Name: four-dimensional ct analysis using sequential 3d-3d registration
Uploaded: 2019-11-23T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Four-Dimensional CT Analysis Using Sequential 3D-3D Registration at JoVE.com

Denne studien ble godkjent av den institusjonelle Review Board av vår institusjon (godkjenningsnummer: 20150128).

Alle metodene som beskrives her, er godkjent av det institusjonelle gjennomgang styret ved Keio University School of Medicine.
Merk: felles kinematikk måles ved å rekonstruere bevegelsen til et bevegelig bein rundt et fast bein. For kneleddet kinematikk, er femur definert som den faste bein og Tibia er definert som den bevegelige bein.
1. CT bilde protokoll
<ol><li>Sett opp CT-maskinen. Skaff CT undersøkelser med et 320-detektor-rad CT-system for å muliggjøre...

<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>

Vår metode tillater visualisering og kvantifisering av bevegelser av hele bein og gir numerisk posisjonsdata av det bevegelige benet med hensyn til den faste bein fra 4DCT data. Mange verktøy har blitt foreslått for å måle felles kinematikk. Motion Skin markører kan analysere hele kroppen bevegelser over lang tid. Denne metoden inneholder imidlertid hud bevegelses feil3. Felles kinematikk bør anslås fra bevegelse av tilstøtende bein. Metoden 2D-3D-registrering bruker gjennomlysning og ang...

Felles kinematikk har blitt beskrevet ved hjelp av en rekke metoder, for eksempel motion capture sensorer, 2D-3D-registrering, og avdød studier. Hver metode har spesifikke fordeler og ulemper. Motion capture-sensorer kan for eksempel måle raske bevegelser i stor skala ved hjelp av infrarøde kameraer med eller uten sensorer på motivet1,2. Men disse metodene måle huden bevegelse for å antyde felles kinematikk, og derfor inneholder hud bevegelses feil3.
Avdød studier har blitt brukt til å evaluere områder av bevegelse, ustabilitet, og kontaktområder4,5,6. Denne tilnærmingen kan måle små endringer i små skjøter ved hjelp av CT eller optiske sensorer festet direkte til benet ved hjelp av pinner eller skruer. Avdød-modeller kan i hovedsak evaluere passive bevegelser, selv om flere aktuatorer har blitt brukt til å påføre eksterne krefter til sener for å simulere dynamisk bevegelse7. Aktiv skjøt bevegelse kan målt av 2D-3D registrering teknikker, passer 3DCT profilen å 2D gjennomlysning profilen. Selv om nøyaktigheten av registreringsprosessen er kontroversiell, er den rapporterte nøyaktigheten generelt høy nok for storefelles kinematikk. Imidlertid kan denne metoden ikke brukes til små bein eller flere bein i trange områder.
4DCT er derimot en dynamisk CT-metode som henter en rekke volumdata. Aktive felles bevegelser kan analyseres ved hjelp av denne tilnærmingen10. Denne teknologien gir presis 3D posisjonsdata av alle stoffer inne i CT-Portal. 3D felles bevegelser er tydelig visualisere i en seer. Men å beskrive felles kinematikk fra en slik serie av volumdata er fortsatt vanskelig, fordi alle beina er i bevegelse og ingen landemerker kan spores under den aktive bevegelser in vivo.
Vi utviklet en metode for 4DCT analyse som gir in vivo felles kinematikk av hele bein rundt leddet under aktive bevegelser. Målet med denne artikkelen er å presentere vår metode, sekvensiell 3D-3D registrering teknikk for 4DCT analyse, og vise representative resultater oppnås ved hjelp av denne metoden.

<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

Fire-dimensjonal beregnet tomografi (4DCT) gir en rekke volumdata og visualiserer felles bevegelser. Numerisk analyse av 4DCT data er imidlertid fortsatt vanskelig, fordi segmentering i alle volum RAM mer er tidkrevende. Vi hadde som mål å analysere felles kinematikk ved hjelp av en sekvensiell 3D-3D registrerings teknikk for å gi kinematikk til det bevegelige benet med hensyn til den faste Ben semiautomatically ved hjelp av 4DCT DICOM-data og eksisterende programvare. Surface-data av kilde beina er rekonstruert fra 3DCT. De trimmet overflate dataene er henholdsvis matchet med overflate data fra den første rammen i 4DCT. Disse trimmet overflatene er sekvensielt matchet til den siste rammen. Disse prosessene gir posisjonsinformasjon for mål bein i alle rammer i 4DCT. Når koordinatsystemer av målet bein er bestemt, oversettelse og rotasjon vinkler mellom to bein kan beregnes. Dette 4DCT analyse gir fordeler i Kinematisk analyser av komplekse strukturer som carpal eller tarsal bein. Raske eller store bevegelser kan imidlertid ikke spores på grunn av bevegelses artefakter.

Vi beskriver bevegelsen av Tibia under kneet forlengelse. Kneleddet ble plassert i CT-Portal. En trekant pute ble brukt til å støtte femur i startposisjon. Kneet ble utvidet til en rett posisjon i løpet av 10 s. strålingseksponeringen ble målt. I tillegg til 4DCT, ble statiske 3DCT av hele femur, Tibia, og patella utført. Surface data av hele femur og Tibia ble rekonstruert. Terskelen for HU tall av bein cortex ble satt som 250 HU og overflaten data av alle 51 rammer ble rekonstruer...

Watch this Scientific Journal Video about Four-Dimensional CT Analysis Using Sequential 3D-3D Registration at JoVE.com

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

Vi analyserte felles kinematikk fra fire-dimensjonale beregnet tomografi data. Den sekvensielle 3D-3D registreringsmetoden semiautomatically gir kinematikk av den bevegelige bein med hensyn til motivet bein fra fire-dimensjonale beregnet tomografi data.

Fire-dimensjonal CT-analyse ved bruk av sekvensiell 3D-3D-registrering

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

En metode for å rekonstruere bevegelsen til et bevegelig bein med hensyn til det faste beinet fra 4D CT-data, noe som letter beskrivelsen av detaljert felles kinematikk. Når den myke av hele beinet er opprettet, og referansepunktene dine er valgt, vil de fleste rekonstruksjonsprosessene bli fullført automatisk. Med målleddet til motivet inne i CT-gantry av 4D CT-bildet, be motivet om å flytte leddet i løpet av 10-sekunders skannetid, mens du får en rekke volumdata.Hvis du vil ha halvautomatisk segmentering av 3D CT-dataene, laster du CT DICOM-dataene inn i riktig programvare og klikker Rediger nytt etikettfelt for å åpne etikettfeltet. Identifiser hvilken terskel CT-dempingsverdi som er egnet til å trekke ut kortikale bein fra kildebenet, og velg materialer med CT-dempingsverdier over terskelen. Kontroller etiketten for bendecortexvalg og bruk et passende redigeringsverktøy for å endre avmerkingen manuelt.Hvis du vil generere overflatedata fra de merkede beincortexposisjonsdataene, klikker du Generer Surface og bruker glidebryteren til å jevne ut omfanget. Klikk deretter Påfør. Hvis du vil lagre overflatedataene i STL-format, klikker du Fil og eksporter data som, og velger STL binær Little Endian.Hvis du vil utføre en automatisk segmentering av 4D CT-volumdataene, bruker du DICOM-lesemodulen i programmeringsprogramvaren til å trekke ut geometriske data som viser CT-dempingsverdiene over terskelen fra alle 51-rammene i 4D CT-dataene. Bruk deretter et skript for satsvis behandling til å rekonstruere alle overflatedataene i punktskyen med høyere CT-dempingsverdier enn terskelen for alle 4D CT-rammene i bildebehandlingsprogramvaren. Hvis du vil utføre overflateregistrering fra statisk 3D CT til den første rammen av 4D CT, bruker du valgfasefunksjonen til å trimme beinene i en statisk 3D CT til delvise segmentdata som er inkludert i alle rammene til 4D CT-filmdataene.4D CT-overflatedataene er bare delvise segmenter som vil bli inkludert i hvert volumbilde, fordi overflateregistreringen krever at ett overflatedatapunkt er inkludert i en annen overflate. Bruk Pick Points-funksjonen til å velge tre landemerker i de faste og bevegelige beinene som enkelt kan identifiseres fra den trimmede 3D CT-overflaten og overflatedataene til den første rammen av 4D CT i 3D-nettredigeringsprogramvaren. Deretter matche delvis faste og bevegelige bein omtrent på den første rammen av 4D CT overflatedata i henhold til de plukket landemerker, og bruke iterative nærmeste punkt algoritmen til å utføre overflateregistrering i åpen kildekode programvare.For å utføre en sekvensiell overflateregistrering, bruk den iterative nærmeste punktmodulen i åpen kildekode-programvaren for å først matche de delvise overflatene til det faste beinet i den første 4D CT-rammen på overflatedataene til den andre rammen. Deretter rekonstruerer du bevegelige beinbevegelse med hensyn til det faste beinet. Når rotasjonsparametrene er målt, definerer du koordinatsystemene til de faste og bevegelige beinene.Eksempeldataene for knekinetikk viser at Varus vinkelen på tibia gradvis reduseres etter hvert som tibia utvides. Tibial ekstern rotasjon øker på slutten av utvidelsen, tilsvarende hjemmet bevegelse av kneet i tidligere rapporter. Grafer av feilen for oversettelse og rotasjon viser at feilen er utholdelig for lårbenslengder lengre enn 9% av hele lengden, og tibia lengder lengre enn 7% av hele lengden, da CT-skivetykkelsen er 0,5 milimeters, og overskrider feilstørrelsen.I tillegg viser beregningen av patellar kinematikk at den laterale tilt av patella tilsvarer knefleksjonsvinkelen. Overflaterekonstruksjonen av beinbarken bør kontrolleres visuelt og kan kreve manuell segmentering. Nylig har mange studier av automatiske segmenteringer brukt Ved hjelp av disse teknikkene, kan rekonstruksjon utføres automatisk.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Improved Visualization and Quantitative Analysis of Drug Effects Using Micropatterned Cells

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

Bioluminescence Imaging for Assessment of Immune Responses Following Implantation of Engineered Heart Tissue (EHT)

Bioluminescence Imaging for Assessment of Immune Responses Following Implantation of Engineered Heart Tissue EHT

Various techniques of cardiac tissue engineering have been pursued in the past decades including scaffolding strategies using either native or ...

High Resolution 3D Imaging of Ex-Vivo Biological Samples by Micro CT

High Resolution 3D Imaging of Ex-Vivo Biological Samples by Micro CT

Non-destructive volume visualization can be achieved only by tomographic techniques, of which the most efficient is the x-ray micro computerized ...

Polymer Microarrays for High Throughput Discovery of Biomaterials

The discovery of novel biomaterials that are optimized for a specific biological application is readily achieved using polymer microarrays, which allows a ...

Self-reporting Scaffolds for 3-Dimensional Cell Culture

Egenrapportering Stillaser for 3-dimensjonal Cell Culture

Culturing cells in 3D on appropriate scaffolds is thought to better mimic the in vivo microenvironment and increase cell-cell interactions. The resulting ...

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

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

Systematisk analyse av<em&gt; In Vitro</em&gt; Cell Rolling Ved hjelp av en multi-brønn Plate 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 av multi-lagdelt skjell (<em&gt; Atractosteus spatel</em&gt;) Bruke Nanoindentation, X-ray CT, FTIR, og SEM

The hierarchical architecture of protective biological materials such as mineralized fish scales, gastropod shells, ram&#8217;s horn, antlers, and turtle ...

Microscale Vortex-assisted Electroporator for Sequential Molecular Delivery

Mikro Vortex-assistert Electroporator for sekvensiell Molecular Levering

Electroporation has received increasing attention in the past years, because it is a very powerful technique for physically introducing non-permeant ...

Fabricating Complex Culture Substrates Using Robotic Microcontact Printing (R-&#181;CP) and Sequential Nucleophilic Substitution

Fabricating Complex Culture Substrates Using Robotic Microcontact Printing R-Ãƒâ€šÃ‚ÂµCP and Sequential Nucleophilic Substitution

Fabrikere Komplekse Kultur Underlag Bruke Robotic mikro utskrift (R-μCP) og sekvensiell Nukleofil Innbytte

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

Automatisert lysbildet skanning og segmentering i Fluorescently-merket vev bruker Widefield høyt innhold analysesystem

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