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

מחקר זה אושר על ידי מועצת הסקירה המוסדית של המוסד שלנו (מספר אישור: 20150128).

כל השיטות המתוארות כאן אושרו על ידי מועצת הסקירה המוסדית של בית הספר לרפואה של אוניברסיטת Keio.
הערה: מפרק הקינמטיקה נמדד על ידי שחזור התנועה של עצם נעה סביב עצם קבוע. עבור מפרק ברכיים, עצם הירך מוגדרת כעצם קבוע והשוקה מוגדרת כעצם הנעה.
1. פרוטוקול הדמיה CT
<ol><li>. ה...

<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>

השיטה שלנו מאפשרת הדמיה וכימות של תנועות של עצמות שלמות ומספק נתונים מספרית של העצם נע ביחס העצם קבוע מנתונים 4DCT. כלים רבים הוצעו עבור מדידת הקינמטיקה משותפת. העור סמנים בתנועה יכול לנתח תנועות הגוף הכולל על פני זמן רב. עם זאת, שיטה זו מכילה שגיאות בתנועת העור3. יש להעריך את הקי?...

משותף הקינמטיקה תוארה באמצעות מספר מתודולוגיות, כגון חיישני תנועה ללכוד, 2d-3d הרישום, ומחקרים מחזור. לכל שיטה יש יתרונות וחסרונות ספציפיים. לדוגמה, חיישני תנועה ללכוד יכול למדוד מהר, בקנה מידה גדול תנועות באמצעות מצלמות אינפרא אדום עם או בלי חיישנים בנושא1,2. עם זאת, שיטות אלה למדוד תנועה העור כדי להסיק kinאמאם משותף, ולכן להכיל שגיאות תנועה בעור3.
מחקרים cadaveric שימשו כדי להעריך טווחים של תנועה, חוסר יציבות, והקשר אזורים4,5,6. גישה זו יכולה למדוד שינויים קטנים במפרקים קטנים באמצעות CT או חיישנים אופטיים המחוברים ישירות לעצם באמצעות פינים או ברגים. מודלים cadaveric בעיקר להעריך תנועות פסיבי, למרות מספר מפעילים שימשו כדי להחיל כוחות חיצוניים הגידים כדי לדמות תנועה דינמית7. תנועה משותפת פעילה ניתן למדוד על ידי שיטות הרישום 2D-3D, התאמת תמונות 3DCT לתמונות 2D fluoroscopy. למרות שרמת הדיוק של תהליך ההרשמה נותרת במחלוקת, רמת הדיוק המדווחת גבוהה מספיק בדרך כלל לקינמטיקה משותפת גדולה8,9. עם זאת, לא ניתן להחיל שיטה זו על עצמות קטנות או על עצמות מרובות בחללים צרים.
לעומת זאת, 4DCT היא שיטת CT דינמית המשיג סדרה של נתונים נפחי. ניתן לנתח תנועות משותפות פעילות באמצעות גישה זו10. טכנולוגיה זו מספקת נתונים מדויקים תלת-ממדיים של כל החומרים בתוך ה-CT gantry. התנועות המשותפת בתלת מימד מראות בבירור את הצופה. עם זאת, המתאר הקינמטיקה משותפת מסדרה כזו של נתוני נפח עדיין קשה, כי כל העצמות נעות ואין ציוני דרך ניתן לעקוב במהלך התנועות הפעילות ב vivo.
פיתחנו שיטה עבור ניתוח 4DCT המספק את vivo משותף משותפת של כל העצמות סביב המפרק במהלך תנועות פעיל. מטרת מאמר זה היא להציג את השיטה שלנו, את הטכניקה הרציפה 3D תלת-ממד הרישום עבור ניתוח 4DCT, ולהציג תוצאות הנציג המתקבל באמצעות שיטה זו.

<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

טומוגרפיה ממוחשבת בעלת ארבעה מימדים (4DCT) מספקת סדרה של נתוני נפח והצגת תנועות משותפות. עם זאת, אנליזה נומרית של נתונים 4DCT נשאר קשה כי פילוח בכל מסגרות נפחי הוא זמן רב. כיוונו לנתח משותף הקינמטיקה באמצעות שיטה רציפה 3D-3D הרישום כדי לספק את kinאמאם של העצם נע ביחס העצם קבוע למחצה באמצעות נתונים DICOM 4DCT ותוכנה קיימת. נתוני פני השטח של עצמות המקור. משוחזרים מ-3DCT נתוני פני השטח הגזוז מותאמים בהתאמה לנתוני פני השטח מהמסגרת הראשונה ב-4DCT. משטחים מגזומים אלה מותאמים באופן רציף עד למסגרת האחרונה. תהליכים אלה מספקים מידע מיקומי לעצמות היעד בכל המסגרות של 4DCT. לאחר מערכות הקואורדינטות של עצמות היעד הם החליטו, התרגום זוויות סיבוב בין כל שתי עצמות ניתן לחשב. ניתוח 4DCT זה מציע יתרונות בניתוח קימטי של מבנים מורכבים כגון עצמות שורש כף היד או טארסאל. עם זאת, תנועות מהיר או בקנה מידה גדול לא ניתן לאתר בגלל חפצי תנועה.

אנו מתארים את התנועה של השוקה במהלך הארכת הברך. מפרק הברך הוצב בתוך ה-CT. כרית משולש שימש לתמיכה בעצם הירך בתנוחת ההתחלה. הברך הורחבה למצב ישר במהלך 10 ס מ. חשיפה לקרינה נמדדה. בנוסף 4dct, 3dct סטטי של עצם הירך, שוקה, ו צלחית בוצעה. נתוני המשטח של עצם הירך. והשוקה שוחזרו הסף של מספרי ...

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

ניתחנו מידע משותף. מנתוני טומוגרפיה ממדית שיטת הרישום הרציפה תלת-ממדית למחצה מספקת את הקינמטיקה של העצם הנעה ביחס לעצם הנושא מנתוני טומוגרפיה ממוחשבת בארבעה מימדים.

4-מימדי ניתוח CT באמצעות 3D סדרתית-3D הרישום

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

שיטה לשחזור התנועה של עצם נעה ביחס לעצם הקבועה מנתוני CT 4D, המקלה על התיאור של קינמטיקה משותפת מפורטת. לאחר שנוצר הרך של העצם כולה, ונקודות הייחוס שלך נבחרו, רוב תהליכי השחזור יושלמו באופן אוטומטי. עם מפרק היעד של הנושא בתוך GANTRY CT של תמונת CT 4D, לבקש מהנושא להזיז את המפרק במהלך זמן הסריקה 10 שניות, תוך קבלת סדרה של נתוני נפח.לפילוח חצי אוטומטי של נתוני ה- CT תלת-מימדי, טען את נתוני ה- CT DICOM לתוכנה המתאימה ולחץ על ערוך שדה תווית חדש כדי לפתוח את שדה התווית. זהה איזה ערך סף של בדיקת CT מתאים כדי לחלץ עצם קליפת המוח מעצם המקור, ובחר חומרים עם ערכי ההטלה CT מעל הסף. בדוק את התווית לבחירת קליפת העצם ולהשתמש בכלי עריכה מתאים כדי לשנות באופן ידני את הסימון.כדי ליצור את נתוני פני השטח מנתוני מיקום קליפת העצם המסומן, לחץ על צור משטח ולהשתמש במחוון כדי להחליק את המידה. לאחר מכן לחץ על החל. כדי לשמור את נתוני פני השטח בתבנית STL, לחץ על קובץ וייצא נתונים בשם ובחר STL בינארי ליטל אנדיאן.כדי לבצע פילוח אוטומטי של נתוני נפח CT 4D, השתמש במודול קריאת DICOM בתוכנת התכנות כדי לחלץ את הנתונים הגיאומטריים המציגים את ערכי ההטשה של CT מעל הסף מכל 51 המסגרות של נתוני CT 4D. לאחר מכן השתמש בקובץ Script לעיבוד אצווה כדי לשחזר את כל נתוני פני השטח של ענן הנקודות עם ערכי ההטמנה הגבוהים יותר של CT מאשר הסף עבור כל מסגרות ה- CT באיכות 4D בתוכנת עיבוד התמונה. כדי לבצע רישום משטח מ- CT תלת-מימדי סטטי למסגרת הראשונה של ה- CT 4D, השתמש בפונקציית שלב הבחירה כדי לחתוך את העצמות ב- CT תלת-מימדי סטטי לנתונים חלקיים של מקטע הכלולים בכל המסגרות של נתוני סרט ה- CT 4D.נתוני פני השטח של CT 4D הם מקטעים חלקיים בלבד שייכללו בכל תמונת אמצעי אחסון, מכיוון שרישום פני השטח דורש שנקודת נתוני משטח אחת תיכלל במשטח אחר. השתמש בפונקציה נקודות בחירה כדי לבחור שלושה ציוני דרך בעצמות הקבועות והמזיזות שניתן לזהות בקלות מפני השטח ה-CT תלת-מימדיים החתוך ומנתוני פני השטח של המסגרת הראשונה של CT 4D בתוכנת עריכת רשת שינוי תלת-מימדית. לאחר מכן התאם את העצמות החלקיות הקבועות והמזיזות בערך במסגרת הראשונה של נתוני פני השטח של CT 4D בהתאם לציוני הדרך שנבחרו, ולהשתמש באלגוריתם הנקודה הקרובה ביותר כדי לבצע רישום פני שטח בתוכנת קוד פתוח.כדי לבצע רישום משטח רציף, השתמש במודול הנקודה הקרובה ביותר בתוכנת קוד פתוח כדי להתאים תחילה את המשטחים החלקיים של העצם הקבועה במסגרת CT 4D הראשונה על פני השטח של המסגרת השנייה. לאחר מכן, לשחזר תנועת עצם נעה ביחס לעצם הקבועה. כאשר נמדדו פרמטרי הסיבוב, הגדר את מערכות הקואורדינטות של העצמות הקבועות והזזות.הנתונים לדוגמה של קינמטיקה בברך מראים כי זווית ורוס של השוקה יורדת בהדרגה ככל שהטיביה מורחבת. הסיבוב החיצוני של הטיביאל עולה בסוף ההארכה, בהתאם לתנועת הבית של הברך בדוחות קודמים. גרפים של השגיאה עבור תרגום וסיבוב מראים כי השגיאה נסבלת עבור אורכי עצם הירך ארוכים מ- 9% מהאורך כולו, ואורך השוקה ארוך יותר מ- 7% מהאורך כולו, מכיוון עובי פרוסת ה- CT הוא 0.5 מילימטרים וחרג מגודל השגיאה.בנוסף, החישוב של patellar kinematics מדגים כי ההטיה לצד השני של פתלה תואמת את זווית כיפוף הברך. שחזור פני השטח של קליפת העצם צריך להיבדק חזותית ועשוי לדרוש פילוח ידני. לאחרונה, מחקרים רבים של פילוחים אוטומטיים השתמשו באמצעות טכניקות אלה, שחזור יכול להתבצע באופן אוטומטי.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Improved Visualization and Quantitative Analysis of Drug Effects Using Micropatterned Cells

ויזואליזציה שיפור ניתוח כמותי של השפעות התרופה באמצעות תאים 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

פליטת אור הדמיה עבור הערכת התגובה החיסונית לאחר השתלת רקמת לב הנדסי (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

ברזולוציה גבוהה 3D הדמיה של Ex-Vivo דגימות ביולוגיות באמצעות מיקרו-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

Microarrays פולימר לגילוי תפוקה גבוהה של 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

פיגומים דיווח עצמי לתרבית תאים 3-Dimensional

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

ניתוח שיטתי של<em&gt; במבחנה</em&gt; תא רולינג באמצעות מערכת microfluidic צלחת רב גם

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

אפיון של קשקשים דגים שכבתיים Multi-(<em&gt; מרית Atractosteus</em&gt;) באמצעות Nanoindentation, רנטגן CT, FTIR, וSEM

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

Electroporator למשלוח סדרתית מולקולרי בסיוע וורטקס microscale

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

בודה מצעים מורכבים תרבות באמצעות רובוטית microcontact הדפסה (R-μCP) והתמר נוקלאופילית סדרתית

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

סריקת שקופיות אוטומטיים, פילוח ברקמות שכותרתו Fluorescently באמצעות מערכת ניתוח Widefield גבוהה-תוכן

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