Rechenmethoden zur Ganganalyse bei Nagetieren

Gait analysis is important for the investigation of gait progression and the development of therapies in disorders characterized by gait impairments, such as Parkinson's disease (PD), Huntington disease (HD), and Spinal Cord Injury (SCI). Describing gait quantitatively helps researchers to analyze gait impairment in a more consistent, reliable, and precise manner compared to qualitative description. For this reason, apparatus and computation methods are continuously developed for both clinical and preclinical studies using animals. One of the gait analysis apparatus for rodents is called CatWalk. The system is equipped with a transparent glass floor walkway, where rodents can walk from one to the opposite end. Using a camera located under the walkway, the system records a video, which contains the information of the paw contact positions. Based on the recorded video, this CatWalk system computes several gait parameters. Here, several computational methods that enrich the information extracted from CatWalk data are presented. These methods improve the outcome of the current Catwalk data acquisition by providing methods in identifying gait patterns related to PD, providing a silhouette-length-based intra-assay scaling method, an initial data analysis method, and a parametric gait recovery progression score for rat SCI models.
Ganganalyse ist wichtig für die Untersuchung des Gangverlaufs und die Entwicklung von Therapien bei Erkrankungen, die durch Gehbehinderungen charakterisiert sind. Beispiele für solche Erkrankungen sind die Parkinson-Krankheit (Parkinson's disease, PD), Huntington-Krankheit (Huntington disease, HD) und Rückenmarksverletzungen (Spinal Cord Injury, SCI). Eine quantitative Beschreibung des Gehens hilft Forschern, die Gangstörung konsistenter, verlässlicher und genauer als die qualitative Beschreibung zu analysieren. Aus diesem Grund werden kontinuierlich Geräte und Berechnungsmethoden sowohl für klinische als auch für präklinische Studien weiterentwickelt. Eines der Ganganalysegeräte für Nagetiere wird CatWalk genannt. Das System ist mit einem Gang mit Glasboden ausgestattet, in dem die Nagetiere von einem zum anderen Ende gehen können. Mit einer Kamera, die sich unter dem Gehweg befindet, kann das System Videoaufnahmen erzeugen, die Informationen über die Kontaktpositionen der Pfoten enthält. Basierend auf den aufgezeichneten Videodaten berechnet dieses CatWalk-System mehrere Gangparameter. Hier werden mehrere Berechnungsmethoden für CatWalk Gangdaten vorgestellt. Diese Methoden erweitern die aktuelle Catwalk-Datenerfassung, indem sie Methoden zur Identifizierung von Gangmustern im Zusammenhang mit PD, eine Intra-Assay Methode zur Skalierung, ein anfängliches Datenanalyseverfahren und einen parametrischen Gangwert für SCI-Rattenmodelle bereitstellen.
FAU Studien aus der Informatik, 12