F., Firrell, J. C., Breidenbach, W. C. Sciatic function index, nerve conduction tests, muscle contraction, and axon morphometry as indicators of regeneration. Plastic and Reconstructive Surgery. 98 (7), 1264-1274 (1996).
  2. Takhtfooladi, M. A., Jahanbakhsh, F., Takhtfooladi, H. A., Yousefi, K., Allahverdi, A.

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3D Kinematic AnalysisSciatic Nerve CrushRat ModelMotion Capture ApparatusTreadmill WalkingMarker AttachmentBone LandmarksFunctional EvaluationPosterior LimbCenter Of Gravity

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