सिस्टिक तंत्रिका क्रश चोट के चूहे मॉडल में कार्यात्मक मूल्यांकन के लिए 3 डी काइनेमेटिक विश्लेषण

Neuroscience

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Summary

हम एक काइनेमेटिक विश्लेषण विधि पेश करते हैं जो कृंतक मॉडलों को शामिल मौलिक अनुसंधान के दौरान कार्यात्मक मूल्यांकन करने के लिए चार कैमरों और डेटा प्रोसेसिंग सॉफ्टवेयर वाले त्रि-आयामी गति कैप्चर उपकरण का उपयोग करता है।

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Wang, T., Ito, A., Tajino, J., Kuroki, H., Aoyama, T. 3D Kinematic Analysis for the Functional Evaluation in the Rat Model of Sciatic Nerve Crush Injury. J. Vis. Exp. (156), e60267, doi:10.3791/60267 (2020).

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Abstract

सियाटिक कार्यात्मक सूचकांक (एसएफआई) की तुलना में, काइनेमेटिक विश्लेषण सियाटिक तंत्रिका चोट कृंतक मॉडलके कार्यात्मक मूल्यांकन करने के लिए एक अधिक विश्वसनीय और संवेदनशील तरीका है। इस प्रोटोकॉल में, हम एक उपन्यास काइनेमेटिक विश्लेषण विधि का वर्णन करते हैं जो चूहे के सिस्टिक तंत्रिका क्रश चोट मॉडल का उपयोग करके कार्यात्मक मूल्यांकनों के लिए त्रि-आयामी (3 डी) गति कैप्चर उपकरण का उपयोग करता है। सबसे पहले, चूहा ट्रेडमिल चलने से परिचित है। मार्कर तो नामित हड्डी स्थलों से जुड़े होते हैं और चूहा वांछित गति से ट्रेडमिल पर चलने के लिए बनाया जाता है। इस बीच, चूहे के पीछे अंग आंदोलनों चार कैमरों का उपयोग कर दर्ज कर रहे हैं । उपयोग किए गए सॉफ़्टवेयर के आधार पर, स्वचालित और मैनुअल दोनों मोड का उपयोग करके मार्कर ट्रेसिंग बनाई जाती हैं और सूक्ष्म समायोजन के बाद वांछित डेटा का उत्पादन किया जाता है। काइनेमेटिक विश्लेषण की यह विधि, जो 3 डी मोशन कैप्चर उपकरण का उपयोग करती है, बेहतर सटीकता और सटीकता सहित कई फायदे प्रदान करती है। व्यापक कार्यात्मक मूल्यांकनों के दौरान कई और मापदंडों की जांच की जा सकती है। इस विधि में कई कमियां हैं जिन पर विचार करने की आवश्यकता है: सिस्टम महंगा है, काम करने के लिए जटिल हो सकता है, और त्वचा स्थानांतरण के कारण डेटा विचलन का उत्पादन कर सकता है। फिर भी, 3 डी मोशन कैप्चर उपकरण का उपयोग करके काइनेमेटिक विश्लेषण कार्यात्मक पूर्वकाल और पीछे के अंग मूल्यांकन ों को करने के लिए उपयोगी है। भविष्य में, यह विधि विभिन्न आघात ों और बीमारियों का सटीक आकलन उत्पन्न करने के लिए तेजी से उपयोगी हो सकती है।

Introduction

Sciatic कार्यात्मक सूचकांक (एसएफआई) कार्यात्मक sciatic तंत्रिका मूल्यांकन1बाहर ले जाने के लिए बेंचमार्क विधि है । एसएफआई को व्यापक रूप से अपनाया गया है और इसका उपयोग चूहे के सिस्टिक तंत्रिकाचोटों 2,3,4,5,6पर विभिन्न कार्यात्मक मूल्यांकन अध्ययनों के भीतर अक्सर किया जाता है । अपनी लोकप्रियता के बावजूद, एसएफआई के साथ कई समस्याएं हैं, जिनमें ऑटोम्यूरटिथन7,संयुक्त संकुचन जोखिम और पैरों के निशान8को गंदा करना शामिल है । ये समस्याएं इसके शकुन मूल्य9को गंभीर रूप से प्रभावित करती हैं । इसलिए एसएफआई के विकल्प के तौर पर एक विकल्प, कम त्रुटि-प्रवण विधि की आवश्यकता होती है।

ऐसी ही एक वैकल्पिक विधि काइनेमेटिक एनालिसिस है। इसमें बोनी लैंडमार्क या जोड़ों से जुड़े ट्रैकिंग मार्कर का उपयोग करके व्यापक चाल विश्लेषण शामिल है। काइनेमेटिक विश्लेषण का उपयोग कार्यात्मक मूल्यांकन9के लिए तेजी से किया जाता है। एसएफआई11,12के लिए जिम्मेदार कमियों के बिना कार्यात्मक मूल्यांकन10 के लिए इस विधि को उत्तरोत्तर एक विश्वसनीय और संवेदनशील उपकरण के रूप में पहचाना जा रहा है ।

इस प्रोटोकॉल में, हम काइनेमेटिक विश्लेषणों की एक श्रृंखला का वर्णन करते हैं जो ट्रेडमिल, चार 120 हर्ट्ज चार्ज किए गए डिवाइस (सीसीडी) कैमरे और डेटा प्रोसेसिंग सॉफ्टवेयर (सामग्री की तालिकादेखें) से मिलकर 3 डी मोशन कैप्चर उपकरण का उपयोग करते हैं। यह काइनेमेटिक विश्लेषण विधि सामान्य वीडियो वॉकिंग या चाल विश्लेषण13,14से अलग है . एक ही तरफ से पीछे के अंग आंदोलनों को रिकॉर्ड करने के लिए दो कैमरे अलग-अलग दिशाओं में तैनात हैं। इसके बाद, कंप्यूटर ग्राफिक्स9का उपयोग करके पीछे के अंग का 3डी डिजिटल मॉडल बनाया जाता है। हम वास्तविक अंग आयामों को बारीकी से संक्षिप्त करके, कूल्हे, घुटने, टखने और पैर की ओर जोड़ जैसे नामित संयुक्त कोणों की गणना कर सकते हैं। इसके अतिरिक्त, हम प्रगति/कदम लंबाई और स्विंग चरण के लिए रुख चरण के अनुपात जैसे विभिन्न मापदंडों का निर्धारण कर सकते हैं । ये पुनर्निर्माण पीछे के अंगों के पूरी तरह से पुनर्निर्मित 3 डी डिजिटल मॉडल पर आधारित हैं, जो कैमरों के दो सेटों द्वारा प्रेषित डेटा से उत्पन्न होते हैं। यहां तक कि गुरुत्वाकर्षण के काल्पनिक केंद्र (दांता) प्रक्षेपवक्र स्वचालित रूप से गणना की जा सकती है।

हमने इस 3 डी मोशन कैप्चर उपकरण का उपयोग कई काइनेमेटिक मापदंडों को पेश करने और उनका आकलन करने के लिए किया जो चूहे के सिस्टिक तंत्रिका क्रश चोट मॉडल के संदर्भ में समय के साथ कार्यात्मक परिवर्तन प्रकट करते हैं।

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Protocol

प्रोटोकॉल क्योटो विश्वविद्यालय की पशु प्रयोग समिति द्वारा अनुमोदित किया गया था, और सभी प्रोटोकॉल कदम पशु प्रयोग समिति, क्योटो विश्वविद्यालय (अनुमोदन संख्या: MedKyo17029) के दिशा निर्देशों के अनुसार किया गया ।

1. ट्रेडमिल चलने के साथ चूहों को परिचित करना

  1. ट्रेडमिल के दोनों किनारों पर दो पारदर्शी प्लास्टिक शीट स्थापित करने के लिए एक 12 सप्ताह पुराने पुरुष लुईस चूहा एक सीधे, सामने की दिशा में चलना है, तो बिजली के झटके ग्रिड पर बारी है ।
  2. ट्रेडमिल पर प्रत्येक चूहा चलना है। धीरे-धीरे ट्रेडमिल को वांछित गति (20 सेमी/एस या 12 मीटर/मिन) में तेजी लाएं और चूहे को 5 मिन के लिए इस गति से सामान्य रूप से चलने दें। प्रत्येक चलने सत्र के बाद, 1-2 मिन आराम तोड़ प्रदान करते हैं। इस प्रक्रिया को प्रति दिन 3x, प्रति सप्ताह 5 दिन, 1 सप्ताह के लिए दोहराएं।
    नोट: चरण 2 से 1 सप्ताह पहले ट्रेडमिल चलना शुरू करें।
  3. 12 घंटे के हल्के-अंधेरे चक्र के साथ प्रति पिंजरे तीन के समूहों में घर चूहों और उन्हें वाणिज्यिक चूहा भोजन और नल का पानी विज्ञापन libitum फ़ीड।

2. सियाटिक तंत्रिका क्रश चोट प्रदर्शन

  1. चूहे को एनेस्थीसिया इंडक्शन चैंबर में रखें और 5% आइसोफ्लोरीन साँस लेना समाधान पेश करें।
  2. 0.15 मिलीग्राम/किलो मेडेटोमिडीन हाइड्रोक्लोराइड, 2 मिलीग्राम/किलो मिडाजोलम, और चूहे को 2.5 मिलीग्राम/किलो बुटॉलुनॉल टार्रेट के साथ तैयार संयोजन एनेस्थेटिक का इंट्रापेरिटोनियल इंजेक्शन प्रदान करें। पेडल सजगता की कमी के लिए जांच करें। फिर बाईं ओर से एक बिजली शेवर के साथ मध्य जांघ के लिए एक क्षेत्र दाढ़ी ।
  3. असेप्टिक कपड़े का एक टुकड़ा फैलाएं, चूहे को उस पर रखें, और इसे बाएं पार्श्व स्थिति में झूठ बोलें। कपड़े पर बाँझ सर्जिकल उपकरणों के रूप में अच्छी तरह से रखें।
  4. सर्जिकल नंबर 10 ब्लेड के साथ ग्रेटर ट्रोच्टर से मिड-जांघ तक सीधा चीरा बनाएं। फिर सिस्टिक तंत्रिका को बेनकाब करने के लिए सर्जिकल हेमोसेंट का उपयोग करके क्वाड्रिसेप्स फेमोरिस और बाइसेप्स फेमोरिस के बीच एक कुंद विच्छेदन करें।
  5. माइक्रोफोर्सप्स के दो जोड़े के साथ आसपास के ऊतकों से सियाटिक तंत्रिका को अलग करें और 10 एस के लिए सियाटिक तंत्रिका को कुचलें, एक मानक सर्जिकल हेमोस्टेट का उपयोग करके, ग्लूटल ट्यूबरोसिटी के नीचे सीधे साइट पर 2 मिमी लंबी क्रश चोट बनाने के लिए।
  6. माइक्रोफोर्सप्स की एक जोड़ी का उपयोग करचोट के समीपस्थ अंत में 9-0 नायलॉन एपिनेरल सिलाई करें और फिर मांसपेशियों और त्वचा को 4-0 नायलॉन टांके के साथ बंद करें।
  7. चूहे को 0.3 मिलीग्राम/किलो एटिपामेजोल हाइड्रोक्लोराइड के साथ तैयार एक एनेस्थेटिक विरोधी का इंट्रापेरिटोनियल इंजेक्शन प्रदान करें, इसे 10 मिनट के भीतर जगाने के लिए। चूहा संज्ञाहरण से ठीक होने के बाद, बाएं हाथ के लिए आंदोलनों का निरीक्षण करें, जबकि चूहा अपनी पूंछ के आधार से निलंबित कर दिया जाता है। पैर के पैर बिल्कुल नहीं फैलते तो सर्जरी सफल रही।
  8. 12 घंटे के हल्के-अंधेरे चक्र के साथ सर्जरी के बाद चूहों को व्यक्तिगत रूप से घर दें और उन्हें वाणिज्यिक चूहा भोजन और नल का पानी विज्ञापन लिमिटम खिलाएं।

3. मार्कर संलग्न

  1. प्रशिक्षित चूहे को एनेस्थीसिया इंडक्शन चैंबर में रखें और 5% आइसोफ्लोरीन साँस लेना समाधान पेश करें। अंगूठे को चुटकी देकर पेडल पलटा की कमी की जांच करें।
  2. चूहे को एनेस्थेटिक मास्क (2% आइसोफ्लोरीन साँस लेना समाधान) का उपयोग करके लगातार एनेस्थेटाइज्ड होने दें। जबकि चूहा स्थिर संज्ञाहरण प्राप्त करता है, एक इलेक्ट्रिक शेवर का उपयोग करके द्विपक्षीय मल्लेली के निचले हिस्से से एक क्षेत्र दाढ़ी।
    सावधानी: लीक isoflurane को शोधकर्ताओं को उजागर करने से रोकने के लिए, सुनिश्चित करें कि मुखौटा कसकर सिर और चूहे के चेहरे को कवर करें ।
    नोट: चूहे को चोट को रोकने के लिए, बालों को धीरे से दाढ़ी दें।
  3. चूहे को प्रवण स्थिति में रखें। मुंडा त्वचा पर निम्नलिखित हड्डी स्थलों को चिह्नित करने के लिए एक काले मार्कर पेन का उपयोग करें: काठ से पवित्र कशेरुकी, पूर्वकाल बेहतर इलियाक कताई, अधिक से अधिक ट्रॉच्टर, घुटने के जोड़ों, पार्श्व मल्लेली, पांचवां मेटाटरसोफलेंजल जोड़, और चौथे टो की नोक।
    नोट: स्पिनस प्रक्रियाओं के माध्यम से लाइन का उपयोग यह निर्धारित करने के लिए किया जाता है कि द्विपक्षीय मार्कर अक्षीय सममित हैं या नहीं।
  4. काठ से पवित्र कशेरुका, और चौथे टो की नोक के लिए काठ से स्पिनस प्रक्रियाओं के माध्यम से लाइन के अलावा, इन हड्डी स्थलों के लिए अर्धमंडलीय मार्कर संलग्न करने के लिए एक तरल चिपकने वाला का प्रयोग करें। भ्रम से बचने के लिए हर दूसरे मील का पत्थर के लिए अलग रंग का प्रयोग करें। चौथे टो की नोक गुलाबी स्याही के साथ चिह्नित है।
    सावधानी: ऑपरेटर की उजागर त्वचा पर चिपकने वाला ड्रिप न करें, इसका ध्यान रखें।
  5. सभी मार्कर रखने के बाद चूहे को वापस पिंजरे में डाल दें। चूहे को ट्रेडमिल पर तब तक न लगाएं जब तक कि वह एनेस्थीसिया से पूरी तरह ठीक न हो जाए।
    नोट: कम चेतना गंभीर रूप से सामान्य चलने को प्रभावित कर सकती है यदि चूहा संज्ञाहरण से पूरी तरह से ठीक नहीं होता है।

4. अंशांकन और सॉफ्टवेयर सेटअप

  1. ट्रेडमिल के दोनों ओर दो पारदर्शी प्लास्टिक शीट स्थापित करें और ट्रेडमिल के बीच में अंशांकन बॉक्स रखें। रिकॉर्डिंग सॉफ्टवेयर खोलें और फिर डिस्प्ले(सप्लीमेंट्री फाइल 1)पर कैलिब्रेशन इमेज आइकन पर क्लिक करें ।
  2. 120 हर्ट्ज सीसीडी कैमरों का उपयोग करचार दिशाओं से 1-2 एस वीडियो रिकॉर्ड करने के लिए रिकॉर्डिंग आइकन पर क्लिक करें। रिकॉर्डिंग को रोकने के लिए फिर से रिकॉर्डिंग आइकन पर क्लिक करें।
    नोट: रिकॉर्डिंग बंद होने के बाद वीडियो स्वचालित रूप से सेव हो जाएगा.
  3. कैलकुलेशन सॉफ्टवेयर में वीडियो फाइल खोलें। क्लिक करें और स्क्रीन के नीचे दाएं कोने पर अंशांकन बॉक्स 3 डी मॉडल के विशिष्ट बिंदुओं को चार चित्रों पर संबंधित मार्कर तक खींचें, जो अंशांकन पैटर्न(पूरक फ़ाइल 2)में वीडियो से स्वचालित रूप से बदल जाते हैं। इसके बाद सेव आइकन पर क्लिक करें।
    नोट: अंशांकन पूरा होने के बाद कैमरों की स्थिति न बदलें।

5. घूमना रिकॉर्डिंग

  1. ट्रेडमिल से कैलिब्रेशन बॉक्स लें, इलेक्ट्रिक शॉक ग्रिड चालू करें, और ट्रेडमिल पर पूरी तरह से जागते चूहे को रखें। रिकॉर्डिंग सॉफ्टवेयर खोलें और चूहे के बारे में बुनियादी जानकारी, जिसमें इसका सीरियल नंबर, चलने की गति और प्रमुख ऑपरेटर का नाम शामिल है।
  2. ट्रेडमिल चालू करें और गति को 20 सेमी/एस तक सेट करें। चूहे की गति के अनुकूल होने के बाद और सामान्य रूप से चलने में सक्षम है, चार कैमरों के साथ चलने वाले चूहे को रिकॉर्ड करने के लिए डिस्प्ले पर रिकॉर्डिंग आइकन पर क्लिक करें। एक बार पर्याप्त कदम (>10) रिकॉर्ड किए जाने के बाद, रिकॉर्डिंग रोकने के लिए आइकन पर फिर से क्लिक करें, और ट्रेडमिल को बंद कर दें।
    नोट: रिकॉर्डिंग बंद होने के बाद वीडियो स्वचालित रूप से सेव हो जाएगा.
  3. संज्ञाहरण के लिए चूहे को एनेस्थीसिया इंडक्शन चैंबर में वापस डाल दें। जबकि चूहे को निरंतर संज्ञाहरण के तहत किया जाता है (एनेस्थेटिक मास्क के माध्यम से प्रशासित), अर्धमंडलीय मार्कर को हटा दें।
    नोट: चूहे को दर्द पैदा करने से बचने के लिए मार्कर को धीरे से हटा दें।
  4. निर्धारित समय (जैसे, 1 सप्ताह, 3 सप्ताह, या सर्जरी के 6 सप्ताह बाद), चरण 3.1-5.3 दोहराकर चूहे पर काइनेमेटिक माप प्रदर्शन करते हैं। प्रयोग की शुरुआत में, प्रयोग की शुरुआत में, उन चूहों के लिए, जो सर्जरी (यानी, नियंत्रण समूह) प्राप्त नहीं करते थे, केवल एक बार काइनेमेटिक माप बनाएं।

6. मार्कर ट्रेसिंग

  1. कैलकुलेशन सॉफ्टवेयर खोलें और इंटरफेस पर वीडियो फाइल खोलें।
  2. क्लिक करें और वीडियो के प्रगति बार पर द्विपक्षीय नियंत्रण बार खींचें ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि केवल 10-चरण ट्रेडमिल चलने का रिकॉर्ड प्रदर्शित किया जाता है(सप्लीमेंट्री फाइल 3)। क्लिक करें और स्क्रीन के नीचे सही कोने पर 3 डी मॉडल से प्रत्येक विशेषता बिंदु खींचें वीडियो है कि कैमरों द्वारा उठाए गए थे की चार प्रारंभिक चित्रों में से प्रत्येक पर इसी मार्कर के लिए(पूरक फ़ाइल 4)
  3. ऑटोमैटिक मार्कर ट्रेसिंग प्रोसेस(सप्लीमेंट्री फाइल 5, सप्लीमेंट्री फाइल 6)शुरू करने के लिए ऑटोमैटिक ट्रेसिंग आइकन पर क्लिक करें । यदि सिस्टम किसी मार्कर का सही पता नहीं लगाता है, तो मैन्युअल डिजिटाइज आइकन पर क्लिक करें मैनुअल ट्रेसिंग मोड(सप्लीमेंट्री फाइल 7)पर स्विच करें, 3डी मॉडल में ट्रेसिंग विशेषता बिंदु पर क्लिक करें, और फिर चित्र में जवाबी मार्कर पर।
  4. एक बार मार्कर क्लिक करने के बाद, सुनिश्चित करें कि तस्वीर वीडियो के अगले फ्रेम पर स्विच करती है। अब मार्कर ट्रेसिंग प्रक्रिया पूरी होने तक लगातार मार्कर पर क्लिक करें। एक बार समाप्त होने के बाद, सेव आइकन पर क्लिक करें।

7. काइनेमेटिक विश्लेषण

  1. विश्लेषण सॉफ्टवेयर खोलें और फिर इंटरफ़ेस पर प्रसंस्कृत वीडियो फ़ाइल खोलें।
  2. सेटिंग आइकन पर क्लिक करें और सही पर पॉप-अप विंडो(सप्लीमेंट्री फाइल 8)में डिस्प्ले लिस्ट में टखने के कोण, टो कोण और पेल्विक शिफ्ट (एक्स और जेड कुल्हाड़ियों) जैसे नामित मापदंडों का चयन करें और जोड़ें। ओकेपर क्लिक करें, ताकि मापदंडों में मूल्य परिवर्तन का प्रतिनिधित्व करने वाले घटता इंटरफ़ेस पर दिखाई दे।
  3. माप आइकन पर क्लिक करें और अपने पुल-डाउन मेनू में चिकनी प्रसंस्करण का चयन करें। घटता के भीतर 20 हर्ट्ज से अधिक आवृत्तियों को हटाने के लिए पॉप-अप विंडो में 20 हर्ट्ज दर्ज करें(सप्लीमेंट्री फाइल 9)।
  4. सुनिश्चित करें कि इंटरफ़ेस पर पांच पैनल हैं: चूहे का चलने वाला वीडियो, गतिशील 3 डी मॉडल, घटता है जो 10-चरण चक्र से मापदंडों में मूल्य परिवर्तन का प्रतिनिधित्व करता है, घटता है जो मापदंडों में मूल्य परिवर्तन का प्रतिनिधित्व करता है, और हिस्टोग्राम और योजनाबद्ध आरेख जो रुख और स्विंग चरण(अनुपूरक फ़ाइल 10)के अनुपात का प्रतिनिधित्व करते हैं।
  5. सही मापदंडों में मतलब मूल्य परिवर्तन का प्रतिनिधित्व घटता के लिए पैनल पर क्लिक करें और पुल-डाउन मेनू में डेटा आउटपुट का चयन करें(पूरक फ़ाइल 11)। यह पीछे के अंग संयुक्त कोणों के औसत मूल्यों का उत्पादन करेगा, जिसमें टखने और पैर की ओर कोण, पेल्विक शिफ्ट, और 10-चरण चक्र अवधियों में किसी अन्य वांछित मापदंड शामिल हैं।

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Representative Results

हमने चूहे के सिस्टिक तंत्रिका क्रश चोट मॉडल में समय के साथ कार्यात्मक परिवर्तनों की जांच करने के लिए चार मापदंडों का चयन किया। ये रुख-से-स्विंग चरण, गुरुत्वाकर्षण के केंद्र (दांते) प्रक्षेपवक्र, टखने के कोण, और पैर केपैर की ओर के कोणों का अनुपात था । चौबीस चूहों बेतरतीब ढंग से चार समूहों में से एक को सौंपा गया: नियंत्रण समूह (सी), पहले (1w), तीसरे (3w), और छठे (6w) सप्ताह में चूहों बाएं सियाटिक तंत्रिका क्रश चोट के बाद ।

3 डी काइनेमेटिक विश्लेषण के माध्यम से, 10-चरण चक्र में रुख या स्विंग चरण के औसत अनुपात की स्वचालित रूप से गणना की गई थी और इंटरफ़ेस(चित्रा 1ए-डी)पर प्रतिनिधित्व किया गया था। हमने पाया कि सर्जरी के बाद रुख-से-स्विंग चरण का अनुपात बरामद किया गया ।

दांता एक आभासी बिंदु है जिसे 3डी मोशन कैप्चर उपकरण द्वारा वर्चुअल मार्कर के साथ ढूंढा जा सकता है। यह दो पूर्वकाल बेहतर इलियाक कताई में से किसी को भी उनके कॉन्ट्रालेटरल ग्रेटर ट्रॉच्टर से जोड़ने वाली दो लाइनों के क्रॉस पॉइंट पर स्थित है। इस प्रकार, कोरोनल विमान (एक्स और जेड कुल्हाड़ियों) में वास्तविक समय पेल्विक बदलाव के परिणामस्वरूप 3 डी निर्मित पेल्विक मॉडल का उपयोग किया जाता है। इस बदलाव को अपने आप मापा भी जा सकता है। दांता प्रक्षेपवक्र 10 कदम चक्र के एक्स और जेड कुल्हाड़ियों में श्रोणि बदलाव मतलब मूल्य के बदलते वक्र के रूप में वर्णित है । सामान्य दांतप्रक्षेप्य आकार अनंत संकेत ()। हमने पाया कि दांता प्रक्षेपवक्र आकार सर्जरी के 6 सप्ताह बाद तक लगभग सामान्य आकार में नहीं लौटा(चित्रा 2ए-डी)।

"पैर के अंगूठे बंद" चरण में सामान्य टखने और पैर की अंगूठी कोण चरण चक्र15के टर्मिनल रुख के दौरान अधिकतम मूल्य तक पहुंचते हैं, लेकिन यदि चूहे को सर्जरी मिली है तो इन मापदंडों को झूठा बताया जा सकता है। फिर भी, 3 डी काइनेमेटिक विश्लेषण ने हमें वीडियो का जिक्र करके "पैर के पैर की ओर" चरण में कोण निर्धारित करने की अनुमति दी। "पैर के पैर की ओर" चरण में टखने या पैर की ओर कोण का मतलब मूल्य 10 कदम चक्र से गणना की गई थी । परिणाम का सुझाव दिया है कि टखने और पैर की ओर कोण, "पैर की पैर की ओर" चरण में सर्जरी के बाद एक ऊपर की दिशा में सुधार हुआ । (चित्रा 3ए-बी)

Figure 1
चित्रा 1: द्विपक्षीय रुख और स्विंग चरण । दाएं स्विंग (मजेंटा), दाएं रुख (लाल), बाएं स्विंग (नीला), और बाएं रुख (नीले) चरणों का प्रतिनिधित्व उनके क्रमशः रंगीन सलाखों द्वारा किया जाता है। पीले सलाखों डबल समर्थन चरणों का प्रतीक है। पैनल ए-डी नियंत्रण समूह(ए),1w(बी),3w(सी),और 6w(डी)समूहों के लिए 10 कदम चक्र अवधि में प्रत्येक द्विपक्षीय रुख और स्विंग चरण दिखाते हैं । C = नियंत्रण; 1w = 1 सप्ताह के बाद सर्जरी; 3w = 3 सप्ताह के बाद सर्जरी; 6w = 6 सप्ताह के बाद सर्जरी। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 2
चित्रा 2: दांता प्रक्षेप पथ। पैनल ए-डी नियंत्रण समूह(ए),1w(बी),3w(सी),और 6w(डी)समूहों के लिए 10 कदम चक्र अवधि के दौरान प्रतिनिधि औसत दांत प्रक्षेप पथ दिखाते हैं । C = नियंत्रण; 1w = 1 सप्ताह के बाद सर्जरी; 3w = 3 सप्ताह के बाद सर्जरी; 6w = 6 सप्ताह के बाद सर्जरी। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 3
चित्रा 3: टखने और टो कोण। पैनल और बी नियंत्रण समूह, 1w, 3w, और 6w समूहों (* * पी & 0.01, नियंत्रण समूह की तुलना में, ** पी एंड एलटी; 0.01, आसन्न समूह की तुलना में 10 "पैर की दूरी पर" चरणों में टखने और पैर की ओर कोण में समय के साथ परिवर्तन दिखाते हैं । त्रुटि सलाखों = मतलब (एसईएम) की मानक त्रुटि; C = नियंत्रण; 1w = 1 सप्ताह के बाद सर्जरी; 3w = 3 सप्ताह के बाद सर्जरी; 6w = 6 सप्ताह के बाद सर्जरी। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

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Discussion

इस प्रोटोकॉल में, एक स्थिर और लगातार चलने वाला चूहा काइनेमेटिक विश्लेषण का सबसे महत्वपूर्ण घटक है। ट्रेडमिल की स्पीड 20 सेमी/एस तय की गई थी । यदि चूहे अंतरिक्ष बाधाओंकेबिना आगे बढ़ते हैं तो यह चलने की गति किसी भी तरह से "उच्च" नहीं मानी जाती है। फिर भी, यह गति अप्रशिक्षित चूहों के लिए ट्रेडमिल पर चलने के लिए बहुत तेज है और इसके परिणामस्वरूप असामान्य चाल और गैर-समान आंदोलन होंगे। इन घटनाओं को गंभीरता से डेटा विश्वसनीयता और प्रामाणिकता को प्रभावित कर सकते हैं । हालांकि, ट्रेडमिल गति 20 सेमी से कम/चूहों को रुक-रुककर चलना बंद कर सकता है, संभावित रूप से बड़े विचलन और कम डेटा विश्वसनीयता का उत्पादन कर सकता है । इसलिए, चूहों को ट्रेडमिल पर सीधे, आगे की दिशा में चलने में सक्षम होने के लिए प्रशिक्षण करना अत्यंत महत्वपूर्ण है यदि कोई सटीक काइनेमेटिक विश्लेषण प्राप्त करना है।

इसके अतिरिक्त, ऑपरेटरों को काइनेमेटिक विश्लेषण प्रक्रिया के दौरान पुनर्पुष्टि और ठीक समायोजन की आवश्यकताओं की अनदेखी नहीं करनी चाहिए। हमने पाया कि स्विंग चरण सामान्य चूहों में चरण चक्र का 25% था। इसका मतलब यह है कि स्विंग चरण के दौरान पीछे के अंग आंदोलनों बिंदु पर त्वरित जहां कैमरा प्रणाली सही आंदोलनों को लगातार और समय के साथ कब्जा करने में सक्षम नहीं था । इसके अलावा, जरूरत से ज्यादा उज्ज्वल या मंद परिवेश प्रकाश, पारदर्शी ट्रेडमिल चादरों पर दाग, और असामान्य आंदोलन पैटर्न है कि संयोग से होते हैं, जबकि चलने चूहों से जुड़े मार्कर से ट्रेसिंग लेबल के एक अतिशयोक्तिपूर्ण विचलन में परिणाम सकता है । ये कारक गति कैप्चर प्रक्रिया की सटीकता को कम कर सकते हैं। इस समस्या के समाधान के लिए मार्कर ट्रेसिंग सिस्टम में मैनुअल समायोजन शुरू किए गए थे। मैनुअल समायोजन का उपयोग करना, मार्कर ट्रेसिंग प्रक्रिया के दौरान स्पष्ट विचलन या सूक्ष्म गति कैप्चर नुकसान को तुरंत सुधारा जा सकता है। इसके अलावा, मार्कर ट्रेसिंग प्रक्रिया में खामियों को खोजने और ठीक करने में सहायता प्राप्त काइनेमेटिक विश्लेषण सॉफ्टवेयर का उपयोग करके संसाधित कई मापदंडों के घटता में परिवर्तन की पुनर्पुष्टि। पुनर्पुष्टि ने हमें सबसे विश्वसनीय और प्रामाणिक डेटा उत्पन्न करने की अनुमति भी दी।

काइनेमेटिक विश्लेषण की तुलना में, एसएफआई की कमियां मुख्य रूप से उपरोक्त कारकों द्वारा उत्पादित हस्तक्षेपों के बजाय इसकी कम सटीकता और विश्वसनीयता से प्राप्त होती हैं। पिछले एक अध्ययन में यह भी कहा गया था कि17के प्रारंभिक चोट के बाद की अवधि के दौरान लागू होने पर एसएफआई विधि न तो विश्वसनीय है और न ही प्रजनन योग्य है। दूसरी ओर, उच्च सटीकता और काइनेमेटिक विश्लेषण की विश्वसनीयता को व्यापक रूप से पहचाना गया है। हालांकि, पिछले कई आवेदन केवल नामित कोणों, विशेष रूप से टखने के कोण10,15,18,19,20को देखने और मापने में सक्षम थे। द्वि-आयामी (2डी) वीडियो विश्लेषण की सीमाएं कार्यात्मक मूल्यांकनों के दौरान अतिरिक्त मापदंडों की जांच को रोकती हैं।

त्रि-आयामी काइनेमेटिक विश्लेषण एसएफआई की सभी कमियों को दूर करता है और कई अतिरिक्त मापदंडों की जांच में सक्षम बनाता है। 3डी डिजिटल मॉडल का निर्माण चार कैमरों द्वारा कैप्चर की गई छवियों से किया गया है। नतीजतन, यह उपकरण पारंपरिक 2डी काइनेमेटिक तरीकों की तुलना में मापदंडों को अधिक सटीक रूप से माप या गणना कर सकता है। इसलिए, 3 डी मोशन कैप्चर उपकरण का उपयोग करने वाले काइनेमेटिक विश्लेषण अन्य कार्यात्मक मूल्यांकन विधियों के संभावित विकल्प के रूप में भारी वादा रखता है।

हालांकि, 3 डी काइनेमेटिक विश्लेषण विधि की कई सीमाएं हैं। प्रशिक्षण कृंतक, मार्कर संलग्न, और परीक्षा प्रक्रियाओं का पता लगाने जटिल और समय लेने वाली हैं । प्रजनन योग्य और विश्वसनीय डेटा प्राप्त करने के लिए, ऑपरेटर को आवश्यक महत्वपूर्ण चरणों से अच्छी तरह से परिचित होना चाहिए। कृंतक चलने के दौरान होने वाली त्वचा की शिफ्टिंग से विशेष रूप से21डेटा विचलन का उत्पादन होने की संभावना होती है । इसके अलावा, 3 डी काइनेमेटिक विश्लेषण उपकरण की उच्च लागत इसके लोकप्रियकरण में बाधा डाल सकती है और प्रासंगिक अध्ययनों में उपयोग को सीमित कर सकती है।

पिछले अध्ययनों में पाया गया है कि 3डी काइनेमेटिक विश्लेषण ने चूहे के सिस्टिक तंत्रिका चोट मॉडल9,22के संदर्भ में सटीक और वैध परिणाम प्राप्त किए । नतीजतन, हमारे पास यह मानने के कारण हैं कि यह विधि विभिन्न आघात या रोग राज्यों के कार्यात्मक मूल्यांकनों के लिए एक उपयोगी उपकरण हो सकती है जिसमें मध्य और परिधीय तंत्रिका तंत्र और मस्कुलोस्केलेटल रोगों के विकारों सहित पीछे के अंग शामिल हैं। इसके अलावा, मार्कर पोजिशनिंग में फेरबदल करके, इस विधि का उपयोग पूर्वकाल अंग आंदोलनों का कार्यात्मक रूप से मूल्यांकन करने के लिए किया जा सकता है। यद्यपि इन परिकल्पनाओं को भविष्य के प्रयोगों के माध्यम से और अधिक सत्यापन की आवश्यकता होती है, हम मानते हैं कि 3 डी मोशन कैप्चर उपकरण का उपयोग करके काइनेमेटिक विश्लेषण अधिक आशाजनक कार्यात्मक मूल्यांकन विधियों को प्रेरित कर सकता है और अनुसंधान और नैदानिक अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकता है।

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Disclosures

लेखकों के पास खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।

Acknowledgments

इस अध्ययन को जेपीएस ककेन्ही ग्रांट नंबर JP19K19793, JP18H03129, और JP18K19739 द्वारा समर्थित किया गया था।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
9-0 nylon suture Bear Medic Corporation. T06A09N20-25
Anesthetic Apparatus for Small Animals SHINANO MFG CO.,LTD. SN-487-0T
ISOFLURANE Inhalation Solution Pfizer Japan Inc. (01)14987114133400
Kine Analyzer KISSEI COMTEC CO.,LTD. N.A. A analysis software
Liquid adhesive KANBO PRAS CORPORATION PT-B180
Micro forceps BRC CO. 16171080
Motion Recorder KISSEI COMTEC CO.,LTD. N.A. A recording software
Standard surgical hemostat Fine Science Tools, Inc. 12501-13
Surgical blade No.10 FEATHER Safety Razor CO., LTD 100D
Surgical hemostat World Precision Instruments 503740
Three-dimensional motion capture apparatus (KinemaTracer for Animal) KISSEI COMTEC CO.,LTD. N.A. A 3D motion analysis system that consists of cameras
Three-dimensional(3D) Calculator KISSEI COMTEC CO.,LTD. N.A. A marker tracing software
Treadmill MUROMACHI KIKAI CO.,LTD MK-685 a treadmill with affialiated the electrical schocker, transparent sheats and a speed control apparatus

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References

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