Name: four-dimensional ct analysis using sequential 3d-3d registration
Uploaded: 2019-11-23T13:00:00
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이 연구는 우리 기관의 기관 검토 위원회 (승인 번호 : 20150128)에 의해 승인되었습니다.

여기에 설명된 모든 방법은 게이오 대학 의과 대학의 기관 검토 위원회에 의해 승인되었습니다.
참고: 관절 운동학은 고정된 골격 주위의 움직이는 뼈의 모션을 재구성하여 측정됩니다. 무릎 관절 운동학의 경우 대퇴골은 고정 된 뼈로 정의되고 경골은 움직이는 뼈로 정의됩니다.
1. CT 화상 진찰 프로토콜
<ol><li>CT 컴퓨터를 설정합니다. 320검출기-로우 CT ...

<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>

우리의 방법은 전체 뼈의 움직임을 시각화하고 정량화 할 수 있으며 4DCT 데이터에서 고정 된 뼈에 대해 움직이는 뼈의 수치 위치 데이터를 제공합니다. 관절 운동학을 측정하기 위해 많은 도구가 제안되었습니다. 모션 스킨 마커는 오랜 시간 동안 전체 신체 움직임을 분석할 수 있습니다. 그러나이 방법은 피부 모션 오류3을포함합니다. 관절 운동학은 인접한 뼈의 움직임에서 추?...

관절 운동학은 모션 캡처 센서, 2D-3D 등록 및 시체 연구와 같은 여러 가지 방법론을 사용하여 설명되었습니다. 각 방법에는 특정 장점과 단점이 있습니다. 예를 들어 모션 캡처 센서는 피사체1,2에센서가 있거나 없는 적외선 카메라를 사용하여 빠르고 대규모의 모션을 측정할 수 있습니다. 그러나 이러한 방법은 관절 운동학을 추론하기 위해 피부 운동을 측정하므로 피부 운동 오류3을포함합니다.
시체 연구는 운동, 불안정성 및 접촉 영역4,5,6의범위를 평가하는 데 사용되었습니다. 이 접근법은 핀이나 나사를 사용하여 뼈에 직접 부착된 CT 또는 광학 센서를 사용하여 작은 관절의 작은 변화를 측정할 수 있습니다. 카다브릭 모델은 주로 수동 모션을 평가할 수 있지만 여러 액추에이터가 동적 모션7을시뮬레이션하기 위해 힘줄에 외부 힘을 적용하는 데 사용되었습니다. 액티브 조인트 모션은 2D-3D 등록 기술로 측정할 수 있으며 3DCT 이미지를 2D 형광 투시 영상과 일치시킬 수 있습니다. 등록 과정의 정확성은 여전히 논란의 여지가 있지만, 보고된 정확도는 일반적으로 대형 관절 운동학8,9에대해 충분히 높다. 그러나 이 방법은 좁은 공간에서 작은 골격이나 여러 골격에 적용할 수 없습니다.
반면, 4DCT는 일련의 체적 데이터를 가져오는 동적 CT 방법입니다. 액티브 조인트 모션은 이러한 접근법10을사용하여 분석될 수 있다. 이 기술은 CT 갠트리 내부의 모든 물질의 정확한 3D 위치 데이터를 제공합니다. 3D 조인트 모션은 뷰어에서 명확하게 시각화됩니다. 그러나 이러한 일련의 볼륨 데이터에서 관절 운동학을 설명하는 것은 모든 골격이 움직이고 생체 내에서 활성 운동 중에 랜드마크를 추적할 수 없기 때문에 여전히 어렵습니다.
우리는 활성 운동 중에 관절 주위의 전체 뼈의 생체 내 관절 운동학을 제공하는 4DCT 분석을위한 방법을 개발했습니다. 이 문서의 목적은 4DCT 분석을 위한 순차적 3D-3D 등록 기법을 제시하고 이 방법을 사용하여 얻은 대표적인 결과를 보여주는 것입니다.

<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

4차원 컴퓨터 단층 촬영(4DCT)은 일련의 볼륨 데이터를 제공하고 관절 움직임을 시각화합니다. 그러나 모든 체적 프레임의 세분화는 시간이 많이 걸리기 때문에 4DCT 데이터의 수치 분석은 여전히 어렵습니다. 우리는 순차적 3D-3D 등록 기술을 사용하여 관절 운동학을 분석하여 4DCT DICOM 데이터와 기존 소프트웨어를 사용하여 고정 된 뼈에 대하여 움직이는 뼈의 운동학을 반자동으로 제공하는 것을 목표로했습니다. 원본 골격의 표면 데이터는 3DCT에서 재구성됩니다. 트리밍된 표면 데이터는 각각 4DCT의 첫 번째 프레임의 표면 데이터와 일치합니다. 이러한 잘린 서피스는 마지막 프레임까지 순차적으로 일치합니다. 이러한 프로세스는 4DCT의 모든 프레임에서 대상 골격에 대한 위치 정보를 제공합니다. 대상 골격의 좌표계가 결정되면 두 골격 간의 변환 및 회전 각도를 계산할 수 있습니다. 이 4DCT 분석은 손목 뼈 또는 타르살 뼈와 같은 복잡한 구조의 운동학적 분석에서 이점을 제공합니다. 그러나 모션 아티팩트로 인해 빠른 모션또는 대규모 모션을 추적할 수 없습니다.

우리는 무릎 확장 중 경골의 움직임을 설명합니다. 무릎 관절은 CT 갠트리에 위치시켰다. 삼각형 베개는 시작 위치에서 대퇴골을 지원하기 위해 사용되었다. 무릎은 10s. 방사선 노출의 과정을 통해 직선 위치로 확장되었다. 4DCT 이외에, 전체 대퇴골, 경골 및 슬개골의 정적 3DCT가 수행되었다. 전체 대퇴골과 경골의 표면 데이터를 재구성했습니다. 골 피질의 HU 수에 대한 임?...

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

우리는 4차원 컴퓨터 단층 촬영 데이터에서 관절 운동학을 분석했습니다. 순차적 3D-3D 등록 방법은 4차원 컴퓨터 단층 촬영 데이터로부터 피사체 뼈에 대하여 움직이는 뼈의 운동학을 반자동으로 제공한다.

순차적 3D-3D 등록을 이용한 4차원 CT 분석

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

4D CT 데이터로부터 고정된 골격에 대하여 움직이는 뼈의 움직임을 재구성하여 상세한 관절 운동학에 대한 설명을 용이하게 하는 방법. 전체 골격의 소프트가 만들어지고 참조점이 선택되면 대부분의 재구성 프로세스가 자동으로 완료됩니다. 4D CT 이미지의 CT 갠트리 내부의 피사체의 대상 조인트로, 일련의 볼륨 데이터를 획득하면서 10초 스캔 시간 동안 관절을 이동하도록 피사체에게 요청한다.3D CT 데이터의 표면 반자동 세분화의 경우 CT DICOM 데이터를 적절한 소프트웨어에 로드하고 새 레이블 필드 편집을 클릭하여 레이블 필드를 엽니다. 소스 골격에서 피질 골격을 추출하는 데 적합한 임계값 CT 감쇠 값을 식별하고 임계값 을 초과하는 CT 감쇠 값을 가진 재료를 선택합니다. 라벨에서 뼈 피질 선택을 확인하고 적절한 편집 도구를 사용하여 표시를 수동으로 수정합니다.레이블이 표시된 골격 피질 위치 데이터에서 표면 데이터를 생성하려면 Surface 생성을 클릭하고 슬라이더를 사용하여 범위를 부드럽게 합니다. 그런 다음 적용을 클릭합니다. STL 형식으로 표면 데이터를 저장하려면 파일 및 내보내기 데이터 As를 클릭하고 STL 바이너리 리틀 엔디안을 선택합니다.4D CT 볼륨 데이터의 자동 세분화를 수행하려면 프로그래밍 소프트웨어의 DICOM 판독 모듈을 사용하여 4D CT 데이터의 모든 51프레임에서 임계값 이상의 CT 감쇠 값을 나타내는 기하학적 데이터를 추출합니다. 그런 다음 일괄 처리 스크립트를 사용하여 이미지 처리 소프트웨어의 모든 4D CT 프레임에 대한 임계값보다 CT 감쇠 값이 높은 점 구름의 모든 표면 데이터를 재구성합니다. 정적 3D CT에서 4D CT의 첫 번째 프레임으로 표면 등록을 수행하려면 선택 단계 함수를 사용하여 정적 3D CT의 골격을 4D CT 동영상 데이터의 모든 프레임에 포함된 부분 세그먼트 데이터로 다듬습니다.4D CT 표면 데이터는 표면 등록에 하나의 표면 데이터 점이 다른 표면에 포함되어야 하기 때문에 각 볼륨 이미지에 포함될 부분 세그먼트일 뿐입니다. 선택 점 함수를 사용하여 트리밍된 3D CT 표면과 3D 메시 편집 소프트웨어에서 4D CT의 첫 번째 프레임의 표면 데이터에서 쉽게 식별할 수 있는 고정 및 이동 골격에서 세 개의 랜드마크를 선택합니다. 그런 다음 선택한 랜드마크에 따라 4D CT 표면 데이터의 첫 번째 프레임에서 부분 고정 및 이동 골격을 대략 일치시키고 반복적인 가장 가까운 점 알고리즘을 사용하여 오픈 소스 소프트웨어에서 표면 등록을 수행합니다.순차적 표면 등록을 수행하려면 오픈 소스 소프트웨어의 반복적 가장 가까운 점 모듈을 사용하여 첫 번째 4D CT 프레임에서 고정된 골격의 부분 표면을 두 번째 프레임의 표면 데이터에 먼저 일치시합니다. 그런 다음 고정 된 골격에 대하여 움직이는 뼈 모션을 재구성합니다. 회전 매개 변수를 측정한 경우 고정 및 이동 골격의 좌표 계수를 정의합니다.무릎 운동학의 예 데이터는 경골의 Varus 각도가 경골이 확장됨에 따라 점차적으로 감소한다는 것을 보여줍니다. 확장의 끝에 경골 외부 회전 증가, 이전 보고서에서 무릎의 홈 움직임에 해당. 번역 및 회전에 대한 오차 그래프는 CT 슬라이스 두께가 0.5 밀리미터이기 때문에 대퇴골 길이의 9% 이상, 경골 길이가 전체 길이의 7%보다 길어지고 오차 크기를 초과한다는 것을 보여준다.또한 슬개골 운동학의 계산은 슬개골의 측면 기울기가 무릎 굴곡 각도에 해당한다는 것을 보여줍니다. 뼈 피질의 표면 재구성은 시각적으로 검사되어야하며 수동 세분화가 필요할 수 있습니다. 최근에는 이러한 기술을 사용하여 자동 세분화에 대한 많은 연구가 사용되었으며, 재구성은 자동으로 수행될 수 있습니다.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Improved Visualization and Quantitative Analysis of Drug Effects Using Micropatterned Cells

Micropatterned 세포를 사용하여 약물의 영향 향상된 시각화 및 정량 분석

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

연구

생체공학

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

엔지니어링된 심장 조직 이식 다음과 같은 면역 반응의 평가 (EHT)에 대한 Bioluminescence 이미징

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

고해상도 3D 영상의 전 VIVO</em마이크로 중부 표준시로> 생물 학적 샘플

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

Biomaterials 높은 처리량 발견을위한 폴리머 Microarrays

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

3 차원 세포 배양을위한 자기보고 발판

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

의 체계적인 분석<em&gt; 체외</em멀티 웰 플레이트 미세 유체 시스템을 사용하여&gt; 셀 롤링

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

다층 물고기 비늘 (의 특성<em&gt; Atractosteus 주걱</em&gt;) 나노 인 덴 테이션, X-선 CT, FTIR, 및 SEM을 사용하여

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

마이크로 소용돌이를 이용한 순차 분자 전달을위한 Electroporator을

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

로봇 미세 접촉 인쇄 (R-μCP)를 사용하여 복합 문화 기판 및 순차 친 핵성 치환 제조

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

자동된 슬라이드 스캔 및 Widefield 하이 콘텐츠 분석 시스템을 사용 하 여 붙일 표시 된 조직에서 시장 세분화

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