MotoRater

最灵敏的啮齿动物运动和步态分析

MotoRater

啮齿动物运动表型分析的终极系统

MotoRater 是啮齿动物步态分析领域的新标准。这种创新的跟踪系统突破了传统足迹分析的局限性,为研究精细运动和姿势细节的研究人员提供了一个全面且多功能的平台。

MotoRater 可精确追踪五种不同运动模式(地面行走、熟练的梯子行走、涉水、游泳和平衡木行走)中的指定解剖点。这种无与伦比的多模式分析能力可让您更详细地了解不同行为背景下的运动功能障碍。

我们先进的高速摄像系统可同时从腹部、左侧和右侧全面捕捉动物的运动。这种多角度方法有助于生成丰富的 3D 运动数据,使研究人员能够捕捉传统单视图技术可能遗漏的姿势和运动模式的细微偏差。

使用 MotoRater 对啮齿动物进行步态分析的好处

5 种运动方式

100 多个运动步态参数

利用精细运动分析进行早期检测

3 侧视观察

所有相关身体部位数据

最高转化价值

通过运动分析实现无与伦比的精度

髋部、膝盖和踝部角度

回缩

髋部和髂嵴高度

尾尖与尾根高度

前伸

步宽后跟力

摆动,站姿,步幅时间

趾部间隙

摆动挺举

头部摇摆

肢间对角线

MotoRater 的 5 种独特运动模式

MotoRater 提供陆地步行、梯上精细步行、水中涉水、游泳及横梁步行五种运动模式。不同于传统方法,MotoRater 允许在水环境中测试动物,为无法在固体地面支撑自身重量的重度运动功能障碍啮齿动物模型提供宝贵的评估机会。该系统具备卓越的适应性和精确度,为全面的运动功能分析提供专业解决方案。

足迹以外的运动步态参数

通过细致地追踪所有指定的解剖标志,MotoRater 使研究人员能够检测到步态模式中最细微的偏差。这种卓越的细节水平有助于及早发现潜在的运动异常,为更深入地了解疾病进展和治疗干预铺平道路。深入研究各种指标,获得更深入的见解并精确地增强研究成果。

  • 步幅时间: 完成一步所需的时间
  • 平均速度: 行走时的平均速度
  • 步幅距离: 一步移动的距离
  • 站立时间(后腿、前腿): 爪子接触地面的时间
  • 摆动时间: 爪子在空中停留的时间
  • 平均摆动速度: 爪子摆动的平均速度
  • 峰值摆动速度: 爪子摆动时的最大速度
  • 挥杆速度指标(后挥杆、前挥杆): 平均挥杆速度:峰值挥杆速度比
  • 平均摆动挺度(后、前): 摆动中段爪子的加速度变化率
  • 挥杆挺度指标(后挥杆、前挥杆): 平均挥杆挺度:峰值挥杆速度比
  • 同侧:同侧爪子同时接触地面或摆动时的步幅时间比例
  • 同源: 同侧爪子和对侧爪子同时接触地面或摆动时的步幅时间比例
  • 对角线: 后爪和对侧前爪同时接触地面或摆动的步幅距离比例
  • 左/右耦合(后、前): 跨步过程中连续左、右地面接触之间的时间差
  • 左/右耦合偏差(后、前): 步幅之间左/右耦合的偏差
  • 步宽(后、前): 站立时前爪或后爪接触地面时的距离,垂直于中线
  • 步宽偏差(后、前): 步幅之间的步宽偏差
  • 趾间隙(后趾、前趾):摆动时爪子与地面的距离
  • 髂嵴高度:站立中期髂嵴高度
  • 平均臀高:迈步时臀部的平均高度
  • 臀部高度范围:跨步过程中臀部高度(垂直运动)的范围
  • 平均髋跳:跨步过程中髋部加速度变化率
  • 尾基高度(最小值、平均值、最大值):尾基距地面的距离
  • 尾根高度范围:步幅期间尾根距地面的距离范围
  • 前伸(后肢):迈步时后爪相对于髂嵴的最大向前距离
  • 后缩:迈步时后爪相对于髂嵴的最大反向距离
  • 鼻高:迈步时鼻子距地面的平均距离
  • 鼻子高度范围:跨步过程中鼻子与地面的距离范围
  • 头部侧向旋转:跨步过程中头部侧向旋转的平均角度
  • 头部旋转偏差:步幅间头部横向旋转的偏差
  • 头部旋转范围:跨步过程中头部横向旋转的度数范围
  • 高度(最小值、平均值、最大值):迈步时尾尖距地面的距离
  • 高度范围:步幅期间尾尖高度的范围
  • 尾尖高于臀部:尾尖高于臀部时步幅时间的百分比
  • 地面接触:尾尖接触地面的步幅时间百分比
  • 距离 2D:二维尾尖轨迹长度与步幅长度之比,从侧视图确定
  • 距离 3D:三维尾尖轨迹长度与步幅长度之比
  • 髋部、膝盖和踝部角度(最小值、平均值、最大值):跨步过程中每个关节的角度
  • 髋部、膝盖和踝部活动范围 (ROM):跨步过程中最大和最小关节角度之间的差异
  • 髋部、膝盖和踝部 ROM 偏差:步幅之间关节 ROM 的偏差
  • 爪子轨迹形状 25%、50% 或 75%(后爪、前爪):爪子摆动高于趾间隙 25%、50% 或 75% 的时间百分比
  • 趾抬离角度(前趾、后趾):早期摆动时爪子上升的角度
  • 相对轨迹长度:(前爪 2D 轨迹路径长度:步幅长度)比率减 1
  • 过度垂直运动:(前爪垂直轨迹距离:脚趾间隙的两倍)比率减 1
  • 后爪距离:迈步过程中前爪向后移动的距离之和

合作方

多种疾病模型的步态分析

亨廷顿氏病 (HD) 是一种影响大脑的遗传性疾病,会导致认知、行为和身体症状逐渐恶化。特别是,步态和行动问题在亨廷顿氏病患者中很常见,导致日常活动困难。因此,步态分析成为评估疾病进展和监测治疗干预效果的重要工具。

需要测量的一些关键参数:

  • 步幅:测量同一肢体两次连续脚接触之间的距离。
  • 步频:指定时间段内迈出的步数。
  • 站立时间:肢体接触地面的时间长度。
  • 摆动时间:肢体运动的时间长度。
  • 步长不对称:两肢步幅的差异。
  • 足部位置:步态时足部相对于身体的位置。
  • 支撑面:双脚接触地面的面积。
  • 骨盆倾斜:骨盆与地面之间的角度。
  • 肢体不对称:两肢步态参数的差异。
  • 速度:啮齿动物移动的速度。
  • 步宽:脚跟着地的瞬间,两脚之间的距离。
  • 步幅时间:同一肢体两次连续脚接触之间的时间。
  • 肢体前进角:步态过程中肢体向前移动的角度。
  • 脚角:脚相对于地面的角度。
  • 足部旋转:步态过程中足部的旋转。

多发性硬化症 (MS) 是一种慢性自身免疫性疾病,会影响中枢神经系统并破坏大脑和脊髓的正常神经信号。这会导致一系列症状,包括肌肉无力、协调性丧失以及平衡和行走困难。

为了更好地了解 MS 对步态的影响,研究人员经常使用精细运动步态分析来研究患有该疾病的啮齿动物的运动和模式。

需要测量的一些关键参数:

  • 步幅:动物一步或一步所走过的距离。
  • 步进时间:动物每一步的持续时间。
  • 足部位置:动物移动和行走时足部的位置和方向。
  • 平衡与稳定性:动物在运动过程中保持平衡和稳定的能力。
  • 足滑比:动物行走时足部滑动或牵引力损失的量。

脊髓损伤 (SCI) 可导致多种运动和感觉障碍。步态分析是评估 SCI 患者功能活动能力的重要工具。在啮齿动物中,步态分析可以为 SCI 的潜在机制和治疗干预的有效性提供有价值的见解。

脊髓损伤啮齿动物的运动步态分析参数可能因损伤严重程度和部位而异。不过,一些常见的分析参数包括:

  • 步幅:这指的是啮齿动物一步所走过的距离。
  • 站立持续时间:这是行走过程中爪子接触地面的时间。
  • 摆动持续时间:这是行走过程中爪子离开地面的时间。
  • 支撑面:这指的是站立阶段的宽度,即爪子接触地面时覆盖的面积。
  • 足角:这指的是爪子相对于地面的角度。
  • 爪子的位置:这指的是爪子相对于身体的位置。
  • 骨盆倾斜:这指的是骨盆相对于地面的角度。
  • 躯干角度:指躯干相对于地面的角度。
  • 尾角:指尾部相对于地面的角度。
  • 脚的位置:这指的是爪子相对于身体中线的位置。

关节炎是一种以关节发炎为特征的疾病,会影响患者活动能力和步态。为了更深入地了解关节炎对运动模式的影响,研究人员利用了精确的测量参数。

  • 站立时间:爪子与地面接触的时间。
  • 摆动时间:步态周期中非负重阶段所花费的时间。

 

参考文献: 关节炎啮齿动物模型的步态分析方法:评论和建议 – ScienceDirect

肌肉萎缩症是一种影响肌肉功能和力量的遗传性疾病,在运动分析中带来了独特的挑战。研究人员努力通过精确的测量参数来了解这种疾病对步态模式的复杂影响:

  • 初次接触时的爪子角度:初次接触时爪子形成的角度。
  • 最大爪子高度:摆动阶段爪子达到的最大高度。

参考文献: hDMDdel52/mdx 小鼠模型的详细遗传和功能分析 – PMC (nih.gov)

周围神经病变是一种影响大脑和脊髓外神经的疾病,通常会导致运动模式改变。为了全面了解周围神经病变对活动能力的影响,研究人员依靠精确的测量参数:

  • 爪子间隙:挥动时爪子与地面之间的垂直距离。
  • 步宽:左爪和右爪位置之间的横向距离。

中风是一种因脑部血流中断而导致的使人衰弱的疾病,通常会导致行动不便和步态异常。为了全面评估中风对运动的影响,研究人员采用了精确的测量参数,例如:

 

  • 爪子间隙:挥爪时爪子与地面之间的垂直距离。
  • 步宽:左爪和右爪之间的横向距离。

参考文献: 局灶性脑缺血大鼠模型中的步态障碍 – PMC (nih.gov)

研究与代谢紊乱相关的步态变化。揭示肥胖和糖尿病患者运动变化的复杂性。通过细致的步态分析,研究人员深入研究精确的测量参数,以了解这些代谢紊乱对活动能力的影响。探索关键指标,例如:

  • 爪子压力分布:爪子不同区域上的力量分布(需要力板)。
  • 步态周期规律:步态周期时间的一致性。

参考文献: 高脂饮食导致的体重增加、行为缺陷以及 C57BL/6J 幼鼠的多巴胺变化 – PMC (nih.gov)

“大鼠或小鼠运动行为的功能读数对于脊髓和脑部疾病以及未来新型治疗方法的研究至关重要。它客观、详细、可量化的参数远远优于常用的主观评分。TSE Motorater 可以以简单、客观和定量的方式评估运动的许多关键参数。许多Motorater 读数可直接与患者的临床读数进行比较。

Martin E. Schwab
Professor | 教授|苏黎世大学再生医学研究所(IREM)

主要出版物

脚桥Chx10+ 神经元控制小鼠的整体运动停止。 Goñi-Erro, H.、Selvan, R.、Leiras, R. 和 Kiehn, O.《自然神经科学》,1-13。(2023)。

氨甲环酸通过 TLR4/TNF 轴降低血红素细胞毒性,改善脊髓损伤后的功能恢复。Yoshizaki S、Kijima K、Hara M、Saito T、Tamaru T、Tanaka M、Konno DJ、Nakashima、Okada S。《神经炎症杂志》第 16 卷,文章编号:160 (2019)

纳米配方姜黄素 (Lipodisq™) 可调节大鼠脊髓损伤后的局部炎症反应、减少神经胶质疤痕并保护白质。Krupa P、Svobodova B、Dubisova J、Kubinova S、Jendelova P、Machova Urdzikova L。纳米配方姜黄素 (LipodisqTM) 神经药理学。2019;155:54–64。

通过 KCC2 操作重新激活受损脊髓中的休眠中继通路 Chen B, Li Y, Yu B, Zhang Z, Brommer B, Williams PR, Liu Y, Hegarty SV, Zhou S, Zhu J, Guo H, Lu Y, Zhang Y, Gu X, He Z. Cell. 2018; 174: 521-535。

高速视频步态分析揭示神经退行性运动障碍小鼠模型的早期和特征性运动表型 Preisig DF、Kulic L、Krüger M、Wirth F、McAfoose J、Späni C、Gantenbein P、Derungs R、Nitsch RM、Welt T. Behav Brain Res. 2016;311:340–353。

运动恢复分析:啮齿动物中枢神经系统损伤后损伤的综合量化 Zörner B, Filli L, Starkey ML, Gonzenbach R, Kasper H, Röthlisberger M, Bolliger M, Schwab ME。《自然方法》。2010;7 (9): 701-708。

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