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

Denna studie godkändes av institutionens institutions granskningsnämnd (godkännandenummer: 20150128).

Alla metoder som beskrivs här har godkänts av den institutionella prövnings nämnden för Keio University School of Medicine.
Anmärkning: LED kinematik mäts genom att man rekonstruerar rörelsen i ett rörligt ben runt ett fast ben. För knäleds kinematik definieras lårbenet som fast ben och skenben definieras som det rörliga benet.
1. protokoll för CT-avbildning
<ol><li>Konfigurera CT-maskinen. Förvärva CT undersökningar med en 320-detektor-Row CT-sys...

<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 metod möjliggör visualisering och kvantifiering av hela benens rörelser och ger numeriska positionsdata för det rörliga benet med avseende på det fasta benet från 4DCT-data. Många verktyg har föreslagits för att mäta gemensam kinematik. Motion Skin markörer kan analysera kroppens totala rörelser under lång tid. Emellertid, denna metod innehåller hud rörelse fel3. Den gemensamma kinematiken bör uppskattas från rörelser i angränsande ben. 2D-3D-registreringsmetoden använder...

Gemensam kinematik har beskrivits med hjälp av ett antal metoder, såsom motion capture-sensorer, 2D-3D-registrering, och från döda studier. Varje metod har specifika fördelar och nackdelar. Motion capture-sensorer kan till exempel mäta snabba, storskaliga rörelser med hjälp av infraröda kameror med eller utan sensorer i ämnet1,2. Men dessa metoder mäter hudens rörelse för att härleda ledkinematik, och innehåller därför hud rörelse fel3.
Cadaveric studier har använts för att utvärdera rörelseomfång, instabilitet, och kontaktytor4,5,6. Denna metod kan mäta små förändringar i små fogar med hjälp av CT eller optiska sensorer fäst direkt på ben med hjälp av stift eller skruvar. Cadaveric modeller kan främst utvärdera passiv rörelser, även om flera ställdon har använts för att tillämpa externa krafter till senor att simulera Dynamic motion7. Aktiv gemensam rörelse kan mätas med 2D-3D registrerings tekniker, matchande 3dct bilder till 2D fluoroskopi bilder. Även om noggrannheten i registreringsprocessen förblir kontroversiell, är den rapporterade noggrannheten i allmänhet tillräckligt hög för stora gemensamma kinematik8,9. Den här metoden kan dock inte tillämpas på små ben eller flera ben i trånga utrymmen.
Däremot är 4DCT en dynamisk CT-metod som erhåller en serie volymetriska data. Aktiva gemensamma rörelser kan analyseras med denna metod10. Denna teknik ger exakta 3D positionella data av alla ämnen inuti CT gantry. 3D gemensamma rörelser visualiseras tydligt i en betraktare. Men att beskriva gemensamma kinematik från en sådan serie av volymdata är fortfarande svårt, eftersom alla ben är rörliga och inga landmärken kan spåras under de aktiva rörelserna in vivo.
Vi utvecklade en metod för 4DCT analys som ger in vivo gemensamma kinematik av hela benen runt leden under aktiva rörelser. Syftet med denna artikel är att presentera vår metod, den sekventiella 3D-3D-registrering teknik för 4DCT analys, och Visa representativa resultat som erhållits med denna metod.

<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

Fyrdimensionell datortomografi (4DCT) ger en serie av volymdata och visualiserar gemensamma rörelser. Numerisk analys av 4DCT-data är dock fortfarande svårt eftersom segmentering i alla volymetriska ramar är tidskrävande. Vi syftade till att analysera gemensam kinematik med hjälp av en sekventiell 3D-3D-registreringsteknik för att ge den rörliga benens kinematik med avseende på det fasta benet semiautomatiskt med hjälp av 4DCT DICOM data och befintlig programvara. Ytdata av käll benen rekonstrueras från 3DCT. De trimmade ytdata matchas respektive med Surface-data från den första bildrutan i 4DCT. Dessa putsade ytor matchas sekventiellt till den sista bildrutan. Dessa processer ger positionell information för mål benen i alla ramar i 4DCT. När koordinatsystemen för mål benen bestäms, kan översättnings-och rotationsvinklar mellan två ben beräknas. Denna 4DCT-analys ger fördelar i kinematiska analyser av komplexa strukturer som karpalben eller tarsalbenen. Snabba eller storskaliga rörelser kan dock inte spåras på grund av rörelse artefakter.

Vi beskriver rörelsen av skenbenet under knä förlängning. Knäleden var placerad i CT gantry. En triangel kudde användes för att stödja lårbenet vid startpositionen. Knäet utvidgades till en rak position under loppet av 10 s. strålningsexponeringen mättes. Förutom 4DCT, statisk 3DCT av hela lårbenet, Tibia, och patella utfördes. Ytbehandla data av den hela femuren och skenben rekonstruerades. Tröskeln för HU nummer av ben cortex sattes som 250 HU och ytan data för alla 51...

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 analyserade gemensamma kinematik från fyrdimensionella datortomografi data. Den sekventiella 3D-3D-registreringsmetoden semiautomatiskt ger den rörliga benens kinematik med avseende på ämnet ben från fyrdimensionella datortomografidata.

Fyrdimensionell CT-analys med sekventiell 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 metod för att rekonstruera rörelse ett rörligt ben med avseende på det fasta benet från 4D CT-data, underlätta beskrivningen av detaljerade gemensamma kinematik. När det mjuka av hela benet har skapats, och dina referenspunkter har valts, kommer de flesta av återuppbyggnadsprocesserna att slutföras automatiskt. Med målet gemensamma av ämnet inuti CT gantry av 4D CT bilden, be motivet att flytta leden under 10-sekunders skanning tid, samtidigt som man får en serie av volymdata.För ytstokoringsautomatisk segmentering av 3D CT-data, läs in CT DICOM-data i lämplig programvara och klicka på Redigera nytt etikettfält för att öppna etikettfältet. Identifiera vilket tröskelvärde ct dämpningsvärde som är lämpligt för att extrahera kortikalt ben från källbenet, och välj material med CT dämpningsvärden över tröskelvärdet. Kontrollera etiketten för ben cortex val och använda ett lämpligt redigeringsverktyg för att manuellt ändra demarkationen.Om du vill generera ytdata från de märkta positionsdatan för benbarken klickar du på Generera surface och använder skjutreglaget för att jämna ut omfattningen. Klicka sedan på Verkställ. Om du vill spara ytdata i STL-format klickar du på Arkiv och Exportera data som och väljer STL-binära Little Endian.För att utföra en automatisk segmentering av 4D CT-volymdata, använd DICOM-läsmodulen i programmeringsprogrammet för att extrahera de geometriska data som visar CT-dämpningsvärdena över tröskelvärdet från alla 51-bildrutorna i 4D CT-data. Använd sedan ett batchbearbetningsskript för att rekonstruera alla ytdata i punktmolnet med högre CT-dämpningsvärden än tröskelvärdet för alla 4D CT-bildramar i bildbehandlingsprogrammet. Om du vill utföra registrering av ytan från statisk 3D CT till den första bildrutan i 4D CT, använd funktionen väljande fas för att trimma benen i en statisk 3D CT i partiell segment data som ingår i alla ramar i 4D CT filmdata.4D CT-ytdata är bara partiella segment som kommer att ingå i varje volymbild, eftersom ytregistreringen kräver att en ytdatapunkt ingår i en annan yta. Använd funktionen Plockningspunkter för att välja tre landmärken i de fasta och rörliga ben som lätt kan identifieras från den trimmade 3D CT-ytan och ytdata för den första ramen av 4D CT i 3D-nätredigeringsprogrammet. Matcha sedan de partiella fasta och rörliga benen ungefär på den första ramen av 4D CT-ytdata enligt de plockade landmärkena och använd den iterativa närmast-punkt-algoritmen för att utföra ytregistrering i programvaran med öppen källkod.Om du vill utföra en sekventiell ytregistrering använder du den iterativa närmast-punkt-modulen i programvaran med öppen källkod för att först matcha det fasta benets partiella ytor i den första 4D CT-ramen på den andra ramens ytdata. Sedan rekonstruera rörliga ben rörelse med avseende på det fasta benet. När rotationsparametrarna har mätts, definiera koordinatsystemen för de fasta och rörliga benen.Exempeldata av knä kinematik visar att varus vinkeln på skenbenet gradvis minskar som skenbenet förlängs. Den tibial extern rotation ökar i slutet av förlängningen, motsvarande med hemmet förflyttning av knä i tidigare rapporter. Grafer över felet för översättning och rotation visar att felet är tolererbart för lårbenet längder längre än 9%av hela längden, och skenbenet längder längre än 7%av hela längden, som CT skiva tjocklek är 0,5 milimeters, och överstiger felstorlek.Dessutom visar beräkningen av patellar kinematik att den laterala lutningen av patella motsvarar knä flexion vinkel. Ytrekonstruktionen av benbarken bör kontrolleras visuellt och kan kräva manuell segmentering. Nyligen har många studier av automatiska segmenteringar använt Med hjälp av dessa tekniker kan återuppbyggnad utföras automatiskt.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Improved Visualization and Quantitative Analysis of Drug Effects Using Micropatterned Cells

Förbättrad visualisering och kvantitativ analys av läkemedelseffekter Använda Micropatterned celler

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

Bioluminescence Imaging för bedömning av immunsvaret efter implantationen av Engineered hjärtvävnad (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

Hög upplösning 3D-avbildning av Ex vivo Biological Samples av 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

Polymer Microarrays för hög genomströmning Upptäckt av Biomaterial

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

Självrapporterings Ställningar för 3-dimensionell cellodling

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 analys av<em&gt; In Vitro</em&gt; Cell Rolling Med hjälp av en platta med flera brunnar mikroflödessystem

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 flera skikt av fiskfjäll (<em&gt; Atractosteus spatel</em&gt;) Använda Nanoindentation, röntgen CT, FTIR, och 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

Micro Vortex-assisted Electroporator för sekventiell Molekylär Leverans

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

Fabricating Komplexa Kultur Substrat Använda Robotic Micro Printing (R-μCP) och sekventiell nukleofil substitution

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

Automatiserad bild Scanning och segmentering i Fluorescently-märkt vävnader Widefield High-innehåll analyssystem med

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