تجزیه و تحلیل تبعیض آمیز خطی مجازات الگوهای راه رفتن واگرا را در سه مدل OA ناشی از جراحی نشان می دهد

هدف: با مقایسه تغییرات طولی در راه رفتن بین سالم و سه مدل OA جوندگان ناشی از جراحی ، هدف ما شناسایی ویژگی های راه رفتن است که این مدل ها را متمایز می کند.

مواد و روش ها: 48 موش نر به طور تصادفی به سالم (فقط بیهوشی دریافت شده) ، ACLT+TMX ، DMM یا MMT ناشی از جراحی OA اختصاص داده شد. جراحی روی زانو راست انجام شد. تمام 48 موش در یک گروه در قفس کلونی قرار گرفتند که در آن فعالیت (به عنوان مثال پرش) در مقایسه با مسکن معمولی تا حد زیادی افزایش یافته است. حیوانات از نظر طولی و اندازه گیری راه رفتن مکانی و مکانی با استفاده از سیستم Noldus Catwalk XT 10. 0 (نولدوس ، واژنینگن ، هلند) قبل از (12 هفته سن) و در 4 ، 5 ، 7 ، 9 و 11 هفته پس از جراحی مورد بررسی قرار گرفتند. گنجاندن داده های مورد نیاز هر یک از راهپیمایی ها کاملاً داوطلبانه و بدون توقف در یک بازه زمانی 10 ثانیه و سه دوره مستقل برای هر حیوان در هر نقطه زمانی به دست آمد. قطر مشترک در ابتدا و 12 هفته بعد از عمل اندازه گیری شد. تجزیه و تحلیل مؤلفه اصلی (PCA) ، یک روش کاهش داده ، برای ارزیابی تنوع در الگوهای راه رفتن طولی استفاده شد. تجزیه و تحلیل تبعیض آمیز خطی مجازات (PLDA) ، یک تکنیک طبقه بندی که از داده های ابعادی بالا همبسته استفاده می کند ، برای شناسایی پارامترهای Catwalk که مدل های جراحی را متمایز می کند ، استفاده شد. تجزیه و تحلیل با استفاده از بسته های PRCOMP (STAT) و PECALISEDLDA (PENALISEDLDA) در R 3. 2. 2 انجام شد.

یافته ها: مدت زمان اجرای از ابتدا در هر 4 گروه افزایش یافته است. میانگین سرعت اجرا اندکی کاهش یافته است ، بلافاصله بعد از عمل اما در 9 هفته پس از عمل در همه گروه ها بهبود یافته است. همانطور که انتظار می رود ، قطر مفصل در ابتدا متفاوت نیست (دامنه بین کوارتیل 0. 1 ، حداقل 0. 1 ، حداکثر 0. 3) و در همه گروه های جراحی 12 هفته بعد از عمل در مقایسه با موش های سالم افزایش یافته است (P<0.0001); with only marginal differences between the 3 surgical groups (p = 0.067). 249 gait parameters from the catwalk system with non-zero variation between rats were included in the PCA and in the PLDA analysis. PCA analysis revealed that the first three components (PC1-3) explained only 25%, 14% and 8%, respectively, of the total variation in gait which was due mostly to a large observed variation in gait over time. PC1 hinted at gait differences between healthy and DMM and MMT groups (Figure 1) but the variation within these surgical groups was overpowering the differences between them. Limitation in PCA was also evident in the lack of any clear relationship with joint diameter at 12 weeks (Figure 1). In contrast, PLDA analysis identified longitudinal changes in gait over time as well as descriminating between the four experimental groups (Figure 2). Strong differentiation was evident between: i) healthy rats and the 3 surgical models at both 4 and 11 weeks, ii) healthy and ACLT+tMx at week 5 and iii) healthy and MMT at week 7 post-surgery (PLD2, Figure 2) and also iv) markedly between MMT and the ACLT+tMx and DMM models at weeks 7 and 11. Six catwalk parameters, including right-hind paw maximum contact area and length, and left-front maximum contact area and intensity contributed most to PLDA2. Additionally, temporally-stratified PLDA analysis indicated that selected, but yet distinct catwalk features were capable of also differentiating between the three surgical models at specific post-surgical time points (Figure 3). Specifically, maximum contact intensity (right-hind), minimum contact intensity (left-front), inter-paw coordination (right-front to left-hind and right-hind to left-hind) and time when maximum contact was measured (right-hind) contributed most to the differentiation between groups at 4, 5, 7, 9 and 11 weeks, respectively.

نتیجه گیری: ویژگی های مشترک راه راه وجود دارد که در هر دو روش PCA و PLDA مشخص شده است: یعنی طول چاپ پنجه سمت راست و چپ ، حداکثر منطقه تماس و شدت. تنوع زیادی در راه رفتن نشان داده شده توسط PCA نشان می دهد که حیوانات علاوه بر این استراتژی های فردی را برای مقابله با هر یک از این مداخلات جراحی اتخاذ می کنند. با این وجود ، تفاوت های راه رفتن کافی برای تبعیض توسط PLDA بین سالم و 3 مدل جراحی وجود دارد. مجموعه خاصی از پارامترهای راهپیمایی که امکان تبعیض بین این مدل های OA را فراهم می کند در زمان های مختلف بعد از عمل متفاوت است.