Name: four-dimensional ct analysis using sequential 3d-3d registration
Uploaded: 2019-11-23T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Four-Dimensional CT Analysis Using Sequential 3D-3D Registration at JoVE.com

تمت الموافقة علي هذه الدراسة من قبل مجلس المراجعة المؤسسية لمؤسستنا (رقم الموافقة: 20150128).

تمت الموافقة علي جميع الطرق الموصوفة هنا من قبل مجلس المراجعة المؤسسية لكليه الطب بجامعه كيو.
ملاحظه: يتم قياس المفاصل المشتركة عن طريق أعاده بناء حركه العظام المتحركة حول عظم ثابت. بالنسبة لمفصل الركبة ، يتم تعريف عظم الفخذ علي انه عظمه ثابته ويعرف الساق بأنه العظم المتحرك...

<ol>
	<li>Andriacchi, T. P., Alexander, E. J., Toney, M. K., Dyrby, C., Sum, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+point+cluster+method+for+in+vivo+motion+analysis:+applied+to+a+study+of+knee+kinematics.">A point cluster method for in vivo motion analysis: applied to a study of knee kinematics.</a> Journal of Biomechanical Engineering. 120 (6), 743-749 (1998).</li><li>Corazza, S., 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=A+markerless+motion+capture+system+to+study+musculoskeletal+biomechanics:+visual+hull+and+simulated+annealing+approach.">A markerless motion capture system to study musculoskeletal biomechanics: visual hull and simulated annealing approach.</a> Annals of Biomedical Engineering. 34 (6), 1019-1029 (2006).</li><li>Reinschmidt, C., van den Bogert, A. J., Nigg, B. M., Lundberg, A., Murphy, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+skin+movement+on+the+analysis+of+skeletal+knee+joint+motion+during+running.">Effect of skin movement on the analysis of skeletal knee joint motion during running.</a> Journal of Biomechanics. 30 (7), 729-732 (1997).</li><li>Burgess, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+a+simulated+scaphoid+malunion+on+wrist+motion.">The effect of a simulated scaphoid malunion on wrist motion.</a> Journal of Hand Surgery. 12 (5 Pt 1), 774-776 (1987).</li><li>Shoemaker, S. C., Markolf, K. L. <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+joint+load+on+the+stiffness+and+laxity+of+ligament-deficient+knees.+An+in+vitro+study+of+the+anterior+cruciate+and+medial+collateral+ligaments.">Effects of joint load on the stiffness and laxity of ligament-deficient knees. An in vitro study of the anterior cruciate and medial collateral ligaments.</a> Journal of Bone and Joint Surgery (American Volume). 67 (1), 136-146 (1985).</li><li>Eckstein, F., Lohe, F., Muller-Gerbl, M., Steinlechner, M., Putz, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stress+distribution+in+the+trochlear+notch.+A+model+of+bicentric+load+transmission+through+joints.">Stress distribution in the trochlear notch. A model of bicentric load transmission through joints.</a> Journal of Bone and Joint Surgery (British Volume). 76 (4), 647-653 (1994).</li><li>Omid, R., 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=Biomechanical+analysis+of+latissimus+dorsi+tendon+transfer+with+and+without+superior+capsule+reconstruction+using+dermal+allograft.">Biomechanical analysis of latissimus dorsi tendon transfer with and without superior capsule reconstruction using dermal allograft.</a> Journal of Shoulder and Elbow Surgery. 28 (8), 1523-1530 (2019).</li><li>Tsai, T. Y., Lu, T. W., Chen, C. M., Kuo, M. Y., Hsu, H. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+volumetric+model-based+2D+to+3D+registration+method+for+measuring+kinematics+of+natural+knees+with+single-plane+fluoroscopy.">A volumetric model-based 2D to 3D registration method for measuring kinematics of natural knees with single-plane fluoroscopy.</a> Medical Physics. 37 (3), 1273-1284 (2010).</li><li>Ohnishi, T., 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=Three-dimensional+motion+study+of+femur,+tibia,+and+patella+at+the+knee+joint+from+bi-plane+fluoroscopy+and+CT+images.">Three-dimensional motion study of femur, tibia, and patella at the knee joint from bi-plane fluoroscopy and CT images.</a> Radiological Physics and Technology. 3 (2), 151-158 (2010).</li><li>Dobbe, J. G. G., de Roo, M. G. A., Visschers, J. C., Strackee, S. D., Streekstra, G. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+a+Quantitative+Method+for+Carpal+Motion+Analysis+Using+Clinical+3-D+and+4-D+CT+Protocols.">Evaluation of a Quantitative Method for Carpal Motion Analysis Using Clinical 3-D and 4-D CT Protocols.</a> IEEE Transactions on Medical Imaging. 38 (4), 1048-1057 (2019).</li><li>Besl, P. J., McKay, N. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+method+for+registration+of+3-D+shapes.">A method for registration of 3-D shapes.</a> IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence. 14 (2), 239-256 (1992).</li><li>Wu, 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=ISB+recommendation+on+definitions+of+joint+coordinate+system+of+various+joints+for+the+reporting+of+human+joint+motion--part+I:+ankle,+hip,+and+spine.">ISB recommendation on definitions of joint coordinate system of various joints for the reporting of human joint motion--part I: ankle, hip, and spine.</a> Journal of Biomechanics. 35 (4), 543-548 (2002).</li><li>Wu, 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=ISB+recommendation+on+definitions+of+joint+coordinate+systems+of+various+joints+for+the+reporting+of+human+joint+motion--Part+II:+shoulder,+elbow,+wrist+and+hand.">ISB recommendation on definitions of joint coordinate systems of various joints for the reporting of human joint motion--Part II: shoulder, elbow, wrist and hand.</a> Journal of Biomechanics. 38 (5), 981-992 (2005).</li><li>Crawford, N. R., Yamaguchi, G. T., Dickman, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+technique+for+determining+3-D+joint+angles:+the+tilt/twist+method.">A new technique for determining 3-D joint angles: the tilt/twist method.</a> Clinical Biomechanics (Bristol, Avon). 14 (3), 153-165 (1999).</li><li>Sato, T., Koga, Y., Omori, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+lower+extremity+alignment+assessment+system:+application+to+evaluation+of+component+position+after+total+knee+arthroplasty.">Three-dimensional lower extremity alignment assessment system: application to evaluation of component position after total knee arthroplasty.</a> Journal of Arthroplasty. 19 (5), 620-628 (2004).</li><li>Ishii, Y., Terajima, K., Terashima, S., Koga, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+kinematics+of+the+human+knee+with+intracortical+pin+fixation.">Three-dimensional kinematics of the human knee with intracortical pin fixation.</a> Clinical Orthopaedics and Related Research. (343), 144-150 (1997).</li><li>Asano, T., Akagi, M., Tanaka, K., Tamura, J., Nakamura, T. <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+three-dimensional+knee+kinematics+using+a+biplanar+image-matching+technique.">In vivo three-dimensional knee kinematics using a biplanar image-matching technique.</a> Clinical Orthopaedics and Related Research. (388), 157-166 (2001).</li><li>Saltybaeva, N., Jafari, M. E., Hupfer, M., Kalender, W. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Estimates+of+effective+dose+for+CT+scans+of+the+lower+extremities.">Estimates of effective dose for CT scans of the lower extremities.</a> Radiology. 273 (1), 153-159 (2014).</li><li>Mat Jais, I. S., Tay, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kinematic+analysis+of+the+scaphoid+using+gated+four-dimensional+CT.">Kinematic analysis of the scaphoid using gated four-dimensional CT.</a> Clinical Radiology. 72 (9), e791-e799 (2017).</li><li>Tanaka, M. J., Elias, J. J., Williams, A. A., Demehri, S., Cosgarea, A. J. <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+patellar+maltracking+using+dynamic+kinematic+CT+imaging+in+patients+with+patellar+instability.">Characterization of patellar maltracking using dynamic kinematic CT imaging in patients with patellar instability.</a> Knee Surgery, Sports Traumatology, Arthroscopy. 24 (11), 3634-3641 (2016).</li><li>Troupis, J. M., Amis, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Four-dimensional+computed+tomography+and+trigger+lunate+syndrome.">Four-dimensional computed tomography and trigger lunate syndrome.</a> Journal of Computer Assisted Tomography. 37 (4), 639-643 (2013).</li><li>Kakar, S., 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=The+Role+of+Dynamic+(4D)+CT+in+the+Detection+of+Scapholunate+Ligament+Injury.">The Role of Dynamic (4D) CT in the Detection of Scapholunate Ligament Injury.</a> Journal of Wrist Surgery. 5 (4), 306-310 (2016).</li><li>Zhao, 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=A+technique+for+quantifying+wrist+motion+using+four-dimensional+computed+tomography:+approach+and+validation.">A technique for quantifying wrist motion using four-dimensional computed tomography: approach and validation.</a> Journal of Biomechanical Engineering. 137 (7), (2015).</li><li>Breighner, R., 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=Relative+accuracy+of+spin-image-based+registration+of+partial+capitate+bones.">Relative accuracy of spin-image-based registration of partial capitate bones.</a> in 4DCT of the wrist. Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering: Imaging &amp; Visualization. 4 (6), 360-367 (2016).</li><li>Goto, A., 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+pilot+study+evaluating+the+thumb+carpometacarpal+joint+during+circumduction.">In vivo pilot study evaluating the thumb carpometacarpal joint during circumduction.</a> Clinical Orthopaedics and Related Research. 472 (4), 1106-1113 (2014).</li><li>Zhang, X., Jian, L., Xu, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Robust+3D+point+cloud+registration+based+on+bidirectional+Maximum+Correntropy+Criterion.">Robust 3D point cloud registration based on bidirectional Maximum Correntropy Criterion.</a> PloS One. 13 (5), e0197542 (2018).</li><li>Baker, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ISB+recommendation+on+definition+of+joint+coordinate+systems+for+the+reporting+of+human+joint+motion-part+I:+ankle,+hip+and+spine.">ISB recommendation on definition of joint coordinate systems for the reporting of human joint motion-part I: ankle, hip and spine.</a> Journal of Biomechanics. 36 (2), 300-302 (2003).</li><li>Qiu, B., 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=Automatic+segmentation+of+the+mandible+from+computed+tomography+scans+for+3D+virtual+surgical+planning+using+the+convolutional+neural+network.">Automatic segmentation of the mandible from computed tomography scans for 3D virtual surgical planning using the convolutional neural network.</a> Physics in Medicine and Biology. , (2019).</li><li>Hemke, R., Buckless, C. G., Tsao, A., Wang, B., Torriani, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deep+learning+for+automated+segmentation+of+pelvic+muscles,+fat,+and+bone+from+CT+studies+for+body+composition+assessment.">Deep learning for automated segmentation of pelvic muscles, fat, and bone from CT studies for body composition assessment.</a> Skeletal Radiology. , (2019).</li><li>Lee, S., 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=Impact+of+scanning+parameters+and+breathing+patterns+on+image+quality+and+accuracy+of+tumor+motion+reconstruction+in+4D+CBCT:+a+phantom+study.">Impact of scanning parameters and breathing patterns on image quality and accuracy of tumor motion reconstruction in 4D CBCT: a phantom study.</a> Journal of Applied Clinical Medical Physics. 16 (6), 195-212 (2015).</li></ol>

طريقتنا يسمح التصور والتقدير الكمي لحركات العظام كلها ويوفر البيانات الموضعية العددية للعظام المتحركة فيما يتعلق العظام الثابتة من البيانات 4DCT. وقد اقترحت العديد من الاداات لقياس المفاصل المشتركة. يمكن لعلامات الجلد الحركة تحليل حركات الجسم الاجماليه علي مدي فتره طويلة. ومع ذلك ، يحتوي ...

وقد وصفت الشركات المشتركة باستخدام عدد من المنهجيات ، مثل أجهزه استشعار التقاط الحركة ، وتسجيل 2d-3d ، والدراسات تاكل. كل أسلوب له مزايا وعيوب محدده. علي سبيل المثال ، يمكن لأجهزه استشعار التقاط الحركة قياس حركات سريعة وواسعة النطاق باستخدام كاميرات الاشعه تحت الحمراء مع أو بدون أجهزه استشعار في الموضوع1،2. ومع ذلك ، تقيس هذه الطرق حركه الجلد لاستنتاج المفاصل المشتركة ، التالي تحتوي علي أخطاء الحركة الجلدية3.
وقد استخدمت الدراسات cadaveric لتقييم نطاقات الحركة ، وعدم الاستقرار ، ومناطق الاتصال4،5،6. هذا النهج يمكن قياس التغييرات الصغيرة في المفاصل الصغيرة باستخدام الاشعه المقطعية أو أجهزه الاستشعار البصرية المرفقة مباشره إلى العظام باستخدام دبابيس أو مسامير. يمكن لنماذج cadaveric تقييم الحركات السلبية بشكل رئيسي ، علي الرغم من استخدام العديد من المحركات لتطبيق القوات الخارجية علي الأوتار لمحاكاة الحركة الديناميكية7. ويمكن قياس الحركة المشتركة النشطة بواسطة تقنيات التسجيل 2D-3D ، مطابقه الصور 3DCT إلى 2D الصور التنظير. علي الرغم من ان دقه عمليه التسجيل لا تزال مثيره للجدل ، والدقة المبلغ عنها عموما عاليه بما فيه الكفاية ل الكينماتيكا مشترك كبير8،9. ومع ذلك ، لا يمكن تطبيق هذه الطريقة علي العظام الصغيرة أو العظام المتعددة في المساحات الضيقة.
في المقابل ، 4DCT هو أسلوب التصوير المقطعي الديناميكي الذي يحصل علي سلسله من البيانات الحجمية. ويمكن تحليل الاقتراحات المشتركة النشطة باستخدام هذا النهج10. توفر هذه التقنية بيانات موضعيه دقيقه ثلاثية الابعاد لجميع المواد داخل الجسر المقطعي المحوسب. يتم تصور الاقتراحات المشتركة ثلاثية الابعاد بوضوح في العارض. ومع ذلك ، وصف المفاصل المشتركة من مثل هذه السلسلة من بيانات الحجم لا يزال صعبا ، لان جميع العظام تتحرك ولا يمكن تتبع المعالم خلال الحركات النشطة في الجسم الحيوي.
قمنا بتطوير طريقه لتحليل 4DCT التي توفر في الجسم الحيوي مشتركه الكائنات الخاصة بالعظام كلها حول المفصل اثناء الحركات النشطة. والهدف من هذه المادة هو تقديم طريقتنا ، وتقنيه التسجيل 3D ثلاثية الابعاد متسلسلة لتحليل 4DCT ، وإظهار النتائج التمثيلية التي تم الحصول عليها باستخدام هذه الطريقة.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>4DCT scanner</td>
			<td>Canon medical systems (Tochigi, Japan)</td>
			<td>N/A</td>
			<td>4DCT scan, Static 3DCT scan</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AVIZO(9.3.0)*</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific (OR, USA)</td>
			<td></td>
			<td>Image processing software. 
			Surface reconstruction from CT DICOM data and point cloud data. 
			* Ryan, T. M. &#38; Walker, A. Trabecular bone structure in the humeral and femoral heads of anthropoid primates. Anat Rec (Hoboken). 293 (4), 719-729, doi:10.1002/ar.21139, (2010).</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Meshlab**</td>
			<td>ISTI (Pisa, Italy)</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Surface trimming and landmark picking 
			** MeshLab: an Open-Source Mesh Processing Tool. Sixth Eurographics Italian Chapter Conference, page 129-136, 2008. 
			P. Cignoni, M. Callieri, M. Corsini, M. Dellepiane, F. Ganovelli, G. Ranzuglia</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>VTK(6.3.0)***</td>
			<td>Kitware (New York, USA)</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Iterative Closest Points algorithm. Used in python language programming. 
			*** https://vtk.org</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Python(3.6.1)</td>
			<td>Python Software Foundation</td>
			<td>N/A</td>
			<td>DICOM file processing to extract the point cloud from the bone cortex (&#39;dicom.py&#39; module). 
			Calculation of the rotation matrices. (Numpy module) 
			Sequential image regestration using ICP algorithm</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

four-dimensional ct analysis using sequential 3d-3d registration

التصوير المقطعي المحوسب رباعي الابعاد (4DCT) يوفر سلسله من بيانات الحجم وتصور الحركات المشتركة. ومع ذلك ، لا يزال التحليل العددي للبيانات 4DCT صعبا لان التجزئة في جميع الإطارات الحجمية تستغرق وقتا طويلا. ونحن تهدف إلى تحليل المفاصل المشتركة باستخدام تقنيه التسجيل 3D ثلاثية الابعاد متسلسلة لتوفير المهارات الحركية للعظام المتحركة فيما يتعلق بالعظم الثابت شبه تلقائيا باستخدام بيانات DICOM 4DCT والبرامج الموجودة. يتم أعاده بناء البيانات السطحية للعظام المصدر من 3DCT. يتم مطابقه البيانات السطحية المشذبة علي التوالي مع بيانات السطح من الإطار الأول في 4DCT. تتم مطابقه هذه الأسطح المشذبة بالتتابع حتى الإطار الأخير. توفر هذه العمليات معلومات موضعيه للعظام المستهدفة في جميع إطارات 4DCT. بمجرد ان يتم تحديد الانظمه الاحداثيه للعظام المستهدفة ، يمكن حساب زوايا الترجمة والدوران بين اي من العظمين. هذا التحليل 4DCT يوفر مزايا في التحليلات الحركية من الهياكل المعقدة مثل العظام الرسغي أو التارسال. ومع ذلك ، لا يمكن تتبع الحركات السريعة أو الكبيرة الحجم بسبب التحف المتحركة.

نحن وصف حركه الساق اثناء تمديد الركبة. تم وضع مفصل الركبة في الجسر المقطعي المحوسب. واستخدمت وساده مثلث لدعم عظم الفخذ في موقف البداية. وامتدت الركبة إلى وضع مستقيم علي مدي 10 ليالي. وتم قياس التعرض للإشعاع. بالاضافه إلى 4DCT ، تم تنفيذ 3DCT ساكنه من عظم الفخذ كله ، الساق ، والبا...

Watch this Scientific Journal Video about Four-Dimensional CT Analysis Using Sequential 3D-3D Registration at JoVE.com

Four-Dimensional CT Analysis Using Sequential 3D-3D Registration

حللنا المفاصل المشتركة من بيانات التصوير المقطعي المحوسب الرباعي الابعاد. المتسلسلة 3D-3D طريقه التسجيل شبه تلقائيا يوفر العظام المتحركة فيما يتعلق عظم الموضوع من البيانات المقطعية المحوسبة رباعيه الابعاد.

تحليل الاشعه المقطعية رباعي الابعاد باستخدام التسجيل المتسلسل 3D-3D

Four-dimensional computed tomography (4DCT) provides a series of volume data and visualizes joint motions. However, numerical analysis of 4DCT data ...

طريقة لإعادة بناء حركة العظام المتحركة فيما يتعلق بالعظام الثابتة من بيانات التصوير المقطعي 4D ، مما يسهل وصف حركية المفاصل المفصلة. بمجرد أن يتم إنشاء اللينة من العظام بأكملها، وقد تم اختيار النقاط المرجعية الخاصة بك، سيتم الانتهاء من معظم عمليات إعادة الإعمار تلقائيا. مع المشترك الهدف من الموضوع داخل جسر CT من صورة التصوير المقطعي 4D، اطلب من هذا الموضوع نقل المفصل خلال وقت المسح الضوئي 10 ثوانٍ، مع الحصول على سلسلة من بيانات الصوت.لتجزئة شبه تلقائية سطح بيانات CT 3D تحميل بيانات CT DICOM في البرامج المناسبة ثم انقر فوق تحرير حقل تسمية جديد لفتح حقل التسمية. تحديد القيمة التخوية CT العتبة المناسبة لاستخراج العظام القشرية من العظم المصدر، وتحديد المواد مع قيم التوهين CT فوق العتبة. تحقق من التسمية لاختيار قشرة العظام واستخدم أداة تحرير مناسبة لتعديل إزالة العلامات يدويًا.لإنشاء بيانات السطح من بيانات موضع قشرة العظام المسماة، انقر فوق إنشاء سطح واستخدم شريط التمرير للتخفيف من المدى. ثم انقر فوق تطبيق. لحفظ البيانات السطحية بتنسيق STL، انقر فوق ملف وتصدير البيانات باسم، وحدد STL الثنائية Endian قليلاً.لإجراء تجزئة تلقائية لبيانات حجم التصوير المقطعي 4D، استخدم وحدة قراءة DICOM في برنامج البرمجة لاستخراج البيانات الهندسية التي تظهر قيم التوهينات المقطعية فوق العتبة من جميع إطارات 51 من بيانات التصوير المقطعي 4D. ثم استخدم برنامج معالجة دفعة لإعادة بناء جميع البيانات السطحية لسحابة النقاط ذات قيم التوهين المقطعية الأعلى من الحد الأقصى لجميع إطارات CT 4D في برنامج معالجة الصور. لتنفيذ التسجيل السطحي من التصوير المقطعي ثلاثي الأبعاد الثابت إلى الإطار الأول من التصوير المقطعي 4D، استخدم وظيفة المرحلة المحددة لتقليم العظام في مقطع مقطعي ثلاثي الأبعاد ثابت إلى بيانات جزئية مقطعية يتم تضمينها في جميع إطارات بيانات الفيلم 4D CT.بيانات سطح التصوير المقطعي 4D هي فقط مقاطع جزئية سيتم تضمينها في كل صورة وحدة تخزين، لأن التسجيل السطحي يتطلب تضمين نقطة بيانات سطحية واحدة في سطح آخر. استخدم وظيفة اختيار النقاط لتحديد ثلاثة معالم في العظام الثابتة والمتحركة التي يمكن التعرف عليها بسهولة من سطح التصوير المقطعي ثلاثي الأبعاد المشذب وبيانات السطح للإطار الأول من التصوير المقطعي 4D في برنامج تحرير الشبكة ثلاثية الأبعاد. ثم قم بطابقة العظام الثابتة والمتحركة الجزئية تقريبًا على الإطار الأول لبيانات سطح التصوير المقطعي 4D وفقًا للمعالم التي تم اختيارها ، واستخدام خوارزمية أقرب النقاط تكرارًا لإجراء تسجيل السطح في برنامج مفتوح المصدر.لإجراء تسجيل سطحي متسلسل، استخدم الوحدة النمطية المتكررة الأقرب في برنامج المصدر المفتوح لمطابقة الأسطح الجزئية للعظم الثابت في إطار التصوير المقطعي 4D الأول على بيانات سطح الإطار الثاني. ثم، إعادة بناء حركة العظام المتحركة فيما يتعلق العظام الثابتة. عندما تم قياس معلمات الدوران، حدد أنظمة الإحداثيات للعظام الثابتة والمتحركة.تظهر بيانات أمثلة الكينماتية في الركبة أن زاوية فاروس في الساق تنخفض تدريجيًا مع تمديد الساق. يزيد الدوران الخارجي التيبالي في نهاية التمديد، ويقابل الحركة المنزلية للركبة في التقارير السابقة. تظهر الرسوم البيانية لخطأ الترجمة والدوران أن الخطأ قابل للتحمل لأطوال عظم الفخذ أطول من 9٪ من الطول بأكمله، وأطوال الساق أطول من 7٪ من الطول بالكامل، حيث أن سمك شريحة CT هو 0.5 ميلمتر، ويتجاوز حجم الخطأ.بالإضافة إلى ذلك ، فإن حساب الكُمات الرضفة يوضح أن الميل الجانبي للرضفة يتوافق مع زاوية انثناء الركبة. وينبغي فحص إعادة بناء السطح من قشرة العظام بصريا، وقد تتطلب تجزئة يدوية. في الآونة الأخيرة ، استخدمت العديد من الدراسات من تجزئة التلقائي باستخدام هذه التقنيات ، إعادة الإعمار يمكن أن يؤديها تلقائيا.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Improved Visualization and Quantitative Analysis of Drug Effects Using Micropatterned Cells

تحسن التصور والتحليل الكمي لتأثيرات الدواء باستخدام خلايا Micropatterned

To date, most HCA (High Content Analysis) studies are carried out with adherent cell lines grown on a homogenous substrate in tissue-culture treated ...

Bioluminescence Imaging for Assessment of Immune Responses Following Implantation of Engineered Heart Tissue (EHT)

Bioluminescence Imaging for Assessment of Immune Responses Following Implantation of Engineered Heart Tissue EHT

التصوير تلألؤ بيولوجي لتقييم الاستجابات المناعية عقب زرع أنسجة القلب المهندسة (EHT)

Various techniques of cardiac tissue engineering have been pursued in the past decades including scaffolding strategies using either native or ...

High Resolution 3D Imaging of Ex-Vivo Biological Samples by Micro CT

High Resolution 3D Imaging of Ex-Vivo Biological Samples by Micro CT

عالية الدقة 3D تصوير السابقين فيفو العينات البيولوجية بواسطة CT مايكرو

Non-destructive volume visualization can be achieved only by tomographic techniques, of which the most efficient is the x-ray micro computerized ...

Polymer Microarrays for High Throughput Discovery of Biomaterials

[ميكروأرس] البوليمر لاكتشاف إنتاجية عالية من المواد الحيوية

The discovery of novel biomaterials that are optimized for a specific biological application is readily achieved using polymer microarrays, which allows a ...

Self-reporting Scaffolds for 3-Dimensional Cell Culture

سقالات الإبلاغ الذاتي للخلية ثقافة 3 الأبعاد

Culturing cells in 3D on appropriate scaffolds is thought to better mimic the in vivo microenvironment and increase cell-cell interactions. The resulting ...

Systematic Analysis of In Vitro Cell Rolling Using a Multi-well Plate Microfluidic System

Systematic Analysis of In Vitro Cell Rolling Using a Multi-well Plate Microfluidic System

التحليل المنهجي لل<em&gt; في المختبر</em&gt; الخليوي المتداول باستخدام نظام ميكروفلويديك لوحة متعددة جيدا

A major challenge for cell-based therapy is the inability to systemically target a large quantity of viable cells with high efficiency to tissues of ...

Characterization Of Multi-layered Fish Scales (Atractosteus spatula) Using Nanoindentation, X-ray CT, FTIR, and SEM

Characterization Of Multi-layered Fish Scales Atractosteus spatula Using Nanoindentation, X-ray CT, FTIR, and SEM

توصيف قشور السمك متعدد الطبقات (<em&gt; ملعقة Atractosteus</em&gt;) عن طريق Nanoindentation، أشعة CT، FTIR، ووزارة شؤون المرأة

The hierarchical architecture of protective biological materials such as mineralized fish scales, gastropod shells, ram&#8217;s horn, antlers, and turtle ...

Microscale Vortex-assisted Electroporator for Sequential Molecular Delivery

الميكروسكيل Electroporator لتوصيل متسلسل الجزيئية بمساعدة دوامة

Electroporation has received increasing attention in the past years, because it is a very powerful technique for physically introducing non-permeant ...

Fabricating Complex Culture Substrates Using Robotic Microcontact Printing (R-&#181;CP) and Sequential Nucleophilic Substitution

Fabricating Complex Culture Substrates Using Robotic Microcontact Printing R-Ãƒâ€šÃ‚ÂµCP and Sequential Nucleophilic Substitution

افتعال ركائز الثقافة معقدة باستخدام الروبوتية Microcontact الطباعة (R-μCP) وتبديل أليف النواة متسلسل

In tissue engineering, it is desirable to exhibit spatial control of tissue morphology and cell fate in culture on the micron scale. Culture substrates ...

Automated Slide Scanning and Segmentation in Fluorescently-labeled Tissues Using a Widefield High-content Analysis System

مسح الشرائح الآلي وتجزئة في الأنسجة المسمى فلوريسسينتلي باستخدام نظام تحليل ويديفيلد عالية-المحتوى

Automated slide scanning and segmentation of fluorescently-labeled tissues is the most efficient way to analyze whole slides or large tissue sections. ...