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

Deze studie is goedgekeurd door de instellings Raad voor institutionele toetsing van onze instelling (erkenningsnummer: 20150128).

Alle hier beschreven methoden zijn goedgekeurd door de institutioneel beoordelings Raad van de Keio University School of Medicine.
Opmerking: gezamenlijke kinematica worden gemeten door de beweging van een bewegend bot rond een vast bot te reconstrueren. Voor kniegewricht kinematica wordt het dijbeen gedefinieerd als het vaste bot en wordt het Tibia gedefinieerd als het bewegende bot.
1. CT Imaging Protocol
<ol><li>Stel de CT-machine in. Verkrijg CT-examens met ee...

<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>

Onze methode maakt visualisatie en kwantificering van de bewegingen van hele botten mogelijk en levert numerieke positionele gegevens van het bewegende bot met betrekking tot het vaste bot van 4DCT-gegevens. Er zijn veel tools voorgesteld voor het meten van gewrichts kinematica. Bewegings Skin markeringen kunnen de totale lichaamsbewegingen gedurende een lange tijd analyseren. Deze methode bevat echter Skin Motion-fouten3. Gezamenlijke kinematica moeten worden geschat op basis van de beweging van ...

Gezamenlijke kinematica zijn beschreven met behulp van een aantal methodologieën, zoals motion capture sensoren, 2D-3D registratie, en cadaveric studies. Elke methode heeft specifieke voor-en nadelen. Motion capture-sensoren kunnen bijvoorbeeld snelle, grootschalige bewegingen meten met behulp van infraroodcamera's met of zonder sensoren op het onderwerp1,2. Deze methoden meten echter de beweging van de huid om gewrichts bewegingen af te leiden en bevatten daarom huid bewegings fouten3.
Cadaveric-studies zijn gebruikt voor het evalueren van bewegingsbereik-, instabiliteit-en contact gebieden4,5,6. Deze aanpak kan kleine veranderingen in kleine gewrichten meten met behulp van CT-of optische sensoren die rechtstreeks aan het bot zijn bevestigd met behulp van pinnen of schroeven. Cadaveric-modellen kunnen voornamelijk passieve bewegingen evalueren, hoewel er meerdere actuatoren zijn gebruikt om externe krachten toe te passen op pezen om dynamische beweging7te simuleren. Actieve gezamenlijke beweging kan worden gemeten met 2D-3D-registratie technieken, overeenkomend met 3DCT-afbeeldingen aan 2D-fluoroscopie-afbeeldingen. Hoewel de nauwkeurigheid van het registratieproces controversieel blijft, is de gerapporteerde nauwkeurigheid over het algemeen hoog genoeg voor grote gezamenlijke kinematica8,9. Deze methode kan echter niet worden toegepast op kleine botten of meerdere botten in smalle ruimten.
4DCT is daarentegen een dynamische CT-methode die een reeks volumetrische gegevens verkrijgt. Actieve gezamenlijke bewegingen kunnen worden geanalyseerd met behulp van deze aanpak10. Deze technologie biedt nauwkeurige 3D-positionele gegevens van alle stoffen in de CT-brug. De 3D gezamenlijke bewegingen zijn duidelijk gevisualiseerd in een kijker. Het beschrijven van gezamenlijke kinematica van een dergelijke reeks volumegegevens is echter nog steeds moeilijk, omdat alle botten bewegen en er geen monumenten kunnen worden getraceerd tijdens de actieve bewegingen in vivo.
We ontwikkelden een methode voor 4DCT analyse die de in vivo gezamenlijke kinematica van de hele botten rond het gewricht tijdens actieve bewegingen biedt. Het doel van dit artikel is om onze methode, de sequentiële 3D-3D-registratie techniek voor 4DCT-analyse te presenteren, en representatieve resultaten te tonen die met deze methode zijn verkregen.

<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

Vierdimensionale computertomografie (4DCT) biedt een reeks volumegegevens en visualiseert gezamenlijke bewegingen. Numerieke analyse van 4DCT-gegevens blijft echter moeilijk omdat segmentatie in alle volumetrische frames tijdrovend is. We waren gericht op het analyseren van gezamenlijke kinematica met behulp van een sequentiële 3D-3D-registratie techniek om de kinematica van het bewegende bot te voorzien van de vaste Bone semiautomatisch met behulp van 4DCT DICOM-gegevens en bestaande software. Oppervlakte gegevens van de bron botten worden gereconstrueerd van 3DCT. De bijgesneden oppervlak gegevens worden respectievelijk afgestemd met de oppervlakte gegevens van het eerste frame in 4DCT. Deze bijgesneden oppervlakken worden opeenvolgend gematcht tot het laatste frame. Deze processen bieden positionele informatie voor doel beenderen in alle frames van de 4DCT. Zodra de coördinatensystemen van de doel botten worden bepaald, kunnen translatie-en rotatiehoeken tussen twee botten worden berekend. Deze 4DCT analyse biedt voordelen in kinematische analyses van complexe constructies zoals carpaal of tarsale botten. Snelle of grootschalige bewegingen kunnen echter niet worden getraceerd vanwege bewegings artefacten.

We beschrijven de beweging van de Tibia tijdens knie verlenging. Het kniegewricht was gepositioneerd in de CT-portaal. Een driehoekskussen werd gebruikt om het dijbeen op de startpositie te ondersteunen. De knie werd verlengd tot een rechte positie in de loop van 10 s. blootstelling aan straling werd gemeten. Naast 4DCT werd statische 3DCT van het hele dijbeen, tibia en Patella uitgevoerd. De oppervlakte gegevens van het hele dijbeen en de Tibia werden gereconstrueerd. De drempel voor HU-...

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

We analyseerden gezamenlijke kinematica van vier-dimensionale computertomografie gegevens. De sequentiële 3D-3D registratiemethode semiautomatisch biedt de kinematica van het bewegende bot met betrekking tot het onderwerp bot van vier-dimensionale computertomografie gegevens.

Vierdimensionale CT-analyse met sequentiële 3D-3D-registratie

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

Een methode om de beweging van een bewegend bot met betrekking tot het vaste bot te reconstrueren uit 4D CT-gegevens, waardoor de beschrijving van gedetailleerde gewrichtskinematica wordt vergemakkelijkt. Zodra de zachte van het hele bot is gemaakt en uw referentiepunten zijn geselecteerd, worden de meeste reconstructieprocessen automatisch voltooid. Met het doelgewricht van het onderwerp in het CT-portaal van de 4D CT-afbeelding, vraag het onderwerp om het gewricht te verplaatsen tijdens de 10-seconden scantijd, terwijl het verkrijgen van een reeks volumegegevens.Voor een semi-automatische segmentatie van de 3D CT-gegevens laadt u de CT DICOM-gegevens in de juiste software en klikt u op Nieuw labelveld bewerken om het labelveld te openen. Bepaal welke drempel CT-dempingswaarde geschikt is om corticale bot uit het bronbot te extraheren en selecteer materialen met CT-dempingswaarden boven de drempelwaarde. Controleer het label op botschorsselectie en gebruik een geschikt bewerkingsgereedschap om de markering handmatig te wijzigen.Als u de oppervlaktegegevens wilt genereren van de gelabelde positiegegevens van de botschors, klikt u op Surface genereren en gebruikt u de schuifregelaar om de mate glad te strijken. Klik vervolgens op Toepassen. Als u de oppervlaktegegevens in STL-indeling wilt opslaan, klikt u op Bestand en Gegevens exporteren als en selecteert u STL binair Klein Endian.Als u een automatische segmentatie van de 4D CT-volumegegevens wilt uitvoeren, gebruikt u de DICOM-leesmodule in de programmeersoftware om de geometrische gegevens met de CT-dempingswaarden boven de drempelwaarde uit alle 51 frames van de 4D CT-gegevens te extraheren. Gebruik vervolgens een batchverwerkingsscript om alle oppervlaktegegevens van de puntwolk te reconstrueren met hogere CT-dempingswaarden dan de drempelwaarde voor alle 4D CT-frames in de beeldverwerkingssoftware. Als u oppervlakteregistratie wilt uitvoeren van statische 3D CT tot het eerste frame van de 4D CT, gebruikt u de functie selecterende fase om de bones in een statische 3D CT bij te snijden in gedeeltelijke segmentgegevens die zijn opgenomen in alle frames van de 4D CT-filmgegevens.De 4D CT-oppervlaktegegevens zijn slechts gedeeltelijke segmenten die in elke volumeafbeelding worden opgenomen, omdat de oppervlakteregistratie vereist dat één oppervlaktegegevenspunt in een ander oppervlak wordt opgenomen. Gebruik de functie Pick points om drie oriëntatiepunten in de vaste en bewegende botten te selecteren die gemakkelijk kunnen worden geïdentificeerd aan de gestrekte 3D CT-oppervlakte en de oppervlaktegegevens van het eerste frame van 4D CT in de 3D-meshbewerkingssoftware. Pas vervolgens de gedeeltelijke vaste en bewegende botten ongeveer op het eerste frame van de 4D CT-oppervlaktegegevens volgens de geplukte oriëntatiepunten, en gebruik het iteratieve dichtstbijzijnde-puntalgoritme om oppervlakteregistratie uit te voeren in de open-source software.Als u een sequentiële oppervlakteregistratie wilt uitvoeren, gebruikt u de iteratieve dichtstbijzijnde puntmodule in de open-sourcesoftware om eerst de gedeeltelijke oppervlakken van het vaste bot in het eerste 4D CT-frame op de oppervlaktegegevens van het tweede frame te matchen. Reconstrueren vervolgens bewegende botbeweging met betrekking tot het vaste bot. Wanneer de rotatieparameters zijn gemeten, definieert u de coördinatensystemen van de vaste en bewegende botten.De voorbeeldgegevens van kniekinematica tonen aan dat de Varus-hoek van het scheenbeen geleidelijk afneemt naarmate het scheenbeen wordt verlengd. De scheenbeen externe rotatie neemt toe aan het einde van de extensie, wat overeenkomt met de thuisbeweging van de knie in eerdere rapporten. Grafieken van de fout voor vertaling en rotatie tonen aan dat de fout aanvaardbaar is voor dijbeenlengtes langer dan 9% van de gehele lengte en scheenbeenlengtes langer dan 7% van de gehele lengte, omdat de CT-segmentdikte 0,5 milimeter bedraagt en de foutgrootte overschrijdt.Bovendien toont de berekening van patellar kinematica aan dat de zijdelingse kanteling van de knieschijf overeenkomt met de knieflexiehoek. De oppervlaktereconstructie van de botschors moet visueel worden gecontroleerd en kan handmatige segmentatie vereisen. Onlangs hebben veel studies van automatische segmentaties gebruikt Met behulp van deze technieken, reconstructie kan automatisch worden uitgevoerd.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Improved Visualization and Quantitative Analysis of Drug Effects Using Micropatterned Cells

Verbeterde visualisatie en kwantitatieve analyse van de Drug effecten met behulp van micropatterned cellen

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

Bioluminescentie Imaging voor beoordeling van immuunreacties na implantatie van Engineered hartweefsel (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

Hoge resolutie 3D-beeldvorming van Ex-Vivo Biologische monsters door 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

Polymeer Microarrays voor High Throughput Ontdekking van biomaterialen

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

Zelfrapportage Stellingen voor 3-dimensionale Cultuur van de Cel

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

Systematische analyse van<em&gt; In Vitro</em&gt; Cel Rolling Met behulp van een multi-well plaat Microfluidic 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 van Multi-layered Fish Scales (<em&gt; Atractosteus spatel</em&gt;) Met behulp Nanoindentation, röntgen-CT, FTIR en 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

Microschaal-Vortex bijgestaan ​​Electroporatie voor Sequential Molecular Delivery

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

Fabriceren Complex Cultuur Substrates behulp Robotic Microcontact Printing (R-μCP) en Sequential Nucleofiele Substitutie

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

Geautomatiseerde dia scannen en segmentatie in Fluorescently-geëtiketteerden weefsels met behulp van een analysesysteem Widefield High-inhoud

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