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步态分析系统

  • 更新时间:2023-08-21
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简要描述:动物步态分析系统是一个完整的定量评估鼠类模型中动物脚步和步态的工具

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动物步态分析系统是一个完整的定量评估鼠类模型中动物脚步和步态的工具。步态分析系统的核心部件是步行台,老鼠可以从步行台的一端行走到另一端。该系统采用脚印光亮折射技术,通过置于步行台下方的高速摄像机捕获真正的脚印。该技术还能够探测到脚步压力差异,这是动物行走时体重在其四个脚爪上分布不同的结果。


动物步态分析系统为了获得自然步态,对动物不采取任何强迫措施。由于行走速度是步态分析的一个重要参数,因此该系统也能测定行走速度,并用于数据选择和数据分析中。不像其他步态分析方法,该系统不需要任何外部标记,也不需要修剪脚指甲及在脚爪上蘸取墨汁,更不需要明亮充足的光线。



脚印光亮折射技术:

由发光二极管发出的光散射到玻璃板内,光线在玻璃板内反射。只有当动物和玻璃板接触时,该区域内的光线将朝反的方向折射。典型接触区域是动物脚爪,也可能是尾巴或身体的其他部位。高速摄像机(100 Hz) 置于玻璃板下方,捕获这些光亮区域,并将信号发送到运行动物步态分析系统的计算机中。步行台顶端有一个顶盖,它产生红色背景,这样可以使动物躯体轮廓影印可视化。



足印自动分类技术:新版动物步态分析系统8.1增加了全新的足印自动分类技术,该技术的应用使得系统能自动地分类足迹为左前、左后、右前、右后。这个新的功能不仅快速可靠,而且节约研究人员的时间和精力。如果系统发现足迹不能识别,例如动物将鼻子贴在地板上,系统会自动提示手动分配正确的标签或直接抛弃足迹。


 

主要应用领域: 

动物步态分析系统可用于评价神经创伤、神经性、神经疾病、以及疼痛症状群的动物模型。该系统应用范围包括:脊索损伤、神经性疼痛、关节炎、中风、帕金森病、运动失调、脑损伤、外周神经损伤等疾病的研究。通过步态分析,了解神经源性疾病发展过程、评价治疗方法的效果和筛选治疗药物。例如:帕金森氏症导致肢体动作僵硬和协调性降低。步态分析系统通过测量动物模型中的脚间距离、摆动时相、支撑方式和正常步序比等参数评估运动协调性。


动物步态分析系统的软件可以处理视频数据。依据每个脚步的尺寸、位置、移步动态和压力,计算很多参数,用于定性和定量分析脚步和步态。




主要测试参数:

空间参数
· 步距
· 跨步长度
· 步宽
· 坐骨神经功能指数足印长度
· 步态角度
· 坐骨神经功能指数中趾延展度
· 坐骨神经功能指数脚趾延展度


时间参数
· 站立期时间长度
· 摆荡期时间长度
· 双足站立期长度
· 步行速度


关节参数
· 最初接触(IC)
· 站立中间期(MST)
· 摆荡前期(PS)
· 摆荡中期(MSW)


参考文献:

1. Hong CK, Yeh ML, Chang CH, Chiang FL, Jou IM, Wang PH, Su WR. Comparison of changes in shoulder functions between biceps tenotomy and tenodesis in an animal model. Asia Pac J Sports Med Arthrosc Rehabil Technol. 2018 Nov 29;15:17-22.
2. Ko PY, Yang CC, Kuo YL, Su FC, Hsu TI, Tu YK, Jou IM. Schwann-Cell Autophagy, Functional Recovery, and Scar Reduction After Peripheral Nerve Repair. J Mol Neurosci. 2018 Apr;64(4):601-610. (SCI, IF: 2.891)
3. Chen YH, Kuo TT, Kao JH, Huang EY, Hsieh TH, Chou YC, Hoffer BJ. Exercise Ameliorates Motor Deficits and Improves Dopaminergic Functions in the Rat Hemi-Parkinson's Model. Scientific Reports. 2018 Mar; 5;8(1):3973. (SCI, IF: 4.259, MULTIDISCIPLINARY SCIENCES: 10/64)
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6. Liang JI, Lin PC, Chen MY, Hsieh TH, Chen JJ, Yeh ML. The effect of tenocyte/hyaluronic acid therapy on the early recovery of healing Achilles tendon in rats. Journal of Materials Science: Materials in Medicine. 2014 Jan; 25(1):217-227. (SCI, IF: 2.325; ENGINEERING, BIOMEDICAL: 29/77)
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10. Lee HY, Hsieh TH, Liang JI, Yeh ML, Chen JJ. Quantitative video-based gait pattern analysis for hemiparkinsonian rats. Medical & Biological Engineering & Computing. 2012 Sep; 50(9):937-946. (SCI, IF: 1.916, COMPUTER SCIENCE, INTERDISCIPLINARY APPLICATIONS: 29/100)
11. Hsieh TH, Chen JJ, Chen LH, Chiang PT, Lee HY. Time-course gait analysis of hemiparkinsonian rats following 6-hydroxydopamine lesion. Behavioural Brain Research. 2011 Sep; 222(1):1-9. (SCI, IF: 3.002, BEHAVIORAL SCIENCES: 16/51)





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