Two-dimensional and three-dimensional techniques for determining the kinematic patterns for hindlimb obstacle avoidance during sheep locomotion / Técnicas bidimensionais e tridimensionais para determinar os padrões cinemáticos durante a ultrapassagem de obstáculos pelos membros pélvicosdurante a locomoção de ovinos

ABSTRACT

ABSTRACT Analysis of locomotion is often used as a measure for impairment and recovery following experimental peripheral nerve injury. Compared to rodents, sheep offer several advantages for studying peripheral nerve regeneration. In the present study, we compared for the first time, two-dimensional (2D) and three-dimensional (3D) hindlimb kinematics during obstacle avoidance in the ovine model. This study obtained kinematic data to serve as a template for an objective assessment of the ankle joint motion in future studies of common peroneal nerve (CP) injury and repair in the ovine model. The strategy used by the sheep to bring the hindlimb over a moderately high obstacle, set to 10% of its hindlimb length, was pronounced knee, ankle and metatarsophalangeal flexion when approaching and clearing the obstacle. Despite the overall time course kinematic patterns about the hip, knee, ankle, and metatarsophalangeal were identical, we found significant differences between values of the 2D and 3D joint angular motion. Our results showed that the most apparent changes that occurred during the gait cycle were for the ankle (2D-measured STANCEmax 157±2.4 degrees vs. 3D-measured STANCEmax 151±1.2 degrees; P<.05) and metatarsophalangeal joints (2D-measured STANCEmin 151±2.2 degrees vs. 3D-measured STANCEmin 162 ± 2.2 degrees; P<.01 and 2D-measured TO 163±4.9 degrees vs. 3D-measured TO 177±1.4 degrees; P<.05), whereas the hip and knee joints were much less affected. Data and techniques described here are useful for an objective assessment of altered gait after CP injury and repairin an ovine model.

RESUMO

RESUMO A análise da locomoção é frequentemente usada como uma medida para avaliar a disfunção e sua recuperação após lesão nervosa periférica experimental. Quando comparadas com os roedores, as ovelhas oferecem várias características atrativas como modelo experimental para o estudo da regeneração nervosa periférica. Não existem estudos acerca dos resultados da locomoção após lesão e reparação do nervo periférico no modelo ovino. No presente estudo, realizámos e comparámos a cinemática bidimensional (2D) e, pela primeira vez, tridimensional (3D) do membro pélvico durante a ultrapassagem de obstáculos no modelo ovino. Este estudo teve como objetivo obter dados cinemáticos para servir de modelo para uma avaliação objetiva do movimento articular do tornozelo em estudos futuros de lesão e reparação do nervo fibular comum (FC) no modelo ovino. A estratégia usada pelas ovelhas para elevar o membro pélvico sobre um obstáculo com uma altura moderada, fixado em 10% do seu comprimento, caracteriza-se por uma flexão pronunciada do joelho, tornozelo e metatarso-falangeana ao se aproximar e ultrapassar o obstáculo. Apesar dos padrões cinemáticos do quadril, joelho, tornozelo e metatarso-falangeano terem sido idênticos, foram encontradas diferenças significativas entre os valores do movimento angular das articulações em 2D e 3D. Os nossos resultados mostram que as mudanças mais aparentes que ocorreram durante o ciclo da marcha foram nas articulações do tornozelo (em 2DSTANCEmax 157±2.4 graus vs. em 3D STANCEmax 151±1.2 graus; P<.05) e metatarso-falangeana (em 2D STANCEmin 151±2.2 graus vs. em 3D STANCEmin 162 ± 2.2 graus; P<.01 e em 2D TO 163±4.9 graus vs. em 3D TO 177±1.4 graus; P<.05), enquanto as articulações do quadril e do joelho foram muito menos afetadas. É provável que os dados e técnicas descritas aqui sejam úteis para uma avaliação objetiva das alterações na marcha após lesão e reparação do PC no modelo ovino.