스트레칭 중 현장 말초 신경 긴장 측정을 위한 Direct Linear Transformation

요약

이 프로토콜은 직접 선형 변환을 사용하여 보정된 스테레오 이미징 카메라 시스템을 구현하여 늘어난 말초 신경의 3차원 현장 변위를 캡처합니다. 이러한 변위를 포착함으로써 다양한 스트레치 정도에서 유발된 스트레칭 정도에서 유발된 스트레치 손상 임계값을 측정하여 스트레치 의존성 신경 복구의 과학을 발전시킬 수 있습니다.

초록

말초 신경은 발달 과정, 정상적인 관절 운동, 부상 과정에서 생리적 및 비생리적 스트레칭을 겪으며, 최근에는 외과적 복원을 받는 동안에도 스트레칭을 겪습니다. 말초 신경의 신장에 대한 생체역학적 반응을 이해하는 것은 다양한 부하 조건에 대한 말초 신경의 반응을 이해하는 데 매우 중요하며, 따라서 치료 전략 및 외과적 개입을 최적화하는 데 중요합니다. 이 프로토콜은 직접 선형 변환을 통한 스테레오 이미징 카메라 시스템의 캘리브레이션 프로세스와 보정된 스테레오 이미징 카메라 시스템에 의해 캡처된 비디오 파일의 3차원 좌표에서 얻은 스트레치 중 말초 신경의 3차원 현장 조직 변위 추적에 대해 자세히 설명합니다.

얻어진 3차원 좌표로부터, 신경 길이, 신경 길이의 변화, 시간에 대한 긴장률 등을 늘어난 말초 신경에 대해 계산할 수 있다. 스테레오 이미징 카메라 시스템을 사용하면 스트레칭 시 말초 신경의 3차원 변위를 캡처할 수 있는 비침습적 방법을 제공합니다. Direct linear transformation은 스트레칭 중 말초 신경 길이를 3차원으로 재구성하여 변형을 측정할 수 있습니다. 현재로서는 직접 선형 변환을 통해 보정된 스테레오 이미징 카메라 시스템을 사용하여 늘어난 말초 신경의 현장 변형을 연구할 수 있는 방법론이 없습니다. 스트레칭 시 말초 신경의 현장 긴장을 포착하면 임상의가 과도하게 스트레칭될 때 신경 손상의 기저 손상 메커니즘을 이해하는 데 도움이 될 뿐만 아니라 스트레칭 유도 중재에 의존하는 치료 전략을 최적화하는 데 도움이 될 수 있습니다. 논문에 설명된 방법론은 신경 손상 관리 및 재활 분야에서 환자 결과를 개선하기 위해 스트레칭에 대응하여 말초 신경 생체 역학에 대한 이해를 높일 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.

서문

말초 신경(PN)은 발달, 성장, 정상적인 관절 운동, 부상 및 수술 중에 스트레칭을 거칩니다¹. PN은 규칙^{적인 운동 중에} 신경을 보호하고 ^2,3 신경 섬유의 구조적 건강을 유지하기 위해 점탄성 특성을 나타냅니다². 기계적 스트레칭에 대한 PN 반응은 신경^{섬유 손상의} 유형4, 인접 결합 조직의 손상 ^2,4 및 테스트 접근 방식(즉, 부하 속도 또는 방향)에 따라 달라지는 것으로 나타났기 때문입니다^.5,6,7,8,9,10,11,12,13,14

프로토콜

설명된 모든 절차는 Drexel University Institutional Animal Care and Use Committee(IACUC)의 승인을 받았습니다. 신생아 새끼 돼지는 미국 펜실베니아에 위치한 미국 농무부(USDA) 승인 농장에서 구입했습니다.

1. 스테레오 이미징 시스템 설정

1. 최대 100FPS(Frames/s)를 캡처하는 스테레오 이미징 카메라 시스템을 유틸리티 스탠드에 부착합니다. 이 연구에 사용된 스테레오 이미징 카메라 시스템은 63mm의 기준선으로 분리된 두 개의 수평으로 정렬된 카메라(왼쪽 및 오른쪽 카메라라고 함)가 있는 수동 스테레오 카메라입니다(그림 1).

그림 1: 스테레오 이미징 카메라 시....

토론

스트레치 손상으로 인한 말초 신경(PN)의 생체역학적 특성을 보고하는 연구는 다양하며, 이러한 차이는 테스트 장비 및 신장 분석과 같은 테스트 방법에 기인할 수 있습니다 5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,16,24

자료

Name	Company	Catalog Number	Comments
Clear Acrylic Plexiglass Square Sheet	W W Grainger Inc	BULKPSACR9	Construct three-dimensional control volume
Stereo-imaging camera system - ZED Mini Stereo Camera	StereoLabs Inc.	N/A	N/A
Imaging Software - ZED SDK	StereoLabs Inc.	N/A	N/A
Maintence Software - CUDA 12	StereoLabs Inc.	N/A	Download to run ZED SDK
Camera stand - Cast Iron Triangular Support Stand with Rod	Telrose VWR Choice	76293-346	N/A
MicroSribe G2 Digitizer with Immersion Foot Pedal	SUMMIT Technology Group	N/A	N/A
Proramming Software - MATLAB	Mathworks	N/A	version 2019A or newer
DLTcal5.m	Hedrick lab	N/A	Open Source
DLTdv7.m	Hedrick lab	N/A	Open Source