Name: Directe lineaire transformatie voor het meten van in-situ perifere zenuwspanning tijdens het rekken (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-01-12T13:30:00.000+00:00
Duration: 6 min 26 s
Description: Leer directe lineaire transformatie om in-situ perifere zenuwspanning te meten tijdens rekken. Deze methode bepaalt rekemers voor zenuwherstel en verbetert klinische reparatiestrategieën.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Dit onderzoek werd ondersteund door financiering van het Eunice Kennedy Shriver National Institute of Child Health and Human Development van de National Institutes of Health onder Award Number R15HD093024 en R01HD104910A en NSF CAREER Award Number 1752513.

Biomechanische analyse van perifere zenuwen met behulp van DLT-gekalibreerde stereobeeldvorming

<ol><li>Bueno, F. R., Shah, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Implications+of+tensile+loading+for+the+tissue+engineering+of+nerves%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Engineering+Part+B%3A+Reviews%22%5BJournal%5D)">Implications of tensile loading for the tissue engineering of nerves.</a> Tissue Engineering Part B: Reviews. 14 (3), 219-233 (2008).</li>
<li>Grewal, R., Xu, J., Sotereanos, D. G., Woo, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biomechanical+properties+of+peripheral+nerves%5BTitle%5D)+AND+%22Hand+Clinics%22%5BJournal%5D)">Biomechanical properties of peripheral nerves.</a> Hand Clinics. 12 (2), 195-204 (1996).</li>
<li>Papagiannis, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biomechanical+behavior+and+viscoelastic+properties+of+peripheral+nerves+subjected+to+tensile+stress%3A+common+injuries+and+current+repair+techniques%5BTitle%5D)+AND+%22Critical+Reviews+in+Physical+and+Rehabilitation+Medicine%22%5BJournal%5D)">Biomechanical behavior and viscoelastic properties of peripheral nerves subjected to tensile stress: common injuries and current repair techniques.</a> Critical Reviews in Physical and Rehabilitation Medicine. 32 (3), 155-168 (2020).</li>
<li>Castaldo, J., Ochoa, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanical+injury+of+peripheral+nerves.+Fine+structure+and+dysfunction%5BTitle%5D)+AND+%22Clinics+in+Plastic+Surgery%22%5BJournal%5D)">Mechanical injury of peripheral nerves. Fine structure and dysfunction.</a> Clinics in Plastic Surgery. 11 (1), 9-16 (1984).</li>
<li>Singh, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Extent+of+impaired+axoplasmic+transport+and+neurofilament+compaction+in+traumatically+injured+axon+at+various+strains+and+strain+rates%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Injury%22%5BJournal%5D)">Extent of impaired axoplasmic transport and neurofilament compaction in traumatically injured axon at various strains and strain rates.</a> Brain Injury. 31 (10), 1387-1395 (2017).</li>
<li>Singh, A., Kallakuri, S., Chen, C., Cavanaugh, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structural+and+functional+changes+in+nerve+roots+due+to+tension+at+various+strains+and+strain+rates%3A+an+in-vivo+study%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurotrauma%22%5BJournal%5D)">Structural and functional changes in nerve roots due to tension at various strains and strain rates: an in-vivo study.</a> Journal of Neurotrauma. 26 (4), 627-640 (2009).</li>
<li>Singh, A., Lu, Y., Chen, C., Kallakuri, S., Cavanaugh, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+model+of+traumatic+axonal+injury+to+determine+the+effects+of+strain+and+displacement+rates%5BTitle%5D)+AND+%22Stapp+Car+Crash+Journal%22%5BJournal%5D)">A new model of traumatic axonal injury to determine the effects of strain and displacement rates.</a> Stapp Car Crash Journal. 50, 601(2006).</li>
<li>Singh, A., Lu, Y., Chen, C., Cavanaugh, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanical+properties+of+spinal+nerve+roots+subjected+to+tension+at+different+strain+rates%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomechanics%22%5BJournal%5D)">Mechanical properties of spinal nerve roots subjected to tension at different strain rates.</a> Journal of Biomechanics. 39 (9), 1669-1676 (2006).</li>
<li>Singh, A., Shaji, S., Delivoria-Papadopoulos, M., Balasubramanian, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biomechanical+responses+of+neonatal+brachial+plexus+to+mechanical+stretch%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Brachial+Plexus+and+Peripheral+Nerve+Injury%22%5BJournal%5D)">Biomechanical responses of neonatal brachial plexus to mechanical stretch.</a> Journal of Brachial Plexus and Peripheral Nerve Injury. 13 (01), e8-e14 (2018).</li>
<li>Zapałowicz, K., Radek, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanical+properties+of+the+human+brachial+plexus%5BTitle%5D)+AND+%22Neurologia+I+Neurochirurgia+Polska%22%5BJournal%5D)">Mechanical properties of the human brachial plexus.</a> Neurologia I Neurochirurgia Polska. 34, 89-93 (2000).</li>
<li>Zapałowicz, K., Radek, A. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aZapa%C5%82owicz%2C+K+%22Annales+Academiae+Medicae+Stetinensis%22">Annales Academiae Medicae Stetinensis</a>. 51 (2), 11-14 (2005).</li>
<li>Zapałowicz, K., Radek, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+distribution+of+brachial+plexus+lesions+after+experimental+traction%3A+a+cadaveric+study%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurosurgery%3A+Spine%22%5BJournal%5D)">The distribution of brachial plexus lesions after experimental traction: a cadaveric study.</a> Journal of Neurosurgery: Spine. 29 (6), 704-710 (2018).</li>
<li>Kawai, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stretching+of+the+brachial+plexus+in+rabbits%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Orthopaedica+Scandinavica%22%5BJournal%5D)">Stretching of the brachial plexus in rabbits.</a> Acta Orthopaedica Scandinavica. 60 (6), 635-638 (1989).</li>
<li>Marani, E., Van Leeuwen, J., Spoor, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+tensile+testing+machine+applied+in+the+study+of+human+nerve+rupture%3A+a+preliminary+study%5BTitle%5D)+AND+%22Clinical+Neurology+and+Neurosurgery%22%5BJournal%5D)">The tensile testing machine applied in the study of human nerve rupture: a preliminary study.</a> Clinical Neurology and Neurosurgery. 95, 33-35 (1993).</li>
<li>Lee, S. K., Wolfe, S. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Peripheral+nerve+injury+and+repair%5BTitle%5D)+AND+%22JAAOS-Journal+of+the+American+Academy+of+Orthopaedic+Surgeons%22%5BJournal%5D)">Peripheral nerve injury and repair.</a> JAAOS-Journal of the American Academy of Orthopaedic Surgeons. 8 (4), 243-252 (2000).</li>
<li>Rickett, T., Connell, S., Bastijanic, J., Hegde, S., Shi, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+and+mechanical+evaluation+of+nerve+stretch+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Medical+Systems%22%5BJournal%5D)">Functional and mechanical evaluation of nerve stretch injury.</a> Journal of Medical Systems. 35, 787-793 (2011).</li>
<li>Topp, K. S., Boyd, B. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structure+and+biomechanics+of+peripheral+nerves%3A+nerve+responses+to+physical+stresses+and+implications+for+physical+therapist+practice%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Therapy%22%5BJournal%5D)">Structure and biomechanics of peripheral nerves: nerve responses to physical stresses and implications for physical therapist practice.</a> Physical Therapy. 86 (1), 92-109 (2006).</li>
<li>Lu, Y., Chen, C., Kallakuri, S., Patwardhan, A., Cavanaugh, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+an+in+vivo+method+to+investigate+biomechanical+and+neurophysiological+properties+of+spine+facet+joint+capsules%5BTitle%5D)+AND+%22European+Spine+Journal%22%5BJournal%5D)">Development of an in vivo method to investigate biomechanical and neurophysiological properties of spine facet joint capsules.</a> European Spine Journal. 14 (6), 565-572 (2005).</li>
<li>Kallakuri, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tensile+stretching+of+cervical+facet+joint+capsule+and+related+axonal+changes%5BTitle%5D)+AND+%22European+Spine+Journal%22%5BJournal%5D)">Tensile stretching of cervical facet joint capsule and related axonal changes.</a> European Spine Journal. 17 (4), 556-563 (2008).</li>
<li>Abdel-Aziz, Y. I., Karara, H. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+linear+transformation+from+comparator+coordinates+into+object+space+coordinates+in+close-range+photogrammetry%5BTitle%5D)+AND+%22Photogrammetric+Engineering+%26+Remote+Sensing%22%5BJournal%5D)">Direct linear transformation from comparator coordinates into object space coordinates in close-range photogrammetry.</a> Photogrammetric Engineering & Remote Sensing. 81 (2), 103-107 (2015).</li>
<li>Pourcelot, P., Audigié, F., Degueurce, C., Geiger, D., Denoix, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+method+to+synchronise+cameras+using+the+direct+linear+transformation+technique%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomechanics%22%5BJournal%5D)">A method to synchronise cameras using the direct linear transformation technique.</a> Journal of Biomechanics. 33 (12), 1751-1754 (2000).</li>
<li>Hedrick, T. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Software+techniques+for+two-+and+three-dimensional+kinematic+measurements+of+biological+and+biomimetic+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Bioinspiration+%26+Biomimetics%22%5BJournal%5D)">Software techniques for two- and three-dimensional kinematic measurements of biological and biomimetic systems.</a> Bioinspiration & Biomimetics. 3 (3), 034001(2008).</li>
<li>Chen, L., Armstrong, C. W., Raftopoulos, D. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+investigation+on+the+accuracy+of+three-dimensional+space+reconstruction+using+the+direct+linear+transformation+technique%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomechanics%22%5BJournal%5D)">An investigation on the accuracy of three-dimensional space reconstruction using the direct linear transformation technique.</a> Journal of Biomechanics. 27 (4), 493-500 (1994).</li>
<li>Singh, A., Magee, R., Balasubramanian, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Methods+for+in+vivo+biomechanical+testing+on+brachial+plexus+in+neonatal+piglets%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Methods for in vivo biomechanical testing on brachial plexus in neonatal piglets.</a> Journal of Visualized Experiments. (154), e59860(2019).</li>
<li>Black, J., Ellis, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multi+camera+image+tracking%5BTitle%5D)+AND+%22Image+and+Vision+Computing%22%5BJournal%5D)">Multi camera image tracking.</a> Image and Vision Computing. 24 (11), 1256-1267 (2006).</li>
<li>Cardenas-Garcia, J. F., Yao, H. G., Zheng, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+reconstruction+of+objects+using+stereo+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+and+Lasers+in+Engineering%22%5BJournal%5D)">3D reconstruction of objects using stereo imaging.</a> Optics and Lasers in Engineering. 22 (3), 193-213 (1995).</li>
<li>Mahan, M. A., Yeoh, S., Monson, K., Light, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+stretch+injury+to+peripheral+nerves%3A+biomechanical+results%5BTitle%5D)+AND+%22Neurosurgery%22%5BJournal%5D)">Rapid stretch injury to peripheral nerves: biomechanical results.</a> Neurosurgery. 85 (1), E137-E144 (2019).</li>
<li>Rydevik, B. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+in+vitro+mechanical+and+histological+study+of+acute+stretching+on+rabbit+tibial+nerve%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Orthopaedic+Research%22%5BJournal%5D)">An in vitro mechanical and histological study of acute stretching on rabbit tibial nerve.</a> Journal of Orthopaedic Research. 8 (5), 694-701 (1990).</li>
<li>Mahan, M. A., Warner, W. S., Yeoh, S., Light, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid-stretch+injury+to+peripheral+nerves%3A+implications+from+an+animal+model%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurosurgery%22%5BJournal%5D)">Rapid-stretch injury to peripheral nerves: implications from an animal model.</a> Journal of Neurosurgery. 133 (5), 1537-1547 (2019).</li>
<li>Singh, A., Ferry, D., Balasubramanian, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Efficacy+of+clinical+simulation+based+training+in+biomedical+engineering+education%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomechanical+Engineering%22%5BJournal%5D)">Efficacy of clinical simulation based training in biomedical engineering education.</a> Journal of Biomechanical Engineering. 141 (12), 121011-121017 (2019).</li>
</ol>

De auteurs hebben geen belangenconflicten bekend te maken.

Studies die biomechanische eigenschappen van perifere zenuwen (PN's) als gevolg van rekletsel rapporteren, variëren, en die variatie kan worden toegeschreven aan testmethodologieën zoals testapparatuur en rekanalyse 5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,16,24 . Dit protocol biedt een gedetailleerde beschrijving om driedimensionale (3D) weefselverplaatsingen van PN's tijdens het rekken vast te leggen met behulp van een direct linear transformation (DLT) gekalibreerd stereobeeldcamerasysteem. De volgende kritieke stappen moeten worden gevolgd voor een robuuste methodologie voor rekanalyse. Ten eerste moet het 3D-regelvolume minimaal 30 punten hebben. Ten tweede moeten de volumepunten van de 3D-regeling in dezelfde richting worden gedigitaliseerd met behulp van de digitizer met het voetpedaal en het DLTcal5.m22-programma. Ten derde moet bij het maken van een afbeelding van het 3D-regelvolume het stereobeeldcamerasysteem op de maximale hoogte van het interessante object dat wordt opgenomen worden geplaatst (d.w.z. 6 cm voor het huidige onderzoek). Ten vierde moeten gebruikers weten welke de linker- en rechtercameraweergave zijn. Ten slotte moet het volgen van het traject van de markering worden voltooid op video 1 (d.w.z. de linker cameraweergave) en vervolgens op video 2 (d.w.z. de rechtercameraweergave).
MATLAB 2019A of een nieuwere versie moet worden gedownload en de add-ons Image Acquisition Toolbox, Computer Vision Toolbox, Image Processing Toolbox, Curve Fitting Toolbox, Statistics and Machine Learning Toolbox en Financial Analysis Toolbox moeten ook worden geïnstalleerd.
DLT is een veelzijdige methode die kan worden toegepast voor camerakalibratie, 3D-reconstructie, objecttracking en bewegingsanalyse 20,22,23,25,26. Bovendien biedt DLT een robuuste en nauwkeurige methodologie voor camerakalibratie, omdat het een nauwkeurige schatting van cameraparameters mogelijk maakt, inclusief intrinsieke parameters (d.w.z. brandpuntsafstand) en extrinsieke parameters (d.w.z. rotatie, translatie)20,22. Eerdere studies hebben DLT-gekalibreerde stereobeeldcamerasystemen gebruikt om voortbewegings- en ganganalyse van mensen23 of diermodellen22 te bestuderen. De gepresenteerde methodologie kan gemakkelijk worden geïmplementeerd in elk onderzoek naar de biomechanische reacties van PN's op rekletsel. Dit protocol biedt open-source en aangepaste MATLAB-codes die respectievelijk worden gebruikt en gemaakt om een stereobeeldcamerasysteem te kalibreren en 3D-weefselverplaatsingen van PN's tijdens het rekken te volgen.
Samenvattend kan een DLT-gekalibreerd stereobeeldcamerasysteem een uitgebreidere methodologie bieden om de spanning van PN's als reactie op rek te bepalen. Deze huidige studie heeft tot doel een methodologie te ontwikkelen met behulp van een stereobeeldcamera en DLT om in-situ rek in uitgerekte PN's te meten. De ontwikkeling van een dergelijke methode zal helpen bij het kwantificeren van 3D-rek in PN's tijdens het rekken. Studies die het falen van uitgerekte PN's onderzoeken, hebben aangetoond dat dit resulteert in maximale rek, aanhoudende vervorming, regionale rekvariatie en faallocatie, wat het belang benadrukt van het begrijpen van de biomechanische respons van PN's op rekken 9,27,28. Bovendien hebben studies aangetoond dat PN's structurele veranderingen ondergaan wanneer ze worden blootgesteld aan rekblessures28,29. Inzicht in de drempels van PN's die deze veranderingen ondergaan is essentieel, omdat het inzicht kan geven in de veerkracht en integriteit van uitgerekte PN's28,29. Daarom kan het uitgebreid kwantificeren van de omvang van rekletsel bij PN's toekomstige studies helpen structurele veranderingen en functionele tekorten te correleren, waardoor een beter begrip wordt verkregen van het letselmechanisme dat verband houdt met PN-rekken. Daarom is deze huidige studie een cruciale eerste stap om het begrip van de letselbiomechanica van PN's te vergroten om clinici te helpen de behandeling en revalidatie te optimaliseren om de kwaliteit van leven van de patiënten te verbeteren en het lijden aan PN-verwondingen te verlichten. Bovendien kunnen het gedetailleerde protocol en de aanvullende bestanden die in het onderzoek worden verstrekt, worden opgenomen in bestaande biomechanica-onderwijsmodules en het leren van de DLT-techniek door studenten verbeteren30.

Perifere zenuwen (PN's) worden uitgerekt tijdens ontwikkeling, groei, normale gewrichtsbeweging, letsel en chirurgie1. PN's vertonen visco-elastische eigenschappen om de zenuw te beschermen tijdens regelmatige bewegingen 2,3 en de structurele gezondheid van de zenuwvezels te behouden2. Omdat is aangetoond dat PN-respons op mechanische rek afhangt van het type zenuwvezelbeschadiging4, verwondingen aan aangrenzend bindweefsel 2,4 en testbenaderingen (d.w.z. laadsnelheid of richting)5,6,7,8,9,10,11,12,13,14, is het essentieel om een onderscheid te maken tussen de biomechanische responsen van PN's tijdens een normaal bewegingsbereik versus een niet-fysiologisch bereik bij zowel langzame als snelle reksnelheden. Dit kan het begrip van het PN-letselmechanisme als reactie op rek vergroten en helpen bij tijdige en geoptimaliseerde interventie 1,4,15,16. Er is een groeiende trend in de fysiotherapie om te evalueren en in te grijpen op basis van de relatie tussen zenuwfysiologie en biomechanica17. Door de verschillen in PN-biomechanica bij verschillende toegepaste belastingen te begrijpen, kunnen fysiotherapeuten beter voorbereid zijn om de huidige interventies aan te passen17.
Beschikbare biomechanische gegevens van PN's als reactie op rek blijven variabel en kunnen worden toegeschreven aan testapparatuur en -procedures en verschillen in de analyse van rekgegevens 5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,16. Bovendien blijft het meten van driedimensionale (3D) in-situ zenuwverplaatsing slecht beschreven in de momenteel beschikbare literatuur. Eerdere studies hebben stereobeeldvormingstechnieken gebruikt om de nauwkeurigheid van 3D-reconstructie van weefselverplaatsing van facetgewrichtskapsels te maximaliseren18,19. De directe lineaire transformatie (DLT) techniek maakt de conversie van twee of meer tweedimensionale (2D) weergaven naar 3D real-world coördinaten (d.w.z. in mm) mogelijk20,21,22. DLT biedt een zeer nauwkeurige kalibratiemethode voor stereobeeldcamerasystemen omdat het een nauwkeurige reconstructie van 3D-posities mogelijk maakt, rekening houdend met lensvervorming, cameraparameters en beeldcoördinaten, en flexibiliteit mogelijk maakt bij het instellen van stereobeeldcamera's 20,21,22. Studies met behulp van DLT-gekalibreerde stereobeeldcamerasystemen worden doorgaans gebruikt om voortbewegings- en loopanalyse te bestuderen22,23. Dit protocol heeft tot doel een gedetailleerde methodologie te bieden om de in-situ rek van PN's met verschillende rekniveaus te bepalen met behulp van een DLT-gekalibreerd stereobeeldcamerasysteem en een open-source trackingsoftware22.

<table><tbody><tr><td>Clear Acrylic Plexiglass Square Sheet</td><td>W W Grainger Inc</td><td>BULKPSACR9</td><td>Construct three-dimensional control volume</td></tr><tr><td>Stereo-imaging camerasysteem - ZED Mini Stereo Camera</td><td>StereoLabs Inc.</td><td>N/A</td><td>N/A</td></tr><tr><td>Beeldverwerkingssoftware - ZED SDK</td><td>StereoLabs Inc.</td><td>N/A</td><td>N/A</td></tr><tr><td>Onderhoudssoftware - CUDA 12</td><td>StereoLabs Inc.</td><td>N/A</td><td>Download om ZED SDK uit te voeren&nbsp;</td></tr><tr><td>Camerastandaard - Driehoekige steunstandaard van gietijzer met staaf</td><td>Telrose VWR Choice</td><td>76293-346</td><td>N/A</td></tr><tr><td>MicroSribe G2 Digitizer met onderdompeling voetpedaal</td><td>SUMMIT Technology Group</td><td>N/A</td><td>N/A</td></tr><tr><td>Programmeersoftware - MATLAB&nbsp;</td><td>Mathworks</td><td>N/A</td><td>versie 2019A of nieuwer</td></tr><tr><td>DLTcal5.m</td><td>Hedrick lab</td><td>N/A</td><td>Open Source</td></tr><tr><td>DLTdv7.m</td><td>Hedrick lab</td><td>N/A</td><td>Open Source</td></tr></tbody></table>

directe lineaire transformatie voor het meten van in-situ perifere zenuwspanning tijdens het rekken

Direct Linear Transformation for the Measurement of In-Situ Peripheral Nerve Strain During Stretching

Perifere zenuwen ondergaan fysiologische en niet-fysiologische rek tijdens de ontwikkeling, normale gewrichtsbeweging, letsel en meer recentelijk tijdens chirurgisch herstel. Inzicht in de biomechanische respons van perifere zenuwen op rekken is van cruciaal belang voor het begrijpen van hun reactie op verschillende belastingsomstandigheden en dus voor het optimaliseren van behandelingsstrategieën en chirurgische ingrepen. Dit protocol beschrijft in detail het kalibratieproces van het stereobeeldcamerasysteem via directe lineaire transformatie en het volgen van de driedimensionale in-situ weefselverplaatsing van perifere zenuwen tijdens het rekken, verkregen uit driedimensionale coördinaten van de videobestanden die zijn vastgelegd door het gekalibreerde stereobeeldcamerasysteem.
Uit de verkregen driedimensionale coördinaten kunnen de zenuwlengte, verandering in de zenuwlengte en procentuele spanning ten opzichte van de tijd worden berekend voor een uitgerekte perifere zenuw. Het gebruik van een stereobeeldcamerasysteem biedt een niet-invasieve methode voor het vastleggen van driedimensionale verplaatsingen van perifere zenuwen wanneer ze worden uitgerekt. Directe lineaire transformatie maakt driedimensionale reconstructies van de perifere zenuwlengte tijdens het rekken mogelijk om de spanning te meten. Momenteel bestaat er geen methodologie om de in-situ belasting van uitgerekte perifere zenuwen te bestuderen met behulp van een stereobeeldcamerasysteem dat is gekalibreerd via directe lineaire transformatie. Het vastleggen van de in-situ spanning van perifere zenuwen wanneer ze worden uitgerekt, kan clinici niet alleen helpen bij het begrijpen van de onderliggende letselmechanismen van zenuwbeschadiging bij overbelastheid, maar ook bij het optimaliseren van behandelingsstrategieën die afhankelijk zijn van door rek geïnduceerde interventies. De methodologie die in het artikel wordt beschreven, heeft het potentieel om ons begrip van de biomechanica van perifere zenuwen te vergroten als reactie op rek om de patiëntresultaten op het gebied van zenuwbeschadigingbeheer en revalidatie te verbeteren.

Met behulp van de beschreven methodologie worden verschillende outputbestanden verkregen. De DLTdv7.m *_xyzpts.csv (aanvullend bestand 12) bevat de (x, y, z) coördinaten in millimeters van elk gevolgd punt op elk tijdsbestek dat verder wordt gebruikt om de lengte, verandering in lengte en spanning van de uitgerekte PN te berekenen. Representatieve lengte-tijd, verandering in lengte-tijd en rek-tijd grafieken van een uitgerekt PN worden weergegeven in figuur 10. De uitgerekte PN had een insteekmarkering, vier markeringen over de lengte en een klemmarkering bestaande uit zes segmenten. Door de totale en segmentale spanningen van de uitgerekte PN te kwantificeren, wordt een beter begrip verkregen van de niet-homogeniteit van deze structuren en de segmentale bijdrage aan de totale rek. De lengte-tijd (Figuur 10A) en verandering in de lengte-tijd grafieken (Figuur 10B) worden gebruikt om de rek-tijd grafieken te berekenen (Figuur 10C). Naast de plots wordt een spreadsheet (aanvullend bestand 17) met de plotgegevens (d.w.z. tijd, lengte, verandering in lengte en spanning) geëxporteerd.
<img alt="Figure 10" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65924/65924fig10.jpg"> Figuur 10: Representatieve grafieken van de rektijd, verandering in lengtetijd en lengtetijd van een uitgerekte perifere zenuw. (A) Lengte-tijdgrafieken van de gehele zenuw (d.w.z. segment 1) en voor alle segmenten tussen aangrenzende markers (d.w.z. segmenten 2-6). (B) Verandering in lengte-tijdgrafieken van de gehele zenuw (d.w.z. segment 1) en voor alle segmenten tussen aangrenzende markers (d.w.z. segmenten 2-6). (C) Rektijdgrafieken van de gehele zenuw (d.w.z. segment 1) en voor alle segmenten tussen aangrenzende markers (d.w.z. segmenten 2-6). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65924/65924fig10large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a>
De andere drie DLTdv7.m-uitvoerbestanden (aanvullend bestand 11, aanvullend bestand 13 en aanvullend bestand 14) en uitvoerproject (aanvullend bestand 15) worden gebruikt om het project opnieuw te laden voor het geval de trajecten van de markeringspunten opnieuw moeten worden gevolgd.
Aanvullende afbeelding S1: Uitvoerbeeld van driedimensionaal (3D) regelvolume. Uitvoerbeeld van het 3D-regelvolume gemaakt met behulp van het parallelle stereobeeldcamerasysteem en het beeldvormingssoftwaresysteem voor directe lineaire transformatiekalibratie. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65924/S1_Output%20Image_3D%20Control%20Volume%20Combined%20Image.zip" target="_blank">Klik hier om dit bestand te downloaden.</a>
Aanvullende afbeelding S2: Linkerafbeelding van driedimensionaal (3D) regelvolume. Linkerafbeelding van het 3D-regelvolume dat wordt gebruikt voor directe lineaire transformatiekalibratie. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65924/S2_Left%20Image_3D%20Control%20Volume.zip" target="_blank">Klik hier om dit bestand te downloaden.</a>
Aanvullende afbeelding S3: Rechterafbeelding van driedimensionaal (3D) regelvolume. Rechterafbeelding van het 3D-regelvolume dat wordt gebruikt voor directe lineaire transformatiekalibratie. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65924/S3_Right%20Image_3D%20Control%20Volume.zip" target="_blank">Klik hier om dit bestand te downloaden.</a>
Aanvullende figuur S4: Outputgrafieken in de lengtetijd. (A-F) Lengte-tijd outputplots van elk segment in elk tijdsbestek. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65924/S4_Length-Time%20Plots.zip" target="_blank">Klik hier om dit bestand te downloaden.</a>
Aanvullende figuur S5: Verandering in outputgrafieken met lengtetijd. (A-F) Verandering in lengte-tijd outputplots van elk segment op elk tijdsbestek. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65924/S5_Change%20in%20Length-Time%20Plots.zip" target="_blank">Klik hier om dit bestand te downloaden.</a>
Aanvullende figuur S6: Grafieken van de rek-tijd output. (A-F) Lengte-tijd outputplots van elk segment in elk tijdsbestek. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65924/S6_Strain-Time%20Plots.zip" target="_blank">Klik hier om dit bestand te downloaden.</a>
Aanvullend bestand 1: Aangepaste MATLAB-code crop_left_right_stereoimage.m. Aangepaste MATLAB-code die wordt gebruikt om de uitvoerafbeelding te scheiden in twee afbeeldingen, respectievelijk linker- en rechterafbeeldingen. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65924/crop_left_right_stereoimage.zip" target="_blank">Klik hier om dit bestand te downloaden.</a>
Aanvullend bestand 2: DLTcal5.m22. Open-source MATLAB-code die wordt gebruikt om de directe lineaire transformatiecoëfficiënten van het parallelle stereobeeldcamerasysteem te verkrijgen. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65924/DLTcal5.zip" target="_blank">Klik hier om dit bestand te downloaden.</a>
Aanvullend bestand 3: Driedimensionale (3D) regeling Volume Gedigitaliseerde punten. Spreadsheetbestand (3D Control Volume_Digitized Pts.csv) met de gedigitaliseerde (x, y, z) punten in millimeters van de punten op het 3D-bedieningsvolume. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65924/3D%20Control%20Volume_Digitized%20Pts.zip" target="_blank">Klik hier om dit bestand te downloaden.</a>
Aanvullend bestand 4: DLTcal5.m output spreadsheet bestand met de (x, y) pixel coördinaten van de driedimensionale (3D) controle volume punten. Uitvoer spreadsheetbestand (cal01_JOVE_test_xypts.csv) met de (x, y) pixelcoördinaten van de 3D-regelvolumepunten met behulp van DLTcal5.m22. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65924/cal01_JOVE_test_xypts.zip" target="_blank">Klik hier om dit bestand te downloaden.</a>
Aanvullend bestand 5: DLTcal5.m output spreadsheet bestand met de 11 directe lineaire transformatie (DLT) coëfficiënten. Uitvoerspreadsheetbestand (cal01_JOVE_test_DLTcoefs.csv) met de 11 DLT-coëfficiënten voor de linker- en rechtercameraweergaven van het stereobeeldcamerasysteem met behulp van DLTcal5.m22. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65924/cal01_JOVE_test_DLTcoefs.zip" target="_blank">Klik hier om dit bestand te downloaden.</a>
Aanvullend bestand 6: Aangepaste MATLAB-code crop_left_right_stereovideo.m. Aangepaste MATLAB-code die wordt gebruikt om het uitvoervideobestand te scheiden in twee videobestanden, linker- en rechtercameravideobestanden. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65924/crop_left_right_stereovideo.zip" target="_blank">Klik hier om dit bestand te downloaden.</a>
Aanvullend bestand 7: Uitvoer videobestand van een uitgerekte perifere zenuw. Uitvoervideobestand (nerve3_105-Nov-2021video.avi) van een uitgerekte perifere zenuw met de gecombineerde videobestanden van de linker- en rechtercameraweergave. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65924/nerve3_105-Nov-2021video.zip" target="_blank">Klik hier om dit bestand te downloaden.</a>
Aanvullend bestand 8: Videobestand met linkercameraweergave (d.w.z. video 1) van een uitgerekte perifere zenuw. Videobestand van de linkercamera (nerve3_105-Nov-2021video_left.avi) van een uitgerekte perifere zenuw die wordt gebruikt om de trajecten van markeringspunten te volgen met behulp van DLTdv7.m22. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65924/nerve3_105-Nov-2021video_left.zip" target="_blank">Klik hier om dit bestand te downloaden.</a>
Aanvullend bestand 9: Videobestand met rechtercameraweergave (d.w.z. Video 2) van een uitgerekte perifere zenuw. Rechter camera bekijk videobestand (nerve3_105-Nov-2021video_right.avi) van een uitgerekte perifere zenuw die wordt gebruikt om de banen van makerpunten te volgen met behulp van DLTdv.7.m22. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65924/nerve3_105-Nov-2021video_right.zip" target="_blank">Klik hier om dit bestand te downloaden.</a>
Aanvullend bestand 10: DLTdv7.m22. Open source MATLAB-code die wordt gebruikt om markeringspunttrajecten te volgen van videobestanden die zijn verkregen van een stereobeeldcamerasysteem dat is gekalibreerd met behulp van directe lineaire transformatie. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65924/DLTdv7.zip" target="_blank">Klik hier om dit bestand te downloaden.</a>
Aanvullend bestand 11: DLTdv7.m uitvoerbestand *_xypts.csv. Het eerste DLTdv7.m-uitvoerbestand is *_xypts.csv (nerve3_105-Nov-2021videoanalyzed_cal09.30_trial1_xypts.csv) bevat de pixelcoördinaten (x1, y1), (x2, y2), enz... voor elk gevolgd punt in elk tijdsbestek. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65924/nerve3_105-Nov-2021videoanalyzed_cal09.30_trial1_xypts.zip" target="_blank">Klik hier om dit bestand te downloaden.</a>
Aanvullend bestand 12: DLTdv7.m uitvoerbestand *_xyzpts.csv. Het tweede DLTdv7.m-uitvoerbestand is *_xyzpts.csv (nerve3_105-Nov-2021videoanalyzed_cal09.30_trial1_xyzpts.csv) bevat de echte coördinaten in millimeters (x1, y1, z1), (x2, y2, z2), enz... voor elk gevolgd punt in elk tijdsbestek. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65924/nerve3_105-Nov-2021videoanalyzed_cal09.30_trial1_xyzpts.zip" target="_blank">Klik hier om dit bestand te downloaden.</a>
Aanvullend bestand 13: DLTdv7.m uitvoerbestand *_xyzres.csv. Het derde DLTdv7.m-uitvoerbestand is *_xyzres.csv (nerve3_105-Nov-2021videoanalyzed_cal09.30_trial1_xyzres.csv) bevat het DLT-restant voor elk gevolgd punt in elk tijdsbestek. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65924/nerve3_105-Nov-2021videoanalyzed_cal09.30_trial1_xyzres.zip" target="_blank">Klik hier om dit bestand te downloaden.</a>
Aanvullend bestand 14: DLTdv7.m uitvoerbestand *_offset.csv. Het eerste DLTdv7.m-uitvoerbestand is *_offset.csv (nerve3_105-Nov-2021videoanalyzed_cal09.30_trial1_offsets.csv) bevat video 1 en video 2 offset voor elk gevolgd punt op elk tijdsbestek. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65924/nerve3_105-Nov-2021videoanalyzed_cal09.30_trial1_offsets.zip" target="_blank">Klik hier om dit bestand te downloaden.</a>
Aanvullend bestand 15: DLTdv7.m projectuitvoerbestand *_dvProject.mat. Het DLTdv7.m-projectuitvoerbestand (nerve3_105-Nov-2021videoanalyzed_cal09.30_trial1_dvProject.mat) bevat de paden van de videobestanden, alle interface-instellingen, alle aangeklikte markeringspunttrajecten en kalibratie-informatie waarmee het project eenvoudig opnieuw kan worden geladen om indien nodig wijzigingen aan te brengen. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65924/nerve3_105-Nov-2021videoanalyzed_cal09.30_trial1_dvProject.zip" target="_blank">Klik hier om dit bestand te downloaden.</a>
Aanvullend bestand 16: Aangepaste MATLAB-code PercentStrain_3D.m. Aangepaste MATLAB-code die wordt gebruikt om de lengte, verandering in lengte en procentuele spanning van een uitgerekte zenuw tussen aangrenzende markeringen op elk tijdstip te berekenen. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65924/PercentStrain_3D.zip" target="_blank">Klik hier om dit bestand te downloaden.</a>
Supplement File 17: PrecentStrain_3D.m uitvoerbestand *_3Dstrain.xls. Uitvoerbestand *_3Dstrain.xls (nerve3_105-Nov-2021_3Dstrain.xls) dat tijd, lengte, verandering in lengte en spanning van elk gevolgd punt in elk tijdsbestek bevat. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65924/nerve3_105-Nov-2021_3Dstrain.zip" target="_blank">Klik hier om dit bestand te downloaden.</a>

Dit protocol implementeert een stereobeeldcamerasysteem dat is gekalibreerd met behulp van directe lineaire transformatie om driedimensionale in-situ verplaatsingen van uitgerekte perifere zenuwen vast te leggen. Door deze verplaatsingen vast te leggen, kan worden bepaald welke rek in verschillende mate wordt geïnduceerd, wat de rekletseldrempels informeert die de wetenschap van rekafhankelijk zenuwherstel kunnen bevorderen.

Directe lineaire transformatie voor het meten van in-situ perifere zenuwspanning tijdens het rekken

Peripheral nerves undergo physiological and non-physiological stretch during development, normal joint movement, injury, and more recently while ...

Koop om te beginnen drie heldere vierkante platen van acrylplexiglas. Maak op elk vel een raster en markeer ten minste 10 punten, waarbij u zorgt voor een minimum van 30 punten over het 3D-regelvolume op de x-, y- en z-coördinatenvlakken. Stapel de vellen op verschillende hoogtes om de maximale hoogte van de beoogde opname vast te leggen.Gebruik een digitizer die is uitgerust met een voetpedaal om alle punten op het 3D-bedieningsvolume te digitaliseren. Bepaal de oorsprong van de 3D-controlekubus en definieer de positieve x- en y-richtingen om x-, y- en z-coördinaten te verkrijgen. Stel op de interface van de digitizer-software respectievelijk de oorsprongs- en positieve x- en y-as in op het referentiekader.Open een nieuw Excel-werkblad om de x-, y- en z-coördinaten van het bedieningsvolume op te slaan. Stel vervolgens op de digitizer-software-interface de formaatreeksen in op Excel om de coördinaten op het 3D-bedieningsvolume op te slaan. Terwijl de x-, y- en z-coördinaten worden gedigitaliseerd met behulp van de digitizer en het voetpedaal, worden ze vastgelegd op een open Excel-blad.Om ze te documenteren, opent u een Excel-blad en slaat u de coördinaten op als een csv-bestand.

direct-linear-transformation-for-measurement-situ-peripheral-nerve

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bio-engineering

Deze video toont modulatie van de reflex-activiteit, volitionele kracht en het lopen door middel van klinische en kwantitatieve beoordeling bij personen met motorische incomplete dwarslaesie als gevolg van een acute orale toediening van een serotonine heropname remmers (SSRI's).

Methoden om Farmacologisch geïnduceerde veranderingen in Motor Function te kwantificeren in Human Incomplete SCI

Metingen van zenuwgeleiding eigenschappen in vivo illustreren een krachtig hulpmiddel om te karakteriseren verschillende diermodellen van neuromusculaire ziekten. Hier presenteren we een eenvoudig en betrouwbaar protocol waarmee elektrofysiologische analyse van heupzenuwen van verdoofde muizen kunnen worden uitgevoerd.

In vivo elektrofysiologische metingen op Muis heupzenuwen

We presenteren in dit artikel een nieuw strekken platform dat kan worden gebruikt om cel responsen op complexe anisotrope biaxiale mechanische vervorming onderzoeken en kwantificeren van de mechanische eigenschappen van biologisch weefsel.

A Novel Stretching platform voor toepassingen in de Cel en Weefsel Mechanobiology

Muscle sensorische neuronen betrokken zijn bij proprioceptor signaleren en rapporteren over metabole toestand en verwondingen gerelateerde gebeurtenissen. We beschrijven een volwassen muis in vitro spier-zenuw voorbereiding op studies over-stretch geactiveerde spieren afferenten.

Een In Vitro Adult Mouse spier-zenuw Voorbereiding voor het bestuderen van de Firing Eigenschappen van Muscle afferenten

Analyse van de contractiele eigenschappen van chemisch huid of doorlaatbaar gemaakt, skeletspier vezels een krachtig middel om spierfunctie beoordeeld op het niveau van de interne spiercel. In dit artikel schetsen we een valide en betrouwbare techniek bereid en getest doorlaatbaar skeletspier vezels in vitro.

Meting van de maximale isometrische kracht die door gepermeabiliseerd Skeletal Muscle Vezels

Er werd een nieuw beeldvormingsprotocol ontwikkeld met behulp van een op maat gemaakte motorgestuurde mechanische actuator om de meting van realtime-responsen op mechanische spanning in levende cellen mogelijk te maken. Relevant voor mechanobiologie, kan het systeem spanningen tot 20% toepassen terwijl het realtime beeldvorming met confocale of atomaire krachtmicroscopie mogelijk maakt.

Live cell imaging tijdens Mechanical Stretch

Met behulp van een robotische isokinetische inrichting met elektromyografie (EMG)-metingen illustreert dit protocol dat isokinetische beweging zelf de betrouwbaarheid van de interrater kan verbeteren voor de hoek van de vangst metingen bij beroerte-patiënten met milde elleboog flexor spasticiteit.

Isokinetische robot apparaat ter verbetering van de test-hertest en de betrouwbaarheid van de Interrater voor Stretch reflex metingen bij beroerte-patiënten met spasticiteit

Dit werk presenteert een stam meetsensor bestaande uit een versterkingmechanisme en een polydimethylsiloxane microscoop vervaardigd met behulp van een verbeterde 3D-printer.

Productie van een stammeetapparaat met een verbeterde 3D-printer

Dit artikel beschrijft een open-source digitaal beeldcorrelatiealgoritme voor het meten van lokale 2D-weefselspanningen in peesexplantaten. De nauwkeurigheid van de techniek is gevalideerd met behulp van meerdere technieken en is beschikbaar voor openbaar gebruik.

Het meten van lokale weefselspanningen in pezen via open-source digitale beeldcorrelatie

Hier presenteren we een veelzijdig equibiaxiaal rekapparaat dat pneumatisch wordt bediend en compatibel is met microscopie met hoge resolutie.

Equibiaxiaal rekapparaat voor sterk vergrote live-cell confocale fluorescentiemicroscopie

Hier presenteren we een nieuw apparaat dat isotrope en uniaxiale spanningsgolfvormen op cellen toepast, terwijl het cultuur ondersteunt op substraten met instelbare stijfheid en aanpasbare eiwitmatrices. Dit eenvoudige, economische platform stelt onderzoekers in staat te onderzoeken hoe mechanische signalen de cellulaire functie reguleren in zowel fundamentele studies als ziektegerelateerde contexten.

Een nieuw platform voor in vitro cellulaire stretching en beeldvorming

Leer directe lineaire transformatie om in-situ perifere zenuwspanning te meten tijdens rekken. Deze methode bepaalt rekemers voor zenuwherstel en verbetert klinische reparatiestrategieën.

Directe lineaire transformatie voor het meten van in-situ perifere zenuwspanning tijdens het rekken

Meer video's verkennen