Diese genaue und reproduzierbare Methode kann verwendet werden, um detaillierte und umfassende Geometriedaten aus Wirbelendplatten zu erhalten und ein parametrisches Modell zu entwickeln, ohne zu viele Landmarken zu digitalisieren. Mit diesem Reverse Engineering-System kann effizient eine genaue Darstellung des anatomischen Charakters anspruchsvoller Wirbeloberflächen mit guter Zuverlässigkeit und Reproduzierbarkeit entwickelt werden. Dieses Protokoll kann zur Entwicklung personalisierter Wirbelsäulenimplantate, der chirurgischen Planung, der klinischen Diagnosen und der Entwicklung präziser Finite-Elemente-Modelle beitragen.
Die Methode kann für die ausgeklügelten morphologischen Studien verwendet werden und das parametrische Modell kann auf andere bildgebende Modalitäten wie Computertomographie und MRT angewendet werden. Obwohl ein Anfänger zusätzliche Zeit benötigen kann, um das Verfahren abzuschließen, erfordert die Technik eine kurze Lernkurve insgesamt, um zu meistern. Demonstrieren datilisch wird Hang Feng, ein Arzt aus meinem Labor.
Bevor Sie mit dem Eingriff beginnen, legen Sie einen trockenen Halswirbel ohne pathologische Verformung oder gebrochene Teile vertikal auf die Plattform des Scanners, wobei die Endplatte auf die Kameralinse gerichtet ist. Starten Sie den Scanvorgang, um CloudPoint-Daten abzuerhalten, und öffnen Sie die Software für die Verarbeitung von Punktwolken. Klicken Sie auf Importieren, um die Punktwolkendaten zu importieren und eine digitale Grafik des Wirbels zu generieren.
Klicken Sie auf Wrap, um die Bilddaten in eine STL-Formatdatei zu packen, um die Punktwolke in Mesh umzuwandeln, wodurch ein Punktobjekt in ein Polygonobjekt konvertiert wird und ein entsprechendes 3D-Rekonstruktions- und Datenverarbeitungssoftwareprogramm geöffnet wird. Klicken Sie im Untermenü Neu auf Datei, und wählen Sie In der Liste der Typen Die Option "Teil" aus. Klicken Sie auf Start und Shape und Digitalized Shape Editor.
Klicken Sie dann auf das Importsymbol, wählen Sie die STL-Formatdatei aus und klicken Sie auf Übernehmen und "Okay". Um das Endplatten-3D-Koordinatensystem zu definieren, markieren Sie ein anatomisches Wahrzeichen auf jedem linken und rechten Endpunkt des epiphysialen Rands und markieren Sie das Landmark auf dem vorderen Medianpunkt. Klicken Sie auf das Liniensymbol, und wählen Sie die beiden nachgestellten Kantenendpunkte aus, um eine hintere Frontlinie zu definieren.
Klicken Sie auf das Ebenensymbol, um den Ebenentyp auf normal in der Kurve festzulegen, und wählen Sie die hintere Frontlinie im vorderen Medianpunkt aus, um die Mittelsagittalebene zu definieren. Klicken Sie auf Start, Shape und Quick Surface Reconstruction. Um eine sich schneidende Kurve zu generieren, geben Sie in der Option Zahlen 1 auf das Symbol "Planarer Schnitt" ein, und wählen Sie das Endplattenbild und die Mittelsagittalebene aus.
Klicken Sie im Scan-Symbol auf Kurve, und wählen Sie den Schnittpunkt der sich schneidenden Kurve und des hinteren epiphysialen Rands aus, indem Sie den Schnittpunkt als den hinteren Medianpunkt definieren. Klicken Sie auf das Punktsymbol, Punkte und Ebenen Wiederholung. Wählen Sie dann den mittleren Sagittaldurchmesser aus, und geben Sie 1 in die Option Instanzen ein, um den Mittelpunkt des mittleren Sagittaldurchmessers zu definieren.
Klicken Sie auf das Symbol Achsensystem, und wählen Sie den Mittelpunkt des mittleren Sagittaldurchmessers als Ursprung aus. Die Parallellinie parallel zur hinteren Frontlinie als x-Achse, der mittelsagittaler Durchmesser als y-Achse und die Linie, die vorwärts und senkrecht zur X-Y-Ebene als Z-Achse zeigt Die Angemessenheit des Koordinatensystems kann danach bestimmt werden, ob der Schnitt punktgleich mit der definierten mittelsagittalen Ebenenlinie und der koronalen Ebene senkrecht zum Endplattenabschnitt verläuft. Um die charakteristischen Kurven und Punkte auf der Endplattenoberfläche anzupassen, wählen Sie den mittleren Sagittaldurchmesser aus, und geben Sie 3 in die Option Instanzen ein, um den Durchmesser des Mittleren Sagittals gleichmäßig in vier Teile zu teilen.
Klicken Sie auf das Symbol "Planarer Abschnitt", geben Sie 1 in die Option Zahlen ein, und wählen Sie das Endplattenbild und die X-Z-Ebene aus, um eine sich schneidende Kurve zu generieren. Klicken Sie im Scan-Symbol auf Kurve, und wählen Sie die beiden Schnittpunkte der X-Z-Ebene und des epiphysealen Rands aus. Definieren Sie die Linie zwischen den beiden Kreuzungen als mittleren Frontdurchmesser und teilen Sie den mittleren Frontdurchmesser gleichmäßig in vier Teile.
Um die Länge eines Viertels des mittleren Sagittaldurchmessers zu messen, klicken Sie auf das Symbol Zwischen messen. Um zwei Anpassungskurven zu generieren, klicken Sie auf einer Seite des Frontalteils auf das Symbol "Planarer Schnitt", geben Sie 2 in die Option Zahl ein, und geben Sie den Messwert in die Option Schritt ein, und wählen Sie das Endplattenbild und die X-Z-Ebene aus. Klicken Sie dann auf Swap, um auf der anderen Seite zwei Anpassungskurven zu generieren.
Wählen Sie als Nächstes 11 äquidistante Punkte in jeder Kurve aus, und erhalten Sie neun Anpassungskurven auf der Endplattenoberfläche, wie gezeigt. Klicken Sie dann im Scan-Symbol auf Kurve, und wählen Sie den Schnittpunkt der Anpassungskurven und der mittleren Sagittalkurve aus, um insgesamt 66 Punkte auf jeder Endplatte zu erhalten. Um die Länge des Linienparameters zu messen, der den Abstand zwischen zwei gemessenen Punkten beträgt, klicken Sie auf das Symbol Zwischen messen.
Um die Konkavitätsparameter zu messen, klicken Sie auf Start, Form und generatives Shape-Design, und klicken Sie auf das Skizzensymbol und die X-Y-Ebene. Klicken Sie auf das Kreissymbol und den Ursprung, und ziehen Sie den Mauszeiger in einen angemessenen Abstand, bevor Sie klicken. Klicken Sie dann auf das Symbol Workbench beenden.
Klicken Sie auf das Symbol Versatz, wählen Sie die ausgefüllte Ebene aus, und geben Sie einen geeigneten Wert in die Versatzoption ein, bis er tangential zum konkavsten Teil ist. Zoomen Sie hinein, und klicken Sie auf Start, Shape und Quick Surface Reconstruction, gefolgt vom Symbol 3D-Kurve, um den konkavsten Punkt zu suchen und zu erstellen. Klicken Sie dann auf das Symbol Zwischen messen, und wählen Sie den konkave Punkt und die X-Y-Ebene aus, um die gesamte Endplattenkonkavitätstiefe zu messen.
Um die Flächenparameter zu quantifizieren, klicken Sie auf das Symbol Trägheitsmessung messen, und klicken Sie auf endplate surface, um die Oberfläche zu messen. Um die Anpassungsreihenfolge der parametrischen Gleichung zu bestimmen, öffnen Sie die Datenanalyse- und Visualisierungssoftware, und geben Sie X die entsprechenden Daten in das Befehlsfenster ein. Klicken Sie auf Geben Sie die entsprechenden Daten ein und geben Sie Z ein.
Geben Sie dann den Code wie angegeben ein. Geben Sie für die Parametergleichungsanpassung cftool ein" und klicken Sie auf Enter, um das Kurvenanpassungswerkzeug aufzuführen. Geben Sie dann die Koordinaten einer Kurve in das Befehlsfenster ein, wie gezeigt.
Wählen Sie Polynom aus, und geben Sie die Anpassungsreihenfolge ein, um die parametrische Gleichung der Endplattenoberfläche zu erhalten. Um die geometrischen Daten zu erhalten, geben Sie die X- und Y-Koordinatenwerte eines beliebigen Punktes auf der Endplatte im Befehlsfenster ein, und geben Sie die Parameter der Gleichung ein, die mit dem Polynom-Werkzeug angepasst wurden. Geben Sie dann die Gleichung ein, und klicken Sie auf Enter, um das Ergebnis zu erhalten.
Um die 3D-Simulationsgrafiken zu erhalten, geben Sie die Polynomparameter in das Befehlsfenster ein, und geben Sie den Code wie angegeben ein. Geben Sie den angegebenen Code und die angegebene Gleichung ein. Geben Sie dann den angegebenen Code ein.
Mit einem hochpräzisen optischen 3D-Bereich-Flachbettscanner wurden diese repräsentativen Endplatten, wie gezeigt, in mehr als 4500 digitale Punkte umgewandelt, um ihre Morphologie angemessen zu charakterisieren. Anhand des gezeigten Messprotokolls wurde eine räumliche Analyse der Endplattenoberflächen durchgeführt und repräsentative Kurven an der Oberfläche angepasst und quantifiziert, um jede Endplattenmorphologie zu charakterisieren. Die Messungen umfassten die Konkavitätstiefe und konkavitätsapity-Spitzenposition in der Mittelsagittalebene.
Zusätzlich zu denen der gesamten Endplattenkonkavität und alle spezifischen Abschnitte von Interesse. Als nächstes wurden die Komponenten der Endplatten, der epiphysealen Felge und der zentralen Endplatte getrennt und ihre Längen und Bereiche erhalten. Die parametrische Gleichung jeder Kurve wurde dann abgeleitet, basierend auf den Koordinaten von 11 Punkten.
Die Definition eines 3D-koordinierten Systems für jede Endplatte ist entscheidend für den Erfolg des Protokolls. Das unkovertebrale Gelenk kann von der Endplatte unterschieden werden, indem eine am besten fitte Ebene definiert wird, in Bezug auf die vorder- und hintersten Punkte der bilateralen nichtzinnierten Prozesse. Dieses Protokoll bietet eine genaue und reproduzierbare Methode für die Durchführung einer morphologischen Untersuchung komplexer Oberflächen.
