역설계 시스템은 척추 종단의 상세하고 포괄적인 지오메트리 데이터를 기록하고 얻기 위해 사용됩니다. 그런 다음 척추 종단 판의 파라메트릭 모델이 개발되어 맞춤형 척추 임플란트 를 설계하고 임상 진단을 내리고 정확한 유한 요소 모델을 개발하는 데 도움이됩니다.
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이 논문에서
요약
초록
척추 종단의 상세하고 포괄적 인 기하학적 데이터는 척추의 유한 요소 모델의 충실도를 개선하고 척추 임플란트를 설계및 개량하고 퇴행성 변화와 생체 역학을 이해하는 데 중요하고 필요합니다. 이 프로토콜에서는 엔드플레이트 표면의 형태 데이터를 디지털 포인트 클라우드로 변환하기 위해 고속 의 고정밀 스캐너가 사용됩니다. 소프트웨어 시스템에서 포인트 클라우드는 추가로 처리되고 3차원으로 재구성됩니다. 그런 다음 각 점을 3D 좌표로 만들기 위해 정의된 3D 좌표계, 엔드플레이트 표면에 대칭적으로 장착된 3개의 시상 및 3개의 정면 표면 곡선, 11개의 등거리 점을 포함하는 측정 프로토콜이 수행됩니다. 각 곡선에서 선택됩니다. 최종 측점의 기하학적 데이터를 얻기 위해 측정 및 공간 분석이 마지막으로 수행됩니다. 곡선과 곡면의 형태를 나타내는 파라메트릭 방정식은 특성 점을 기반으로 장착됩니다. 모듈식 프로토콜은 척추 종단판의 기하학적 데이터를 얻기 위한 정확하고 재현 가능한 방법을 제공하며 향후 보다 정교한 형태학적 연구를 지원할 수 있습니다. 또한 맞춤형 척추 임플란트 설계, 수술 계획, 임상 진단 및 정확한 유한 요소 모델 개발에 기여할 것입니다.
서론
척추 단부판은 척추체의 우수하거나 열등한 쉘이며 디스크와 척추 몸체 사이의 응력 전달을 위한 기계적 인터페이스로서 작용한다1. 그것은 척추 몸의 바깥 쪽 테두리를 둘러싼 강하고 단단한 뼈 음순인 에피 씰 림과 얇고 다공성 인 중앙 단부판으로구성됩니다.
척추는 수술 적 개입을 보증 할 수있는 퇴행성, 외상 성 및 신 생물 성 질환의 광범위한 배열의 대상이됩니다. 최근에는 인공 디스크나 케이지 와 같은 척추 장치가 널리 사용되고 있습니다. 엔드 플레이트의 정확하고 상세한 형태 매개 변수는 효과적인 보철 척추 접촉 및 뼈 내성장잠재력3척추임플란트의 설계 및 개량에 필요합니다. 또한 척추 종단의 정확한 모양과 기하학에 대한 정보는 생체 역학을 이해하는 데 중요합니다. 유한 요소 모델링은 실제 척추의 시뮬레이션을 허용하고 다양한 하중 조건에 척추의 생리적 반응을 연구하는 데 널리 사용되어 왔지만4,이기술은 환자 별이며 모든 사람에게 일반화되지 않습니다. 척추. 유한 요소 모델5를개발할 때 일반 집단 중 척추 기하학의 본질적 변동성을 고려해야....
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프로토콜
이 연구는 저자 연구소의 건강 연구 윤리 위원회에 의해 승인되었다. 자궁 경부 척추 뼈는 더 복잡한 모양(19)을가지고, 프로토콜은 관련 연구를 용이하게하기 위해 그림으로 자궁 경부 척추를 사용합니다.
1. 재료 준비, 스캔 및 이미지 처리
- 병리학적 변형이나 부러진 부분없이 건조한 자궁 경부 척추를 수집하십시오.
- 척추를 스캐너 의 플랫폼에 수직으로 놓습니다(그림1, 재료 표참조)와 끝판이 카메라 렌즈를 향하게 합니다. 스캐너의 활성 광원을 사용합니다. 그런 다음 스캔 프로세스를 시작하여 포인트 클라우드 데이터를 가져옵니다(. ASC 형식)을 참조하십시오.
참고: 사전 스캔 이미지에 따르면 스캐너와 척추 위치를 조정하여 가능한 한 많은 표면 형태 정보를 캡처합니다. - 포인트 클라우드 처리에 특별히 사용되는 소프트웨어를 엽니다(재료 표참조). 가져오기를 클릭하여 점 구름 데이터를 가져오고 척추의 디지털 그래픽을 생성합니다. 샘플 속도를 100%로 설정하고 샘플링시 전체 데이터 유지를
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결과
고정밀 광학 3D 레인지 평판 스캐너를 사용하여 엔드플레이트를 45,000개 이상의 디지털 포인트로 변환하여 형태학을 적절히 특성화했습니다(그림2A, B).
측정 프로토콜에서, 엔드플레이트 표면의 공간 분석이 수행되었다. 대표적인 곡선을 표면상에 장착하고 정량화하여 형태를 특성화하였다(도4B). 선형 파라미터는 두 끝점 사이의 거리를 계산하여 측정되었다. 얻어진 측정은 전체 종단 판 의 concavity 및 임의의 특정 섹션의 그 외에 중간 시상 평면에서 의 오목 깊이 및 concavity 정점 위치를 포함한다(그림 5B). 종단판, 에피씰 림 및 중앙 단부판의 성분을 분리하였다(도5C),<.......
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토론
역공학은 두개골 성형술20,구강21,악안면 임플란트21과 같은 의학 분야에 점점 더 성공적으로 적용되고 있다. 리버스 엔지니어링 측정, 즉 제품 표면 디지털화는 특정 측정 장비 및 방법을 사용하는 점 구름 데이터로 표면 정보를 변환하는 것을 말합니다. 이러한 데이터를 기반으로 복잡한 표면 모델링, 평가, 개선 및 제조를 수행할 수 있습니다. 디지털 측정 및 데이터 처리는 리버스 엔지니어링에 사용되는 기본 및 핵심 기술입니다.
이 프로토콜에서는 헤테로다인 다주파수, 위상 시프트, 3D 광학 측정 기술을 기반으로 하는 비접촉식 광학 3D 범위 스캐닝 시스템을 사용하여 척추 종단판의 정확하고 상세한 형태학적 정보를 기록합니다. 이 스캐너는 주로 제어 장치와 두 대의 카메라와 프로젝터를 통합하는 광학 측정장치로 구성됩니다. 다른 측정 기기와 비교하여 스캐너는 .......
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공개 사항
저자는 경쟁적인 재정적 이익을 선언하지 않습니다.
감사의 글
이 작품은 상하이 푸동 보건국 (PWZxk2017-08)과 중국 국립 자연 과학 재단 (81672199)의 주요 분야 건설 프로젝트에 의해 지원되었습니다. 저자는 파라메트릭 모델을 개발하는 데 도움을 준 이전 버전과 리 자오양을 교정하는 데 도움을 준 왕 레이에게 감사를 표하고 싶습니다.
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| Catia | Dassault Systemes, 프랑스 파리 | https://www.3ds.com/products-services/catia/ | 3D 곡면 모델 재구성, 자유 곡선 및 곡면 편집 및 데이터 처리 |
| Geomagic Studio | Geomagic Inc., 노스캐롤라이나주 모리스빌 | https://cn.3dsystems.com/software?utm_source=geomagic.com&utm_medium=301 | 포인트 클라우드 데이터 처리 |
| MATLAB | The MathWorks Inc., Natick, USA | https://www.mathworks.com/ | 데이터 분석, 알고리즘 개발 및 모델 생성 |
| 광학 3D 범위 평판 스캐너 | Xi' XinTuo 3D 광학 측정 기술 Co.Ltd., Xi' an, Shaanxi, China | http://www.xtop3d.com/ | 표면 기하학적 매개 변수를 획득하고 디지털 점으로 변환 |
참고문헌
- Wang, Y., Battie, M. C., Boyd, S. K., Videman, T. The osseous endplates in lumbar vertebrae: Thickness, bone mineral density and their associations with age and disk degeneration. Bone. 48, 804-809 (2011).
- Wang, Y., Battie, M. C., Videman, T.
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재인쇄 및 허가
