Симметричная петля фидер: Please Wait… | Cloudflare

Несимметричная петля обладает рядом плюсов:

Асимметричная петля представляет собой модернизированный вариант симметричной петли. Отличием между ними является наличие у последней одинаковых полей по отношению к горизонтальной оси, а у несимметричной петли одно из этих полей будет больше по сравнению с другим.

Симметричная петля менее чувствительная, кроме того, подобное местоположение кормушки будет серьезно заглушать колебания. В результате неуверенную поклевку рыбы можно пропустить. При использовании несимметричной петли даже незначительное колебание поводка и кормушки будет передаваться на удилище.

Как вязать несимметричную петлю для фидера?

Рыбакам, которые только начинают использовать фидер для ловли, следует знать, что несимметричную петлю лучше связать дома, так как в условиях открытого воздуха правильно выполнить монтаж сложнее. Вариантов снасти много, они рассчитаны на то, чтобы минимизировать перехлесты и не допустить перекручивания лески в процессе забрасывания и ее нахождения в водоеме.

Технология вязания пошагово:

Технология вязания асимметричной петли для ловли фидером на этом завершена. Однако при использовании вертлюжков следует учитывать тот момент, что на них не должно быть выступающих частей. Дело в том, что они будут цепляться за леску, приведут к зацепам во время ловли и так далее. Леска должна быть толщиной 0.25-0.27мм

Свойства асимметричной петли

За счет того, что петля имеет ярко выраженную асимметрию, кормушка не получает на себя никаких дополнительных колебаний. Опытным рыбакам известно, что рыба – довольно опасливое создание, поэтому она всегда с осторожностью реагирует на колебания, которые  идут от снасти на кормушку. Стоит отметить, что такие колебания могут быть вызваны даже незначительным покачиванием удилища, под воздействием дождя или ветра. Когда кормушка находится в полностью неподвижном состоянии, вероятность вылавливания крупных экземпляров довольно высока.

После того, как рыба проглатывает наживку, она поначалу не ощущает никакого, даже самого слабого, сопротивления. Это позволяет крючку проникнуть значительно глубже. Когда он войдет глубоко и хорошо вопьется в глотку, рыба подсечет сама себя.

Снасть отличается высокой степенью надежности – ее не придется поправлять в течение нескольких рыбалок, однако на всякий случай при себе лучше всего держать порядка 3-4 таких снастей .

Изготовление фидера с асимметричной петлей

Способов собрать фидер с асимметричной петлей много. Одним из популярных методов изготовления снасти является так называемая петля Гарднера. Это универсальный метод, благодаря которому будет ловиться карась даже при полном отсутствии ветра и на течении. Кормушка здесь фиксируется за счет специального отводного узла. Поводок и основная леска – единое целое.

Технология изготовления заключается в следующем:

Петля Гарднера позволяет получить улов даже на сильном течении, но у нее имеется один серьезный недостаток – леска будет регулярно перехлестываться.

Асимметричная петля с двумя поводками

Два поводка подразумевают наличие сразу двух крючков, благодаря чему вероятность поклевки возрастает. Однако следует подобрать наиболее подходящую длину поводка, чтобы он располагался не слишком близко, но и не чрезмерно далеко от фидера . Сами поводки лучше закреплять на основной леске, чтобы сохранить чувствительность снасти и как можно быстрее почувствовать поклевку.

Длина поводков

Здесь зависит от условий ловли. Раньше существовало мнение, что рыбы опасаются подобных кормушек и не подходят к ним близко, поэтому длина поводков подбиралась примерно метр, иногда меньше.

Некоторое время назад были проведены соответствующие исследования, которые позволили выяснить, что рыба сосредотачивается на корме, а все остальные предметы, находящиеся на дне, ее не слишком сильно волнуют. В связи с этим, стало ясно, что можно использовать и короткие поводки:  рыбачить в незнакомом месте можно с поводками длиной 30 см , а затем менять этот показатель в зависимости от количества поклевок, активности рыбы и так далее.

Опытные рыбаки установили, что количество поклевок не зависит от размеров поводка – оно всегда будет одинаковым. Однако подсекать рыбу с коротким поводком удобнее. Бывают случаи, когда поводок приходится делать длиннее. Это может быть связано с особенностью донного рельефа: если оно покрыто илом, то лучше всего брать более длинные поводки. При наличии двух поводков можно поэкспериментировать: установить один короткий, а второй подлиннее и посмотреть, какой из них начнет приносить улов.

Еще одним минусом использованием длинного поводка, является невозможность применения с коротким удилищем. Леска, которую используют для изготовления поводка, может быть прозрачной, однако гораздо эффективнее использовать окрашенную леску – зеленую или голубую в зависимости от цвета воды.

Асимметричная петля или патерностер?

Отзывы утверждают, что  патерностер нисколько не отличается от петли Гарднера . Однако у него имеется одна особенность: он может скользить по петле, делая длину поводка больше или меньше. Патерностер является эффективной снастью даже в случае, если его сравнивать со стандартной асимметричной петлей. За счет  применения патерностера можно добиться серьезного улова, однако и несимметричная петля показывает отличные результаты.

Ниже видео Алексея Фадеева о несимметричной петле:

Рекомендации при изготовлении и использовании фидерных петлевых оснасток

Изготовить петлю для фидера просто: главное соблюдать правильную последовательность работ и делать все аккуратно, за счет чего удастся получить уловистую снать.

В процессе изготовления фидера желательно плоскогубцами немного прижать отверстие вертлюжка, чтобы оно приобрело овальную форму. В таком виде оно будет легче скользить по леске и не цеплять ее при поклевке.

Забрасывать фидер удобнее из-за головы , причем его закидывают  в одно и то же место. Снасть тяжелая, поэтому делать это нужно аккуратно, иначе высока вероятность того, что кормушка сорвется.

Асимметричная петля фидера может использоваться для ловли в районе поверхности – это подходит для таких рыб, как уклейка, лещ, чехонь или красноперка. В этой конструкции в верхнюю часть кормушки помещается пенопласт – он нисколько не ухудшает полетные характеристики снасти, но при этом позволяет разместить кормушку в поверхностных слоях водоема. Это будет в значительной степени увеличивать вероятность поклевки пород рыб, обитающих и кормящихся около поверхности.

Как поймать много рыбы?

Рыбалка доставляет удовольствие своим процессом – об этом знает каждый из нас. Но ведь, помимо этого, нам всегда хочется получать результат от рыбалки – поймать не три окунька, а десяток килограммовых щук – вот это будет улов! Каждый из нас мечтает о таком, но далеко не каждый умеет.

Давно вы имели по-настоящему КРУПНЫЙ УЛОВ? Когда последний раз вы поймали ДЕСЯТЬ ЗДОРОВЕННЫХ ЩУК/КАРПОВ/ЛЕЩЕЙ?

Хорошего улова можно достичь (и мы это с вами знаем) благодаря хорошей прикормке . Ее можно приготовить в домашних условиях, можно купить в рыбацких магазинах. Но в магазинах дорого, а чтобы приготовить прикормку дома, нужно потратить уйму времени, да и, по праве говоря, далеко не всегда домашняя прикормка хорошо работает.

Вам знакомо то разочарование, когда вы купили прикормку или приготовили ее дома, а поймали три-четыре окунька? Конечно знакомо. Так может быть пора воспользоваться действительно рабочим продуктом, эффективность которого доказана как научно, так и практикой на реках и прудах России?

Конечно, лучше один раз попробовать, чем тысячу раз услышать. Тем более сейчас – самый сезон! Скидка в 50% при заказе это отличный бонус!

Скорее заказывайте Фишхангри!

Сегодня речь пойдет про… — Рыбалка на фидер

Сегодня речь пойдет про ассиметричную(несимметричную) петлю.

Как сказали бы в Одессе: несимметричная петля — это не первая оснастка для фидера, но и не вторая))

Асимметричная петля
Сначала была придумана симметричная петля, где оба плеча одинаковые. Однако, со временем практика показала, что разно длинные плечи асимметричной петли работают лучше.
• Нижний узел меньше бьется о вертлюг кормушки и не травмируется, не нужен дополнительный стопор или бусина около него.
• Несимметричная петля более чувствительна. Кормушка ходит по длинному плечу, а поклевки на квивертип передаются по короткому.
• Выход на поводок в несимметричной петле чуть выше приподнимается от дна, что лучше при ловле на илу или на дне с травой чем в симметричном варианте. Из-за препятствий не нарушается свободный ход кормушки.

Фидерная оснастка ассиметричная петля менее восприимчива к паразитным вибрациям из-за течения, дождя, ветра, которые в патерностере напрямую передаются на кормушку и даже могут ее сдвинуть. В несимметричной петле за счет шарнирности хода кормушки такого не происходит. Именно поэтому такой монтаж более предпочтителен для ловли осторожной рыбы, которая боится каждого подозрительного шороха или движения в точке прикармливания.

Материал для монтажа:

Монтаж асимметричной петли выполняется на флюорокарбоне или жесткой монофильной леске диаметром 0.28-0.31 мм в диаметре. Общий высокий коэффициент жесткости скрутки в таком случае достаточен для того, чтобы поводок не путался с остальной оснасткой при забросе или выматывании. Именно фторуглеродная леска (флюорокарбон) дает следующие преимущества:
1. Жесткость скрутки
2. Абразивная устойчивость монтажа в целом. Стойкость к истиранию и повреждения о ракушечник, песок, гальку и камни.

Если флюрокарбона нет, подойдет обычный фидерный монофил – главное, чтобы он был достаточно жестким, а не мягким. Специальные фидерные лески также устойчивы к мусору на дне и случайным микропорезам. А это крайне важно при ловле на бровках и среди ракушек, которые в реках часто являются основными местами ловли на фидер.

Монтаж оснастки:

• Отмеряем сантиметров 70-80 лески.
• Складываем ее вдвое и вяжем петельку. Узел особой роли не играет, можете вязать «восьмерку».
• Далее делаем скрутку сантиметров 15, которую фиксируем той же «восьмеркой». Получившаяся скрутка послужит в дальнейшем местом крепления поводка.
• Следующим этапом создаем саму петлю. Через конец одного из отрезка лески пропускаем вертлюжок с карабином.
• Складываем концы лесок вдвое. Теперь вытягиваем отрезок лески с вертлюжком так, чтоб он оказался сантиметров на 2-3 длиннее другого.
• Фиксируем петлю узлом.
• Вяжем крепежную петельку для соединения монтажа с основной леской.
• К карабину вертлюжка крепится грузило или кормушка.
К петле скрутки — приготовленный поводок с крючком.

Для более наглядного примера предлагаем посмотреть видео Алексея Фадеева про ассиметричную петлю.
https://clck.ru/Nj4Ni

#Фидер #ассиметричная петля #фидерная оснастка

Полный текст статьи по адресу: https://clck.ru/Nj3Uo
Полный текст статьи по адресу: https://clck.ru/Nj49d
Видео с канала: https://clck.ru/Nj4R3

(PDF) Использование симметричных компонентов в коммуникационной защите контурных фидеров СН с переменной мощностью короткого замыкания

Использование симметричных компонентов в коммуникационной защите

контурных фидеров СН с переменной мощностью короткого замыкания

КИ Чионтеа 1, 3, К. Лет Бак 1, Ф. Блобьерг 1, К. Хонг 2, К.Д. Стенд 2, К.К. Madsen 3

1 Факультет энергетических технологий, Ольборгский университет, Дания, 2 Факультет электроники и электротехники,

Университет Стратклайда, Шотландия, 3 DEIF A/S, Дания

Электронная почта: 1,[email protected]

Ключевые слова: симметричные компоненты, защита на основе связи

, защита от замыканий на землю, петлевой фидер, переменные токи замыкания

.

Abstract

Изменчивость доступной мощности короткого замыкания также

влечет за собой изменение уровня повреждения, которое потенциально может вызвать

несколько проблем защиты в электрических сетях. В этой статье

представлен новый метод защиты, который нечувствителен к изменениям уровня неисправности

, вызванным переменной мощностью короткого замыкания

.Он основан на использовании симметричных компонентов

токов короткого замыкания и связи между

реле защиты. Предлагаемый метод направлен на устранение

однофазных замыканий на землю (SPG), происходящих в непосредственно

заземленных распределительных сетях, с упором на фидеры среднего напряжения

с замкнутым контуром. Представлены тематические исследования,

, которые демонстрируют, что предложенная схема защиты

способна эффективно обнаруживать повреждения СЗУ в замкнутых фидерах

с переменной мощностью короткого замыкания.

1 Введение

Как правило, распределительные сети состоят из радиальных фидеров

, питаемых от одного коммунального источника [1]. В этой схеме

ток протекает в одном направлении, а защита от короткого замыкания

обычно реализуется реле перегрузки по току (OC)

[1], но электрическая неисправность может вызвать отключение питания для

всех нагрузок. расположен ниже по течению от места повреждения [2]. Чтобы устранить этот недостаток, некоторые распределительные сети содержат

шлейфных фидеров, так что ни один потребитель не будет отключен в случае

единичной неисправности в фидере [3].Однако в фидере с замкнутым контуром

ток протекает в обоих направлениях, и обычная защита

OC требует модернизации, чтобы

обеспечивала надлежащую защиту от электрических повреждений [2], [3].

Независимо от типа фидера, включенного в распределительную сеть

, его система защиты подвергается сомнению из-за непостоянства

доступной мощности короткого замыкания, так как токи короткого замыкания

также изменчивы в этой ситуации [4] . С развитием

Распределенная генерация изменчивость мощности короткого замыкания

в настоящее время не является редкостью [5], и система защиты

должна работать правильно даже в таких условиях. Хорошо известно, что традиционные реле

OC не подходят для этих условий, так как они могут иметь более длительное время срабатывания,

потерю координации и другие проблемы защиты [4], [5]. В

для смягчения некоторых проблем защиты, упомянутых выше

, в [5] предложена новая схема защиты для радиальных фидеров

МВ с переменными токами короткого замыкания.Предложенная схема защиты

эффективна против коротких замыканий SPG, возникающих в

распределительных фидерах с прямым заземлением, и основана на оценке

отношения между нулевой последовательностью и прямой последовательностью

тока короткого замыкания. Точнее, на неисправность СПГ в радиальном фидере

указывает ненулевая величина этого отношения для

всех реле, расположенных выше места повреждения, и именно

эта информация используется в [5] для сброса неисправного секция

питатель. В продолжение работы, представленной в [5], предложенная схема защиты

усовершенствована, чтобы ее можно было применять и в фидерах с обратной связью. Поэтому в данной статье

представлена ​​новая схема защиты на основе связи для фидеров контура MV

с переменной мощностью короткого замыкания.

Схема защиты, предложенная в этом документе, имеет несколько

преимуществ по сравнению с обычной защитой OC. Он нечувствителен к изменениям уровня неисправности

, поэтому ему требуется только один набор настроек для

его реле для широкого диапазона сетевых условий, и он не требует предварительного знания номинальных токов или токов короткого замыкания в

цепь, которую необходимо защитить.Кроме того, предлагаемая схема защиты

позволяет замыкать нормально разомкнутые фидеры до

без необходимости использования трансформаторов напряжения (ТН), как

в случае направленных реле ОС [6] или дополнительных трансформаторов тока

( КТ). Вновь разработанная схема защиты

была испытана в замкнутом фидере СН с переменной мощностью короткого замыкания

с использованием PSCAD, и результаты моделирования

демонстрируют ее эффективность в этих условиях.

Оставшаяся часть этого документа структурирована следующим образом. В Разделе 2

и Разделе 3 представлены теоретические основы предлагаемого метода защиты

. В Разделе 2 анализируется неисправность SPG

с использованием метода симметричных компонентов в распределительном фидере

, и на основе этого анализа в Разделе 3 описывается новый метод

защиты. В Разделе 4 приведены некоторые примеры

Раздел 5 завершает эту статью

некоторыми заключительными замечаниями.

2 Анализ неисправности

Анализ неисправности SPG направлен на определение

симметричных составляющих токов короткого замыкания, измеренных трансформаторами тока в петлевом фидере

. Следует отметить, что только эти токи

Страница 1 из 6

IET Review Copy Only

The Journal of Engineering

Эта статья была принята к публикации в одном из будущих номеров этого журнала, но не была полностью отредактирована .

Содержание может быть изменено до окончательной публикации в номере журнала. Для цитирования статьи используйте doi, указанный на странице электронной библиотеки.

Радиолюбительский сайт — {симметричный/асимметричный}

Мы склонны классифицировать антенны как «симметричные» или «асимметричные».

(некоторые называют их сбалансированными или несбалансированными)

Примеры симметричных антенн:

• Диполь
• Яги
• Четырехугольник
• Дельта-петля

Примеры асимметричных антенн:

• Длинная проволока
• Мобильный хлыст
• Наземный самолет
• Смещенный от центра диполь с питанием

Как и антенны, спичечные коробки бывают двух видов:

• Асимметричный (несбалансированный)
• Симметричный (сбалансированный)

БОЛЬШИНСТВО ДОСТУПНЫХ СЕГОДНЯ СПИЧКОВ ЯВЛЯЕТСЯ АСИММЕТРИЧНЫМИ.

ПОКУПАТЕЛЬ ОСТОРОЖНО!

Их производители обычно продают их для согласования как с асимметричными, так и с симметричными антеннами.

Они просто включают балун 4:1 и утверждают, что спичечный коробок подойдет для симметричных антенн. НЕТ!

(по крайней мере не очень)

Вопрос не в том, «могут ли» они это сделать, а в том, «насколько хорошо» они могут это сделать?

Правда в том, что «не так хорошо, как их маркетинг привел бы вас к полагать.»

В ЧЕМ РАЗНИЦА?

• Техническую разницу легко понять:

• • В симметричном спичечном коробке все, что находится внутри спичечного коробка, построено симметрично двум проводам, питающим антенну.
  • В асимметричном спичечном коробке одна линия от антенны проходит через согласующую схему, другая линия соединяется с землей и проходит прямо на сторону заземления коаксиального кабеля. ведущий к передатчику.
• Практическую разницу не так просто понять:

Если вы используете 100 Вт или меньше, вы, вероятно, не заметите большой разницы. Проблема возникает при работе на высокой мощности.

Проблемы вызваны синфазным током (CMC) в фидерной линии антенны. С асимметричным спичечным коробком мы используем балун, обычно 4: 1. Балун, чтобы помочь согласовать импеданс и, надеюсь, уменьшить CMC. ЭТО ЧАСТЬ ПРОБЛЕМЫ.НЕ ИСПОЛЬЗУЙТЕ БАЛУН 4:1, ЕСЛИ НИЧЕГО ДРУГОГО НЕ ДОСТУПНО. ВМЕСТО ИСПОЛЬЗУЙТЕ БАЛАНС ТОКА 1:1.

ПРИЧИНА: СМОТРИ: http://www.karinya.net/g3txq/tuner_balun/

К сожалению, если КСВ балуна слишком велико, он не будет работать должным образом, и у вас могут возникнуть проблемы с CMC. Это усугубляется при работе на высокой мощности. Это больше характерно для балунов 4:1, чем для балунов 1:1. Результат: «РФ в лачуге».

Обжигаешь пальцы о клавиши, обжигаешь губы о микрофон и т.д.

В худшем случае: часть вашего оборудования может случайным образом перейти в режим НЕИСПРАВНОСТИ.

С хорошим симметричным спичечным коробком, таким как Annecke Ssymmetric Koppler или Johnson Viking Matchbox, у вас, как правило, нет проблем такого рода!

<СЛЕДУЮЩАЯ СТРАНИЦА:  Асимметричные спичечные коробки>

Использование симметричных компонентов в коммуникационной защите контурных фидеров СН с переменной мощностью короткого замыкания

Инженерный журнал

eISSN 2051-3305 Получено 3 мая 2018 г. Принят 23 мая 2018 г. E-First 20 августа 2018 г. дои: 10.1049/Джо.2018.0174 www.ietdl.org

1,2

1

1

3

1 _{Факультет энергетических технологий, Ольборгский университет, 9220 Ольборг Восток, Дания} 2 _{Департамент исследований и разработок, DEIF A/S, 7800 Скиве, Дания}

3 _{Факультет электроники и электротехники, Университет Стратклайда, Глазго G1 1XW, Шотландия, Великобритания}

Электронная почта: cic@et.аау.дк

Abstract: Изменчивость доступной мощности короткого замыкания также подразумевает изменение уровня повреждения, которое потенциально может вызвать несколько проблем защиты в электрических сетях. В этом исследовании используется новый метод защиты, нечувствительный к уровню отказа. представлены изменения, вызванные переменной мощностью цепи. Он основан на использовании симметричных компонентов токи короткого замыкания и связь между реле защиты.Предлагаемый метод обращается к одной фазе для замыкания на землю (SPG), возникающие в распределительных сетях с прямым заземлением, с акцентом на замкнутый контур среднего напряжения (MV) кормушки. Представлены тематические исследования, демонстрирующие, что предложенная схема защиты способна эффективно обнаруживать неисправности СЗУ в замкнутых фидерах с переменной мощностью короткого замыкания.

Как правило, распределительные сети включают радиальные фидеры подается из одного источника коммунальных услуг [1].В этом расположении поток тока однонаправленный и защита от короткое замыкание обычно реализуется реле максимального тока (OC) [1], но электрическая неисправность может привести к отключению электроэнергии для всех размещенных нагрузок ниже места повреждения [2]. Чтобы решить эту недостатком, некоторые распределительные сети содержат петлевые фидеры, поэтому что ни один потребитель не будет отключен в случае единичной неисправности внутри фидера [3]. Однако в замкнутом фидере ток поток является двунаправленным, и обычная защита OC должна быть модернизированы, чтобы обеспечить надлежащую защиту от электрические неисправности [2, 3].

Независимо от типа фидера, задействованного в распределении сеть, ее система защиты подвергается сомнению из-за изменчивости доступная мощность короткого замыкания, так как токи короткого замыкания также переменная в этой ситуации [4]. С развитием распределенного генерация, изменчивость мощности короткого замыкания не редкость в настоящее время [5] и система защиты должна работать правильно даже в таких условиях. Хорошо известно, что традиционные ОС реле в этих условиях не подходят, так как могут возникнуть более длительное время срабатывания, потеря координации и другие меры защиты вопросы [4, 5].Для того, чтобы смягчить некоторые проблемы защиты упоминалось выше, в [5] предложена новая схема защиты для радиальные фидеры СН с переменными токами короткого замыкания. То предложенная схема защиты эффективна против неисправностей СПГ происходит в непосредственно заземленных распределительных фидерах и зависит от оценка соотношения между нулевой последовательностью и положительной последовательность тока неисправности. Точнее, неисправность САУ в радиальный фидер указывается ненулевым значением этого отношения для все реле, расположенные до места неисправности, и именно это информация используется в [5] для сброса неисправного участка фидера.В продолжение работы, представленной в [5], предложен схема защиты улучшена, так что ее можно применять и в питатели замкнутого цикла. Таким образом, в данной статье представлена ​​новая схема защиты на основе связи для контурных фидеров СН с переменная мощность короткого замыкания.

Схема защиты, предложенная в этой статье, имеет несколько преимущества по сравнению с обычной защитой OC. Он нечувствителен к вине уровень меняется, поэтому ему нужен только один набор настроек для его реле для широкого диапазона сетевых условий и не требует

предварительное знание номинальных токов или токов короткого замыкания в цепи, которая нужно защищать. Кроме того, предлагаемая схема защиты позволяет закрывать нормально разомкнутые фидеры без необходимость трансформаторов напряжения, как и в случае направленного ОУ реле [6] или дополнительные трансформаторы тока (ТТ). Недавно разработанная схема защиты испытана в замкнутом контуре СН фидер с переменной мощностью короткого замыкания с использованием PSCAD и результаты моделирования демонстрируют его эффективность в этих условиях.

Оставшаяся часть этой статьи структурирована следующим образом.Разделы 2 и 3 представляют теоретические основы предлагаемого метода защита. В разделе 2 неисправность СПГ анализируется с помощью метода симметричных компонентов в распределительном фидере и на основе этого анализа новый метод защиты описан в разделе 3. В Разделе 4 представлены некоторые тематические исследования и PSCAD. используется для имитации различных условий неисправности для проверки правильности выполнение предложенной схемы защиты. Раздел 5 завершает эту статью некоторыми заключительными замечаниями.

Анализ неисправности SPG направлен на определение симметричного компоненты токов короткого замыкания, измеренные трансформаторами тока в контуре кормушка. Следует отметить, что только эти токи доступны для системы защиты, поэтому только их эквивалентная последовательность компоненты представляют интерес для этой статьи. Как только эти количества определяется отношение между текущей нулевой последовательностью и текущая положительная последовательность вычисляется в случае замкнутый, соответственно разомкнутый (радиальный) питатель.Цель заключается в том, чтобы определить разницу между этими двумя сценариями, поскольку заметил вышеупомянутое соотношение и на их основе адаптировать метод защиты, предложенный в [5] для случая замкнутого контура кормушки.

2.1 Петлевой питатель

кабеля. Мониторинг фидера реализован для защиты целей четырьмя комплектами трансформаторов тока, обозначенными как CTx , где x — тег КТ. Петлевой питатель может стать радиальным путем открытия либо автоматический выключатель (CB) CB1 или CB2.Электрические нагрузки обозначены как

L 1, L 2 и L 3 соответственно, а внутренняя э.д.с. власти источник обозначен как E . Неисправность SPG с сопротивлением короткого замыкания R F является

применяется к кабелю C 1 и ток короткого замыкания подается с обеих сторон петлевой питатель.

На рис. 2 представлена ​​эквивалентная схема последовательности цикла фидер, описанный ранее, и используются следующие обозначения.

Z 0 _S , _ , _ , _S , _ , _ 2 _S и _ 0 _LX , _LX , Z 1 _LX, Z 2 _LX Обозначим ноль, положительный

и импедансы обратной последовательности источника и нагрузок соответственно. Z 0 _Cx , Z 1 _Cx , Z 2 _Cx – импедансы последовательности

кабели C 2, C 3 и C 3 и C 4, а Z _{0 _C 1} м , Z _{1 _C 1} м , Z _{2 _C 1} м соответственно,

Z Z _{0 _Cln} , Z , Z _{1 _CLN} , Z _{2 _Cln} — это последовательность сопротивления секций кабеля C 1 расположенного выше по течению, соответственно, ниже по течению от СПГ место неисправности. I 1 _{1 _F} , I _{2 _F} , I _{0 _F} являются симметричными компонентами Нейк, I I _{1 1 _LX , I 2 _LX , I 0 _LX являются симметричными компонентами Токи нагрузки и I 1 1 _CTX , I 2 _CTX , I 0 _CTX являются симметричными компоненты токов, измеряемые трансформаторами тока.}

Из-за соединения треугольником величины нулевой последовательности Связанный с нагрузками, а именно Z _{0 _L 1 Z 0 _L 2 , Z 0 _L 3 , I 0 _L 1 , I 0 _L 1}

6 3

и I _{0 _L 3} не влияют на токи присоединения при КЗ СПГ [7]. Наоборот, величины положительной и отрицательной последовательности связанные с этими нагрузками влияют на эти токи при неисправности условия. В этом смысле (1)–(4) дают положительную последовательность токи, наблюдаемые каждым набором трансформаторов тока, в зависимости от неисправности и нагрузки токи

I 1 _CT 1 = AI 1 _L 1 + BI 1 _L 2 + CI 1 _L 1 + F 1 I 1 _F (1 )

I 1 _CT 2 = — A’i 1 _L 1 + BI 1 + CI 1 + CI 1 _L 3 — F 1 ‘I 1 _F (2)

I 1 _CT 3 = — A’i 1 _L 1 — B’I 1 _L 2 + CI 1 _L 3 — F 1 ‘i 1 _F (3)

I 1 _CT 4 = — A’I 1 _L 1 — B’I 1 _L 2 — C’i 1 _L 3 — F 1 ‘ I 1 _F (4)

факторы A , A , A ‘, B , B ‘, C , C ‘, F 1 и F1 ‘ приведены в (5) — (8) в качестве

функция полного сопротивления прямой последовательности электрических кабелей и полное сопротивление фидера, обозначенное как Z 1 _ фидер и приведенное в (9)

А = Z 1 _C 2 + Z 1 _C 3 + Z 1 _C 4

Z 1_питатель , A′ = 1 − A (5)

В =Z 1 _C 3 + Z 1 _C 4

Z 1_питатель , B′ = 1 − B (6)

С = Z 1 _С 4

Z 1_питатель , C′ = 1 − C (7)

F 1 = Z 1 _C 1 N + Z 1 _C _Z 2 + Z 1 _C 3 + Z 1 _C 4

1_питатель , F 1 ′ = 1 − F 1 (8)

Z 1_FEEDER = Z 1 _C 1 M + Z 1 _C 1 N + Z 1 _C 2 + Z 1 _C 3 + Z 1 _C 4 (9)

Эти факторы определяют распределение нагрузки и неисправности токи через разные участки фидера; поэтому они влиять на токи, наблюдаемые ТТ во время неисправности.

Симметричные составляющие токов КЗ ЗУ приведены в (10), где Z 0 и Z 2 — эквивалентная нулевая последовательность и

импеданса обратной последовательности, соответственно, как видно на неисправности место нахождения

I 0 _F= I 1 _F= I 2 _F = _Z E

1 _S+ FZ 1 _C 1 m+ 3RF+ Z 2 + Z 0 (10)

Кроме того, токи нулевой последовательности, наблюдаемые трансформаторами тока, определяется в (11) и (12) как функция I 1 _F

Рис.1  Контурный фидер в условиях неисправности SPG

Эти отношения являются комплексными числами, и их оценка может предоставить ценную информацию для системы защиты. В здоровом условиях величина этих отношений равна нулю, но при По вине СПГ их величины значительно возрастают. Более того, если предположить, что F ₁  =  F ₀ , что обычно верно [8], ясно, что Магнитуды I _{0 _CT 1} / I _{1 _CT 1} и I _{0 _CT 4 1 _CT 4 не может превышать 1 даже в условиях неисправности.Однако этого нельзя сказать о}

I 0 _{0 _CT} 9 _{1 1 _CT 2 и I 0 _CT 3 / I 1 _CT 3 , так как их величины могут превышать 1, в зависимости от значения коэффициентов А , В , С и F . Более главное, нет никакой связи между расположением САУ неисправность фидера с обратной связью (например, между CT 1 и CT 2 в этом анализа) и величины исследуемых соотношений. Следовательно, по при соблюдении этих соотношений в петлевом питателе только наличие Неисправность СПГ может быть указана, но не ее точное местонахождение.}

2.2 Радиальный питатель

При размыкании СВ 2 рассматриваемый петлевой питатель становится радиальным и токи нагрузки и короткого замыкания будут подаваться с одного направления через КТ 1.В этой ситуации математическое выражение отношение между нулевой последовательностью и положительной последовательностью ток, видимый CT 1, приведен в (19). Опять же, величина

I I _{0 _CT 1} / I _{1 _CT 1} равен нулю только в здоровых условиях, и он увеличивается значительно при неисправности СПГ, но не превысит 1

I 0_ CT 1 I 1 _CT 1 =

I 1 _F

I 1 _L 1 + I 1 _L 2 + I 1 _L 3 + I 1 _ (6F )

I 0 _CT 2 /I 1 _CT 2 и I 0 _CT 3 /I 1 ноль исправен 6 и неисправны

условия для рассматриваемой неисправности SPG с CB2 разомкнутым, как неисправность ток не проходит через CT 2 и CT 3. Также нет тока проходит через CT 4, потому что CB 2 открыт; поэтому I _{0 _CT 4} /I _{1 _CT} 90 ноль в этой ситуации.

Если CB 1 открыт, а CB 2 остается закрытым, питатель подается с противоположной стороны через CT 4. В этой ситуации ток не будет проходить через CT 1, в то время как ток короткого замыкания неисправность рассматриваемого СПГ замечается всеми остальными ТТ.То отношение между текущей нулевой последовательностью и текущей положительная последовательность, как видно из этих ТТ, задается следующими уравнениями:

I 0 _CT 2 I 1 _CT 2=

−I 1 _F

−I 1 _L 1 − I 1 _F (20)

I 0 _CT 3 I 1 _CT 3=

−I 1 _F

−I 1 _L 1 − I 1 _L 2 − I 1 _F (21)

I 0 _CT 4 I 1 _CT 4=

−I 1 _F

(6)

во время неисправности SPG, I 0 _CT 2 / I 1 _CT 2, I 0 _CT 3 / I 1 _CT 3 и I 0 _CT 4 /I 1 _CT 4

отличны от нуля, но их величины не могут превышать 1 с

CB 1 открыт, как указано в (20)–(22). Соотношения (20)–(22) также указывают что в радиальном фидере ближайший восходящий ТТ к повреждению SPG будет обратите внимание на наибольшую величину соотношения между ток нулевой последовательности и ток положительной нулевой последовательности. Действительно, | I 0_ КТ 2/ I 1_ CT 2|>| I 0_ CT 3/ I 1_ CT 3|>| I 0_ CT 4/ I 1_ CT 4|, так как CT 2 является ближайшим CT к

местоположение анализируемого разлома SPG, затем CT 3.

Таблица 1 обобщает анализ неисправности SPG, представляя возможные значения величины отношения между нулевая последовательность и положительная нулевая последовательность токов, видимых ТТ указаны на рис. 1 для различных конфигураций анализируемого контура кормушка.

3 Предлагаемый метод защиты

На основании анализа неисправностей СПГ в разделе 2 настоящего раздела представляет новый алгоритм защиты, применимый к замкнутые фидеры с помощью связи. Как уже упоминалось, информация представлена ​​величиной I0_CT 1 /I 1 _CT 1,

I0_CT 2 /I 1 _CT 2, I0_CT 3 /I1_CT 3 и I0_CT 4 /I1_CT4 позволяет точная локализация поврежденного участка фидера только в радиальные питатели, в то время как в петлевых питателях эти величины могут указывать только наличие неисправности СПГ. Именно эта информация используется в этой статье, чтобы защитить петлевой фидер, используя соотношение между нулевой последовательности и прямой последовательности токов ТТ во время вина.

Следовательно, в данной статье предполагается, что при неисправности СПГ замкнутый питатель открывается с одного конца, становясь, таким образом, радиальным. В Таким образом, проблема защиты петлевого фидера сводится к защита радиального фидера. Затем по соотношению вышеупомянутые коэффициенты с использованием связи, неисправный участок

Таблица 1  Сводное соотношение между токами нулевой и прямой последовательности, наблюдаемое с помощью трансформаторов тока контурного фидера показано на рис. 1

Ratio Магнитуда в условиях отказа SPG Магнитуда при отсутствии неисправности SPG ( R F = ∞) Фидер с замкнутым контуром Разомкнутый контур CB 1 разомкнутый Разомкнутый контур CB 2 разомкнутый

I 0 _CT 1

I 1 _CT 1

≠ 0, < 1   =   0 ≠ 0, < 1   =   0

I 0 _CT 2

I 1 _CT 2

≠ 0, теоретически без ограничений ≠ 0, < 1  = 0  = 0

I 0 _CT 3

I 1 _CT 3

≠ 0, теоретически без ограничений ≠ 0, < 1  = 0  = 0

I 0 _CT 4

I 1 _CT 4

(4)

фидер идентифицируется и отключается соответствующим CB.Когда неисправность SPG устранена, фидер снова получает питание от оба его конца, таким образом гарантируя, что только минимальное количество потребители не работают. Описанный алгоритм защита показана на рис. 3 в шесть ступеней с использованием петлевого фидера показано на рис. 1. Rx обозначает реле защиты, где х метка реле, все связаны каналом связи.

Работа СВ 2 во время неисправности аналогична работе повторный доводчик, с тем замечанием, что в предложенной защите схема CB 2 должна оставаться открытой достаточно долго для обнаружения

неисправный участок фидера.Интервал времени между открытием и закрытие CB2 зависит от скорости связи между реле.

4 Конкретные примеры и результаты моделирования

4.1 Описание испытания контурного фидера среднего напряжения

(5) Источник

, характеризующийся переменной мощностью короткого замыкания. В этом смысле, схема защиты реализована с помощью PSCAD в тестовом МВ показанная на рис. 4 микросеть, работающая при номинальном напряжении 13,8 В. кв. Тестовая микросеть состоит из шести нагрузок, подключенных к петлевому фидеру. и питание от основной сети или от 7.5 МВА комбинированного производства тепла и электростанция (ТЭЦ). Если основная сетка недоступна, то тест микросеть работает в изолированном режиме, питание от ТЭЦ растение. Основная сеть моделируется с использованием идеального источника напряжения. размещен за трансформатором 110/13,8 кВ номинальной мощностью 21 МВА. Фидер состоит из шести кабелей, смоделированных с помощью π -модель, а потребители электроэнергии моделируются постоянными силовые нагрузки с коэффициентом мощности 0,95. Предполагается, что CB и CT быть идеальным.Приведены основные параметры нагрузок и кабелей. в таблицах 2 и 3 соответственно. ТЭЦ моделируется как трехфазный синхронный генератор с внутренним двигатель внутреннего сгорания с использованием стандартных моделей, доступных в PSCAD. Параметры ТЭЦ и силового трансформатора приведен в [5].

Система защиты состоит из шести реле, способных передают соответствующие отношения между нулевой последовательностью и токи прямой последовательности к другим реле и на основе соотношение этих соотношений для срабатывания адекватного выключателя. Минимум порог определяется для величины отношения между нулем последовательность и положительная последовательность тока, видимого каждым реле, ниже которого отношение считается равным нулю. В этой статье порог установлен на 0,2, и его целью является предотвращение ложного срабатывания. Когда SPG обнаруживается реле, фидер с обратной связью отключается.

открывается при открытии CB 6, а затем снова закрывается через 0,4 с. Также, срабатывание реле задерживается в моделировании на 0.2 с по порядку чтобы лучше наблюдать соотношение между нулевой последовательностью и токи прямой последовательности.

4.2 Работа системы защиты

В этом разделе работа предлагаемой системы защиты проверены как в подключенном к сети, так и в изолированном режимах теста Микросеть среднего напряжения. К фазе а в середине Кабель 2 и независимо от работы микросети аварийный участок фидера должен быть отключен открытие CB 2 и CB 3.Результаты представлены на рис. 5 для для сеточного режима и на рис. 6 для островного режима микросеть. На обоих рисунках реакция системы защиты на неисправность SPG можно отслеживать, наблюдая за состоянием выключателей и изменение во времени соотношения I ₀ / I ₁ для всех реле.

В обеих ситуациях ошибка SPG возникает через 5,1  с после начала моделирования, и все реле обнаруживают значительное увеличение величина I ₀ / I ₁ отношение вызвано наличием неисправности.Как В результате CB6 размыкается через 0,1 с с момента возникновения неисправности и вскоре после этого отношения, наблюдаемые R 3, R 4, R 5 и R 6, равны нулю. опять же, потому что ток повреждения больше не следует их пути. Однако звездная величина I 0/ I 1 видна отношение R 1, соответственно, R 2

по-прежнему значительно больше нуля из-за того, что теперь весь ток короткого замыкания протекает через трансформаторы тока, связанные с Рис. 4  Испытание микросети среднего напряжения

Таблица 2  Загрузить данные

Нагрузка Нагрузка 1 Нагрузка 2 Нагрузка 3 Нагрузка 4 Нагрузка 5 Нагрузка 6

Мощность, кВА 1200 900 900 1200 900 1500

Таблица 3  Параметры кабелей

Электрический кабель Сопротивление, мОм Индуктивность, мкГн Емкость, нФ

Кабель 1 124 294 497

Кабель 2 97 158 220

Кабель 3 201 248 278

Кабель 4 262 188 147

Кабель 5 182 99 65

(6)

этих реле, с самой высокой величиной I ₀ / I ₁ отношения, отмеченного

Р 2:0.92 в сетевом режиме, соответственно, 0,67 в изолированном режим. Система защиты правильно определяет, что R 2 является ближайшим реле на место неисправности СПГ, вызвавшей срабатывание R 2 через 0,2 с и размыкание CB 2, что временно устраняет неисправность.

CB 6 повторно включается еще через 0,2 с, и неисправность снова активируется, что вызывает значительное увеличение звездной величины отношений I ₀ / I ₁ видно R 3, R 4, R 5 и R 6, так как ток короткого замыкания теперь протекает через трансформаторы тока, соответствующие этим реле. Неисправность SPG сбрасывается реле, которое видит наибольшую величину I ₀ / I ₁ отношение, которое составляет R 3 в этом случае: 0,98 в режиме подключения к сети и 0,91 в изолированном режиме режим. Следовательно, неисправность SPG сбрасывается через 0,7 с после ее начало открытием CB 3. Как и ожидалось, поврежденный участок фидера отключается в конце открытием СВ 2 и

CB 3, значит система защиты сработала корректно для считаются неисправностями.

Аналогичные результаты получены для других неисправностей SPG, примененных к шине. стержни или другие кабели тестовой микросети среднего напряжения. В каждом случае только неисправный участок фидера отключается от сети. Результаты моделирования доказывают, что схема защиты, рассмотренная в эта бумага способна выборочно устранить неисправность SPG в тестовом MV микросети как в режиме подключения к сети, так и в изолированном режиме. Кроме того,

изменчивость доступной мощности короткого замыкания не влияет существенно предлагаемая схема защиты, как рис. 5 и 6 показывать.

5 Вывод

Изменчивость доступной мощности короткого замыкания вызывает различные проблемы защиты в распределительных фидерах, защищенных в основном реле ОС. Эти проблемы более серьезны в микросетях, которые характеризуются большими вариациями доступного короткого замыкания мощность, так как они могут работать в режиме подключения к сети или в изолированном режиме. В отличие от других авторов, предлагающих использовать различные адаптивные методы защиты для смягчения этих проблем защиты, этот документ предлагает другой подход, при котором защита устроена так что он не должен быть адаптивным.Предлагаемые реле не действуют непосредственно на токи замыкания, а скорее на соотношение между нулевой последовательности и прямой последовательности токов повреждения. То введенное отношение существенно не меняется в зависимости от уровня неисправности изменения; следовательно, предлагаемая система защиты не нуждается в адаптируется к условиям сети. Координация защиты реле требует связи, которая может понадобиться в любом случае в микросеть для целей управления. Новый метод защиты может Рис.5  Работа предлагаемой защиты в случае болтовой установки САУ

Ошибка на кабеле 2, когда тестовая микросеть среднего напряжения подключена к сети

(7)

следует применять в петлевых фидерах, как показано в этом документе. Так же симуляции, реализованные в PSCAD, доказывают эффективность предлагаемая схема защиты при обнаружении неисправностей СПГ в фидеры замкнутого цикла с переменной мощностью короткого замыкания.

6 Артикулы

[1] Машау, Т., Kibaara, S., Chowdhury, S. , et al. : «Влияние распределенного генерация по согласованию защит в радиальном распределительном фидере». 46-й междунар. Конференция университетов по энергетике, Зост, Германия, сентябрь 2011 г. [2] Дэвис, Т.: « Защита промышленных энергосистем, 2-е издание » (Newnes

Баттерворт-Хайнеманн, Великобритания, 1996 г. )

[3] Совет по электроэнергетике: ‘ Защита энергосистем: системы и методы, том 2 ’ (Peter Peregrinus Ltd., Стивенидж, Великобритания, 1990 г.)

[4] Ciontea, C.I., Leth Bak, C., Blaabjerg, F. , et al. : «Децентрализованный адаптивный защита от перегрузки по току для морских энергосистем среднего напряжения». IEEE PES Азиатско-Тихоокеанская конференция энергетики и энергетики, Сиань, Китай, Октябрь 2016 г.

[5] Ciontea, C.I., Leth Bak, C., Blaabjerg, F. , et al. : «Использование симметричных компоненты схемы защиты со связью для радиальных СН фидеры с переменными или пониженными токами короткого замыкания».Симптом СИГРЭ, Дублин, Ирландия, май-июнь 2017 г.

[6] Войма, С., Лааксонен, Х., Кауханиеми, К.: «Схема адаптивной защиты для умные сети». 12-й IET Междунар. конф. о разработках в энергосистеме Защита, Копенгаген, Дания, март-апрель 2014 г.

[7] Блэкберн, Дж.Л.: « Симметричные компоненты для проектирования энергетических систем » (Marcel Dekker Inc. , Нью-Йорк, США, 1993 г.)

Примеры положений о петлях SDSL | Law Insider

Относится к

Цикл SDSL

Проводной разделенный цифровой контур DS1 Это разработанная 4-проводная петля, подготовленная в соответствии с отраслевыми стандартами для услуг DS1 или ISDN с первичной скоростью и стандартно поставляемая с контрольной точкой, ОС и DLR.Петля DS1 может быть обеспечена с помощью различных технологий передачи по петле, включая медь, технологию на основе технологии HDSL или оптоволоконные транспортные системы. Он будет включать в себя 4-проводной сетевой интерфейс DS1 в месте нахождения конечного пользователя.

Обратные петли ADSL Если блок передачи ADSL CLEC (включая те, которые интегрированы в DSLAM) подключен к сети Sprint и если медная петля ADSL должна начинаться во внешнем месте и проходит через хост или удаленное устройство, а затем к абонент, медный завод от внешнего местоположения к хосту Sprint или удаленному центральному офису должен быть средством, предназначенным только для передачи ADSL, а не частью обычного фидерного или распределительного предприятия Sprint.

Несвязанные цифровые петли 2.3.1 BellSouth будет предлагать несвязанные цифровые петли (UDL). UDL зависят от услуги, будут разработаны, будут снабжены тестовыми точками (где это необходимо) и будут стандартно поставляться с OC и DLR. Различные UDL предназначены для поддержки конкретной схемы или услуги цифровой передачи.

Темно-волоконная петля 2.8.4.1 Темно-оптическая петля представляет собой неиспользуемое средство оптической передачи без прикрепленной регенерации сигнала, мультиплексирования, агрегации или другой электроники от демаркационной точки в помещении Конечного пользователя до обслуживающего проводного центра Конечного пользователя.Петли темного волокна могут представлять собой жилы оптического волокна, существующие в воздушной или подземной структуре. BellSouth не будет поставлять оконечные элементы линии, регенерацию или другую электронику, необходимую AFN для использования темных волоконных петель.

Отдельный фидер дополнительного контура 2. 8.4.1 Отдельный фидер дополнительного контура (USLF) обеспечивает связь между центральным офисом BellSouth и кросс-блоком (или другой точкой доступа), который обслуживает местоположение конечного пользователя.

Несвязанный фидер Sub-Loop (USLF) обеспечивает связь между центральным офисом BellSouth и его кросс-блоком (или другой точкой доступа), который обслуживает местоположение конечного пользователя.

Несвязанные голосовые петли (UVL) 2.2.1 BellSouth должна предоставить следующие UVL:

Петля STS-1 Петля STS-1 представляет собой цифровой канал передачи высокой пропускной способности с отображением SONET VT1.5, который выделен для использования клиентом-заказчиком с целью предоставления услуг местного обмена и связанных с ним услуг доступа к обмену. Это двухточечный цифровой тракт передачи, который обеспечивает одновременную двустороннюю передачу последовательных биполярных синхронных цифровых электрических сигналов с возвратом к нулю со скоростью передачи 51. 84 Мбит/с. Он может обеспечивать транспортировку для двадцати восьми (28) каналов DS1, каждый из которых обеспечивает цифровой эквивалент двадцати четырех (24) аналоговых голосовых каналов. Интерфейс для отдельного выделенного транспорта STS-1 представляет собой электрический интерфейс на металлической основе.

Необвязанная медная петля – спроектирована (UCL-D) 2.4.2.1 UCL-D будет представлять собой петлю из сухой медной витой пары, не обремененную каким-либо промежуточным оборудованием (например, фильтрами, нагрузочными катушками, расширителями диапазона, цифровыми шлейфовый носитель или повторители).UCL-D будет предлагаться в двух версиях — короткой и длинной.

Несвязанная голосовая петля Шлейфы SL1 (UVL-SL1) представляют собой 2-проводные цепи запуска шлейфа, не будут проектироваться и не будут иметь точек тестирования удаленного доступа. OC будет предлагаться в качестве платной опции на петлях SLI, когда Lightyear запрашивает повторное использование существующих средств. Lightyear также может заказать OC-TS, когда требуется определенное время преобразования. OC-TS является платной опцией для любого скоординированного заказа и оплачивается дополнительно к стоимости OC.Документ с технической информацией (EI) можно заказать как платную опцию. Документ EI содержит информацию о компоновке контура, которая аналогична информации, обычно предоставляемой в Записи о макете проекта. После выдачи нескоординированного заказа в системе заказов на обслуживание петли SL1 будут активированы в установленный срок тем же способом и в те же сроки, что и BellSouth, которые обычно активируют петли типа POTS для своих конечных пользователей.

Асимметричный сердечный бег влево-вправо повышает устойчивость правостороннего образования петли сердца у рыбок данио

https://doi.org/10.1016/j.ydbio.2019.11.012Получить права и содержание

Основные моменты

•

Латеральность бега трусцой регулируется узловой асимметрией в масштабе эмбриона.

•

Надежность правосторонней петли сердца зависит от латеральности толчкового движения сердца.

•

Взаимосвязь между ступенчатой ​​латеральностью и зацикливанием не зависит от Nodal.

•

Боковой бег трусцой повышает вероятность образования правой петли.

Abstract

Для построения лево-правого (Л-П) асимметричного органа требуется асимметричная информация. Это происходит из различных источников, включая асимметрию в генетических каскадах на уровне эмбриона (включая левосторонний узловой каскад), внутренние механические силы органов и хиральность на уровне клеток, но относительное влияние этих источников и то, как они взаимодействуют, чтобы управлять асимметричным морфогенез не изучен. Во время развития сердца рыбок данио линейная сердечная трубка расширяется слева от средней линии в процессе, известном как бег трусцой.Затем толчковое сердце подвергается правостороннему (т. е. правому) вращению, чтобы правильно расположить камеры сердца относительно друг друга. Левосторонний латеральный бег регулируется левосторонней экспрессией Nodal в мезодермальной ткани, в то время как петлеобразная латеральность в основном контролируется асимметрией на уровне клеток сердца в актомиозиновом цитоскелете. Цель бокового бега трусцой неизвестна. Более того, после бега сердечная трубка возвращается почти в среднее положение, поэтому неясно, может ли бег трусцой воздействовать на правую петлю и каким образом.Здесь мы характеризуем новый мутант с потерей функции в гомологе рыбок данио левша ( spaw ), который, по-видимому, является истинным нулем. Затем мы оцениваем взаимосвязь между бегом трусцой и петлевой латеральностью у эмбрионов, лишенных асимметричных сигналов Spaw. Мы обнаружили, что вероятность появления правой петли не зависит от асимметричных сигналов Spaw как таковых, но зависит от латеральности бега трусцой. Таким образом, мы заключаем, что роль бега трусцой влево состоит в том, чтобы пространственно расположить сердечную трубку таким образом, чтобы обеспечить надежное правое петлеобразование. Когда латеральность при беге трусцой ненормальна, устойчивость правой петли снижается. Это устанавливает кооперацию между Nodal-зависимой LR-асимметрией в масштабе эмбриона и внутренней клеточной хиральностью органов в контроле асимметричного морфогенеза сердца и показывает, что временная латеральность ранней сердечной трубки имеет последствия для более поздних морфогенетических событий сердца.

Ключевые слова

Ключевые слова

Ключевые слова

Хиральность

Зебрафиш

сердечный цикл

Morphogenesis

гетеротаксии

NOUDAL

NOUDAL

Сердце бегая

Рекомендуемая статьи со статей оцифровки (0)

© 2019 Опубликовано Elsevier Inc.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Обнаружение кратных изменений и скалярная симметрия сенсорных полей ввода амплитуда и продолжительность зависят только от кратности изменения входных данных, а не от абсолютных уровней. Таким образом, ступенчатое изменение входных данных, например, с уровня 1 на 2 дает точно такой же динамический результат, как и изменение уровня 2 на 4, потому что ступени имеют одинаковую кратность изменения.

Мы спрашиваем, в чем преимущество FCD, и показываем, что FCD необходим и достаточен для того, чтобы сенсорный поиск не зависел от умножения входного поля на скаляр. Таким образом, шаблон поиска FCD зависит только от пространственного профиля входа, а не от его амплитуды. Такая скалярная симметрия возникает в широком диапазоне сенсорных входов, таких как сила источника, умножающая диффузионные/конвективные химические поля, воспринимаемые при хемотаксисе, окружающий свет, умножающий контрастное поле в зрении, и концентрации белка, умножающие выход в клеточных сигнальных системах.Кроме того, мы показываем, что ФКД влечет за собой две особенности, присущие сенсорным системам, точную адаптацию и закон Вебера, но этих двух функций недостаточно для ФКД. Наконец, мы представляем широкий класс механизмов, которые имеют FCD, включая некоторые нелинейные петли обратной связи и прямой связи. Мы обнаружили, что бактериальный хемотаксис демонстрирует обратную связь в пределах настоящего класса и, следовательно, ожидается, что он покажет FCD. Это может объяснить эксперименты, в которых поиски хемотаксиса нечувствительны к уровням источника аттрактанта.Таким образом, это исследование предполагает связь между свойствами биологических сенсорных систем и скалярной симметрией, вытекающей из физических свойств их входных полей.

Организмы и клетки ощущают окружающую среду с помощью сенсорных систем. Некоторые сенсорные системы были тщательно изучены, и их отношения ввода-вывода хорошо охарактеризованы, включая человеческие чувства, такие как зрение (1, 2), осязание и слух, и одноклеточные чувства, такие как бактериальный хемотаксис (3). Многие сенсорные системы имеют общие черты.Одной из таких особенностей является точная адаптация, при которой выход к изменению входа на новый постоянный уровень постепенно возвращается к уровню, не зависящему от входа. Вторая общая черта, называемая законом Вебера, гласит, что максимальная реакция на изменение сигнала обратно пропорциональна фоновому сигналу (4): где k — постоянная, y — выход, Δ u — изменение сигнала относительно фона u ₀ . Закон Вебера в зрении, хемотаксисе и других сенсорных системах применяется в диапазоне нескольких порядков величины фоновых входных уровней. Обратите внимание, что это определение исходит из современной практики, которая обобщает исходные измерения Вебера по психофизической пороговой чувствительности (4–7).

Недавние исследования свойств входа-выхода некоторых клеточных сигнальных систем (8, 9) показывают, что эти системы демонстрируют функцию, называемую обнаружением кратности изменений (FCD): ответ, вся форма которого, включая его амплитуду и продолжительность, зависит только на кратность изменения входа, а не на абсолютные уровни (10) (рис.1 A и B ). Например, ступенчатое изменение входных данных, например, с уровня 1 на 2 дает точно такой же результат, что и изменение с уровня 2 на 4, потому что эти два шага имеют одинаковую кратность изменения. FCD является более общим, чем закон Вебера, и точной адаптацией: закон Вебера касается только максимального начального отклика (рис. 1 D ), а точная адаптация касается только устойчивого состояния отклика (рис. 1 C ), тогда как FCD касается вся форма ответа.

Рис. 1.

Динамика сенсорной реакции на кратность изменения входа. ( A ) Входной сигнал. Двухступенчатые изменения с идентичным изменением кратности и различным абсолютным изменением (обратите внимание на логарифмическую шкалу). ( B ) Выход датчика FCD идентичен для двух входов, включая амплитуду и динамику адаптации. ( C ) Выход датчика с точной адаптацией, но без FCD, поскольку пиковый отклик и динамика зависят от абсолютных изменений. ( D ) Выход датчика с точной адаптацией, законом Вебера и без FCD.Применяется закон Вебера, потому что пиковый отклик зависит только от относительного изменения и, таким образом, одинаков для обоих ступенчатых входов; однако FCD не применяется, потому что динамика временной адаптации зависит также от абсолютных входных уровней.

Здесь мы спрашиваем, какова может быть биологическая функция FCD. Мы показываем, что ФКД необходима и достаточна для осуществления сенсорных поисков, при которых организм движется через пространственное сенсорное поле, инвариантное к амплитуде поля. Это может быть полезно, например, для того, чтобы сделать сенсорный поиск инвариантным к силе источника, которая умножает диффундирующие/конвектирующие химические поля, ощущаемые при хемотаксисе, окружающему свету, который умножает контрастное поле зрения, и стохастически меняющимся концентрациям белка, которые умножают выходные данные. во многих сотовых сигнальных системах.

Кроме того, мы задаемся вопросом, какие молекулярные механизмы могут привести к FCD. FCD накладывает сильные ограничения на потенциальные механизмы. Недавнее исследование теоретически показало, что многие известные модели биологической регуляции не показывают FCD (10). Это исследование определило один механизм, который может обеспечить FCD на основе некогерентного контура прямой связи (IFFL). IFFL является одним из наиболее распространенных сетевых мотивов (повторяющихся цепей в сетях транскрипции), в которых активатор активирует как выходной ген, так и репрессор этого гена (11–14). Здесь мы спрашиваем, можно ли определить более широкий класс механизмов для FCD. Мы представляем такой большой класс механизмов FCD. К ним относятся определенные виды нелинейных контуров интегральной обратной связи. Мы показываем, что одна такая петля находится в сенсорной цепи бактериального хемотаксиса.

Наконец, мы показываем, что FCD влечет за собой как точную адаптацию, так и закон Вебера, но этих двух свойств недостаточно для FCD. Это исследование предполагает связь между симметриями физического мира и реакцией и конструкцией эволюционировавших сенсоров.

Результаты

Определение FCD.

Рассмотрим систему, имеющую входные данные u ( t ) и выходные данные y ( t ). Первоначально система находится в устойчивом состоянии с y ( t = 0) = y ₀ . FCD означает, что выход y ( t ) точно такой же для любых двух входов u ₁ ( t ) и u _{2 , которые пропорциональны друг другу 3 , U U 2 ( T ) = PU PU 1 ( T ), для любого P > 0 и U 1 ( T )> 0. Например, рассмотрим два шага ввода с одинаковым изменением кратности, но разными абсолютными уровнями (рис. 1 A ). Система с FCD показывает одинаковую динамическую реакцию на обе ступени (рис. 1 B ), включая одинаковую амплитуду и время отклика.}

FCD подразумевает точную адаптацию и закон Вебера, но не гарантируется наличием обоих.

Точная адаптация означает, что установившийся выходной сигнал не зависит от установившегося уровня входного сигнала. FCD влечет за собой точную адаптацию, потому что FCD по определению означает, что для любых двух постоянных входных параметров u ₁ и u ₂ = pu ₁ выход в установившемся режиме должен быть одинаковым.Однако точная адаптация не влечет за собой FCD: на рис. 1 C показана система с точной адаптацией, а именно линейная интегральная обратная связь (подробно описанная ниже в уравнениях 9 и 10 ), которая не показывает FCD, потому что она реагирует иначе, чем два шага ввода с одинаковым изменением кратности, но разными абсолютными уровнями.

FCD также обычно влечет за собой закон Вебера, формулируемый следующим образом (4): максимальный отклик y _max после небольшого шага ввода от u ₀ до u _{1 9038 пропорционально u 1} / u ₀ ( Материалы и методы ).Однако закон Вебера (даже вместе с точной адаптацией) не обязательно влечет за собой FCD, как показано на рис. 1 D . В этом примере амплитуда зависит от относительного изменения входного сигнала, как в законе Вебера, но FCD не обнаруживается, поскольку время адаптации зависит от абсолютной силы входного сигнала.

FCD Разрешает пространственный поиск, который не зависит от силы входного сигнала.

Теперь мы изучаем влияние FCD на организмы, которые используют свою сенсорную систему для поиска в пространстве. Рассмотрим организм, который ищет, воспринимая поле ввода.Выход сенсорной системы y направляет движение организма (рис. 2), стремясь привести его в желаемое пространственное положение. Мы определяем сенсорные поля со скалярной симметрией как поля, которые имеют одинаковую структуру с точностью до мультипликативной константы (это также можно назвать амплитудной симметрией). Мы находим, что FCD необходим и достаточен для того, чтобы поиск был инвариантным к скалярной симметрии входного поля (инвариантным к амплитуде входного поля; доказательство показано в Материалы и методы ).Интуитивная причина этой инвариантности заключается в том, что FCD компенсирует амплитуду входного поля, облегчая поиск, который зависит только от относительных изменений входных данных, которые генерируются по мере того, как воспринимающий организм перемещается в пространстве.

Рис. 2.

Организмы с движением на основе датчиков FCD. Схема вывода FCD, подаваемого на пространственное движение агента.

Обратите внимание, что FCD также необходим для инвариантности поиска к скалярной симметрии входного поля. Предполагаемая система рис. 1 D , например, не имеет FCD, потому что его время адаптации зависит от абсолютного входного уровня. Это заставит пространственный поиск зависеть от амплитуды входного поля. Поскольку входные амплитуды в большинстве сенсорных систем могут различаться на много порядков, такая зависимость может привести к длительным или неэффективным поискам и, таким образом, ограничить диапазон полезности сенсорной системы.

Учтите, что при низком уровне сигнала стоимость поиска может превышать его выгоду. Кроме того, при очень низких и очень высоких входных уровнях стохастический шум и насыщение могут повлиять на систему.Таким образом, ожидается, что FCD будет полезен только в конечном диапазоне входных стимулов.

Теперь мы приведем три примера входных полей, которые могут иметь скалярную симметрию: бактериальный хемотаксис, зрение и система передачи сигналов на основе белков. При бактериальном хемотаксисе бактерии совершают пространственное блуждание через поле хемоаттрактанта: . Во время этой прогулки они ощущают концентрацию в своем текущем положении и вычисляют скорость акробатики (скорость случайных изменений направления), чтобы подняться вверх по градиенту (рис. 3) (15–22).Входное поле часто является результатом диффузии или конвекции от источника аттрактанта (23), и бактерии пытаются аккумулироваться в этом источнике. Поскольку уравнения для диффузии или пассивной скалярной конвекции линейны по силе источника u _с , входное поле линейно по амплитуде u _с . Например, диффузия от импульсного источника в положении приводит к , что линейно по u _с . Таким образом, информация о положении источника закодирована в форме поля, а не в его амплитуде.Таким образом, для бактерий вполне разумно развивать модель поиска, независимую от u _s .

Рис. 3.

Паттерны поиска бактериального хемотаксиса не зависят от концентрации источника хемоаттрактанта. ( A ) Бактериальный хемотаксис состоит из бегов и падений. Когда бактерии ощущают увеличение аттрактанта (то есть движение в правильном направлении), они снижают частоту своих кувырканий и склонны продолжать движение в этом направлении. ( B ) Эксперимент Mesibov et al.(24). Бактериям дают адаптироваться к фоновой концентрации аттрактанта в чашке. Через некоторое время был представлен капилляр с концентрацией аттрактанта в 3,1 раза выше фоновой. Это сформировало градиент аттрактанта, заставив бактерии мигрировать в капилляр. Измеряли количество бактерий, достигших капилляра через 1 ч. Эксперимент повторяли с различными фоновыми концентрациями, поддерживая соотношение капиллярная/фоновая концентрации постоянным на уровне 3.1. ( C ) Количество бактерий, достигших капилляра, было почти постоянным при трехкратном изменении фоновой и капиллярной концентрации, адаптированной из ссылки. (24) (© Mesibov et al., 1973. J Gen Physiol 62:203–223)]. По оси х нанесено среднее значение капиллярной и фоновой концентраций аттрактанта.

Ниже мы показываем, что последние модели бактериального хемотаксиса (рис. 3 A ) показывают FCD, предсказывая, что бактериальный хемотаксис должен быть инвариантным к силе источника.Это согласуется с результатами классического эксперимента по бактериальному хемотаксису. Месибов и др. (24) измерили количество Escherichia coli , которые попадают в капилляр, содержащий аттрактант в концентрации u _s , при помещении на предметное стекло с концентрацией аттрактанта u _b (рис. 3 B ). Они варьировали u _s и u _b на несколько порядков, сохраняя u _b = u _s /3.1. Количество бактерий, попадающих в капилляр через 1 ч, было практически постоянным для двух порядков концентрации и варьировало менее чем в три раза для трех порядков (7 ± 3 × 10 ⁵ бактерий в диапазоне от 10 ^-2 до 1 мМ α-метиласпартата) (рис. 3 C ). Это говорит о том, что средний процесс поиска бактерий в этом пространственно-временном поле аттрактантов не зависит от силы источника, что может быть обеспечено свойством FCD системы хемотаксиса.

Второй пример — зрение. Коэффициент отражения объектов R ( r ) умножается на окружающий свет I для получения контрастного поля, воспринимаемого глазом, u = IR ( r ) (4). Глаза осуществляют пространственный поиск, например, посредством быстрых движений, называемых фиксационными движениями глаз или саккадами несколько раз в секунду, которые сканируют поле зрения. Зрительная система демонстрирует точную адаптацию, о чем свидетельствуют эксперименты, которые отслеживают глаза и соответствующим образом перемещают поле зрения, чтобы компенсировать эти быстрые движения глаз, в результате чего наблюдатель не может различать контраст в течение нескольких секунд (25–27).Vision также показывает закон Вебера в хорошем приближении к трем декадам стимулов (28, 29). Поскольку зрение демонстрирует как точную адаптацию, так и закон Вебера, оно может также показывать FCD, гипотезу, которую можно проверить экспериментально. FCD в зрительной системе позволит визуальному поиску быть независимым от силы окружающего света. Действительно, эксперименты показывают, что пространственный визуальный поиск, при котором глаза ищут определенные объекты в пределах поля зрения, нечувствителен к уровням окружающего света на несколько порядков величины (30, 31).

Скалярная симметрия также может встречаться в ряде задач молекулярного зондирования, наш третий пример. Рассмотрим сигнальные системы в клетке. Типичный случай включает сигнальный белок P , концентрация которого составляет P _T , который может быть обнаружен в активной или неактивной формах, P * и P ₀ соответственно. Скорости перехода между этими формами составляют 90 262 v 90 263 90 380 1 90 381 и 90 262 v 90 263 90 380 2 90 381 и зависят от входного сигнала 90 262 u 90 263 (Ур. 1 ): Результирующая концентрация активного белка (вход в последующие компоненты) является функцией входа, умноженной на скаляр, P _T (уравнение 2 ):Множитель P _T представляет собой концентрацию белка. Известно, что концентрации белка стохастически варьируются от клетки к клетке и в одной и той же клетке с течением времени, обычно на десятки процентов (32–36). Система FCD после P * позволит реагировать на изменения во входных данных u и, тем не менее, нейтрализует стохастические вариации P _T (9, 10).

Класс механизмов, показывающих FCD.

Здесь мы приводим условия внутренней структуры датчика, достаточные для ПЧД. Рассмотрим систему, описанную набором обыкновенных дифференциальных уравнений, с внутренними переменными x , входными данными u и выходными данными y . Динамика этих переменных такова (уравнения 3 и 4 ): FCD имеет место, если система стабильна (37, 38), демонстрирует точную адаптацию и g и f удовлетворяют следующим условиям однородности для любого p > 0 (уравнения. 5 и 6 ): (доказательство показано в Материалы и методы ). Если f линейно, то это условие необходимо и для ФКД. Обобщение этого условия, заменяющее пикселей функцией φ( p , x ), также представлено в Материалы и методы . Обратите внимание, что в системе, демонстрирующей точную адаптацию, условие в уравнении 6 достаточно, чтобы получить закон Вебера ( Материалы и методы ).

Теперь мы обсудим примеры механизмов FCD, основанных на этих условиях. Первый пример — некогерентная петля с прямой связью, представленная в исх. 10. Здесь активатор u активирует ген y , а репрессор x репрессирует y . Когда u находится в линейном режиме, а y близка к насыщению, мы имеем (уравнения 7 и 8 ), где x ≠ 0. Эти уравнения удовлетворяют условиям в уравнениях. 5 и 6 и показать FCD (рис. 4 А ). Обратите внимание, что здесь и во всех примерах, которые мы рассматриваем, FCD выполняется только тогда, когда вход u и контроллер x достаточно далеки от 0. Как правило, мы ожидаем, что FCD будет выполняться только для диапазона входов: не слишком малого так что сравнение на основе соотношения ( u / x ) может быть выполнено без того, чтобы x было слишком близко к 0 и не слишком велико, чтобы насытить датчик.

Рис. 4.

Механизмы для ПЧД. ( A ) Некогерентная петля прямой связи.( B ) Нелинейная интегральная обратная связь. ( C ) Линейная интегральная обратная связь с логарифмическим вводом (удовлетворяет FCD с использованием обобщенных условий; Материалы и методы и SI Text ).

Обратите внимание, что не все проекты IFFL показывают FCD [мы обнаруживаем, что ни один из списка проектов контура прямой связи (FFL), составленный исх. 39 показан ФКД]. Например, некогерентный FFL, называемый анализатором (40, 41), в котором 90 262 x 90 263 усиливает деградацию 90 262 y 90 263, а не подавляет образование 90 262 y 90 263, не показывает FCD (в анализаторе, уравнение 8 есть , допускающая точную адаптацию, но не FCD; условие в уравнении 6 не выдерживается, за исключением предела, указанного в ссылке. 10).

Хорошо известный механизм точной адаптации, называемый интегральной обратной связью, не обеспечивает FCD в его обычно используемой линейной форме (42, 43). Интегральная обратная связь включает обратную связь по y от контроллера х , который интегрирует ошибку между y и ее желаемым установившимся уровнем y ₀ (уравнения 9 и 10 )Эти уравнения не удовлетворяют ни одному из условий в уравнениях. 5 и 6 , а ПЧД не обнаружен (рис. 1 С ). Действительно, поскольку это линейная система, она должна показывать амплитуду отклика, которая увеличивается с увеличением абсолютной мощности сигнала, и не может показывать FCD.

Существующие условия указывают путь к модификации линейно-интегральной обратной связи для достижения FCD. Следующий механизм умножает ошибку y − y ₀ на x , чтобы удовлетворить условию в уравнении. 5 и использует контроллер на основе отношения u / x , чтобы удовлетворить условию в уравнении. 6 (уравнения 11 и 12 ): эта нелинейная петля обратной связи показывает FCD (рис. 4 B ). Эти уравнения устойчивы ( SI Text ) и напоминают некоторые формы адаптивного управления (44). Кроме того, если динамика 90 262 y 90 263 очень быстрая по сравнению с 90 262 х 90 263, можно заменить 90 262 y 90 263 его стационарным значением и получить FCD (уравнения 13 и 14 ) для любой функции г .

Третий пример показан на рис. 4 C , где система линейной интегральной обратной связи снабжена логарифмически преобразованным входом. Этот механизм удовлетворяет более общим условиям FCD, подробно описанным в SI Text . Кроме того, отношения между тремя механизмами, изображенными на фиг. 4, можно найти с помощью преобразований переменных, как описано в SI Text .

Модель бактериального хемотаксиса показывает FCD.

Недавнее исследование Tu et al. (3) представляет собой модель бактериального хемотаксиса, которая охватывает широкий спектр экспериментальных данных лаборатории Берга, включая реакцию на слабый сигнал, реакцию на экспоненциальные рампы и синусоидальные возмущения, а также реакции с большими шагами. Входом системы является концентрация лиганда хемоаттрактанта u . Результатом y является активность рецептора, которая определяет скорость кувырков, направляющих бактерии вверх по градиенту хемоаттрактанта (рис.3 А ). Модель основана на описании Моно-Ваймана-Чанжо (MWC) кластеров рецепторов, которые быстро реагируют на аттрактант и генерируют сигнал, влияющий на частоту акробатических движений клеток. Точная адаптация обеспечивается медленной интегральной петлей обратной связи, впервые описанной Баркаем и Лейблером (45, 46), которая регулирует уровень метилирования рецептора и влияет на его сродство к аттрактанту. Модель в исх. 3, для широкого диапазона входных лигандов, можно записать как ( Методы ) (Ур. 15 и 16 и 16 ) Где F имеет одну стабильную фиксированную точку F ( y ₀ ) = 0. Здесь переменная x представляет собой эффективный K _D рецепторов аттрактанта, что зависит от уровня метилирования рецепторов. Это приближение к полной модели выполняется в диапазоне K _I << u << K _A , диапазоне более чем на два порядка для аттрактантов, таких как α-метиласпартат, для которого К _I = 18 мкМ и К _А = 2.9 мМ. Эти уравнения удовлетворяют текущим условиям для FCD (уравнения 5 и 6 ). Таким образом, мы прогнозируем, что ответ на два шага с одинаковым кратным изменением даст одинаковый результат. Как обсуждалось выше, экспериментальные результаты Mesibov et al. (24) подтверждают поведение FCD бактериального хемотаксиса.

Обсуждение

В этом исследовании рассматривались механизмы и функции FCD, свойства систем, в которых полная динамика выходного сигнала, включая его амплитуду и время отклика, зависит только от кратности изменения входного сигнала, а не от абсолютного уровня входного сигнала.Мы находим, что FCD необходим и достаточен, чтобы позволить организмам искать в пространственном входном поле способом, инвариантным к умножению поля на константу. Это может объяснить эксперименты, в которых поиски бактериального хемотаксиса и зрения не зависят от изменений на несколько порядков в источнике аттрактанта и окружающем свете соответственно.

FCD влечет за собой две часто встречающиеся особенности сенсорных систем, точную адаптацию и закон Вебера. Однако мы обнаружили, что этих функций недостаточно для FCD.Закон Вебера касается только амплитуды ответа, тогда как FCD включает в себя амплитуду, время адаптации и, конечно же, полный временной профиль динамики. Таким образом, можно рассматривать закон Вебера и точную адаптацию, наблюдаемую в сенсорных системах, как результат ФКД.

Настоящее исследование предлагает ряд механизмов, которые могут обеспечить FCD. Эти механизмы включают определенные нелинейные интегральные петли обратной связи, одна из которых, по-видимому, обнаружена в сенсорной цепи хемотаксиса E. coli .

Будущая работа может исследовать возможность FCD в других сенсорных системах и молекулярной сигнализации в клетках.Примеры включают сенсорные модальности, такие как слуховой поиск источников звука и обонятельный поиск источников запаха (47–50). Эксперименты могут исследовать это на нескольких уровнях: независимо ли поисковое движение от мощности источника сигнала, показывает ли соотношение вход-выход FCD и соответствует ли молекулярный механизм нынешним условиям для FCD. Такие исследования могут проверить гипотезу о том, что FCD развился в ответ на скалярную симметрию сенсорных входов, обнаруженную в природе, чтобы сделать поиск независимым от амплитуды сенсорных полей.

Материалы и методы

Достаточные условия для FCD.

Рассмотрим систему с и, которая показывает точную адаптацию к установившемуся выходному сигналу y = y ₀ . Вот, мы показываем, что если F ( px , y , p pf ) = pf ( y , u ) и г ( px , y , pu ) = g ( x , y , u ), тогда FCD выполняется.Сравните выход системы с двумя разными входами: u ₁ ( t ) и u ₂ ( t ) с постоянным отношением 3 u 9026 9026 > 0 2 между ними, 2 ( т ) = о.е. ₁ ( т ). В момент времени 0 система адаптирована, y = y ₀ к постоянному вводу и . Таким образом, в момент времени 0 f = 0 и g = 0, с соответствующими и .Используя условие для f (уравнение 5 ), мы получаем, что [потому что , и существует только одно значение для x , которое дает f = 0 при данном входе u в устойчивом состоянии] . Рассмотрим преобразование координат для x ₂ и u ₂ : , которое дает использование . Для y ₂ , . Так как начальные условия для y и x равны и их производные по времени равны, то выполняется y ₂ ( t ) = y ₁ ( t ), и FCD.Эти условия также необходимы, если f является линейной функцией, такой как g = Ax + Bu . SI Text содержит полное доказательство.

Условия в уравнениях. 5 и 6 имеют дополнительные последствия. Установка параметра p в формуле. 5 до P = 1/ x выход . Таким образом, f ( x , u , u ) = xh ( y , u / x / x ) Это функция соотношения u / x .Аналогично, г ( x , y , z ) = w ( y , u / x ). Более общий результат обсуждается в SI Text .

Достаточные условия для FCD могут быть обобщены: FCD держит, если F (Φ ( P , y , PU ) = ∂ Φ ( p , x ) F ( x , u , u ) и г (φ ( p , x ), y , PU ) = г ( x , u , y ), как можно показать с помощью того же подхода.Кроме того, FCD можно обобщить на входные симметрии, отличные от скалярной симметрии. В общем, входное преобразование можно записать как Φ( p , u ) (где p — любой набор параметров). Достаточным условием наличия выходного инварианта при преобразовании Φ( p , u ) является наличие функции φ( p , x ), которая дает f (φ( p , x ), y , φ ( p , u )) = ∂ _x φ ( p ) f ( x , y , u ) и г (φ ( p , p , x ), , φ ( p , u )) = г ( x , y , u ). Доказательство находится в SI Text . В этом контексте обратите внимание, что симметрия в нейронных связях была предложена, чтобы помочь обнаружить симметрию во входных сигналах (51-53).

Ту и др. (3) Модель хемотаксиса отображает FCD в широком диапазоне входных данных.

Модель Tu et al. (3) предполагает, что следует метилирование рецептора m , где F представляет собой убывающую функцию, которая пересекает 0, когда a = a ₀ . Частота переворачивания клеток определяется активностью рецептора a = G ( m , [ L ]), где [ L ] — концентрация лиганда. G следует из модели MWC (54) кластеров N-рецепторов, быстро переходящих между активным и неактивным состояниями, и определяется как T ( м , [ м , [ л ])))) ^-1 , с F _T ( м , [ л ]) = N [ F _м ( м ) + ф _л ([ л ])]. Свободная энергия линейна в метилировании f _m ( m ) = α( m ₀ – m ) и имеет лиганд-зависимый член, определяемый раствором MWC f ([ L ] = LN (1 + [ L ] / K _I ) — ) — LN (1 + [ л ] / K _A ), где K _I и K _A – константы диссоциации для неактивного и активного рецепторов соответственно.На лиганде уровня между к _I << [ L ] << K _A , F _L ([ л ]) ~ ln ([ л ] K _I ), что дает функцию активности (выход системы): ] / x ( м ) ^{N )} ) -1 где x ( м ) ≡ K _I Exp (- F _M ( м )) = К _I exp(α( м – м ₀ )). Таким образом, условие в уравнении 6 доволен. Взятие временной производной x ( м ) дает, и условие в уравнении. 5 доволен. Эта модель очень хорошо отражает реакцию E. coli на лиганд α-метиласпартат со значениями параметра α = 2, m ₀ = 1, a ₀ = 1/3, N ∼ 6, K _I ∼ 18μ M и C ≡ K _I / K _A .0062 (3).

FCD является достаточным и необходимым для пространственных поисков, инвариантных к скалярной симметрии входного поля.

Поле ввода имеет значение , и сенсорный агент с положением воспринимает поле ввода в его текущей позиции. Агент перемещается в пространстве с динамикой, которая для целей этой поисковой задачи зависит только от выходных данных y сенсорной системы: . Достаточно FCD: предположим, что FCD выполняется, таким образом, умножение на скаляр дает тот же результат y ; таким образом, пространственная динамика поиска также одинакова, так как определяется y . FCD необходим: предположим, что шаблон пространственного поиска идентичен при умножении u на скаляр p ; если функция q ( y ) один к одному, то y также должна быть инвариантной по отношению к скаляру p , и следует FCD (аналогичный аргумент может быть приведен, если позиция вычисляется более общим многомерная система, а система наблюдаема в смысле теории управления) (37). Обратите внимание, что в этом доказательстве q ( y ) может быть либо детерминированным, либо стохастическим процессом, распределение которого контролируется y (подобно кувыркам в бактериальном хемотаксисе).В последнем случае распределение поиска (включая его моменты, такие как среднее время поиска) инвариантно к скалярной симметрии входного поля.

FCD Обычно влечет за собой закон Вебера.

Сравните изменение в y для мелких входных стадийных возмущений вокруг двух устойчивых состояний, адаптированные к постоянным входам U ₁ и U

2 (оба имеют y ₀ ). Расширение Тейлора дает следующий ответ в момент времени t > 0: и .Из-за FCD возмущения с той же кратностью изменяют Δ u ₂ / u ₂ = Δ u ₁ / u _{1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Следовательно, . Используя u 1 = 1 и обозначая k ≡ ∂ u g | u =1 дает . Таким образом, для небольших возмущений вся форма выходного сигнала y будет линейно зависеть от относительного изменения входного сигнала, включая пиковый отклик, который соответствует закону Вебера.В этом выводе закон Вебера требует, чтобы g имели ненулевую первую производную при u = 1. В единственном случае, когда эта производная равна 0 (∂ u g | u 18 = 1 = 0), закон Вебера не выполняется, но можно сделать обобщение, используя первую ненулевую производную , что дает / n !. SI Text содержит подробный анализ.Обратите внимание, что в законе Вебера соотношение между сенсорной реакцией и кратностью изменения входных данных является линейным, в то время как ФКД допускает реакцию общей формы ).}

Кроме того, как обсуждалось в Результаты , условие в уравнении. 6 в системе с точной адаптацией достаточно для закона Вебера для малых шагов ввода. Рассмотрим изменение y для ступенчатых возмущений с малым входом вокруг двух устойчивых состояний, адаптированных к постоянным входам u ₁ и u ₂ (из-за точной адаптации оба имеют y = ₀ ).Отношение входов p ≡ u ₂ / u ₁ . На устойчивом состоянии G ( x ₁ , y ₀ , u ₁ ) = г ( x ₂ , y ₀ , u ₂ ) = 0. Условие в уравнении 6 и стабильность дают x ₂ = px ₁ . Таким образом, реакция на небольшое изменение входа Δ u ₂ приводит к .Установка U U U ₁ = 1, U U = U Урожайность Закона Вебера Δ y = k Δ U / U , где K — это частичное производное г . См. SI Text для более общего доказательства.

Благодарности

Мы благодарим M. Kirschner, J. J. E. Slotine, H. Berg, Y. Tu и T. Shimizu за полезные обсуждения. ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ. выражает благодарность Фонду Азриэли за присуждение стипендии Азриэли.ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ. и У.А. поблагодарить кафедру системной биологии Гарвардской медицинской школы за гостеприимство. Л.Г. является членом Фонда Дэймона Руньона Роберта Блэка (DRG-1958-07). Эта работа была поддержана Национальным институтом здравоохранения США (ES), Управлением научных исследований ВВС (ES), Фондом семьи Кан (UA) и Израильским научным фондом (UA).

Сноски

• ¹ Кому следует направлять корреспонденцию. Электронная почта: uri.alon{at}weizmann.ак.ил.

• Вклад авторов: О.С., Л.Г., Ю.Х., А.М., Э.С. и У.А. разработал исследование, провел исследование, предоставил аналитические инструменты, проанализировал данные и написал статью.

• Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

• Эта статья является прямой отправкой PNAS.

• Эта статья содержит вспомогательную информацию в Интернете по адресу www.pnas.org/lookup/suppl/doi:10.1073/pnas.1002352107/-/DCSupplemental.

Бесплатно доступны в Интернете через опцию открытого доступа PNAS.

Границы | Трехмерный остеометрический анализ нижнечелюстной симметрии и морфологической согласованности у кошек

Введение

Лицевая асимметрия является важным и хорошо изученным состоянием у людей с различными врожденными и травматическими причинами. Сообщения о врожденной асимметрии лица у кошек редки (18, 19), большинство случаев асимметрии является результатом перелома челюсти (20), вторичного по отношению к черепно-мозговой травме.

В настоящее время переломы каудальной части нижней челюсти чаще всего лечат с помощью техники межаркадной фиксации или стабилизации (21).Эти методы не основаны на анатомической репозиции переломов и связаны с множеством распространенных осложнений.

Компьютерная томография (КТ) позволяет точно отображать скелетные структуры в трех измерениях, устраняя наложение и обеспечивая точную и точную идентификацию анатомических ориентиров (22). Было показано, что КТ является точным методом измерения морфологии черепа (6).

Цели этого исследования состояли в том, чтобы описать ряд эталонных показателей морфологии нижней челюсти, оценить степень симметрии нижней челюсти в группе нормальных кошек, оценить корреляции между морфологическими измерениями и измерить степень вариации каждого измерения между кошками.Клиническая значимость этого исследования заключается в предоставлении данных, ценных для оценки и разработки методов восстановления каудальной части нижней челюсти у кошек. Если у кошек низкий уровень асимметрии нижней челюсти, то можно будет использовать зеркальное отображение интактной нижней челюсти для планирования и оценки точности фиксации сломанной контралатеральной нижней челюсти. Демонстрация постоянства размеров нижней челюсти у кошек может способствовать разработке стандартизированных предварительно контурных фиксирующих пластин для восстановления каудального перелома нижней челюсти.

Материалы и методы

Были изучены медицинские карты кошек, представленных в Eastcott Referrals, Суиндон, Великобритания в период с 2015 по 2017 год. В это исследование были включены двадцать восемь кошек без травм головы в анамнезе, с интактными неповрежденными нижними челюстями, четвертыми премолярами нижней челюсти и первыми молярами нижней челюсти, которым была проведена полная компьютерная томография черепа.

Было выполнено

КТ-сканирования с получением поперечных коллимированных изображений размером 0,625 мм с использованием КТ-сканера Lightspeed 4 (GE Healthcare, Amersham, UK) с кВп 120 и авто-мА. Все КТ-сканы были получены у пациентов под общим наркозом.

Данные для начального остеометрического исследования были получены с использованием программного обеспечения для просмотра DICOM Horos (The Horos Project, версия 2.2.0), которое позволяет осуществлять мультипланарное переформатирование и одновременный просмотр КТ-изображений в трех ортогональных плоскостях (коронарной, сагиттальной и аксиальной). КТ-изображения просматривали с использованием фильтра реконструкции кости. Была выполнена многоплоскостная реконструкция (МПР) нижних челюстей, ориентированная для обеспечения последовательного позиционирования каждого сканирования.Сагиттальная плоскость была ориентирована на пересечение нижнечелюстного симфиза между правым и левым нижнечелюстными первыми резцами. Аксиальная плоскость была ориентирована так, чтобы пересекать наиболее латеральную часть правого и левого мыщелков нижней челюсти. Коронковая плоскость была ориентирована так, чтобы пересекать среднее ментальное отверстие и наиболее каудальную часть углового отростка (рис. 1). Были созданы проекции максимальной интенсивности (MIP) достаточной толщины, чтобы обеспечить четкую визуализацию анатомических ориентиров.

Рисунок 1 . Схематическое изображение сагиттальной, аксиальной и коронарной эталонных плоскостей, используемых в этом исследовании.

Контрольные точки, используемые для морфологического измерения, показаны на рисунке 2. В коронарной плоскости были идентифицированы и отмечены самые дорсальные точки правого и левого венечных отростков (A ^r ) и (A ^l ) соответственно. Расстояние между (A ^r ) и (A ^l ) является шириной нижней челюсти в венечном отростке (WCP).

Рисунок 2 . Диаграмма, показывающая контрольные точки, используемые для морфологического измерения в этом исследовании.

MPR был переориентирован для получения косой сагиттальной плоскости изображения, которая была параллельна длинной оси каждой нижней челюсти и дорсо-вентральной оси ветви. MIP каждой нижней челюсти просматривали отдельно с толщиной пластины 3 мм. Все последующие ориентиры были помечены ^r и ^l для обозначения правого и левого соответственно.

Из (А) была проведена линия, которая пересекалась по касательной с самой ростральной поверхностью нижней челюсти между мыщелковым и угловым отростками, а затем с вентральной стороной нижней челюсти (G). Расстояние между (A) и (G) является высотой ветви (RH). Точка (G) также была отмечена.

Линия была проведена от (А) до самой дистальной части первого моляра в области цементно-эмалевой границы (С). Расстояние между (A) и (C) является длиной ветви (RL).

Из точки (C) была проведена линия, перпендикулярно пересекающаяся с линией (A-G) в точке (D).Расстояние между (C) и (D) является шириной ветви (RW).

Была проведена линия от самого каудального и латерального края среднего подбородочного отверстия (Е) до самого каудального аспекта углового отростка (F). Расстояние между (E) и (F) является длиной тела нижней челюсти (MBL).

Развилка четвертого премоляра нижней челюсти была отмечена (B) и проведена линия от этой точки до (C). Угол пересечения линий (B-C) и (C-A) измеряли и называли углом наклона боковой ветви (LRIA).

Плоскость изображения была переориентирована на изображение в аксиальной плоскости (рис. 3). Был отмечен самый ростральный и медиальный край каждого нижнечелюстного отверстия (H ^r ) и (H ^l ). Расстояние между (H ^r ) и (H ^l ) является шириной нижней челюсти у нижнечелюстного отверстия (WMF).

Рисунок 3 . Схематическое изображение КТ-изображения в аксиальной плоскости, показывающее ширину нижней челюсти у нижнечелюстного отверстия (WMF).

MPR был переориентирован для получения наклонной осевой плоскости изображения, в которой (A ^r ), (A ^l ), (G ^r ) и (G ^l ) можно было наблюдать в одной плоскости (Рисунок 4). Угол пересечения (G ^r -A ^r ) и (A ^l -A ^r ) был измерен и назван углом наклона правой осевой ветви (ARIA ^r ). Угол пересечения (G ^l — A ^l ) и (A ^r — A ^l ) был измерен и назван углом наклона левой осевой ветви (ARIA ^l ).

Рисунок 4 . Схематическое изображение КТ-изображения в наклонной аксиальной плоскости, показывающее левый и правый углы наклона аксиальной ветви.

Выполнен анализ данных. Используя полученные измерения, были рассчитаны отношения между парными правыми и левыми измерениями, а также соотношение ширины челюсти в области венечного отростка и нижнечелюстного отверстия (WCP:WMF).

Для проведения анализа были смоделированы соотношения измерений справа и слева с использованием линейной модели для оценки среднего отношения и 95% доверительного интервала.Среднее значение также сравнивали с 1, совершенной симметрией, используя тест t . Наконец, было оценено стандартное отклонение, позволяющее рассчитать коэффициент вариации (CV), где CV показывает степень вариации данных, пропорциональную среднему значению.

Степень согласованности морфометрических измерений между кошками оценивали с помощью второго анализа. Правые и левые измерения для каждой кошки были смоделированы с использованием линейной модели для оценки среднего значения, 95% доверительного интервала и стандартного отклонения, которое использовалось для расчета CV.

Коэффициенты корреляции Пирсона были рассчитаны для всех возможных пар измерений и проверены на значимость по сравнению с 0. Значение p меньше 0,05 означает, что расчетная корреляция значительно отличается от 0 (отсутствие корреляции), и поэтому корреляция присутствует в данные. Принято считать, что коэффициент корреляции более 0,7 указывает на сильную положительную корреляцию. Корреляцию между парами измерений правой и левой ветвей оценивали, чтобы понять, пропорционально ли изменение остеометрических измерений.Например, если ширина нижней челюсти увеличивается, длина и высота увеличиваются пропорционально.

Все анализы проводились с использованием R версии 3. 3.3 (16) и библиотеки multcomp (9).

Результаты

Это ретроспективное исследование включало 28 кошек, из которых 14 были кастрированными кобелями и 14 кастрированными суками. Средний возраст составил 104,3 месяца (от 8 до 222 месяцев). Распространение породы было 26 домашних короткошерстных, одна домашняя длинношерстная и одна бурма.

Результаты анализа симметрии представлены в таблице 1 и на рисунке 5 (таблица данных 1).Ни одно из соотношений справа: слева не было обнаружено как значительно отличающееся от 1, хотя сам по себе этот результат не подразумевает симметрии. Несмотря на отсутствие существенных различий, все значения %CV были очень малы в диапазоне от 1,038 до 3,637%. Это показывает, что когда кошки отклоняются от среднего соотношения, они делают это лишь на небольшую величину. 95% доверительный интервал — это диапазон, в котором среднее значение будет находиться в пределах 95% времени с учетом уровня шума в данных. 95% доверительный интервал находится в пределах 1% от фактического среднего для всех соотношений, кроме отношения ширины ветви (1. 4%).

Таблица 1 . Анализ симметрии, показывающий соотношение правых и левых измерений (SD, стандартное отклонение, CI, доверительный интервал, %CV, %коэффициент вариации).

Рисунок 5 . Показывает оценочные средние отношения с 95% доверительными интервалами для всех измерений.

Затем были проанализированы

измерения, чтобы определить, насколько согласованы индивидуальные измерения у кошек (таблица 2). Среднее значение для каждого измерения было рассчитано, и из него был получен %CV, который является индикатором постоянства или вариации.

Таблица 2 . Сравнение остеометрических измерений между кошками (SD, стандартное отклонение; CI, доверительный интервал; %CV, % коэффициент вариации).

Наиболее последовательным измерением был угол наклона латеральной ветви (LRIA) с %CV 2,196–2,463. Наименее последовательным измерением была высота ветви с %CV 8,089–8,259.

Была проанализирована корреляция между парами измерений правой и левой ветви, и результаты представлены в таблице 3.

Таблица 3 . Корреляция между парами измерений правой и левой ветви.

Обсуждение

Это исследование показывает высокую степень симметрии нижней челюсти в выборке нормальных кошек с небольшой степенью вариации морфометрических измерений между кошками и наличие сильной корреляции между высотой, шириной и длиной ветви у кошек.

Трехмерный (3D) анализ необходим для точной оценки черепно-лицевой морфологии, позволяющей обнаружить асимметрию (10).Было показано, что измерения, полученные с помощью 3D-реконструкции КТ, обеспечивают точное представление отсканированных черепно-лицевых структур (13). Эта оценка не может быть выполнена точно с использованием обычных рентгенограмм из-за наложения черепно-лицевых костных структур и ошибок позиционирования во время получения рентгенограмм.

В этом исследовании были выбраны ориентиры, которые легко и последовательно определялись и включали точки, которые позволяли проводить морфометрический анализ каудальной части нижней челюсти. Исследование Naji et al. (11) идентифицировали анатомические структуры в трех измерениях и исследовали их надежность для использования в качестве ориентиров в трехмерном координатном цефалометрическом анализе с использованием конусно-лучевой компьютерной томографии (КЛКТ). Исследование показало, что широкий спектр ориентиров, включая зубы, отверстия и латеральную сторону мыщелков нижней челюсти, был надежным. Для того чтобы данные этого исследования были полезными для трехмерного цефалометрического анализа, необходимы дальнейшие исследования, чтобы продемонстрировать, что существует надежность внутри и между наблюдателями при идентификации выбранных ориентиров у кошек.

Симметрия лица определяется как соответствие размеров, формы и расположения черт лица на противоположных сторонах срединной сагиттальной плоскости (15). Есть много исследований, изучающих симметрию лица у людей, но нет аналогичных исследований у кошек. Полное соответствие по размеру, форме и расположению черт лица на противоположных сторонах лица маловероятно, и поэтому это и другие подобные исследования измеряют степень асимметрии. Коэффициент вариации (CV) определяется как отношение стандартного отклонения к среднему и часто выражается в процентах.Соотношение длины правой и левой нижней челюсти (MBL ^r :MBL ^l ) имело самый низкий %CV 1,05, что соответствует разнице в 0,5 мм, а самый высокий %CV составил 3,22% для соотношения ширины правой и левой ветви ( C ^r -D ^r :C ^l -D ^l ), что соответствует 0,9 мм. %CV соотношений, связанных с формой нижней челюсти — коэффициент угла наклона латеральной ветви (LRIA ^r : LRIA ^l ) и коэффициент угла наклона аксиальной ветви (ARIA ^r : ARIA ^l ) — представляет разницу в 2 .разница в 5 и 1,8 градуса соответственно. Это демонстрирует очень низкий уровень асимметрии как по размеру, так и по форме (табл. 1).

Нижние челюсти часто ломаются у кошек из-за их выступающего положения и частоты серьезных травм, составляющих 14,5% всех переломов (20). Травма может быть результатом дорожно-транспортного происшествия (ДТП), укуса собаки или кошки или падения с высоты (синдром высотного подъема) (4).

Переломы каудальной части нижней челюсти часто связаны с нарушением прикуса, и стабилизация затруднена (21).Методы, которые рекомендуются для восстановления каудальных переломов нижней челюсти, включают челюстно-нижнечелюстную фиксацию (MMF), межфрагментарную проволоку, внешние фиксаторы, бигнатическое опоясывающее ретенционное устройство (BEARD) и внутреннюю жесткую фиксацию (IRF) с использованием минипластин и винтов (1, 2, 6, 12, 21). ММФ и БЕАРД – методики, связанные с высокой степенью заболеваемости пациентов в период межаркадной фиксации. Проблемы, возникающие при использовании этих методов, включают: трудности с терморегуляцией, длительные периоды госпитализации и вспомогательного кормления, а также повышенный риск аспирации пищи или регургитации содержимого желудка (2, 8, 12, 17, 21).Межфрагментарная проводка не подходит для тонкой, хрупкой кости кошачьей ветви. Используя эту технику, трудно точно расположить фрагменты, а очень маленькая площадь поперечного сечения поверхностей перелома приводит к недостаточной стабильности ремонта во время и после наложения спиц (3). Точно так же большая часть кости ветви непригодна для использования внешних фиксаторов из-за плохого контакта стержня с костью, что приводит к преждевременному ослаблению и выпадению стержня (1).

Переломы Ramus у собак и людей часто стабилизируют с помощью внутренней жесткой фиксации (IRF) пластинами и винтами, что обеспечивает точную репозицию перелома и хорошую стабильность конструкции (1, 3). У кошек это осложняется их небольшими размерами, необходимостью большего контурирования имплантатов, сложностью позиционирования мелких хрупких фрагментов кости во время установки имплантатов, а также очень малой площадью поперечного сечения кости в местах переломов, позволяющей получить точную анатомическую форму. сокращение сложно.Преимуществами ИРФ при лечении переломов нижней челюсти являются точное восстановление нормальной анатомии и окклюзии и быстрое возвращение к нормальной функции.

Для человека были разработаны методы для повышения точности и эффективности сложной пластики черепно-лицевых переломов, включая использование 3D-модели зеркального отображения контралатеральной неповрежденной структуры в качестве шаблона для предоперационной контурной пластины (7). Могут быть изготовлены индивидуальные имплантаты для реконструкции черепно-лицевых дефектов, обеспечивающие точную адаптацию к области имплантации, сокращение времени хирургического вмешательства и более точную репозицию перелома (14).

В нашем исследовании ни одна из ветвей не имела 5% асимметрии по высоте, что соответствует разнице в высоте 1,2 мм между сторонами. Маловероятно, что это будет иметь клиническое значение при использовании контралатеральной нижней челюсти в качестве шаблона для контурной пластики. Учитывая, что это переменная с наибольшим коэффициентом, она иллюстрирует присутствующий уровень симметрии. Таким образом, это исследование предполагает, что у кошек со сложным односторонним переломом каудальной части нижней челюсти 3D-модель, основанная на зеркальном отображении интактной контралатеральной нижней челюсти, будет подходящим шаблоном для предварительного контурирования имплантатов или для изготовления индивидуальных имплантатов.Также было продемонстрировано, что количественные данные трехмерных измерений контралатеральной интактной нижней челюсти можно использовать в качестве шаблона для оценки точности методов фиксации переломов нижней челюсти. Это было бы полезно для оценки отдельных случаев после операции и в качестве инструмента, позволяющего сравнивать различные методы.

Сравнение конкретных измерений между кошками демонстрирует уровень вариации каждого параметра. Это также было рассчитано как %CV (таблица 2).Наиболее последовательным измерением был LRIA (%CV ^l 2,17% и %CV ^r 2,48%), а наименьшим – относительная влажность (%CV ^l 8,01% и %CV ^r 8,04%). Таким образом, стандартное отклонение составляет 3,5 градуса и 2,3 мм соответственно. Это свидетельствует о высокой степени согласованности между людьми. Фактически, %CV LRIA между кошками, составляющий 2,17 и 2,48% для левой и правой нижней челюсти соответственно, очень похож на %CV отношения LRIA между левой и правой сторонами отдельных кошек, который равнялся 1.72%.

Это исследование также показывает, что существует общая сильная корреляция между высотой, шириной и длиной ветви у кошек (Таблица 3). Другими словами, по мере увеличения высоты ветви происходит пропорциональное увеличение ее длины и ширины.

Использование фиксирующих пластин и винтов при фиксации переломов не требует тесного контакта между костью и имплантатом, необходимого при использовании нейтрализующих пластин, и хотя фиксация должна соблюдать оси и длину кости, она не требует точной анатомической репозиции (5).Небольшие различия в форме и размере нижней челюсти у разных кошек и сильная корреляция между размерами нижней челюсти у отдельных кошек открывает возможность разработки небольшого ассортимента стандартных предварительно контурных фиксирующих пластин для фиксации переломов каудальной части нижней челюсти.

Основным ограничением этого исследования является то, что исследуемая популяция полностью состоит из домашних кошек смешанной породы. Хотя кажется вероятным, что такой же низкий уровень асимметрии будет присутствовать и у других пород, возможно, что будет более низкий уровень согласованности размеров нижних челюстей у кошек с разной формой черепа, таких как брахицефальные кошки, например, британская короткошерстная или британская короткошерстная. Персидские и долихоцефальные кошки, например абиссинские или сиамские.Это может ограничить использование стандартных формованных пластин мезатицефальными кошками или, возможно, домашними кошками смешанных пород. Для оценки этого морфологического анализа и межпородного сравнения размеров нижней челюсти у кошек с разной формой черепа требуется.

Заключение

Это исследование продемонстрировало как низкий уровень асимметрии между контралатеральными нижними челюстями у кошек, так и высокий уровень согласованности размеров нижних челюстей у кошек.

Эти данные представляют собой клинически значимые доказательства того, что использование 3D-модели зеркального отображения контралатеральной нижней челюсти допустимо для планирования фиксации перелома и предварительного контурирования имплантатов.Он также предоставляет клинически значимые данные, которые можно использовать для оценки точности фиксации перелома. Демонстрация постоянства размеров нижней челюсти у кошек может способствовать разработке стандартизированных предварительно контурных фиксирующих пластин для восстановления каудального перелома нижней челюсти.

Вклад авторов

PS и DB внесли свой вклад в разработку этого исследования, PS подготовили статью, PS, RH и DB проанализировали и интерпретировали данные, DB критически пересмотрел работу на предмет важного интеллектуального содержания, RH провел статистический анализ.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Дополнительный материал

Дополнительный материал к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fvets.2018.00157/full#supplementary-material

.

Каталожные номера

1. Беннет Дж.В., Капаткин А.С., Марретта С.М.Стоматологический композит для фиксации переломов и вывихов нижней челюсти у 11 кошек и 6 собак. Ветеринар хирург. (1994) 23:190–4. doi: 10.1111/j.1532-950X.1994.tb00471. x

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

2. Bilgili H, Kurum B. Лечение переломов нижней и верхней челюсти с помощью мини-систем фиксации титановыми пластинами у собак и кошек. Aust Vet J. (2003) 81:671–3. doi: 10.1111/j.1751-0813.2003.tb12533.x

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

3.Boudrieau RJ, Kudisch M. Фиксация минипластинами для восстановления переломов нижней и верхней челюсти у 15 собак и 3 кошек. Ветеринар хирург. (1996) 25:277–91. doi: 10.1111/j.1532-950X.1996.tb01414.x

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

4. Константарас М.Е., Шарлье С.Дж. Челюстно-лицевые травмы и заболевания, вызывающие открытый рот у кошек. J Вет стоматолог. (2014) 31:168–76. дои: 10.1177/089875641403100305

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

5.Cronier P, Pietu G, Dujardin C, Bigorre N, Ducellier F, Gerard R. Концепция блокирующих пластин. Orthop Traumatol Surg Res. (2010) 96:S17–36. doi: 10.1016/ж.оцр.2010.03.008

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

6. Damstra J, Fourie Z, Ren Y. Оценка и сравнение задне-передних цефалограмм и изображений конусно-лучевой компьютерной томографии для выявления асимметрии нижней челюсти. Евро J Ортод. (2011) 35:45–50. doi: 10.1093/ejo/cjr045

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

7.Feng F, Wang H, Guan X, Tian W, Jing W, Long J и др. Зеркальное отображение и предварительно сформированные титановые пластины при лечении односторонних переломов скуловой кости и скуловой дуги. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endodontol. (2011) 112:188–94. doi: 10.1016/j.tripleo.2010.10.014

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

8. Hoffer M, Marretta SM, Kurath P, Johnson A, Griffon D, Schaeffer D, et al. Оценка композитных полимерных материалов для челюстно-нижнечелюстной фиксации у кошек при лечении переломов челюсти и вывихов височно-нижнечелюстного сустава. Ветеринар хирург. (2011) 40:357–68. doi: 10.1111/j.1532-950x.2010.00782.x

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

10. Хван Х.С., Хван Ч., Ли К.Х., Кан Б.К. Челюстно-лицевой трехмерный анализ изображения для диагностики лицевой асимметрии. Am J Orthod Dentof Orthop. (2006) 130:779–85. doi: 10.1016/j.ajodo.2005.02.021

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

11. Наджи П., Алсуфьяни Н.А., Лагравер М.О.Надежность анатомических структур как ориентиров при трехмерном цефалометрическом анализе с использованием КЛКТ. Угол Ортод. (2014) 84:762–72. дои: 10.2319/0-652.1

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

12. Николсон И., Вятт Дж., Радке Х., Лэнгли-Хоббс С.Дж. Лечение перелома каудальной части нижней челюсти и перелома-вывиха височно-нижнечелюстного сустава с использованием бигнатического устройства, охватывающего и удерживающего. Vet Comp Orthop Traumatol. (2010) 23:102–8.doi: 10.3415/VCOT-09-03-0034

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

13. Пак С.Х., Ю Х.С., Ким К.Д., Ли К.Дж., Байк Х.С. Предложение по новому анализу черепно-лицевой морфологии с помощью трехмерной компьютерной томографии. Am J Orthod Dentof Orthop. (2006) 129:600.e23–e34. doi: 10.1016/j.ajodo.2005.11.032

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

16. Основная группа (2017 г.). R: язык и среда для статистических вычислений .Вена: Фонд статистических вычислений R. Доступно в Интернете по адресу: https://www.R-project.org/

.

22. Yanez-Vico R, Iglesias-Linares A, Torres-Lagares D, Gutierrez-Perez J, Solano-Reina E. Диагностика черепно-лицевой асимметрии. Литературный обзор. Med Oral Patol Oral Cirugia Bucal (2010) 15:e494–8. doi: 10.4317/medoral.15.e494

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

.