3D кинематический анализ гайт для доклинических исследований у грызунов

Все чаще используются 3D кинематика движения и передвижения. Но сложность большинства систем ограничивает ваше использование в доклинических исследованиях. То, что мы делаем в этой работе предоставляет подробный и простой метод сбора 3D данных во время четырехъядерных передвижения у взрослых крыс.

Описанная система обеспечивает углубленный качественный и количественный анализ данных без необходимости в сложных алгоритмах. Моя любимая часть системы является ее универсальность использования. Мы смогли использовать его для передвижения, а также достижения и захвата функции.

Здесь я продемонстрирую его использование для ходьбы на беговой дорожке. Гора шесть камер в стене, в двух метрах от беговой дорожки, используя тонко регулируемые направленные головы. Слегка угол ниже горизонта для максимального покрытия маркеров.

Оборудуем каждую камеру кольцем для визуализации светоотражающих маркеров. Определите желаемые маркеры для эксперимента. Используйте маркеры как для конечностей, так и для задних конечностей для оценки двустороннего четырехглавого передвижения.

Здесь мы использовали 22 маркера. Тем не менее, это может быть скорректировано в соответствии с одними экспериментальной конструкции. Калибруйте систему захвата движения с помощью палочки системы, которая состоит из L-рамки и палочки.

Поместите L-кадр ортогонально на беговой дорожке с длинной ногой L-кадр, указывающий в направлении, что крыса будет ходить дюйма Откройте программное обеспечение захвата движения. Выберите запись ", чтобы захватить калибровки видео.

Переместите рамку калибровки палочки по всей области беговой дорожки в пространстве, чтобы охватить все области, которые крыса будет ходить дюйма Запись как минимум одну минуту кадры для обеспечения адекватных точек данных палочки присутствуют для точной калибровки. Сохраните видео в качестве файла 3D калибровки.

Право нажмите на группу камеры и выберите 3D слежения "после записи калибровки видео. Выберите 3D калибровочные видео "и выберите Все калибровочные камеры"Track L-кадр маркеры на всех шести видео с использованием функции фиксированной точки. Определите все точки, а затем выберите кнопку «Поиск автоматически».

После отслеживания выйти из окна и выбрать автоматическую 3D Wand Tracking "Выбрать параметры" и неизбранный Обнаружить L-Frame "Начать отслеживание. После того, как программное обеспечение закончило отслеживание, нажмите Назначить маркеры "Назначить палочку Короткий"Wand Mid "и wand Long" маркеры для всех шести камер. После того, как палочка и L-кадр были отслеированы, право нажмите Камеры Калибровка группы "и выберите New Wand Калибровка группы" Выберите все камеры "и удерживайте ключ управления при выборе OK"Изменение длины палочки, L-кадр высота, и количество камер в соответствии с тем, что было использовано во время калибровки.

Примите калибровки со стандартным отклонением длины палочки менее трех миллиметров и остаточным калибровкой 0,004 или менее. Эта система является коммерчески доступной. И в этом докладе, мы предоставляем тщательное руководство по исследованиям здесь и эффективно использовать его.

Что мне нравится больше всего в этом конкретном протоколе и системе как таковой, является то, что Есть целый ряд других результатов, и можно выбрать предопределенные результаты, представляющие интерес, которые являются специфическими для условия. Акклиматизировать крыс на беговой дорожке в течение 5 минут до каждой тренировки. Поезд крыс ходить с полным весом подшипник на конечностях на различных скоростях.

Тренируйте всех крыс, пока они не способны последовательно ходить по беговой дорожке. Перед сбором данных, брить крыс в регионах, где маркеры будут размещены. Palpate кожи для костлявый ориентир точно место маркеров.

Используйте маркеры пера для суставов дистальной до локтя и колена. Выберите красную кнопку камеры на верхней стороне программного обеспечения захвата движения для записи пробной версии. Разрешить крысы ходить в течение примерно 30 секунд или как минимум 10 непрерывных шагов.

Создайте новую группу камер для каждой пробной версии после сохранения записанного видео. Программное обеспечение, представленное в этом протоколе, может быть использовано студентами, сотрудниками и исследователями без необходимости технических знаний. Этот процесс является удобным для пользователей и может быть легко освоен с небольшой практикой.

Этот протокол может быть реализован примерно за 45 минут до одного часа, в зависимости от количества желаемых данных. Нажмите правой кнопкой камеры для отслеживания движения. Выберите 2D слежения "Выберите от семи до 10 лучших непрерывных и последовательных шагов для отслеживания.

Право нажмите маркер интереса и выберите автоматическое отслеживание ", который будет обнаруживать яркие круговые пятна, созданные ретро-отражающих маркеров. Кроме того, трек маркеры с использованием шаблона соответствия, который будет использовать алгоритм, встроенный в программное обеспечение для отслеживания маркеров на основе размера и цвета. Отслеживайте черные маркеры с помощью расширенной обработки изображений путем инвертирования черных маркеров в яркие пятна для автоматического отслеживания.

Вручную отслеживать и исправлять необнаруживаемые маркеры или ошибки в отслеживании. Право нажмите Фазы "и выберите модель фазы редактирования"Настройка фазы цикла походки для каждой конечности в соответствии с дефицитом один выбирает для изучения. Назначьте фазы цикла походки для каждой конечности в программном обеспечении с помощью кнопки «Добавить фазу» или клавиши быстрого доступа F11.

Выполните 3D расчеты после отслеживания всех шести камер. Право нажмите на группу камеры и выберите новые 3D расчеты"Появится новая папка. Создание данных, представляющих интерес, таких как диаграммы высоты соединения или скорости с точками данных путем перетаскивания маркера интереса для просмотра бок о бок с назначенными фазами походки.

Нажмите на 3D диаграмму ", чтобы создать трехмерную фигуру испытания. На этом рисунке показан профиль угла локтя в репрезентативной здоровой крысе, идущей по беговой дорожке. Обратите внимание, что здоровые показатели могут постоянно шаг в течение более длительного времени.

Гладкие одиночные пики представляют циклы походки с полным диапазоном движения. Чередующаяся фаза позиции и продолжительность фазы качели, с последовательным временем на каждом шагу, свидетельствует о нормальной координации внутрилимба. В отличие от этого, непрерывный шаг реже после травмы.

Профиль угла локтя представителя спинного сердцевины раненой крысы демонстрирует несколько искаженных пиков, которые являются менее последовательными и меньшего диапазона движения. Кроме того, удлиненные фазы позиции и сокращенные продолжительности фазы качели свидетельствует о дефиците внутрилимбинантной координации для правильного переделы. На этом рисунке показаны репрезентативные данные, построенные для внутрилимбной координации между двумя парами конечностей.

Представитель здоровой крысы демонстрирует четко определенные чередующиеся ритмические координации, которая рассматривается как L-образный узор в участке линии рассеяния. В отличие от этого, представитель шейного отдела спинного мозга ранен крыса демонстрирует плохое непеременяющееся, неритмическое координации между двумя конечностями. После просмотра этого видео, вы должны иметь хорошее понимание того, как настроить и откалибровать многокамерную систему захвата движения, как подготовить крысу для захвата движения, как записывать движение беговой дорожки, и как получить и проанализировать выходные 3D кинематические данные.

Конечная цель для исследователей, то, заключается в использовании этих высоко стандартизированных инструментов оценки двигателя и делать наши исследования на регулярной основе, чтобы расшифровать влияние мероприятий на восстановление двигателя после нейротравмы.