Name: four-dimensional ct analysis using sequential 3d-3d registration
Uploaded: 2019-11-23T13:00:00
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Questo studio è stato approvato dall'Institutional Review Board del nostro istituto (numero di approvazione: 20150128).

Tutti i metodi qui descritti sono stati approvati dall'Institutional Review Board della Keio University School of Medicine.
NOTA: la cinematica congiunta viene misurata ricostruendo il movimento di un osso in movimento intorno a un osso fisso. Per la cinematica articolare del ginocchio, il femore è definito come l'osso fisso e la tibia è definita come l'osso in movimento.
1. Protocollo di imaging CT
<ol><li>Impostare la macchina TAC. Acquisire esami TC con un si...

<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>

Il nostro metodo consente la visualizzazione e la quantificazione dei movimenti di ossa intere e fornisce dati numerici di posizione dell'osso in movimento rispetto all'osso fisso dai dati 4DCT. Sono stati suggeriti molti strumenti per misurare la cinematica articolare. I marcatori della pelle di movimento possono analizzare i movimenti totali del corpo per un lungo periodo di tempo. Tuttavia, questo metodo contiene gli errori di movimento della pelle3. La cinematica articolare deve essere stimata...

La cinematica congiunta è stata descritta utilizzando una serie di metodologie, come sensori di motion capture, registrazione 2D-3D e studi cadaverici. Ogni metodo presenta vantaggi e svantaggi specifici. Ad esempio, i sensori di motion capture possono misurare movimenti veloci su larga scala utilizzando telecamere a infrarossi con o senza sensori sul soggetto1,2. Tuttavia, questi metodi misurano il movimento della pelle per dedurre la cinematica articolare e quindi contengono errori di movimento cutaneo3.
Studi Cadaverici sono stati utilizzati per valutare intervalli di movimento, instabilità, e le aree di contatto4,5,6. Questo approccio può misurare piccoli cambiamenti in piccoli giunti utilizzando sensori TC o ottici collegati direttamente all'osso utilizzando perni o viti. I modelli cadaverici possono principalmente valutare i movimenti passivi, anche se sono stati utilizzati più attuatori per applicare forze esterne ai tendini per simulare il movimento dinamico7. Il movimento congiunto attivo può essere misurato con tecniche di registrazione 2D-3D, abbinando immagini 3DCT a immagini fluoroscopia 2D. Anche se l'accuratezza del processo di registrazione rimane controversa, l'accuratezza riportata è generalmente abbastanza alta per la cinematica congiunta di grandidimensioni 8,9. Tuttavia, questo metodo non può essere applicato a piccole ossa o ossa multiple in spazi ristretti.
Al contrario, 4DCT è un metodo CT dinamico che ottiene una serie di dati volumetrici. I movimenti articolari attivi possono essere analizzati con questo approccio10. Questa tecnologia fornisce dati di posizione 3D precisi di tutte le sostanze all'interno della gantry CT. I movimenti articolari 3D sono chiaramente visualizzati in uno spettatore. Tuttavia, descrivere la cinematica congiunta da una tale serie di dati di volume è ancora difficile, perché tutte le ossa si muovono e nessun punto di riferimento può essere rintracciato durante i movimenti attivi in vivo.
Abbiamo sviluppato un metodo per l'analisi 4DCT che fornisce la cinematica articolare in vivo di intere ossa intorno all'articolazione durante i movimenti attivi. Lo scopo di questo articolo è quello di presentare il nostro metodo, la tecnica di registrazione 3D-3D sequenziale per l'analisi 4DCT e mostrare risultati rappresentativi ottenuti con questo metodo.

<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

La tomografia computerizzata quadridimensionale (4DCT) fornisce una serie di dati di volume e visualizza i movimenti articolari. Tuttavia, l'analisi numerica dei dati 4DCT rimane difficile perché la segmentazione in tutti i fotogrammi volumetrici richiede molto tempo. Abbiamo cercato di analizzare la cinematica articolare utilizzando una tecnica di registrazione 3D-3D sequenziale per fornire la cinematica dell'osso in movimento rispetto all'osso fisso in modo semiautomatico utilizzando i dati DICOM 4DCT e il software esistente. I dati di superficie degli ossi di origine vengono ricostruiti da 3DCT. I dati di superficie tagliati vengono rispettivamente abbinati ai dati di superficie del primo fotogramma in 4DCT. Queste superfici tagliate vengono abbinate in sequenza fino all'ultimo fotogramma. Questi processi forniscono informazioni di posizione per le ossa bersaglio in tutti i frame del 4DCT. Una volta decisi i sistemi di coordinate delle ossa di destinazione, è possibile calcolare gli angoli di traslazione e rotazione tra due ossa qualsiasi. Questa analisi di 4DCT offre vantaggi nelle analisi cinematiche di strutture complesse come le ossa carpale o tarsale. Tuttavia, i movimenti veloci o su larga scala non possono essere tracciati a causa di artefatti di movimento.

Descriviamo il movimento della tibia durante l'estensione del ginocchio. L'articolazione del ginocchio era posizionata nel gantry CT. Un cuscino a triangolo è stato utilizzato per sostenere il femore nella posizione di partenza. Il ginocchio è stato esteso in una posizione dritta nel corso di 10 s. È stata misurata l'esposizione alle radiazioni. Oltre al 4DCT, è stato eseguito statico 3DCT dell'intero femore, tibia e rotula. Sono stati ricostruiti i dati di superficie dell'intero femo...

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

Abbiamo analizzato la cinematica congiunta da dati di tomografia computerizzata quadridimensionali. Il metodo di registrazione 3D-3D sequenziale fornisce semiautomatica la cinematica dell'osso in movimento rispetto all'osso del soggetto dai dati di tomografia calcolata quadridimensionali.

Analisi CT quadridimensionale mediante registrazione sequenziale 3D-3D

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

Un metodo per ricostruire il movimento di un osso in movimento rispetto all'osso fisso dai dati 4D CT, facilitando la descrizione della cinematica articolare dettagliata. Una volta creato il morbido dell'osso intero e selezionati i punti di riferimento, la maggior parte dei processi di ricostruzione verrà completata automaticamente. Con il giunto di destinazione del soggetto all'interno del portale CT dell'immagine 4D CT, chiedi al soggetto di spostare il giunto durante il tempo di scansione di 10 secondi, ottenendo al contempo una serie di dati sul volume.Per la segmentazione semiautomatica di superficie dei dati CT 3D, caricare i dati CT DICOM nel software appropriato e fare clic su Modifica nuovo campo etichetta per aprire il campo etichetta. Identificare il valore di attenuazione della TC soglia appropriato per estrarre l'osso corticale dall'osso di origine e selezionare materiali con valori di attenuazione TC superiori alla soglia. Controllare l'etichetta per la selezione della corteccia ossea e utilizzare uno strumento di modifica appropriato per modificare manualmente la demarcazione.Per generare i dati di superficie dai dati di posizione della corteccia ossea etichettata, fate clic su Genera superficie (Generate Surface) e utilizzate il dispositivo di scorrimento per smussare l'estensione. Quindi fare clic su Applica. Per salvare i dati di superficie in formato STL, fate clic su File ed esporta dati con nome (Export Data As) e selezionate Little Endian binario STL.Per eseguire una segmentazione automatica dei dati del volume 4D CT, utilizzare il modulo di lettura DICOM nel software di programmazione per estrarre i dati geometrici che mostrano i valori di attenuazione CT al di sopra della soglia da tutti i 51 fotogrammi dei dati 4D CT. Quindi utilizzare uno script di elaborazione batch per ricostruire tutti i dati di superficie della nuvola di punti con valori di attenuazione CT più elevati rispetto alla soglia per tutti i frame CT 4D nel software di elaborazione delle immagini. Per eseguire la registrazione della superficie dalla TC 3D statica al primo fotogramma della TC 4D, utilizzare la funzione di fase di selezione per tagliare le ossa in una TC 3D statica in dati di segmento parziale inclusi in tutti i fotogrammi dei dati del filmato 4D CT.I dati di superficie CT 4D sono solo segmenti parziali che verranno inclusi in ogni immagine del volume, perché la registrazione della superficie richiede che un punto dati di superficie sia incluso in un'altra superficie. Utilizzate la funzione Pick Points per selezionare tre punti di riferimento nelle ossa fisse e mobili che possono essere facilmente identificate dalla superficie CT 3D rifilata e dai dati di superficie del primo fotogramma di 4D CT nel software di editing mesh 3D. Quindi abbinare le ossa parziali fisse e mobili all'incirca sul primo fotogramma dei dati di superficie 4D CT in base ai punti di riferimento selezionati e utilizzare l'algoritmo iterativo del punto più vicino per eseguire la registrazione della superficie nel software open source.Per eseguire una registrazione sequenziale della superficie, utilizzare il modulo iterativo punto più vicino nel software open source per abbinare prima le superfici parziali dell'osso fisso nel primo fotogramma CT 4D sui dati di superficie del secondo fotogramma. Quindi, ricostruire il movimento osseo in movimento rispetto all'osso fisso. Una volta misurati i parametri di rotazione, definire i sistemi di coordinate delle ossa fisse e mobili.I dati di esempio della cinematica del ginocchio mostrano che l'angolo di Varo della tibia diminuisce gradualmente man mano che la tibia viene estesa. La rotazione esterna tibiale aumenta alla fine dell'estensione, corrispondente al movimento interno del ginocchio nei rapporti precedenti. I grafici dell'errore di traslazione e rotazione mostrano che l'errore è tollerabile per lunghezze del femore superiori al 9% dell'intera lunghezza e lunghezze di tibia più lunghe del 7% dell'intera lunghezza, poiché lo spessore della fetta CT è di 0,5 milimetri e supera la dimensione dell'errore.Inoltre, il calcolo della cinematica patellare dimostra che l'inclinazione laterale della rotula corrisponde all'angolo di flessione del ginocchio. La ricostruzione superficiale della corteccia ossea deve essere controllata visivamente e può richiedere una segmentazione manuale. Recentemente, molti studi di segmentazioni automatiche hanno utilizzato Utilizzando queste tecniche, la ricostruzione può essere eseguita automaticamente.

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

Analisi sistematica delle<em&gt; In Vitro</em&gt; Cella rotolamento Utilizzando un piatto multi-ben Sistema Microfluidic

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

Caratterizzazione di Fish Scales Sovrapposizione (<em&gt; Atractosteus spatola</em&gt;) Usando Nanoindentazione, X-ray CT, FTIR e 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

Microscala Vortex-assistita Elettroporatore per sequenziale molecolare di consegna

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

Realizzazione substrati di coltura complessi utilizzando robotica microcontact stampa (R-μCP) e sequenziale Sostituzione nucleofila

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

Scansione automatizzata Slide e segmentazione nei tessuti fluorescente-identificati utilizzando un sistema di analisi di Widefield ad alto contenuto

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