實驗方法?

動物分組及預(yù)適應(yīng) 動物隨機分為假手術(shù)組和模型組，假手術(shù)組16只， 模型組 24 只，模型組需做損傷體積測定。分組前一周， 在步態(tài)分析儀跑步帶進行適應(yīng)性訓(xùn)練，每天 2 次，每次 10 min，速度為 20 m/min?。確保每只大鼠能夠適應(yīng) 跑道環(huán)境，連續(xù)跑動，在其停止行走或轉(zhuǎn)身情況下，手 動將其重新定位，直至完成整個過程。術(shù)前動物禁食 12 h，但自由飲水。整體實驗設(shè)計過程見 Fig.1。

步態(tài)分析?

采用VisuTread小動物步態(tài)分析儀（上海欣軟）進行后肢步態(tài)錄像，每只大鼠每次錄像 20 s，取 3 段跑動清晰的錄像計算平均數(shù)。先設(shè)定跑帶的速度，使動物在密閉的透明跑帶上不 受強迫地自主跑動，然后采用高速彩色攝像機以腹面 角度對跑帶上的步態(tài)進行錄像。待視頻文件傳送到計 算機后，運用 VisuTread系統(tǒng)軟件進行分析。利用自研的腳模型數(shù)據(jù)分析圈出大鼠的腳掌區(qū)域，通過單幀進行多次校正匹配，然后采用自動預(yù)覽進行分割有效圖像，最后分析各項行 為學(xué)參數(shù)并導(dǎo)出數(shù)據(jù)。本實驗主要選取腳印面積（print ?area）、擺動時間（swing time）、步長（stride length）、跨步時間（stride time）、瞬間跑速（instant run speed）、后腳腳間距（rear foot track width）、正常步序比（regularity ?index）、最小縱向偏差（minimum longitudinal deviation） 等步態(tài)參數(shù)。實際操作和分析評估采用雙盲法，由2 名 受過專業(yè)訓(xùn)練的實驗人員執(zhí)行，步態(tài)的數(shù)據(jù)采用組內(nèi) 配對 t 檢驗和組間方差分析。術(shù)前 1 d 記錄基礎(chǔ)數(shù)據(jù)， 術(shù)后 7、14、21、28 d 每組分別取 4 只再進行記錄分析。

VisuTread被動步態(tài)系統(tǒng)（上海欣軟）采用目前國際上最新的步態(tài)分析技術(shù)，通過高速數(shù)字?jǐn)z像機（100 FPS）以 腹面角度對動物在透明跑帶上的步態(tài)進行錄像，并以 動物身形和腳印樣本為基礎(chǔ)進行可靠的自動識別，得出大量與病理生理體征相關(guān)的運動步態(tài)參數(shù)。攝像機 可工作在不同光照條件下，以 640×480 的分辨率至 500 FPS，采集長至 20 s 以上的步態(tài)視頻。在術(shù)后 7 d 時 由于后肢尚未恢復(fù)部分功能，無法在跑帶上跑動，所以只在其他時間點選取一些步態(tài)參數(shù)進行分析。?

腳印面積是指站立相中腳掌與平板接觸的面積?，單位是像素面積，可在一定程度上間接反映后肢的損傷 恢復(fù)情況。動物同一足兩次著地的步長以及受測腳站立相與擺動相之和的跨步時間?，不僅可以單獨反映大鼠后肢的運動功能，而且作為兩者比值的瞬間跑 速也是常用的主要評價指標(biāo)。正常步序比可直接反映大鼠跨步過程中整體運動協(xié)調(diào)性?，受測腳離開地面 向前邁步到再次落地之間的時間，即受測腳在空中停 留的擺動時間?。后腳腳間距是指兩后肢步幅中點間 的距離，可體現(xiàn)傷后動物后肢運動及平衡能力?。最小縱向偏差反映大鼠在跨步前進中，后腳與相對短的 體軸（腰軸）之間的最近距離。

VisuTread 動物被動步態(tài)系統(tǒng)，型號：XR-XT120,上海欣軟

在研究SCI 時，對有關(guān)后肢活動范圍的測量非常重要，通常情況下，受傷腳的運動范圍非常有限，最小縱向偏差和最大縱向偏差的 變化比較一致，都特別大；而一個正常的步幅具有全方位的活動度（表現(xiàn)為非常低的最小縱向偏差和非常大的最大縱向偏差）。VisuTread步態(tài)分析系統(tǒng)可以通過這些直接的、間接的、總體協(xié)調(diào)等多方面運動步態(tài)的自動識別與分析，進行運動神經(jīng)區(qū)缺損情況評價，以及對多種病理生理特征進行客觀、準(zhǔn)確、高靈敏的檢測。

VisuTread功能參數(shù)?

1、系統(tǒng)配備完整的步態(tài)分析軟件，可用于腹觀主動步態(tài)分析及側(cè)觀的被動動態(tài)分析（跑步 機）；軟件具有強大的兼容性，可以支持第三方商業(yè)步態(tài)系統(tǒng)的采集視頻。?

2、系統(tǒng)支持多相機、多角度捕捉配置(如側(cè)面相機)；系統(tǒng)配備側(cè)面拍攝相機，用于關(guān)節(jié)和 軀干運動的三維動作捕捉分析。

3、系統(tǒng)不受實驗室光線條件干擾，可雙向運行，全程清楚顯示動物的全身。?

4、系統(tǒng)通過內(nèi)置算法可最大化調(diào)節(jié)動物腳爪和背景之間的對比度，可檢測頭、尾、生殖器 等身體部位并自動忽略；可自動跟蹤、檢測和顯示動物四腳在皮帶上或跑道上的踩踏，檢測 每個腳印在和地面接觸時的壓力分布；可提供整個身體運動信息，包括走動時身體的轉(zhuǎn)動，走動時身體的縱向和側(cè)向移動信息，檢測多足同時在地面上的時間以及四肢相對于身體的位 置和運動，適合對任何品種和膚色的嚙齒動物進行研究。?

5、每次視頻記錄時間≥20 秒，以取得足夠步數(shù)。?

6、系統(tǒng)支持批處理模式，可連續(xù)對多個視頻進行分析處理。?

7、系統(tǒng)可自動跟蹤老鼠的各項步態(tài)參數(shù)，提供多種步態(tài)參數(shù)，包括：腳站立時間（腳爪在 轉(zhuǎn)動帶上）、腳步擺動時間（腳爪在空中）、總計跨步時間、跨步長度、腳接觸面積大小、 腳步站立的壓力、身體‐腳爪間隔距離（身體和腳爪間距離）、腳爪之間距離、跑步速度、 跨步頻率、腳步協(xié)調(diào)度量（腳步步態(tài)模式同相或異相），坐骨神經(jīng)功能指數(shù)有關(guān)的度量，如 腳印對身體的偏轉(zhuǎn)角度、腳趾分布指數(shù)（癱瘓）。另外，還計算制動時間（腳站立的前期、 直到腳爪達(dá)到最大的接觸面積等），推進時間（腳站立的后期，此時腳爪在推動身體）；同 時可提供動物肢體關(guān)節(jié)空間活動數(shù)據(jù)。

8、系統(tǒng)支持輸出腳步站立分布圖（腳步站立和腳步接觸面大小信息的時間圖），可顯示每 個腳步每跨一步腳印的位置。