Siyatik Sinir Ezilme Hasarının Sıçan Modelinde Fonksiyonel Değerlendirme için 3D Kinematik Analiz

Neuroscience

Your institution must subscribe to JoVE's Neuroscience section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

Kemirgen modellerini içeren temel araştırmalar sırasında fonksiyonel değerlendirmeler yapmak için dört kamera ve veri işleme yazılımı içeren üç boyutlu hareket yakalama cihazı kullanan bir kinematik analiz yöntemi salıyoruz.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations | Reprints and Permissions

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).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Siyatik Fonksiyonel İndeks (SFI) ile karşılaştırıldığında, kinematik analiz siyatik sinir yaralanması kemirgen modellerinin fonksiyonel değerlendirmelerini yapmak için daha güvenilir ve hassas bir yöntemdir. Bu protokolde, bir sıçan siyatik sinir ezilme yaralanma modeli kullanarak fonksiyonel değerlendirmeler için üç boyutlu (3D) hareket yakalama cihazı kullanan yeni bir kinematik analiz yöntemi açıklanmıştır. İlk olarak, sıçan koşu bandı yürüyüş aşina. Belirteçler daha sonra belirlenen kemik işaretleri eklenir ve sıçan istenilen hızda koşu bandı üzerinde yürümek için yapılır. Bu arada, sıçan ın arka ekstremite hareketleri dört kamera kullanılarak kaydedilir. Kullanılan yazılıma bağlı olarak, işaretleyici izlemeleri hem otomatik hem de manuel modlar kullanılarak oluşturulur ve ince ayarlamalardan sonra istenen veriler üretilir. 3D hareket yakalama cihazı kullanan bu kinematik analiz yöntemi, üstün hassasiyet ve doğruluk da dahil olmak üzere birçok avantaj sunar. Kapsamlı fonksiyonel değerlendirmeler sırasında daha birçok parametre araştırılabilir. Bu yöntemdikkate gerektiren birkaç eksiklikleri vardır: Sistem pahalı, çalışması karmaşık olabilir ve cilt kayması nedeniyle veri sapmaları üretebilir. Bununla birlikte, 3D hareket yakalama cihazı kullanılarak kinematik analiz fonksiyonel anterior ve posterior ekstremite değerlendirmeleri yapmak için yararlıdır. Gelecekte, bu yöntem çeşitli travmalar ve hastalıkların doğru değerlendirmeleri üretmek için giderek daha yararlı hale gelebilir.

Introduction

Siyatik Fonksiyonel İndeksi (SFI) fonksiyonel siyatik sinir değerlendirmeleri yürütmek için bir kriter yöntemidir1. SFI yaygın olarak kabul edilmiştir ve sıklıkla sıçan siyatik sinir yaralanmaları 2,3,4,5,6çeşitli fonksiyonel değerlendirme çalışmaları içinde kullanılır. Popülaritesi rağmen, Otomutilation dahil olmak üzere SFI ile çeşitli sorunlar vardır7, ortak kontraktür riski, ve ayak izleri bulaşması8. Bu sorunlar prognostik değerini ciddi şekilde etkiler9. Bu nedenle, Alternatif, daha az hata eğilimli yöntem SFI yerine gereklidir.

Bu alternatif yöntemlerden biri de kinematik analizdir. Bu kemik işaretleri veya eklem bağlı izleme işaretleri kullanarak kapsamlı yürüyüş analizi içerir. Kinematik analiz giderek fonksiyonel değerlendirmeler için kullanılır9. Bu yöntem giderek sfi11atfedileneksiklikleri olmadan fonksiyonel değerlendirme10 için güvenilir ve hassas bir araç olarak kabul edilmektedir ,12.

Bu protokolde, koşu bandı, dört adet 120 Hz şarjlı birleştirilmiş cihaz (CCD) kamera ve veri işleme yazılımından oluşan bir 3D hareket yakalama cihazı kullanan bir dizi kinematik analiz ve veri işleme yazılımı (Bkz. Malzeme Tablosu). Bu kinematik analiz yöntemi genel video yürüyüş veya yürüyüş analizi13,14farklıdır. İki kamera tek bir taraftan arka ekstremite hareketlerini kaydetmek için farklı yönlere konumlandırılmış. Daha sonra, arka ekstremite bir 3D dijital model bilgisayar grafikleri kullanılarak inşa edilir9. Biz yakından gerçek ekstremite boyutları özetleyerek, kalça, diz, ayak bileği ve ayak eklemi gibi belirlenmiş eklem açıları hesaplayabilirsiniz. Ayrıca, adım/adım uzunluğu ve duruş fazının salıncak aşamasına oranı gibi çeşitli parametreleri belirleyebiliriz. Bu rekonstrüksiyonlar, iki kamera seti tarafından aktarılan verilerden elde edilen arka ekstremitelerin tamamen yeniden inşa edilmiş 3Boyutlu dijital modeline dayanmaktadır. Hatta hayali ağırlık merkezi (CoG) yörüngeotomatik olarak hesaplanabilir.

Biz sıçan siyatik sinir ezilme yaralanma modeli bağlamında zaman içinde fonksiyonel değişiklikleri ortaya birden fazla kinematik parametreleri tanıtmak ve değerlendirmek için bu 3D hareket yakalama cihazı kullanılır.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Protokol Kyoto Üniversitesi hayvan deney komitesi tarafından onaylandı ve tüm protokol adımları Kyoto Üniversitesi Hayvan Deney Komitesi Yönergelerine uygun olarak gerçekleştirildi (onay numarası: MedKyo17029).

1. Koşu bandı yürüyüş ile fareler aşina

  1. Koşu bandının her iki tarafına iki şeffaf plastik levha yerleştirin ve 12 haftalık erkek Lewis faresinin düz, ön yönde yürümesini ve sonra da elektrik şok ızgarasını açmasını sağlar.
  2. Her fare koşu bandında yürüsin. Yavaş yavaş istenilen hızda (20 cm/sveya 12 m/dak) koşu bandı hızlandırmak ve sıçan 5 dakika boyunca bu hızda normal yürümesine izin. Her yürüyüş seansından sonra, 1-2 dk dinlenme molası verin. Bu işlemi günde 3 x, haftada 5 gün, 1 hafta boyunca tekrarlayın.
    NOT: 2. adımdan 1 hafta önce koşu bandına başlayın.
  3. 12 saat açık-koyu döngüsü ile kafes başına üç gruplar halinde House sıçanlar ve onları ticari sıçan gıda ve musluk suyu reklam libitum beslemek.

2. Siyatik sinir ezilme yaralanması gerçekleştirmek

  1. Bir anestezi indüksiyon odasına sıçan yerleştirin ve% 5 isofluran inhalasyon çözeltisi tanıtmak.
  2. Sıçana 0.15 mg/kg medetomidin hidroklorür, 2 mg/kg midazolam ve 2.5 mg/kg butorphanol tartarat ile hazırlanan bir kombinasyon anestezik intraperitoneal enjeksiyon u sağlayın. Pedal refleksleri eksikliği olup olmadığını kontrol edin. Sonra bir elektrikli tıraş ile orta uyluk için sol büyük trochanter bir alan tıraş.
  3. Aseptik bir bez parçası yayın, üzerine sıçan yerleştirin, ve sol lateral pozisyonda yalan var. Steril cerrahi aletleri de bezin üzerine yerleştirin.
  4. Bir cerrahi no. 10 bıçak ile orta uyluk için büyük trochanter düz bir kesi oluşturun. Sonra kuadriseps femoris ve pazı femoris arasında künt bir diseksiyon yapmak siyatik sinir ortaya çıkarmak için cerrahi hemostat kullanarak.
  5. İki çift mikroforps ile çevreleyen dokudaki siyatik siniri ayırın ve standart bir cerrahi hemostat kullanarak 10 s'lik siyatik siniri ezin ve gluteal tüberkülozun hemen altındaki bölgede 2 mm uzunluğunda bir ezme yaralanması oluşturun.
  6. Bir çift mikroforceps kullanarak yaralanmanın proksimal sonunda 9-0 naylon epineural dikiş gerçekleştirin ve daha sonra 4-0 naylon dikiş ile kas ve cilt kapatın.
  7. Sıçana 0.3 mg/kg atipamezole hidroklorür ile hazırlanan bir anestezik antagonist intraperitoneal enjeksiyon sağlamak, 10 dakika içinde uyandırmak için. Sıçan anestezi den kurtarır sonra, sıçan kuyruğunun tabanı tarafından askıya alınırken sol başayağı hareketleri gözlemleyin. Eğer eba hiç yayılmazsa, ameliyat başarılı oldu.
  8. 12 saat açık-koyu döngüsü ile ameliyattan sonra tek tek sıçanhouse ve onları ticari sıçan gıda ve musluk suyu reklam libitum beslemek.

3. İşaretleri takmak

  1. Eğitimli sıçanı anestezi indüksiyon odasına yerleştirin ve %5 oranında isofluran inhalasyon solüsyonu tanıtı. Ayak parmak çimdikleme tarafından pedal refleks eksikliği olup olmadığını kontrol edin.
  2. Sıçan sürekli bir anestezik maske (%2 isofluran inhalasyon çözeltisi) kullanılarak anestezi sağlar. Sıçan istikrarlı anestezi alırken, bir elektrikli tıraş kullanarak çift malleoli alt sırt bir alan tıraş.
    DİkKAT: Araştırmacıların sızıntı yapan isoflurane maruz kalmasını önlemek için, maskenin farenin başını ve yüzünü sıkıca örtteğini unutmayın.
    NOT: Farenin yaralanmasını önlemek için, mümkün olduğunca hafifçe saç tıraş.
  3. Fareyi yatkın konuma getirin. Traş deride aşağıdaki kemik simgelerini işaretlemek için siyah bir marker kalem kullanın: Lomber'den sakral vertebralara, ön superior iliak dikenlere, büyük trochanters'a, diz eklemlerine, lateral malleollere, beşinciye kadar spinous proseslerde bir çizgi metatarsophalangeal eklemler, ve dördüncü ayak ucu.
    NOT: Spinous prosesler arasındaki çizgi, ikili belirteçlerin eksenel simetrik olup olmadığını belirlemek için kullanılır.
  4. Bu kemik işaretleri hemisferik işaretleri eklemek için sıvı bir yapıştırıcı kullanın, lomber sakral vertebra spinous süreçleri ile çizgi dışında, ve dördüncü ayak ucu. Karışıklığı önlemek için diğer her dönüm noktası için farklı renkler kullanın. Dördüncü ayak ucu pembe mürekkep le işaretlenir.
    DİkKAT: Operatörün açıkta kalan derisine yapıştırıcı damlatmamaya dikkat edin.
  5. Tüm işaretleri yerleştirdikten sonra, fareyi kafese geri koyun. Anestezi tamamen iyileşene kadar fareyi koşu bandına koymayın.
    NOT: Eğer sıçan anesteziden tam olarak kurtulamazsa, bilincin azalması normal yürümeyi ciddi şekilde etkileyebilir.

4. Kalibrasyon ve yazılım kurulumu

  1. Koşu bandının her iki tarafına iki şeffaf plastik levha ayarlayın ve kalibrasyon kutusunu koşu bandının ortasına yerleştirin. Kayıt yazılımını açın ve ardından ekrandaki Kalibrasyon Görüntüsü simgesine tıklayın(Ek Dosya 1).
  2. 120 Hz CCD kamerayı kullanarak dört yönden 1-2 s video kaydetmek için Kayıt simgesine tıklayın. Kaydı durdurmak için Kayıt simgesine tekrar tıklayın.
    NOT: Kayıt durduğunda video otomatik olarak kaydedilir.
  3. Hesaplama yazılımındaki video dosyasını açın. Ekranın sağ alt köşesindeki kalibrasyon kutusu 3D modellerinin karakteristik noktalarını, kalibrasyon desenindeki videodan otomatik olarak dönüştürülen dört resimdeki ilgili işaretçilere tıklayın ve sürükleyin(Ek Dosya 2). Ardından Kaydet simgesine tıklayın.
    NOT: Kalibrasyon tamamlandıktan sonra kameraların konumlarını değiştirmeyin.

5. Yürümeyi kaydetme

  1. Kalibrasyon kutusunu koşu bandından çıkar, elektrik şok ızgarasını açın ve tamamen uyanık fareyi koşu bandına yerleştirin. Kayıt yazılımını açın ve seri numarası, yürüme hızı ve asıl operatörün adı da dahil olmak üzere fare hakkındaki temel bilgileri girin.
  2. Koşu bandını açın ve hızı 20 cm/s'ye ayarlayın. Fare hıza uyum sağladıktan ve normal bir şekilde yürüyebildikten sonra, yürüyen fareyi dört kamerayla kaydetmek için ekrandaki Kayıt simgesine tıklayın. Yeterli adım kaydedildikten sonra (>10), kaydı durdurmak için simgeyi yeniden tıklatın ve koşu bandını kapatın.
    NOT: Kayıt durduğunda video otomatik olarak kaydedilir.
  3. Anestezi için fareyi anestezi indüksiyon odasına geri koyun. Sıçan sürekli anestezi altında iken (anestezik maske ile uygulanır), hemisferik belirteçleri çıkarın.
    NOT: Fareye acı vermemek için işaretleri mümkün olduğunca hafifçe çıkarın.
  4. Belirlenen zamanda (örneğin, ameliyattan 1 hafta, 3 hafta veya 6 hafta sonra), 3.1-5.3 adımlarını tekrarlayarak fare üzerinde kinematik ölçümü yapın. Ameliyat almayan sıçanlar için deney başlangıcında (yani kontrol grubu) kinematik ölçümü sadece bir kez yapın.

6. Marker izleme

  1. Hesaplama yazılımını açın ve arabirimdeki video dosyasını açın.
  2. Yalnızca 10 adımlık koşu bandı yürüme kaydının görüntülendiğinden emin olmak için videonun ilerleme çubuğundaki ikili kontrol çubuğunu tıklatın ve sürükleyin(Ek Dosya 3). Ekranın sağ alt köşesindeki 3B modelden, kameralar tarafından çekilen videoların dört ilk resminin her birinde ilgili işaretçiye kadar her karakteristik noktayı tıklatın ve sürükleyin(Ek Dosya 4).
  3. Otomatik işaretleyici izleme işlemini başlatmak için Otomatik İzleme simgesine tıklayın (Ek Dosya 5, Ek Dosya 6). Sistem bir işaretçiyi doğru bir şekilde izlemiyorsa, manuel izleme moduna(Ek Dosya 7)geçmek için El Ile Sayısallaştır simgesine tıklayın, 3B modeldeki izleme karakteristik noktasına ve ardından resimdeki yanıt işaretine tıklayın.
  4. İşaretleyici tıklatıldıktan sonra, resmin videonun bir sonraki çerçevesine geçiş yaptığından emin olun. Şimdi işaretçi izleme işlemi tamamlanana kadar işaretçiyi sürekli olarak tıklatın. Tamamlandıktan sonra Kaydet simgesine tıklayın.

7. Kinematik analiz

  1. Çözümleme yazılımını açın ve ardından arayüz üzerindeki işlenmiş video dosyasını açın.
  2. Ayar simgesine tıklayın ve sağdaki açılır pencerede Ekran Listesine ayak bileği açısı, ayak açısı ve pelvik kaydırma (X ve Z eksenleri) gibi belirlenmiş parametreleri seçin ve ekleyin(Ek Dosya 8). Parametrelerdeki değer değişikliklerini temsil eden eğrilerin arabirimde görünmesi için Tamam'ıtıklatın.
  3. Ölçüm simgesine tıklayın ve açılan menüsünde Düzgün işleme'yi seçin. Eğriler içinde 20 Hz'den büyük frekansları kaldırmak için açılır pencereye 20 Hz girin (Ek Dosya 9).
  4. Arabirimde beş panel olduğundan emin olun: farenin yürüyen videosu, dinamik 3D modeli, 10 adım döngüsündeki parametrelerdeki değer değişikliklerini temsil eden eğriler, parametrelerdeki ortalama değer değişikliklerini temsil eden eğriler ve duruş ve salıncak fazının oranını temsil eden histogramlar ve şematik diyagramlar(Ek Dosya 10).
  5. Parametrelerdeki ortalama değer değişikliklerini temsil eden eğriler için panele sağ tıklayın ve çekmece menüsünde Veri Çıktısı'nı seçin ( Ek Dosya11). Bu arka ekstremite eklem açıları ortalama değerleri üretecek, ayak bileği ve ayak açıları da dahil olmak üzere, pelvik kayma, ve 10 adımdöngüsü dönemlerinde diğer istenen parametreler.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Biz bir sıçan siyatik sinir ezilme yaralanma modelinde zaman içinde fonksiyonel değişiklikleri araştırmak için dört parametre seçti. Bunlar duruş-salıncak fazı oranı, ağırlık merkezi (CoG) yörünge, ayak bileği açıları, ve 'ayak kapalı' faz9ayak açıları . Yirmi dört sıçan rastgele dört gruptan birine atandı: kontrol grubu (C), birinci (1w), üçüncü (3w) ve altıncı (6w) hafta sol siyatik sinir ezilme yaralanması aşağıdaki sıçanlar.

3D kinematik analiz sayesinde, 10 adım döngüsündeki duruş veya salıncak fazının ortalama oranı otomatik olarak hesaplandı ve arayüz üzerinde temsil edildi(Şekil 1A-D). Ameliyat sonrası duruş-salıncak fazının oranının iyileştiğini bulduk.

CoG 3D hareket yakalama cihazı tarafından sanal bir işaretleyici ile izlenebilir sanal bir noktadır. İki ön iliak dikenden birini kontralateral büyük trochanter'lerine bağlayan iki çizginin çapraz noktasında yer alır. Böylece koronal düzlemde gerçek zamanlı pelvik kayma (X ve Z eksenleri) 3Boyutlu pelvik model kullanıldığında CoG'un eşzamanlı olarak kayması ile sonuçlanır. Bu kayma otomatik olarak da ölçülebilir. CoG yörüngesi, 10 adımlık çevrimin X ve Z eksenlerinde pelvik kayma ortalama değerinin değişen eğrisi olarak tanımlanır. Normal CoG yörünge şekli sonsuzluk işareti (』) benzer. CoG yörünge şeklinin ameliyattan 6 hafta sonrasına kadar yaklaşık normal bir şekle dönmediğini bulduk(Şekil 2A-D).

"Ayak başlığı kapalı" fazında normal ayak bileği ve ayak açıları adım döngüsü15terminal duruşu sırasında maksimum değere ulaşmak , ancak sıçan ameliyat almış sayılsa bu parametreler yanlış rapor edilebilir. Yine de, 3D kinematik analiz bize video atıfta bulunarak "toe off" aşamasında açıları belirlemek için izin verdi. "Ayak arası kapalı" fazında ayak bileği veya ayak açıortalama değeri 10 adım döngüsünden hesaplanmıştır. Sonuçlar, ayak bileği ve ayak açılarının, "ayak kapalı" fazında ameliyat sonrası yukarı yönde iyileştiğini gösteriyordu. (Şekil 3A-B).

Figure 1
Şekil 1: İkili duruş ve salıncak aşaması. Sağ salıncak (macenta), sağ duruş (kırmızı), sol salıncak (masmavi) ve sol duruş (mavi) aşamaları sırasıyla renkli çubuklar tarafından temsil edilir. Sarı çubuklar çift destek aşamalarını sembolize eder. Paneller A-D kontrol grubu (A), 1w (B), 3w (C), ve 6w (D) grupları için 10 adım döngüsü dönemlerinde her ikili duruş ve salıncak fazı gösterir. C = kontrol; 1w = ameliyat sonrası 1 hafta; 3w = ameliyat sonrası 3 hafta; 6w = Ameliyat sonrası 6 hafta. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Figure 2
Şekil 2: CoG yörüngeleri. Paneller A-D, kontrol grubu (A), 1w (B), 3w (C) ve 6w (D) grupları için 10 adımlık çevrim dönemlerinde temsili ortalama CoG yörüngelerini gösterir. C = kontrol; 1w = ameliyat sonrası 1 hafta; 3w = ameliyat sonrası 3 hafta; 6w = Ameliyat sonrası 6 hafta. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Figure 3
Şekil 3: Ayak bileği ve ayak açıları. Paneller A ve B, kontrol grubu, 1w, 3w ve 6w grupları (**p < 0,01, kontrol grubuna göre 0,01, komşu gruba göre 10 "ayak kapalı" fazlarında ayak bileği ve ayak açılarında zaman içinde değişiklikler gösterir. Hata çubukları = ortalamanın standart hatası (SEM); C = kontrol; 1w = ameliyat sonrası 1 hafta; 3w = ameliyat sonrası 3 hafta; 6w = Ameliyat sonrası 6 hafta. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Ek Dosya 1. Bu dosyayı görüntülemek için lütfen buraya tıklayınız.

Ek Dosya 2. Bu dosyayı görüntülemek için lütfen buraya tıklayınız.

Ek Dosya 3. Bu dosyayı görüntülemek için lütfen buraya tıklayınız.

Ek Dosya 4. Bu dosyayı görüntülemek için lütfen buraya tıklayınız.

Ek Dosya 5. Bu dosyayı görüntülemek için lütfen buraya tıklayınız.

Ek Dosya 6. Bu dosyayı görüntülemek için lütfen buraya tıklayınız.

Ek Dosya 7. Bu dosyayı görüntülemek için lütfen buraya tıklayınız.

Ek Dosya 8. Bu dosyayı görüntülemek için lütfen buraya tıklayınız.

Ek Dosya 9. Bu dosyayı görüntülemek için lütfen buraya tıklayınız.

Ek Dosya 10. Bu dosyayı görüntülemek için lütfen buraya tıklayınız.

Ek Dosya 11. Bu dosyayı görüntülemek için lütfen buraya tıklayınız.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Bu protokolde, kararlı ve sürekli yürüyen bir sıçan kinematik analizin en önemli bileşenidir. Koşu bandı hızı 20 cm/s olarak belirlenmiştir. Fareler alan kısıtlamaları olmadan hareket eğer bu yürüme hızı hiçbir şekilde "yüksek" olarak kabul edilir16. Yine de, bu hız çok eğitimsiz sıçanlar için merdiven bandı üzerinde yürümek için hızlı ve büyük olasılıkla anormal yürüyüş ve üniformasız hareketler neden olur. Bu olaylar veri güvenilirliğini ve orijinalliğini ciddi şekilde etkileyebilir. Ancak, koşu bandı hızları 20 cm/s'den daha düşük durarak farelerin aralıklı olarak yürümeyi durdurmasına neden olabilir, bu da büyük sapmalar ve azaltılmış veri güvenilirliği ne kadar azdır. Bu nedenle, bir kesin kinematik analiz elde etmek için ise, koşu bandı üzerinde düz, ön yönde sürekli yürüyebilmek için fareler eğitim son derece önemlidir.

Ayrıca, operatörler kinematik analiz işlemi sırasında yeniden onay ve ince ayarlamalar için gereksinimleri göz ardı etmemelidir. Normal sıçanlarda salıncak fazının step döngüsünün %25'ini olduğunu bulduk. Bu, salıncak aşamasındaki arka ekstremite hareketlerinin kamera sisteminin hareketleri sürekli ve zaman içinde doğru bir şekilde yakalayamayacağı noktaya kadar hızlandığı anlamına gelir. Ayrıca, aşırı parlak veya loş ortam ışığı, şeffaf koşu bandı sayfalarındaki lekeler ve yürürken tesadüfen meydana gelen anormal hareket desenleri farelere bağlı işaretlerden izleme etiketlerinin abartılı bir şekilde sapmasına neden olabilir. Bu faktörler hareket yakalama işleminin doğruluğunu azaltabilir. Bu sorunu gidermek için işaretleyici izleme sistemine manuel ayarlamalar getirilmiştir. Manuel ayarlama kullanılarak, belirgin sapmalar veya ince hareket yakalama kayıpları işaretçi izleme işlemi sırasında hemen düzeltilebilir. Ayrıca, marker izleme işlemindeki kusurların aranması ve düzeltilmesine yardımcı olan kinematik analiz yazılımı kullanılarak işlenen birden çok parametrenin eğrilerinin yeniden teyidi. Yeniden doğrulama aynı zamanda en güvenilir ve otantik verileri oluşturmamıza da olanak sağladı.

Kinematik analizile karşılaştırıldığında, SFI'nin eksiklikleri yukarıda belirtilen faktörlertarafından üretilen parazitlerden ziyade düşük doğruluk ve güvenilirliğinden kaynaklanmaktadır. Bir önceki çalışmada da SFI yöntemi ne güvenilir ne de erken yaralanma sonrası dönemde uygulandığında tekrarlanabilir olduğunu kaydetti17. Öte yandan, kinematik analizin yüksek doğruluğu ve güvenilirliği yaygın olarak kabul edilmiştir. Ancak, birçok önceki uygulamalar sadece gözlem ve belirlenen açıları ölçme yeteneğine sahip, özellikle ayak bileği açıları10,15,18,19,20. İki boyutlu (2B) video analizinin sınırlamaları, fonksiyonel değerlendirmeler sırasında ek parametrelerin araştırılmasını engeller.

Üç boyutlu kinematik analiz, SFI'nin tüm eksikliklerini aşar ve birçok ek parametrenin araştırılmasını sağlar. 3D dijital model dört kamera tarafından yakalanan görüntülerden inşa edilmiştir. Sonuç olarak, bu cihaz parametreleri geleneksel 2B kinematik yöntemlerden daha doğru bir şekilde ölçebilir veya hesaplayabilir. Bu nedenle, 3D hareket yakalama cihazını kullanan kinematik analiz, diğer fonksiyonel değerlendirme yöntemlerinin potansiyel bir alternatifi olarak büyük bir umut vaat eder.

Ancak, 3D kinematik analiz yönteminin birkaç sınırlaması vardır. Eğitim kemirgenler, işaretleri takmak ve sınav süreçlerini izleme karmaşık ve zaman alıcıdır. Yeniden çoğaltılabilir ve güvenilir veri elde etmek için, operatör gerekli kritik adımları iyi bilmeli. Kemirgen yürüyüş sırasında meydana gelen cilt kayması özellikle veri sapmaları üretmek olasıdır21. Ayrıca, 3D kinematik analiz ekipmanlarının yüksek maliyeti, yaygınlaşmasını engelleyebilir ve ilgili çalışmalarda kullanımı sınırlayabilir.

Önceki çalışmalarda 3D kinematik analiz sıçan siyatik sinir yaralanması modeli bağlamında doğru ve geçerli sonuçlar elde bulduk9,22. Sonuç olarak, bu yöntemin, merkezi ve periferik sinir sistemi ve kas-iskelet sistemi bozuklukları da dahil olmak üzere, arka ekstremiteleri içeren çeşitli travma veya hastalık durumlarının fonksiyonel değerlendirmeleri için yararlı bir araç olabileceğine inanmak için nedenlarımız vardır. Ayrıca, marker konumlandırma değiştirerek, bu yöntem fonksiyonel ön ekstremite hareketlerini değerlendirmek için kullanılabilir. Bu hipotezler gelecekteki deneyler le daha fazla doğrulama gerektirmese de, 3D hareket yakalama cihazı nı kullanan kinematik analizin daha umut verici fonksiyonel değerlendirme yöntemlerine ilham kaynağı olabileceğine ve araştırma ve klinik uygulamalarda önemli bir rol oynayabileceğine inanıyoruz.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.

Acknowledgments

Bu çalışma JSPS KAKENHI Grant Number JP19K19793, JP18H03129 ve JP18K19739 tarafından desteklenmiştir.

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  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. Effect of low-level laser therapy (685 nm, 3 J/cm(2)) on functional recovery of the sciatic nerve in rats following crushing lesion. Lasers in Medical Science. 30, (3), 1047-1052 (2015).
  3. Xing, H., Zhou, M., Assinck, P., Liu, N. Electrical stimulation influences satellite cell differentiation after sciatic nerve crush injury in rats. Muscle & Nerve. 51, (3), 400-411 (2015).
  4. Yang, C. C., Wang, J., Chen, S. C., Jan, Y. M., Hsieh, Y. L. Enhanced functional recovery from sciatic nerve crush injury through a combined treatment of cold-water swimming and mesenchymal stem cell transplantation. Neurological Research. 37, (90), 816-826 (2015).
  5. Jiang, W., et al. Low-intensity pulsed ultrasound treatment improved the rate of autograft peripheral nerve regeneration in rat. Scientific Reports. 6, 22773 (2016).
  6. Ni, X. J., et al. The Effect of Low-Intensity Ultrasound on Brain-Derived Neurotropic Factor Expression in a Rat Sciatic Nerve Crushed Injury Model. Ultrasound in Medicine & Biology. 43, (2), 461-468 (2017).
  7. Weber, R. A., Proctor, W. H., Warner, M. R., Verheyden, C. N. Autotomy and the sciatic functional index. Microsurgery. 14, (5), 323-327 (1993).
  8. Dellon, A. L., Mackinnon, S. E. Sciatic nerve regeneration in the rat. Validity of walking track assessment in the presence of chronic contractures. Microsurgery. 10, (3), 220-225 (1989).
  9. Wang, T., et al. Functional evaluation outcomes correlate with histomorphometric changes in the rat sciatic nerve crush injury model : A comparison between sciatic functional index and kinematic analysis. PLoS One. 13, (12), e0208985 (2018).
  10. de Ruiter, G. C., et al. Two-dimensional digital video ankle motion analysis for assessment of function in the rat sciatic nerve model. Journal of the Peripheral Nervous System. 12, (3), 216-222 (2007).
  11. Walker, J. L., Evans, J. M., Meade, P., Resig, P., Sisken, B. F. Gait-stance duration as a measure of injury and recovery in the rat sciatic nerve model. Journal of Neuroscience Methods. 52, (1), 47-52 (1994).
  12. Dijkstra, J. R., Meek, M. F., Robinson, P. H., Gramsbergen, A. Methods to evaluate functional nerve recovery in adult rats: walking track analysis, video analysis and the withdrawal reflex. Journal of Neuroscience Methods. 96, (2), 89-96 (2000).
  13. Lee, J. Y., et al. Functional evaluation in the rat sciatic nerve defect model: a comparison of the sciatic functional index, ankle angles, and isometric tetanic force. Plastic and Reconstructive Surgery. 132, (5), 1173-1180 (2013).
  14. Rui, J., et al. Gait cycle analysis: parameters sensitive for functional evaluation of peripheral nerve recovery in rat hind limbs. Annals of Plastic Surgery. 73, (4), 405-411 (2014).
  15. Yu, P., Matloub, H. S., Sanger, J. R., Narini, P. Gait analysis in rats with peripheral nerve injury. Muscle & Nerve. 24, (2), 231-239 (2001).
  16. Amado, S., et al. The sensitivity of two-dimensional hindlimb joint kinematics analysis in assessing functional recovery in rats after sciatic nerve crush. Behavioural Brain Research. 225, (2), 562-573 (2011).
  17. Monte-Raso, V. V., Barbieri, C. H., Mazzer, N., Yamasita, A. C., Barbieri, G. Is the Sciatic Functional Index always reliable and reproducible? Journal of Neuroscience Methods. 170, (2), 255-261 (2008).
  18. Varejao, A. S. P., et al. Motion of the foot and ankle during the stance phase in rats. Muscle & Nerve. 26, (5), 630-635 (2002).
  19. Lin, F. M., Pan, Y. C., Hom, C., Sabbahi, M., Shenaq, S. Ankle stance angle: a functional index for the evaluation of sciatic nerve recovery after complete transection. Journal of Reconstructive Microsurgery. 12, (3), 173-177 (1996).
  20. Patel, M., et al. Video-gait analysis of functional recovery of nerve repaired with chitosan nerve guides. Tissue Engineering. 12, (11), 3189-3199 (2006).
  21. Filipe, V. M., et al. Effect of skin movement on the analysis of hindlimb kinematics during treadmill locomotion in rats. Journal of Neuroscience Methods. 153, (1), 55-61 (2006).
  22. Tajino, J., et al. Three-dimensional motion analysis for comprehensive understanding of gait characteristics after sciatic nerve lesion in rodents. Scientific Reports. 8, (1), 13585 (2018).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics