Name: quantification of strain in a porcine model of skin expansion using multi-view stereo and isogeometric kinematics
Uploaded: 2017-04-16T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Quantification of Strain in a Porcine Model of Skin Expansion Using Multi-View Stereo and Isogeometric Kinematics at JoVE.com

This work was supported by NIH grant 1R21EB021590-01A1 to Arun Gosain and Ellen Kuhl.

ويشمل هذا البروتوكول التجارب على الحيوانات. وتمت الموافقة على البروتوكول من قبل الاتحاد الدولي للرجبي في آن ومستشفى روبرت H. لوري الأطفال في مركز أبحاث شيكاغو رعاية الحيوان واستخدام اللجنة لضمان المعاملة الإنسانية للحيوانات. وقد نشرت نتائج دراستين التوسع باستخدام ?...

<ol>
	<li>Gosain, A. K., Zochowski, C. G., Cortes, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Refinements+of+tissue+expansion+for+pediatric+forehead+reconstruction:+a+13-year+experience.">Refinements of tissue expansion for pediatric forehead reconstruction: a 13-year experience.</a> Plast Reconstr Surg. 124, 1559-1570 (2009).</li><li>Neumann, C. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+expansion+of+an+area+of+skin+by+progressive+distention+of+a+subcutaneous+balloon:+Use+of+the+Method+for+Securing+Skin+for+Subtotal+Reconstruction+of+the+Ear.">The expansion of an area of skin by progressive distention of a subcutaneous balloon: Use of the Method for Securing Skin for Subtotal Reconstruction of the Ear.</a> Plast Reconstr Surg. 19, 124-130 (1957).</li><li>De Filippo, R. E., Atala, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stretch+and+growth:+the+molecular+and+physiologic+influences+of+tissue+expansion.">Stretch and growth: the molecular and physiologic influences of tissue expansion.</a> Plast Reconstr Surg. 109, 2450-2462 (2002).</li><li>Buganza Tepole, A., Joseph Ploch, C., Wong, J., Gosain, A. K., Kuhl, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Growing+skin:+A+computational+model+for+skin+expansion+in+reconstructive+surgery.">Growing skin: A computational model for skin expansion in reconstructive surgery.</a> J Mech Phys Solids. 59, 2177-2190 (2011).</li><li>LoGiudice, J., Gosain, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pediatric+Tissue+Expansion:+Indications+and+Complications.">Pediatric Tissue Expansion: Indications and Complications.</a> J Craniofac Surg. 14, 866-866 (2003).</li><li>Rivera, R., LoGiudice, J., Gosain, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tissue+expansion+in+pediatric+patients.">Tissue expansion in pediatric patients.</a> Clin Plast Surg. 32, 35-44 (2005).</li><li>Marcus, J., Horan, D. B., Robinson, J. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tissue+expansion:+Past,+present,+and+future.">Tissue expansion: Past, present, and future.</a> J Am Acad Dermatol. 23, 813-825 (1990).</li><li>Patel, P. A., Elhadi, H. M., Kitzmiller, W. J., Billmire, D. A., Yakuboff, K. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tissue+expander+complications+in+the+pediatric+burn+patient:+a+10-year+follow-up.">Tissue expander complications in the pediatric burn patient: a 10-year follow-up.</a> Ann Plast Surg. 72, 150-154 (2014).</li><li>Pietramaggiori, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tensile+Forces+Stimulate+Vascular+Remodeling+and+Epidermal+Cell+Proliferation+in+Living+Skin.">Tensile Forces Stimulate Vascular Remodeling and Epidermal Cell Proliferation in Living Skin.</a> Ann Surg. 246, 896-902 (2007).</li><li>Khalatbari, B., Bakhshaeekia, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ten-year+experience+in+face+and+neck+unit+reconstruction+using+tissue+expanders.">Ten-year experience in face and neck unit reconstruction using tissue expanders.</a> Burns. 39, 522-527 (2013).</li><li>Brobmann, F. F., Huber, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+different-shaped+tissue+expanders+on+transluminal+pressure,+oxygen+tension,+histopathologic+changes,+and+skin+expansion+in+pigs.">Effects of different-shaped tissue expanders on transluminal pressure, oxygen tension, histopathologic changes, and skin expansion in pigs.</a> Plast Reconstr Surg. 76, 731-736 (1985).</li><li>van Rappard, J. H., Molenaar, J., van Doorn, K., Sonneveld, G. J., Borghouts, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface-area+increase+in+tissue+expansion.">Surface-area increase in tissue expansion.</a> Plast Reconstr Surg. 82, 833-839 (1988).</li><li>Pusic, A. L., Cordeiro, P. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+accelerated+approach+to+tissue+expansion+for+breast+reconstruction:+experience+with+intraoperative+and+rapid+postoperative+expansion+in+370+reconstructions.">An accelerated approach to tissue expansion for breast reconstruction: experience with intraoperative and rapid postoperative expansion in 370 reconstructions.</a> Plast Reconstr Surg. 111, 1871-1875 (2003).</li><li>Schneider, M. S., Wyatt, D. B., Konvolinka, C. W., Hassanein, K. M., Hiebert, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+Rapid+Versus+Slow+Tissue+Expansion+on+Skin-Flap+Viability.">Comparison of Rapid Versus Slow Tissue Expansion on Skin-Flap Viability.</a> Plast Reconstr Surg. 92, 1126-1132 (1993).</li><li>Schmidt, S. C., Logan, S. E., Hayden, J. M., Ahn, S. T., Mustoe, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Continuous+versus+conventional+tissue+expansion:+experimental+verification+of+a+new+technique.">Continuous versus conventional tissue expansion: experimental verification of a new technique.</a> Plast Reconstr Surg. 87, 10-15 (1991).</li><li>Buganza Tepole, A., Gart, M., Purnell, C. A., Gosain, A. K., Kuhl, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multi-view+stereo+analysis+reveals+anisotropy+of+prestrain,+deformation,+and+growth+in+living+skin.">Multi-view stereo analysis reveals anisotropy of prestrain, deformation, and growth in living skin.</a> Biomech Model Mechanobiol. 14, 1007-1019 (2015).</li><li>Tonge, T. K., Atlan, L. S., Voo, L. M., Nguyen, T. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Full-field+bulge+test+for+planar+anisotropic+tissues:+Part+I-Experimental+methods+applied+to+human+skin+tissue.">Full-field bulge test for planar anisotropic tissues: Part I-Experimental methods applied to human skin tissue.</a> Acta Biomater. 9, 5913-5925 (2013).</li><li>Park, S. I., Hodgins, J. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Capturing+and+animating+skin+deformation+in+human+motion.">Capturing and animating skin deformation in human motion.</a> ACM Trans Graph. 25, 881-881 (2006).</li><li>Rausch, M. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+dynamic+strains+of+the+ovine+anterior+mitral+valve+leaflet.">In vivo dynamic strains of the ovine anterior mitral valve leaflet.</a> J Biomech. 44, 1149-1157 (2011).</li><li>Leyva-Mendivil, M. F., Page, A., Bressloff, N. W., Limbert, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+mechanistic+insight+into+the+mechanical+role+of+the+stratum+corneum+during+stretching+and+compression+of+the+skin.">A mechanistic insight into the mechanical role of the stratum corneum during stretching and compression of the skin.</a> J Mech Behav Biomed Mater. 49, 197-219 (2015).</li><li>Buganza Tepole, A., Kabaria, H., Bletzinger, K. -. U., Kuhl, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isogeometric+Kirchhoff-Love+shell+formulations+for+biological+membranes.">Isogeometric Kirchhoff-Love shell formulations for biological membranes.</a> Comput Methods Appl Mech Eng. 293, 328-347 (2015).</li><li>Prot, V., Skallerud, B., Holzapfel, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transversely+isotropic+membrane+shells+with+application+to+mitral+valve+mechanics.+Constitutive+modelling+and+finite+element+implementation.">Transversely isotropic membrane shells with application to mitral valve mechanics. Constitutive modelling and finite element implementation.</a> Int J Num Meth Eng. 71, 987-1008 (2007).</li><li>Seitz, S. M., Curless, B., Diebel, J., Scharstein, D., Szeliski, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+comparison+and+evaluation+of+multi-view+stereo+reconstruction+algorithms.">A comparison and evaluation of multi-view stereo reconstruction algorithms.</a> Proc IEEE CVPR. 1, 519-528 (2006).</li><li>Furukawa, Y., Ponce, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dense+3D+motion+capture+for+human+faces.">Dense 3D motion capture for human faces.</a> 2009 IEEE CVPR. , (2009).</li><li>Jor, J. W. Y., Nash, M. P., Nielsen, P. M. F., Hunter, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Estimating+material+parameters+of+a+structurally+based+constitutive+relation+for+skin+mechanics.">Estimating material parameters of a structurally based constitutive relation for skin mechanics.</a> Biomech Model Mechanobiol. 10, 767-778 (2010).</li><li>Weickenmeier, J., Jabareen, M., Mazza, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Suction+based+mechanical+characterization+of+superficial+facial+soft+tissues.">Suction based mechanical characterization of superficial facial soft tissues.</a> J Biomech. 48, 4279-4286 (2015).</li><li>Hughes, T. J. R., Cottrell, J. A., Bazilevs, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isogeometric+analysis:+CAD,+finite+elements,+NURBS,+exact+geometry+and+mesh+refinement.">Isogeometric analysis: CAD, finite elements, NURBS, exact geometry and mesh refinement.</a> Comput Methods Appl Mech Eng. 194, 4135-4195 (2005).</li><li>Echter, R., Oesterle, B., Bischoff, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+hierarchic+family+of+isogeometric+shell+finite+elements.">A hierarchic family of isogeometric shell finite elements.</a> Comput Methods Appl Mech Eng. 254, 170-180 (2013).</li><li>Benson, D. J., Hartmann, S., Bazilevs, Y., Hsu, M. C., Hughes, T. J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Blended+isogeometric+shells.">Blended isogeometric shells.</a> Comput Methods Appl Mech Eng. 255, 133-146 (2013).</li><li>Chen, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Explicit+finite+deformation+analysis+of+isogeometric+membranes.">Explicit finite deformation analysis of isogeometric membranes.</a> Comput Methods Appl Mech Eng. 277, 104-130 (2014).</li><li>Buganza Tepole, A., Gart, M., Purnell, C. A., Gosain, A. K., Kuhl, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Incompatibility+of+Living+Systems:+Characterizing+Growth-Induced+Incompatibilities+in+Expanded+Skin.">The Incompatibility of Living Systems: Characterizing Growth-Induced Incompatibilities in Expanded Skin.</a> Ann Biomed Eng. 44, 1734-1752 (2016).</li><li>Buganza Tepole, A., Gart, M., Gosain, A. K., Kuhl, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+living+skin+using+multi-view+stereo+and+isogeometric+analysis.">Characterization of living skin using multi-view stereo and isogeometric analysis.</a> Acta Biomater. 10, 4822-4831 (2014).</li><li>Rose, E. H., Ksander, G. A., Vistnes, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Skin+tension+lines+in+the+domestic+pig.">Skin tension lines in the domestic pig.</a> Plast Reconstr Surg. 57, 729-732 (1976).</li><li>Rausch, M. K., Kuhl, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+mechanics+of+growing+thin+biological+membranes.">On the mechanics of growing thin biological membranes.</a> J Mech Phys Solids. 63, 128-140 (2014).</li><li>Argenta, L. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlled+tissue+expansion+in+reconstructive+surgery.">Controlled tissue expansion in reconstructive surgery.</a> Br J Plast Surg. 37, 520-529 (1984).</li><li>Hudson, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Maximising+the+use+of+tissue+expanded+flaps.">Maximising the use of tissue expanded flaps.</a> Br J Plast Surg. 56, 784-790 (2003).</li><li>Bartell, T. H., Mustoe, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Animal+models+of+human+tissue+expansion.">Animal models of human tissue expansion.</a> Plast Reconstr Surg. 83, 681-686 (1989).</li><li>Belkoff, S. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+subcutaneous+expansion+on+the+mechanical+properties+of+porcine+skin.">Effects of subcutaneous expansion on the mechanical properties of porcine skin.</a> J Surg Res. 58, 117-123 (1995).</li><li>Ni Annaidh, A., Bruy&#232;re, K., Destrade, M., Gilchrist, M. D., Ott&#233;nio, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automated+estimation+of+collagen+fibre+dispersion+in+the+dermis+and+its+contribution+to+the+anisotropic+behaviour+of+skin.">Automated estimation of collagen fibre dispersion in the dermis and its contribution to the anisotropic behaviour of skin.</a> Ann Biomed Eng. 5, 139-148 (2012).</li><li>Kiendl, J., Bletzinger, K. U., Linhard, J., W&#252;chner, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isogeometric+shell+analysis+with+Kirchhoff-Love+elements.">Isogeometric shell analysis with Kirchhoff-Love elements.</a> Comput Methods Appl Mech Eng. 198, 3902-3914 (2009).</li></ol>

<html> نحن هنا قدم بروتوكول لتوصيف التشوهات التي يسببها أثناء إجراء توسيع الأنسجة في نموذج الخنازير باستخدام متعددة بغية ستيريو (MVS) وعلم الحركة isogeometric (الكينماتيكا IGA). خلال توسيع الأنسجة والجلد يخضع لتشوهات كبيرة تتحرك من سطح أملس ومسطحة نسبيا إلى شكل 3D مثل القبة. الجلد...

توسيع الأنسجة هو تقنية شائعة في البلاستيك وجراحة الجلد الذي ينمو في الجسم الحي لتصحيح العيوب الجلدية الكبيرة 1. نيومان، في عام 1957، وكان أول جراح لتوثيق هذا الإجراء. وزرع بالون تحت جلد المريض وتضخم بشكل تدريجي على مدى عدة أسابيع لزراعة أنسجة جديدة وتطفو على السطح الأذن 2. الجلد، مثل معظم الأنسجة البيولوجية، تتكيف مع قوات التطبيقية والتشوهات من أجل الوصول إلى التوازن الميكانيكي. عندما امتدت إلى ما بعد النظام الفسيولوجي، والجلد ينمو 3 و 4. واحدة من المزايا الرئيسية لتوسيع الأنسجة هو إنتاج الجلد مع الأوعية الدموية السليم ونفس تأثير الشعر، الخواص الميكانيكية واللون والملمس مثل الأنسجة المحيطة 5. بعد إطلاقها قبل ستة عقود، expansio الجلداعتمد ن على نطاق واسع من البلاستيك والجراحين ويستخدم في الوقت الحاضر لتصحيح الحروق والتشوهات الخلقية كبيرة، واعادة بناء الثدي بعد استئصال الثدي 6 و 7. ومع ذلك، وعلى الرغم من استخدامه على نطاق واسع، يمكن أن الإجراءات توسع الجلد يؤدي إلى مضاعفات 8. ويرجع هذا جزئيا إلى عدم وجود أدلة كافية الكمي اللازمة لفهم ميكانيكا الأحياء الأساسي من إجراء وتوجيه الجراح خلال التخطيط قبل الجراحة 9 و 10 هذا. المعايير الأساسية في هذه التقنية هي معدل الملء، وملء حجم في التضخم، واختيار شكل وحجم المتوسع، ووضع الجهاز 11 و 12. التخطيط قبل الجراحة الحالي يعتمد إلى حد كبير على خبرة الطبيب، مما أدى إلى مجموعة واسعة من بروتوكولات التعسفية التي غالبا ما تختلف greatlص 13 و 14 و 15. لمعالجة الفجوات المعرفية الحالية، نقدم بروتوكول تجريبي لقياس تشوه الناجم عن التوسع في نموذج حيواني الخنازير التوسع الأنسجة. يعتمد بروتوكول بشأن استخدام متعددة بغية ستيريو (MVS) لإعادة بناء ثلاثية الأبعاد (3D) وهندستها من متواليات من ثنائي الأبعاد (2D) وصور مع مواقف الكاميرا غير معروفة. توظيف المفاتيح، تمثيل الأسطح الملساء يؤدي إلى حساب خرائط تشوه المقابلة عن طريق ل(IGA) وصف isogeometric. ويستند التحليل للهندسة على الإطار النظري لميكانيكا متصلة من الأغشية وجود المعايير والثوابت واضح 16. تميز من الناحية الفسيولوجية التشوهات ذات الصلة من المواد على مدى فترات طويلة من الزمن يعيش ما زال مشكلة صعبة. استراتيجيات مشتركة لتصوير الأنسجة البيولوجية تشمل مجسمة ارتباط الصورة الرقمية، وأنظمة التقاط الحركة التجارية مع علامات عاكسة، والفيديو ذات السطحين التنظير 17 و 18 و 19. ومع ذلك، هذه التقنيات تتطلب الإعداد التجريبية تقييدا، غالية عموما، واستخدمت أساسا لخارج الجسم الحي أو حدة في إعدادات الجسم الحي. الجلد لديه ميزة كونها بنية رقيقة. على الرغم من أنه يتكون من عدة طبقات، الأدمة هي المسؤولة إلى حد كبير عن الخواص الميكانيكية للأنسجة وبالتالي تشوه السطح من أهمية قصوى 20؛ الافتراضات kinematical معقولة ويمكن إجراء بشأن من تشوه الطائرة 21 و 22. وعلاوة على ذلك، يتعرض الجلد بالفعل مع البيئة الخارجية، مما يجعل من الممكن استخدام أدوات التصوير التقليدية للقبض على هندسته. Hيحرث نقترح استخدام MVS كنهج بأسعار معقولة ومرنة لمراقبة تشوهات في الجسم الحي من الجلد على مدى عدة أسابيع دون التدخل مجورلي مع بروتوكول توسيع الأنسجة. MVS هو الاسلوب الذي يستخرج تمثيل 3D من أشياء أو مشاهد من مجموعة من الصور 2D مع كاميرا غير معروفة زوايا 23. فقط في السنوات الثلاث الماضية، ظهرت العديد من المدونات التجارية (انظر قائمة المواد على سبيل المثال). دقة عالية لإعادة بناء نموذج مع MVS مع وجود أخطاء منخفضة تصل إلى 2٪ 24، ويجعل هذا النهج مناسبة لتوصيف الحركية من الجلد في الجسم الحي على مدى فترات طويلة من الزمن. للحصول على خرائط تشوه المقابلة من الجلد أثناء توسيع الأنسجة، وتتم مطابقة نقطة بين أي اثنين من تكوينات هندسية. تقليديا، وقد استخدم الباحثون في الميكانيكا الحيوية الحاسوبية تنسجم العناصر المحدودة والتحليل العكسي لاسترداد خريطة تشوه25، 26. النهج IGA المستخدمة هنا يستخدم وظائف أساس خدد التي تقدم العديد من المزايا لتحليل أغشية رقيقة 27 و 28. وهي توفر متعددو درجة عالية يسهل تمثيل هندستها سلسة حتى تنسجم مع الخشنة جدا 29 و 30. بالإضافة إلى ذلك، فمن الممكن لتناسب نفس المعايير والثوابت الأساسية لجميع البقع السطحية، التي تلتف حول ضرورة وجود مشكلة عكسية لحساب discretizations غير مطابقة. الطريقة الموصوفة هنا يفتح آفاقا جديدة لدراسة الميكانيكا الجلد في صلة في إعدادات الجسم الحي على مدى فترات طويلة من الزمن. وبالإضافة إلى ذلك، فإننا نأمل أن منهجيتنا هي خطوة تمكن نحو الهدف النهائي المتمثل في تطوير الأدوات الحسابية للتخطيط العلاج شخصية في إعداد سريرية. &lt;/ P&gt;

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="817">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Yucatan miniature swine</td>
			<td style="width:263px;">Sinclair Bioresources, Windham, ME</td>
			<td style="width:141px;">N/A</td>
			<td style="width:197px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Antibiotics</td>
			<td>Santa Cruz Animal Health, Paso Robles, CA</td>
			<td style="width:141px;">sc-362931Rx</td>
			<td>Ceftiofur, dosage 5mg/kg intramuscular</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Chlorhexidine-based surgical soap</td>
			<td style="width:263px;">Cardinal Health, Dublin, OH</td>
			<td>AS-4CHGL(4-32)</td>
			<td>4% chlorhexidine gluconate surgical hand scrub</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">Tattoo transfer medium&#160;</td>
			<td style="width:263px;">Hildbrandt Tattoo Supply, Point Roberts, WA</td>
			<td>TRANSF</td>
			<td>Stencil thermal tattoo transfer paper</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Lidocaine with epinephrine</td>
			<td style="width:263px;">ACE Surgical Supply Co, Brockton, MA</td>
			<td style="width:141px;">001-1423</td>
			<td>Lidocaine Hcl 1% (Xylocaine) - Epinephrine 1:100,000, 20ml</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Buprenorphine</td>
			<td style="width:263px;">ZooPharm, Windsor, CO</td>
			<td style="width:141px;"></td>
			<td>1 mg/ml sustained release, dosage 0.01 mg/kg intramuscular</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Digital camera</td>
			<td style="width:263px;">Sony</td>
			<td style="width:141px;">Alpha33&#160;</td>
			<td>Standard digital camera with 18-35mm lens, 3.5-5.6 aperture. Used in automatic mode, no flash</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Tape measure</td>
			<td style="width:263px;">Medline, Mundelein, Illinois</td>
			<td style="width:141px;">NON171330</td>
			<td>Retractable tape measure, cloth, plastic case, 72inches</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Tissue expanders</td>
			<td style="width:263px;">PMT, Chanhassen, MN</td>
			<td style="width:141px;">03610-06-02</td>
			<td>4cm x 6cm, rectangular, 120cc, 3610 series 2 stage tissue expander with standard port</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">ReCap360</td>
			<td style="width:263px;">Autodesk</td>
			<td style="width:141px;">N/A</td>
			<td>MVS Software, Web application: recap360.autodesk.com</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Blender</td>
			<td style="width:263px;">Blender Foundation</td>
			<td style="width:141px;">N/A</td>
			<td>Computer Graphics Software, open source: blender.org</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">SISL</td>
			<td style="width:263px;">SINTEF</td>
			<td style="width:141px;">N/A</td>
			<td>C++ spline libraries, open source: https://www.sintef.no/projectweb/geometry-toolkits/sisl/</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

quantification of strain in a porcine model of skin expansion using multi-view stereo and isogeometric kinematics

Tissue expansion is a popular technique in plastic and reconstructive surgery that grows skin in vivo for correction of large defects such as burns and giant congenital nevi. Despite its widespread use, planning and executing an expansion protocol is challenging due to the difficulty in measuring the deformation imposed at each inflation step and over the length of the procedure. Quantifying the deformation fields is crucial, as the distribution of stretch over time determines the rate and amount of skin grown at the end of the treatment. In this manuscript, we present a method to study tissue expansion in order to gain quantitative knowledge of the deformations induced during an expansion process. This experimental protocol incorporates multi-view stereo and isogeometric kinematic analysis in a porcine model of tissue expansion. Multi-view stereo allows three-dimensional geometric reconstruction from uncalibrated sequences of images. The isogeometric kinematic analysis uses splines to describe the regional deformations between smooth surfaces with few mesh points. Our protocol has the potential to bridge the gap between basic scientific inquiry regarding the mechanics of skin expansion and the clinical setting. Eventually, we expect that the knowledge gained with our methodology will enable treatment planning using computational simulations of skin deformation in a personalized manner.

واستخدمت هذه المنهجية بنجاح لدراسة تشوه الناجمة عن مختلف هندستها المتوسع: المستطيل، المجال وموسعات الهلال 31 و 32. وتناقش نتائج المقابلة لمجال والهلال موسعات المقبل. ويوضح الشكل 2 الخطوات الثلاث من MVS إعادة ال...

Watch this Scientific Journal Video about Quantification of Strain in a Porcine Model of Skin Expansion Using Multi-View Stereo and Isogeometric Kinematics at JoVE.com

Quantification of Strain in a Porcine Model of Skin Expansion Using Multi-View Stereo and Isogeometric Kinematics

يستخدم هذا البروتوكول متعددة بغية ستيريو لتوليد ثلاثي الأبعاد (3D) نماذج من متواليات لم تتم معايرتها من الصور، مما يجعلها في متناول وقابل للتعديل إلى إعداد الجراحي. وكميا الخرائط سلالة بين نماذج 3D مع الكينماتيكا isogeometric القائم على الشريحة، التي تسهل تمثيل الأسطح الملساء على تنسجم الخشنة تقاسم نفس المعايير والثوابت.

الكمي للسلالة في نموذج الخنزير من التوسع الجلد عن طريق متعدد ستيريو وIsogeometric الكينماتيكا

Tissue expansion is a popular technique in plastic and reconstructive surgery that grows skin in vivo for correction of large defects such as burns and ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

The Three-Dimensional Human Skin Reconstruct Model: a Tool to Study Normal  Skin and Melanoma Progression

الجلد ثلاثي الأبعاد إعادة بناء الإنسان النموذجي : أداة لدراسة بشرة العادية والتقدم الميلانوما

Most in vitro studies in experimental skin biology have been done in 2-dimensional (2D) monocultures, while accumulating evidence suggests that cells ...

A Full Skin Defect Model to Evaluate Vascularization of Biomaterials In Vivo

A Full Skin Defect Model to Evaluate Vascularization of Biomaterials In Vivo

جلد كامل عيب نموذج في تقييم الأوعية الدموية من الحيوية<em&gt; في فيفو</em

Insufficient vascularization is considered to be one of the main factors limiting the clinical success of tissue-engineered constructs. In order to ...

Generation of a Three-dimensional Full Thickness Skin Equivalent and Automated Wounding

جيل من سمك ثلاثي الأبعاد الجلد كامل أي ما يعادل واصابة الآلي

In vitro models are a cost effective and ethical alternative to study cutaneous wound healing processes. Moreover, by using human cells, these models ...

Improving 2D and 3D Skin In Vitro Models Using Macromolecular Crowding

Improving 2D and 3D Skin In Vitro Models Using Macromolecular Crowding

تحسين 2D و 3D الجلد<em&gt; في المختبر</em&gt; نماذج عن طريق الجزيئات الازدحام

The glycoprotein family of collagens represents the main structural proteins in the human body, and are key components of biomaterials used in modern ...

In Vitro Model of Human Cutaneous Hypertrophic Scarring using Macromolecular Crowding

في النموذج الفيترو من الإنسان التشعب التشعبي تندب باستخدام الزحام الجزيئي الكلي

It has been shown that in vivo tissues are highly crowded by proteins, nucleic acids, ribonucleoproteins, polysaccharides, etc. The following protocol ...

Imaging and Quantification of the Area of Fast-Moving Microbubbles Using a High-Speed Camera and Image Analysis

التصوير والتدين الكمي لمنطقة الزبلات الدقيقة سريعة الحركة باستخدام كاميرا عالية السرعة وتحليل الصور

An experimental and image analysis technique is presented for imaging cavitation bubbles and calculating their area. The high-speed imaging experimental ...

Measuring 3D In-vivo Shoulder Kinematics using Biplanar Videoradiography

قياس 3D في الجسم الحي الكتف الحركية باستخدام ثنائية الكواكب فيديو راديوجرافي

The shoulder is one of the human body's most complex joint systems, with motion occurring through the coordinated actions of four individual joints, ...

Generation of a Simplified Three-Dimensional Skin-on-a-chip Model in a Micromachined Microfluidic Platform

جيل من نموذج مبسط ثلاثي الأبعاد للبشرة على رقاقة في منصة Micromachined Microfluidic

This work presents a new, cost-effective, and reliable microfluidic platform with the potential to generate complex multilayered tissues. As a proof of ...

Quantification of Mouse Heart Left Ventricular Function, Myocardial Strain, and Hemodynamic Forces by Cardiovascular Magnetic Resonance Imaging

القياس الكمي لوظيفة البطين الأيسر لقلب الفأر، وسلالة عضلة القلب، والقوى الديناميكية الدموية عن طريق التصوير بالرنين المغناطيسي القلبي الوعائي

Mouse models have contributed significantly to understanding genetic and physiological factors involved in healthy cardiac function, how perturbations ...

A Reliable Porcine Fascio-Cutaneous Flap Model for Vascularized Composite Allografts Bioengineering Studies

نموذج رفرف لفافة جلدية خزفية موثوقة لدراسات الهندسة الحيوية المركبة الوعائية

Vascularized Composite Allografts (VCA) such as hand, face, or penile transplant represents the cutting-edge treatment for devastating skin defects, ...