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

Denne undersøgelse blev godkendt af den institutionelle revisions bestyrelse i vores institution (godkendelsesnummer: 20150128).

Alle de metoder, der er beskrevet her, er blevet godkendt af den institutionelle revisions bestyrelse på Keio University School of Medicine.
Bemærk: fælles kinematik måles ved at rekonstruere bevægelsen af en bevægende knogle omkring en fast knogle. For knæleddet kinematik defineres femur som den faste knogle, og skinneben defineres som den bevægelige knogle.
1. CT Imaging Protocol
<ol><li>Indstil CT-maskinen. Erhverve CT-undersøgelser med en 320-detektor...

<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>

Vores metode tillader visualisering og kvantificering af bevægelserne af hele knogler og giver numeriske positionelle data af den bevægende knogle med hensyn til den faste knogle fra 4DCT data. Mange værktøjer er blevet foreslået til måling af fælles kinematik. Motion hud markører kan analysere samlede kropsbevægelser over en lang tid. Denne metode indeholder dog hudbevægelses fejl3. Fælles kinematik bør estimeres ud fra bevægelsen af tilstødende knogler. 2D-3D-registrerings metoden ...

Fælles kinematik er blevet beskrevet ved hjælp af en række metoder, såsom motion capture sensorer, 2D-3D registrering, og nekro undersøgelser. Hver metode har specifikke fordele og ulemper. For eksempel kan bevægelses optagelses sensorer måle hurtige bevægelser i stor skala ved hjælp af infrarøde kameraer med eller uden sensorer på motivet1,2. Disse metoder måler dog hudens bevægelse for at udlede fælles kinematik og indeholder derfor hudbevægelses fejl3.
Cadaveric undersøgelser er blevet anvendt til at evaluere intervaller af bevægelse, ustabilitet, og kontaktområder4,5,6. Denne fremgangsmåde kan måle små ændringer i små samlinger ved hjælp af CT eller optiske sensorer fastgjort direkte til knoglen ved hjælp af stifter eller skruer. Cadaveric-modeller kan hovedsageligt evaluere passive bevægelser, selv om flere aktuatorer er blevet brugt til at anvende eksterne kræfter på sener for at simulere dynamisk bevægelse7. Aktiv fælles bevægelse kan måles ved 2D-3D registrerings teknikker, der matcher 3dct billeder til 2D gennemlysning billeder. Selv om nøjagtigheden af registreringsprocessen forbliver kontroversiel, den rapporterede nøjagtighed er generelt høj nok til store fælles kinematik8,9. Denne metode kan dog ikke anvendes på små knogler eller flere knogler i smalle rum.
I modsætning hertil er 4DCT en dynamisk CT-metode, der opnår en række volumetriske data. Aktive fælles beslutningsforslag kan analyseres ved hjælp af denne fremgangsmåde10. Denne teknologi giver præcise 3D positionelle data for alle stoffer inde i CT Gantry. De fælles 3D-bevægelser visualiseres tydeligt i en seer. Men at beskrive fælles kinematik fra en sådan serie af volumen data er stadig vanskeligt, fordi alle knoglerne er i bevægelse, og ingen landemærker kan spores under de aktive bevægelser in vivo.
Vi udviklede en metode til 4DCT analyse, der giver in vivo fælles kinematik af hele knogler omkring leddet under aktive bevægelser. Formålet med denne artikel er at præsentere vores metode, den sekventielle 3D-3D registrerings teknik for 4DCT analyse, og vise repræsentative resultater opnået ved hjælp af denne metode.

<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

4-dimensionel computertomografi (4DCT) giver en serie af volumen data og visualiserer fælles bevægelser. Numerisk analyse af 4DCT-data er dog fortsat vanskelig, fordi segmentering i alle volumetriske rammer er tidskrævende. Vi havde til formål at analysere fælles kinematik ved hjælp af en sekventiel 3D-3D registrerings teknik for at give kinematik af den bevægende knogle med hensyn til den faste knogle semiautomatisk ved hjælp af 4DCT DICOM data og eksisterende software. Overflade data af kilden knogler er rekonstrueret fra 3DCT. De trimmede overflade data matches henholdsvis med overflade data fra det første billede i 4DCT. Disse trimmede overflader matches sekventielt indtil den sidste ramme. Disse processer giver positionelle oplysninger for Target knogler i alle rammer af 4DCT. Når Koordinatsystemerne for målknoglerne er afgjort, kan der beregnes oversættelses-og rotationsvinkler mellem to knogler. Denne 4dct analyse giver fordele i kinematiske analyser af komplekse strukturer som karpaltunnel eller haseleddet knogler. Men, hurtig eller storstilet bevægelser kan ikke spores på grund af motion artefakter.

Vi beskriver bevægelsen af skinneben under knæet forlængelse. Knæleddet var placeret i CT-Gantry. En trekant pude blev brugt til at støtte femur ved udgangspositionen. Knæet blev udvidet til en lige position i løbet af 10 s. strålingseksponering blev målt. Ud over 4DCT, statisk 3DCT af hele femur, skinneben, og patella blev udført. Overflade data for hele femur og skinneben blev rekonstrueret. Tærsklen for HU-numre af knogle cortex blev fastsat som 250 HU og overflade data for ...

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

Vi analyserede fælles kinematik fra fire-dimensionelle computertomografi data. Den sekventielle 3D-3D-registreringsmetode semiautomatisk giver kinematik af den bevægende knogle med hensyn til emnet knogle fra fire-dimensionelle computertomografi data.

Fire dimensional CT-analyse ved hjælp af sekventiel 3D-3D-registrering

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

En metode til rekonstruere bevægelse af en bevægelig knogle med hensyn til den faste knogle fra 4D CT-data, lette beskrivelsen af detaljerede fælles kinematik. Når den bløde af hele knoglen er blevet skabt, og dine referencepunkter er blevet valgt, vil de fleste rekonstruktionsprocesser blive afsluttet automatisk. Med målet fælles af emnet inde i CT gantry af 4D CT-billede, bede emnet til at flytte den fælles i løbet af 10-sekunders scanning tid, samtidig med at en række volumen data.Hvis du vil have semiautomatisk segmentering af 3D CT-dataene på overfladen, skal du indlæse CT DICOM-dataene i den relevante software og klikke på Rediger nyt etiketfelt for at åbne etiketfeltet. Identificer, hvilken tærskel CT-dæmpningsværdi der er passende for at udtrække kortikale knogler fra kildeknoglen, og vælg materialer med CT-dæmpningsværdier over tærsklen. Kontroller etiketten for markering af knoglebarken, og brug et passende redigeringsværktøj til manuelt at ændre markeringen.Hvis du vil generere overfladedataene fra de mærkede data om knoglebarkens position, skal du klikke på Generer Surface og bruge skyderen til at udjævne omfanget. Klik derefter på Anvend. Hvis du vil gemme overfladedataene i STL-format, skal du klikke på Filer og eksporter data som og vælge STL binary Little Endian.Hvis du vil udføre en automatisk segmentering af 4D CT-volumendataene, skal du bruge DICOM-læsemodulet i programmeringssoftwaren til at udtrække de geometriske data, der viser CT-dæmpningsværdierne over tærsklen, fra alle 51 rammer for 4D CT-data. Brug derefter et batchbehandlingsscript til at rekonstruere alle overfladedata i punktskyen med højere CT-dæmpningsværdier end tærsklen for alle 4D CT-rammer i billedbehandlingssoftwaren. Hvis du vil udføre overfladeregistrering fra statisk 3D CT til den første ramme af 4D CT, skal du bruge den vælgende fasefunktion til at trimme knoglerne i en statisk 3D CT i delsegmentdata, der er inkluderet i alle rammerne af 4D CT-filmdataene.4D CT-overfladedata er kun delvise segmenter, der medtages i hvert diskenhedsbillede, fordi overfladeregistreringen kræver, at ét overfladedatapunkt medtages på en anden overflade. Brug funktionen Plukpunkter til at vælge tre landemærker i de faste og bevægelige knogler, der let kan identificeres fra den trimmede 3D CT-overflade og overfladedataene for den første ramme af 4D CT i 3D-mesh redigeringssoftwaren. Derefter matche den delvise faste og bevægelige knogler groft på den første ramme af 4D CT overfladedata i henhold til de plukkede landemærker, og bruge det iterative nærmeste punkt algoritme til at udføre overfladeregistrering i open source-software.Hvis du vil udføre en sekventiel overfladeregistrering, skal du bruge det iterative nærmeste punkt-modul i open source-softwaren til først at matche de delvise overflader af den faste knogle i den første 4D CT-ramme på overfladedataene for den anden ramme. Derefter rekonstruere bevægelige knogle bevægelse med hensyn til den faste knogle. Når rotationsparametrene er blevet målt, skal du definere koordinatsystemerne for de faste og bevægelige knogler.Eksempeldataene for knæ kinematik viser, at Varus vinkel på skinnebenet gradvist falder som skinnebenet er udvidet. Den tibial eksterne rotation stiger i slutningen af forlængelsen, svarende til hjemmet bevægelse af knæet i tidligere rapporter. Grafer over fejlen for oversættelse og rotation viser, at fejlen er tålelig for lårben længder længere end 9% af hele længden, og skinneben længder længere end 7% af hele længden, som CT skive tykkelse er 0,5 milimetre, og overstiger fejlstørrelse.Desuden viser beregningen af patellar kinematik, at patellaens laterale hældning svarer til knæets fleksionsvinkel. Overfladen rekonstruktion af knoglen cortex bør kontrolleres visuelt og kan kræve manuel segmentering. For nylig har mange undersøgelser af automatiske segmenteringer brugt Ved hjælp af disse teknikker, kan rekonstruktion udføres automatisk.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Improved Visualization and Quantitative Analysis of Drug Effects Using Micropatterned Cells

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

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

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

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

Selvrapportering Stilladser for 3-Dimensional Cell Culture

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

Systematisk analyse af<em&gt; In Vitro</em&gt; Cell Rolling Ved hjælp af en multi-brønds plade Mikrofluid System

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

Karakterisering af multi-lagdelt fiskeskæl (<em&gt; Atractosteus spatel</em&gt;) Anvendelse Nanoindentation, røntgen CT, FTIR og SEM

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

Individuel Vortex-assisteret elektroporator til sekventiel Molekylær Levering

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

Opdigte Komplekse kultur Underlag Brug Robotic mikrokontakttrykning (R-μCP) og sekventielle nukleofil substitution

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

Automatiseret dias Scanning og segmentering i Fluorescently mærket væv ved hjælp af en Widefield høj-indhold analysesystem

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