مقالة منهجية

الكمي للسلالة في نموذج الخنزير من التوسع الجلد عن طريق متعدد ستيريو وIsogeometric الكينماتيكا

DOI:

10.3791/55052

⸱

أبريل 16, 2017

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Mechanical Engineering, Purdue University, 2Division of Plastic Surgery, Ann and Robert H. Lurie Children's Hospital of Chicago, Northwestern University Feinberg School of Medicine, 3Mechanical Engineering, Bioengineering, Cardiothoracic Surgery, Stanford University

في هذه المقالة

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يستخدم هذا البروتوكول متعددة بغية ستيريو لتوليد ثلاثي الأبعاد (3D) نماذج من متواليات لم تتم معايرتها من الصور، مما يجعلها في متناول وقابل للتعديل إلى إعداد الجراحي. وكميا الخرائط سلالة بين نماذج 3D مع الكينماتيكا isogeometric القائم على الشريحة، التي تسهل تمثيل الأسطح الملساء على تنسجم الخشنة تقاسم نفس المعايير والثوابت.

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

توسيع الأنسجة هو تقنية شائعة في الجراحة التجميلية والترميمية التي تنمو الجلد في الجسم الحي لتصحيح العيوب الكبيرة مثل الحروق والوحمات الخلقية العملاقة. على الرغم من استخدامه على نطاق واسع ، إلا أن تخطيط وتنفيذ بروتوكول التوسع يمثل تحديا بسبب صعوبة قياس التشوه المفروض في كل خطوة تضخم وعلى طول الإجراء. يعد تحديد حقول التشوه أمرا بالغ الأهمية ، حيث يحدد توزيع التمدد بمرور الوقت معدل وكمية الجلد الذي ينمو في نهاية العلاج. في هذه المخطوطة ، نقدم طريقة لدراسة تمدد الأنسجة من أجل اكتساب المعرفة الكمية للتشوهات التي تحدث أثناء عملية التمدد. يشتمل هذا البروتوكول التجريبي على تحليل حركي استريو متساوي القياس متعدد المشاهدات في نموذج خنزير لتوسيع الأنسجة. يسمح الاستريو متعدد الرؤى بإعادة بناء هندسية ثلاثية الأبعاد من تسلسلات الصور غير المعايرة. يستخدم التحليل الحركي متساوي القياس شرائح لوصف التشوهات الإقليمية بين الأسطح الملساء ذات النقاط الشبكية القليلة. يمتلك بروتوكولنا القدرة على سد الفجوة بين الاستفسار العلمي الأساسي فيما يتعلق بآليات تمدد الجلد والإعداد السريري. في النهاية ، نتوقع أن المعرفة المكتسبة من منهجيتنا ستمكن من تخطيط العلاج باستخدام المحاكاة الحسابية لتشوه الجلد بطريقة شخصية.

المقدمة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

توسيع الأنسجة هو تقنية شائعة في البلاستيك وجراحة الجلد الذي ينمو في الجسم الحي لتصحيح العيوب الجلدية الكبيرة 1. نيومان، في عام 1957، وكان أول جراح لتوثيق هذا الإجراء. وزرع بالون تحت جلد المريض وتضخم بشكل تدريجي على مدى عدة أسابيع لزراعة أنسجة جديدة وتطفو على السطح الأذن 2. الجلد، مثل معظم الأنسجة البيولوجية، تتكيف مع قوات التطبيقية والتشوهات من أجل الوصول إلى التوازن الميكانيكي. عندما امتدت إلى ما بعد النظام الفسيولوجي، والجلد ينمو 3 و 4. واحدة من المزايا الرئيسية لتوسيع الأنسجة هو إنتاج الجلد مع الأوعية الدموية السليم ونفس تأثير الشعر، الخواص الميكانيكية واللون والملمس مثل الأنسجة المحيطة 5.

بعد إطلاقها قبل ستة عقود، expansio الجلداعتمد ن على نطاق واسع من البلاستيك والجراحين ويستخدم في الوقت الحاضر لتصحيح الحروق والتشوهات الخلقية كبيرة، واعادة بناء الثدي بعد استئصال الثدي 6 و 7. ومع ذلك، وعلى الرغم من استخدامه على نطاق واسع، يمكن أن الإجراءات توسع الجلد يؤدي إلى مضاعفات 8. ويرجع هذا جزئيا إلى عدم وجود أدلة كافية الكمي اللازمة لفهم ميكانيكا الأحياء الأساسي من إجراء وتوجيه الجراح خلال التخطيط قبل الجراحة 9 و 10 هذا. المعايير الأساسية في هذه التقنية هي معدل الملء، وملء حجم في التضخم، واختيار شكل وحجم المتوسع، ووضع الجهاز 11 و 12. التخطيط قبل الجراحة الحالي يعتمد إلى حد كبير على خبرة الطبيب، مما أدى إلى مجموعة واسعة من بروتوكولات التعسفية التي غالبا ما تختلف greatlص 13 و 14 و 15.

لمعالجة الفجوات المعرفية الحالية، نقدم بروتوكول تجريبي لقياس تشوه الناجم عن التوسع في نموذج حيواني الخنازير التوسع الأنسجة. يعتمد بروتوكول بشأن استخدام متعددة بغية ستيريو (MVS) لإعادة بناء ثلاثية الأبعاد (3D) وهندستها من متواليات من ثنائي الأبعاد (2D) وصور مع مواقف الكاميرا غير معروفة. توظيف المفاتيح، تمثيل الأسطح الملساء يؤدي إلى حساب خرائط تشوه المقابلة عن طريق ل(IGA) وصف isogeometric. ويستند التحليل للهندسة على الإطار النظري لميكانيكا متصلة من الأغشية وجود المعايير والثوابت واضح 16.

تميز من الناحية الفسيولوجية التشوهات ذات الصلة من المواد على مدى فترات طويلة من الزمن يعيش ما زال مشكلة صعبة. استراتيجيات مشتركة لتصوير الأنسجة البيولوجية تشمل مجسمة ارتباط الصورة الرقمية، وأنظمة التقاط الحركة التجارية مع علامات عاكسة، والفيديو ذات السطحين التنظير 17 و 18 و 19. ومع ذلك، هذه التقنيات تتطلب الإعداد التجريبية تقييدا، غالية عموما، واستخدمت أساسا لخارج الجسم الحي أو حدة في إعدادات الجسم الحي. الجلد لديه ميزة كونها بنية رقيقة. على الرغم من أنه يتكون من عدة طبقات، الأدمة هي المسؤولة إلى حد كبير عن الخواص الميكانيكية للأنسجة وبالتالي تشوه السطح من أهمية قصوى 20؛ الافتراضات kinematical معقولة ويمكن إجراء بشأن من تشوه الطائرة 21 و 22. وعلاوة على ذلك، يتعرض الجلد بالفعل مع البيئة الخارجية، مما يجعل من الممكن استخدام أدوات التصوير التقليدية للقبض على هندسته. Hيحرث نقترح استخدام MVS كنهج بأسعار معقولة ومرنة لمراقبة تشوهات في الجسم الحي من الجلد على مدى عدة أسابيع دون التدخل مجورلي مع بروتوكول توسيع الأنسجة. MVS هو الاسلوب الذي يستخرج تمثيل 3D من أشياء أو مشاهد من مجموعة من الصور 2D مع كاميرا غير معروفة زوايا 23. فقط في السنوات الثلاث الماضية، ظهرت العديد من المدونات التجارية (انظر قائمة المواد على سبيل المثال). دقة عالية لإعادة بناء نموذج مع MVS مع وجود أخطاء منخفضة تصل إلى 2٪ 24، ويجعل هذا النهج مناسبة لتوصيف الحركية من الجلد في الجسم الحي على مدى فترات طويلة من الزمن.

للحصول على خرائط تشوه المقابلة من الجلد أثناء توسيع الأنسجة، وتتم مطابقة نقطة بين أي اثنين من تكوينات هندسية. تقليديا، وقد استخدم الباحثون في الميكانيكا الحيوية الحاسوبية تنسجم العناصر المحدودة والتحليل العكسي لاسترداد خريطة تشوه25، 26. النهج IGA المستخدمة هنا يستخدم وظائف أساس خدد التي تقدم العديد من المزايا لتحليل أغشية رقيقة 27 و 28. وهي توفر متعددو درجة عالية يسهل تمثيل هندستها سلسة حتى تنسجم مع الخشنة جدا 29 و 30. بالإضافة إلى ذلك، فمن الممكن لتناسب نفس المعايير والثوابت الأساسية لجميع البقع السطحية، التي تلتف حول ضرورة وجود مشكلة عكسية لحساب discretizations غير مطابقة.

الطريقة الموصوفة هنا يفتح آفاقا جديدة لدراسة الميكانيكا الجلد في صلة في إعدادات الجسم الحي على مدى فترات طويلة من الزمن. وبالإضافة إلى ذلك، فإننا نأمل أن منهجيتنا هي خطوة تمكن نحو الهدف النهائي المتمثل في تطوير الأدوات الحسابية للتخطيط العلاج شخصية في إعداد سريرية.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ويشمل هذا البروتوكول التجارب على الحيوانات. وتمت الموافقة على البروتوكول من قبل الاتحاد الدولي للرجبي في آن ومستشفى روبرت H. لوري الأطفال في مركز أبحاث شيكاغو رعاية الحيوان واستخدام اللجنة لضمان المعاملة الإنسانية للحيوانات. وقد نشرت نتائج دراستين التوسع باستخدام هذا البروتوكول في أماكن أخرى 16، 31.

تنفيذ هذا البروتوكول يتطلب فريقا من ذوي الخبرة التكميلية. الجزء الأول من بروتوكول يصف العملية الجراحية على نموذج حيواني، والتي تتطلب موظفين مع التدريب الطبي المناسب. تحليل لاحقة، وخاصة القسمين 4 و 5، تشمل مهارات البرمجة الأساسية لاستخدام الحاسوب في C ++ وبايثون، واستخدام قذيفة سطر الأوامر.

1. إجراء العمليات الجراحية للالمتوسع التنسيب

ملاحظة: الموظفين المشاركين في العملية يجب أن تغسل وgowned بطريقة عقيمة. STERILيتم تطبيق المناشف الإلكترونية والستائر حول الجراحي الميداني للحفاظ على عقم. يتم استلام جميع الصكوك، الغرز، وموسعات الأنسجة في التعبئة والتغليف المعقم والتعامل معها إلا من خلال أفراد عقيمة. عقم الموقع المنطوق يجب ألا تنتهك حتى اكتمال العملية.

  1. تأقلم الخنازير يوكاتان الذكور عمرها شهر واحد-مصغرة في السكن القياسية لمدة أسبوع واحد، وإطعام الإرضاع بحسب الرغبة.
  2. في يوم من جراحة، تخدير الحيوان باستخدام الكيتامين / آسيبرومازين لتحريض (4-6 ملغ / كلغ)، ثم الأيزوفلورين للصيانة. تقييم عمق التخدير عن طريق رصد منعكس الجفن. أيضا، ومراقبة العلامات الحيوية (معدل ضربات القلب، درجة حرارة الجسم ومعدل التنفس، و / أو استجابة لقرصة بواسطة ملقط الأنسجة). تطبيق مرهم للعين للعيون للحماية من خدش القرنية.
  3. إدارة المضادات الحيوية قبل الإجرائية وتنظيف البشرة بالصابون ظهري الجراحية القائم على الكلورهيكسيدين. نقل أربعة 10 × 10 سم 2 الشبكات، اثنين على كل جانب منالحيوان، مع علامات خط 1 سم إلى جلد الخنزير باستخدام نقل الوشم المتوسطة. شبكات تتوافق مع المناطق الأربع التالية: منقاري الأيسر، منقاري الصحيح، الذيلية الأيسر، والذيلية الصحيح. استخدام قالب مع إشارة خط الوسط لضمان وضع متماثل من أنماط الشبكة.
    1. إنشاء الشبكات على الورق عن طريق تتبع الشبكة تحدد بشكل كبير مع قلم. غسل المنطقة على الحيوان حيث الشبكة هي لتوضع مع ايزوبروبيل فرك الكحول.
    2. تطبيق الشبكة (الجانب قلم الحبر لأسفل) مباشرة على الجلد. يقدم الكحول لعلقة بعض من الحبر من الورق، وتحويل الشبكة إلى جلد الحيوان.
  4. حقن مخدر موضعي (1٪ ليدوكائين مع 1: 100،000 ادرينالين) تحت الجلد في موقع كل شق المخطط لها.
  5. إجراء شق على جانبي الحيوان في منتصف بين الشبكتين.
    ملاحظة: يتم وضع الشقوق على الجانب الأيسر والأيمن من الحيوان بين شبكات 2 علىهذا الجانب. هناك يسار جانب شق وشق جانب الحق
  6. استخدام مرقئ لتطوير نفق تحت الجلد تحت شبكة من المصالح. بعد تطوير النفق، إدراج المتوسع تحت الشبكة.
    توضع الأنفاق تحت أي الشبكة التي سيكون لها المتوسع الأنسجة: ملاحظة.
  7. وضع ميناء التضخم المتوسع عن بعد من خلال نفق تحت الجلد وضعت بطريقة مماثلة على طول خط الوسط الظهرية للحيوان. الجروح إصلاح من قبل خياطة.
  8. بعد العمل الجراحي، علاج الحيوان مع المضادات الحيوية الوقائية (سيفتيوفور 5 ملغ / كغ IM مرة واحدة)، وكذلك المسكنات (البوبرينورفين 0،05-0،1 ملغ / كلغ) عن طريق الحقن العضلي كل 12 ساعة لمدة 4 جرعات، مع جرعات إضافية لدليل على محنة الحيوانات.
  9. مراقبة الحيوانات بشكل مستمر لمدة 2 ساعة بعد الجراحة، بما في ذلك قياس الروتيني للعلامات الحيوية حتى أنهم استأنفوا التمشي وتكون قادرة على الحفاظ على سوائية الحرارة. بيت الحيوان في قفص منفصل ورصد حتى طتي غير قادرة على المشي بشكل مستقل على جميع الساقين 4 قبل تحويلها إلى منطقة سكنية عادية وتركها دون حراسة.
  10. بعد فترة فورية الانتعاش بعد التخدير، والتحقق من الحيوانات يوميا لتقييم التئام الجروح. إزالة الغرز 14 يوما بعد العمل الجراحي. لا تتطلب هذه الشقوق الضمادات. ترك شقوق للشفاء لمدة 3 - 4 أسابيع قبل بداية التوسع

بروتوكول 2. التضخم

ملاحظة: توقيت التضخم وكمية من المحلول المستخدم في كل المتوسع تعتمد على السؤال المحدد قيد الدراسة. لتوصيف تأثير هندستها المتوسع مختلفة، وبروتوكول مناسب لأداء خمس خطوات التضخم في 0، 2، 7، 10، و 15 يوما للتحقيق أحجام ملء 50، 75، 105، 165، و 225 سم مكعب على التوالي.

  1. قبل كل خطوة التضخم، رزين والكيتامين بالإدارة الحيوان (4-6 ملغ / كلغ) وديكسميديتوميدين في 20-80 ميكروغرام / كغ.
    ملاحظة: ديكسميديتوميدين هون ألفا الأدرينالية ناهض التي يمكن عكسها مع atipamezole (1: 1 حجم: حجم) لتسهيل سرعة الشفاء. ومع ذلك، قد لا يكون هذا المستوى من التخدير المناسب للحيوان على تحمل التوسع دون خطر لا مبرر له من أذى للحيوان أو معالجات. إذا كان هذا هو الحال، إدارة التخدير العام من خلال تقديم الأيزوفلورين عبر التهوية قناع التالية تحريض الكيتامين / آسيبرومازين.
  2. نعلق اثنين من التدابير الشريط مرنة من البلاستيك لجلد الحيوان باستخدام الشريط الجراحية. وضع تدابير الشريط بين شبكات على الجانبين الأيمن والأيسر.
  3. وضع الحيوان على جانب واحد والحصول على 30 صور للمشهد من أكبر عدد ممكن من زوايا مختلفة ممكن.
    ملاحظة: الهدف هو الاستيلاء على هندسة اثنين شبكات مرئية عند الحيوان وضعوا على جانب واحد.
    1. أولا، ضع الكاميرا فوق الحيوان ويميل نحو الجانب الذيلية، لالتقاط لقطة حيث شبكات وشم واضحة تماما وملء الإطار.
    2. Mاوفه في نمط دائري حول الحيوان في قوس من الذيلية لاتجاه منقاري، التقاط الصور على طول الطريق، وضمان، على كل صورة، وشبكات وشم التي هي واضحة تظهر تماما في الإطار.
      1. في نفس الوقت، في محاولة لتحقيق أقصى قدر من المساحة التي تحتل الشبكات في الإطار. سيكون من تسديدة المثالي التقاط الجزء الخلفي من الحيوان مع شبكات وشم وإلا مناطق صغيرة من الخلفية.
    3. بعد ذلك، وضع الكاميرا على الجانب البطني لالتقاط زاوية اطلاق النار الذي تم موازية تقريبا على الأرض، وأخذ صور فوتوغرافية في قوس من بطني في المنطقة الظهرية.
      ملاحظة: كمية من الصور ليست قيمة ثابتة. لإعادة الإعمار جيد، يجب أن تكون كل نقطة على الشبكة وشم في لا يقل عن 3 صور فوتوغرافية، 30 صور في المجموع هي كمية كافية لنجاح إعادة الإعمار الهندسة.
  4. وضع الحيوان على الجانب الآخر، ويستغرق 30 صور للاثنينشبكات المتبقية باتباع نفس الخطوات المذكورة أعلاه.
  5. تنفيذ الخطوة التضخم من خلال إيجاد ميناء ملء النائية وحقن المبلغ المطلوب من محلول ملحي المقابلة لبروتوكول توسيع الفائدة. استخدام معقم 0.9٪ المالحة عن طريق الحقن.
    1. تحديد الموانئ والإعدادية على جلد الحيوان مع مناديل ايزوبروبيل. الوصول إلى المنفذ مع العقيمة عيار 25 إبرة فراشة تعلق على حقنة مليئة المالحة عن طريق الحقن المعقمة.
      ملاحظة: كما هو موضح أعلاه، نفق الموانئ تحت الجلد إلى موقف على ظهر خط الوسط الأمامي خلال وضع المتوسع.
    2. ضخ المبلغ المطلوب من محلول ملحي. يرجى الرجوع إلى الملاحظة في بداية هذا الباب لأحجام التضخم حقن في كل خطوة من عملية التوسع.
  6. كرر الخطوات اكتساب صورة بعد التضخم.
  7. وبمجرد أن بروتوكول التضخم كاملة، الموت ببطء الحيوانات.
    1. إدارة عامةالتخدير عن طريق تقديم الأيزوفلورين عبر التهوية قناع التالية تحريض الكيتامين / آسيبرومازين. تقييم عمق التخدير عن طريق رصد منعكس الجفن. أيضا، ومراقبة العلامات الحيوية (معدل ضربات القلب، درجة حرارة الجسم ومعدل التنفس، و / أو استجابة لقرصة مع ملقط الأنسجة).
    2. الموت ببطء الحيوانية جرعة زائدة من الوريد بنتوباربيتال 90-100 ملغم / كغم. بعد جرعة زائدة بنتوباربيتال للقتل الرحيم، تأكيد وفاة بسبب عدم وجود ضربات القلب يمكن كشفها باستخدام مقياس التأكسج النبض وملامسة نبض فضلا عن عدم وجود التنفس التلقائي.

3. الرأي المتعدد التعمير ستيريو

  1. استخدام البرمجيات المتاحة تجاريا لتحميل ملفات الصور وإعادة بناء النماذج الهندسية.
    1. إطلاق برنامج MVS على المتصفح وتسجيل الدخول.
    2. تحديد صور إلى 3D في أعلى الزاوية اليسرى.
    3. انقر إضافة الصور، انتقل إلى موقع الدردشةالأعمار ويدويا حدد 30 صور المقابلة لنموذج واحد.
    4. اسم النموذج وانقر على إنشاء
    5. الانتظار للنموذج المراد إنشاؤه. هذا يمكن أن يستغرق عدة دقائق. انقر لوحة القيادة على الحق في العودة إلى الصفحة المقصودة الأصلية من البرنامج.
      ملاحظة: تظهر لوحة القيادة صور تمثيلية من النماذج الهندسية التي تم إنشاؤها من قبل المستخدم.
    6. ضع المؤشر على النموذج الذي توا بإنشائه. ضع المؤشر في الزاوية اليمنى السفلى من الصورة النموذجية. انقر التنزيلات وتحديد الكائنات.

4. المفتاح صالح السطح

  1. استخدام البرمجيات مفتوحة المصدر لمعالجة النماذج الهندسية.
  2. انقر ملف> للاستيراد و> الكائنات لاستيراد الملف الذي تم إنشاؤه من برنامج MVS. في الجزء السفلي من مشاهدة 3D انقر على إطار العرض تظليل وسيليط م الملمس. ابحث عن علامة على حق عرض 3D مع القوائم الفرعية: تحويل، الشحوم قلم رصاص، عرض، قلم رصاص 3D، الخ انقر على تظليل واختر Shadeless.
  3. انقر بزر الماوس الأيمن على هندسة لتحديده. في الجزء السفلي من مشاهدة 3D اختر تعديل وضع تصور شبكة الثلاثي.
  4. اختر واحدا تلو الآخر العقد على سم علامات 1 من شريط قياس.
    1. لتحديد نقطة، انقر على الحق في ذلك، وتسليط الضوء على هذه النقطة. إحداثيات نقطة تظهر على علامة على الجانب الأيمن للمشاهدة 3D. تحديد ونسخ إحداثيات نقطة المحدد إلى ملف نصي.
    2. كرر هذه العملية لجميع النقاط على سم علامات 1 من شريط قياس.
    3. هل هذا لكل من التدابير الشريط. أمثلة على تنسيق الملفات النصية هي توفيرد: tape1.txt، tape2.txt.
      ملاحظة: إذا لم يكن هناك عقد للشبكة على نقطة من الفائدة، وتقسيم شبكة حتى يكون هناك عقدة على نقطة الاهتمام. لتقسيم شبكة حدد القمم الثلاث للمثلث طريق الضغط على مفتاح Shift والنقر بزر الماوس الأيمن على القمم. ثم انقر على زر تقسيم فرعي للمجموعة على علامة التبويب التي تظهر على الجانب الأيسر من عرض 3D. وتضيف هذه العملية ثلاث عقد مزيد من داخل المثلث المحدد.
  5. حدد 11 × 11 نقطة من الشبكة وحفظ إحداثيات 121 نقطة إلى ملف نصي في نمط هو مبين في الشكل (1).
    1. بالقياس إلى ما تم إنجازه للتدابير الشريط، لتحديد نقطة من الشبكة، انقر بزر الماوس الأيمن على ذلك، سيتم تسليط الضوء على هذه النقطة. إحداثيات النقطة سوف تظهر على علامة على الجانب الأيمن للمشاهدة 3D. تحديد ونسخ إحداثيات نقطة المحدد إلى ملف نصي
      ملاحظة: ترقيم نقاط الشبكة هو ALWالذيلية آيس لمنقاري ومن خط الوسط ظهري تجاه المنطقة البطنية. هذا الترتيب يضمن أن المساحة المعلمة يتسق لأي اثنين من البقع. وكمثال على ذلك، يتم توفير gridReference.txt الملف الذي يحتوي على إحداثيات 121 نقطة من رقعة الجلد.
  6. تحميل، تجميع وتركيب المكتبات شريحة C ++. يحتوي على splineLibraryInstallation.txt ملف الارتباط إلى رمز مصدر مكتبات خدد وتعليمات التثبيت.
  7. ترجمة generateCurve.cpp شفرة المصدر لتوليد generateCurve للتنفيذ
    ملاحظة: generateCurve البرنامج يحتاج فقط ليتم تجميعها مرة واحدة. لجمع هذه C ++ شفرة المصدر وتوليد قابل للتنفيذ اتبع الإرشادات في الجزء العلوي من ملف التعليمات البرمجية المصدر generateCurve.cpp.
  8. استخدام generateCurve برنامج لتناسب شرائح للتدابير الشريط ونقاط الشبكة. لتشغيل قابل للتنفيذ في Bالرماد قذيفة، نوع
    الدليل $ ./generateCurve
    1. على تشغيل البرنامج، وسوف يطلب من المستخدم لكتابة المسار إلى الملف الذي يحتوي على إحداثيات شريط قياس. ثم سيسألك البرنامج عن اسم لملف الإخراج. إضافة .g2 إنهاء إلى اسم الملف.
      ملاحظة: إنهاء .g2 لتقف على أدوات الذهاب، ويرتبط إلى مكتبات سين. تتوفر مع هذا البروتوكول (tape1.g2، tape2.g2) مثالين من الملفات خدد الموافق التدابير الشريط.
  9. استخدام البرنامج النصي scalePoints.py بيثون لقياس نقاط الشبكة. تشغيل البرنامج في باش قذيفة موجه مع ثلاث حجج: اسم الملف من نقاط الشبكة وأسماء الملفات من المفاتيح المقابلة لتدابير الشريط
    الدليل $ الثعبان scalePoints.py gridReference.txt tape1.g2 tape2.g2
    ملاحظة: البرنامج النصي scalePoints.py تستورد البرامج النصية B_spline.py وNURBS_Curv e.py، لذلك يجب أن تكون كافة النصوص الثلاثة في نفس المجلد.
  10. ترجمة generateSurface.cpp شفرة المصدر لتوليد generateSurface قابل للتنفيذ.
    ملاحظة: يحتاج هذا الخطوة فقط إلى أن يتم ذلك مرة واحدة. تتوفر تعليمات أكثر تفصيلا في بداية ملف التعليمات البرمجية المصدر generateSurface.cpp.
  11. استخدام generateSurface برنامج لتناسب سطح شريحة لنقاط الشبكة. تشغيل generateSurface للتنفيذ على باش قذيفة
    الدليل $ ./generateSurface
    1. سوف تشغيل البرنامج في قذيفة تسأل عن اسم الملف الذي يحتوي على نقطة تحجيمها. بعد ذلك سوف تسأل عن اسم ملف الإخراج. إضافة .g2 إنهاء إلى اسم الملف الناتج.
      ملاحظة: اقترح .g2 إنهاء من قبل المكتبات شريحة وتقف على أدوات الذهاب. يتم توفير الملفات gridReference.g2 وgridDeformed.g2 على سبيل المثال.
itle "> 5. الكمي من التشوه الناجم عن التوسع

  1. بدء بيثون في باش قذيفة موجه
    الدليل $ الثعبان
    ملاحظة: بيثون تهيئة المترجم، الذي هو واجهة مشابهة لقذيفة من شأنها أن تظهر بيئة سطر الأوامر الجديدة >>>
  2. استيراد النصي expansionIGA.py الذي يحتوي على وظيفة تسمى evaluateMembraneIGA
    >>> من evaluateMembraneIGA استيراد expansionIGA
  3. استدعاء evaluateMembraneIGA دالة لحساب خرائط تشوه.
    ملاحظة: تحتاج هذه الدالة كوسائط:
    اسم الملف من سطح المرجعية
    اسم الملف من سطح مشوه
    قرار من التقييم (عدد النقاط يتم تقييمها في كل اتجاه)
    قيمة الحد الأدنى من امتداد منطقة تستخدم لقياس مؤامرة كفاف
    الحد الأقصى لقيمة تمتد منطقة تستخدم لقياس مؤامرة كفاف
    قيمة الحد الأدنى من التمدد في الاتجاه الطولي لناإد لتوسيع نطاق معالم
    الحد الأقصى لقيمة تمتد في الاتجاه الطولي المستخدمة لقياس محيط
    قيمة الحد الأدنى من التمدد في الاتجاه العرضي تستخدم لقياس محيط
    الحد الأقصى لقيمة تمتد في الاتجاه العرضي تستخدم لقياس محيط
    التباعد بين خطوط الشبكة في المؤامرة كفاف
    ضع اسم الملف
    1. على سبيل المثال، تشغيل
      >>> evaluateMembraneIGA ( 'gridReference.g2'، 'gridDeformed.g2، 250، 3، 0.5، 2، 0.5، 2، 0.5، 25،' تشويه ')
      ملاحظة: هذا الأمر توليد وحفظ ستة ملفات الإخراج. لاحظ أن الوسيطة الأخيرة في المثال أعلاه هو تشوه الناتج اسم الملف، وبالتالي، فإن الملفات التي سيتم إنشاء هي:
      مؤامرة كفاف من امتداد المنطقة: deformation_theta.png
      deformation_theta.txt: جدول القيم المقابلة لمؤامرة كفاف من امتداد المنطقة
      مؤامرة كفاف من ألون امتداد: deformation_G1.pngز المحور الطولي للحيوان
      deformation_G1.txt: جدول القيم المقابلة لمؤامرة كفاف من تمتد على طول المحور الطولي للحيوان
      مؤامرة كفاف من المكون تمتد في محور عرضية من الحيوان: deformation_G2.png
      deformation_G2.txt: جدول القيم المقابلة لمؤامرة كفاف من مكونات تمتد في المحور العرضي للحيوان
      ملاحظة: لا تخلط بين إنهاء الملفات سين، .g2، مع G2 النواقل. ملفات خدد قد تنتهي .g2 التالية اصطلاحات التسمية من المكتبة سين. من ناحية أخرى، G1 و G2 ناقلات دلالة على الاتجاهات الطولي والعرضي مع الاحترام للحيوان.
      ملاحظة: يتم إنشاء ملفات كفاف مع سمات مميزة في الزوايا الأربع لتسهيل تفسير الفضاء المعلمة: أسود بكسل: معظم الذيلية، النقطة الأكثر الظهرية. الحمراء بكسل الزاوية: موسر منقاري، النقطة الأكثر الظهرية. بكسل الخضراء الزاوية: معظم الذيلية، ومعظم نقطة بطني. الزرقاء بكسل الزاوية: الأكثر منقاري، النقطة الأكثر بطني.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

واستخدمت هذه المنهجية بنجاح لدراسة تشوه الناجمة عن مختلف هندستها المتوسع: المستطيل، المجال وموسعات الهلال 31 و 32. وتناقش نتائج المقابلة لمجال والهلال موسعات المقبل. ويوضح الشكل 2 الخطوات الثلاث من MVS إعادة الإعمار نموذج. نقطة البداية هي عبارة عن مجموعة من الصور من مشهد ثابت. الحيوان مع شبكات وشم والتدابير الشريط كان الكذب لا يزال كما تم التقاط الصور من زوايا مختلفة. الميز...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

نحن هنا قدم بروتوكول لتوصيف التشوهات التي يسببها أثناء إجراء توسيع الأنسجة في نموذج الخنازير باستخدام متعددة بغية ستيريو (MVS) وعلم الحركة isogeometric (الكينماتيكا IGA). خلال توسيع الأنسجة والجلد يخضع لتشوهات كبيرة تتحرك من سطح أملس ومسطحة نسبيا إلى شكل 3D مثل القبة. الجلد، مثل الأغشية البيولوجية الأخرى 34، يستجيب لتمتد من خلال إنتاج مواد جديدة، وزيادة في المنطقة التي يمكن أن تستخدم بعد ذلك لأغراض ترميمية 35. ولذلك، تحديد دقيق...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

الكتاب SThe ليس لديهم ما يكشف.

شكر وتقدير

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تم دعم هذا العمل من خلال منحة المعاهد الوطنية للصحة 1R21EB021590-01A1 إلى Arun Gosain و Ellen Kuhl.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
يوكاتان الخنازير المصغرةسنكلير الموارد الحيوية ، ويندهام ، أناغير
للمضادات الحيويةسانتا كروز لصحة ، باسو روبلز ، كاليفورنياsc-362931RxCeftiofur ، جرعة 5 مجم / كجم
الصابون الجراحي القائم على الكلورهيكسيدينCardinal Health ، دبلن ، OHAS-4CHGL (4-32)4٪ كلورهيكسيدين غلوكونات فرك اليد الجراحي
وسط نقل الوشم   ؛توريد الوشم هيلدبرانت ، بوينت روبرتس ، WATRANSFورق نقل الوشم الحراري
الاستنسل ليدوكائين مع شركة الأدرينالينACE Surgical Supply Co ، بروكتون ، ماساتشوستس001-1423ليدوكائين هيدروكلورايد 1٪ (زيلوكائين) - أدرينالين 1: 100،000 ، 20 مل
بوبرينورفينZooPharm ، وندسور ، ثاني أكسيد الكربون1 مجم / مل الإطلاق المستمر ، الجرعة 0.01 مجم / كجم
كاميرا رقميةعضلية SonyAlpha33كاميرا رقمية قياسية مع 18 - 35   عدسة مم ، فتحة 3.5 - 5.6. تستخدم في الوضع التلقائي ، لا يوجد شريط قياس فلاش
Medline ، Mundelein ، إلينويNON171330شريط قياس قابل للسحب ، قماش ، علبة بلاستيكية ، موسعات أنسجة 72 بوصة
PMT ، Chanhassen ، MN03610-06-024 سم × 6 سم ، مستطيل ، 120 سم مكعب ، 3610 سلسلة 2 موسع أنسجة المرحلة مع منفذ قياسي
ReCap360AutodeskN / AMVS البرمجيات ، تطبيق الويب: recap360.autodesk.com
برنامج رسومات الكمبيوتر Blender BlenderN / A، مفتوح المصدر: مكتبات
blender.org SISLSINTEFN / AC ++ spline ، مفتوح المصدر: https://www.sintef.no/projectweb/geometry-toolkits/sisl/
متاح العضلي Foundation

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Gosain, A. K., Zochowski, C. G., Cortes, W. Refinements of tissue expansion for pediatric forehead reconstruction: a 13-year experience. Plast Reconstr Surg. 124, 1559-1570 (2009).
  2. Neumann, C. G. The expansion of an area of skin by progressive distention of a subcutaneous balloon: Use of the Method for Securing Skin for Subtotal Reconstruction of the Ear. Plast Reconstr Surg. 19, 124-130 (1957).
  3. De Filippo, R. E., Atala, A. Stretch and growth: the molecular and physiologic influences of tissue expansion. Plast Reconstr Surg. 109, 2450-2462 (2002).
  4. Buganza Tepole, A., Joseph Ploch, C., Wong, J., Gosain, A. K., Kuhl, E. Growing skin: A computational model for skin expansion in reconstructive surgery. J Mech Phys Solids. 59, 2177-2190 (2011).
  5. LoGiudice, J., Gosain, A. K. Pediatric Tissue Expansion: Indications and Complications. J Craniofac Surg. 14, 866-866 (2003).
  6. Rivera, R., LoGiudice, J., Gosain, A. K. Tissue expansion in pediatric patients. Clin Plast Surg. 32, 35-44 (2005).
  7. Marcus, J., Horan, D. B., Robinson, J. K. Tissue expansion: Past, present, and future. J Am Acad Dermatol. 23, 813-825 (1990).
  8. Patel, P. A., Elhadi, H. M., Kitzmiller, W. J., Billmire, D. A., Yakuboff, K. P. Tissue expander complications in the pediatric burn patient: a 10-year follow-up. Ann Plast Surg. 72, 150-154 (2014).
  9. Pietramaggiori, G., et al. Tensile Forces Stimulate Vascular Remodeling and Epidermal Cell Proliferation in Living Skin. Ann Surg. 246, 896-902 (2007).
  10. Khalatbari, B., Bakhshaeekia, A. Ten-year experience in face and neck unit reconstruction using tissue expanders. Burns. 39, 522-527 (2013).
  11. Brobmann, F. F., Huber, J. Effects of different-shaped tissue expanders on transluminal pressure, oxygen tension, histopathologic changes, and skin expansion in pigs. Plast Reconstr Surg. 76, 731-736 (1985).
  12. van Rappard, J. H., Molenaar, J., van Doorn, K., Sonneveld, G. J., Borghouts, J. M. Surface-area increase in tissue expansion. Plast Reconstr Surg. 82, 833-839 (1988).
  13. Pusic, A. L., Cordeiro, P. G. An accelerated approach to tissue expansion for breast reconstruction: experience with intraoperative and rapid postoperative expansion in 370 reconstructions. Plast Reconstr Surg. 111, 1871-1875 (2003).
  14. Schneider, M. S., Wyatt, D. B., Konvolinka, C. W., Hassanein, K. M., Hiebert, J. M. Comparison of Rapid Versus Slow Tissue Expansion on Skin-Flap Viability. Plast Reconstr Surg. 92, 1126-1132 (1993).
  15. Schmidt, S. C., Logan, S. E., Hayden, J. M., Ahn, S. T., Mustoe, T. A. Continuous versus conventional tissue expansion: experimental verification of a new technique. Plast Reconstr Surg. 87, 10-15 (1991).
  16. Buganza Tepole, A., Gart, M., Purnell, C. A., Gosain, A. K., Kuhl, E. Multi-view stereo analysis reveals anisotropy of prestrain, deformation, and growth in living skin. Biomech Model Mechanobiol. 14, 1007-1019 (2015).
  17. Tonge, T. K., Atlan, L. S., Voo, L. M., Nguyen, T. D. Full-field bulge test for planar anisotropic tissues: Part I-Experimental methods applied to human skin tissue. Acta Biomater. 9, 5913-5925 (2013).
  18. Park, S. I., Hodgins, J. K. Capturing and animating skin deformation in human motion. ACM Trans Graph. 25, 881-881 (2006).
  19. Rausch, M. K., et al. In vivo dynamic strains of the ovine anterior mitral valve leaflet. J Biomech. 44, 1149-1157 (2011).
  20. Leyva-Mendivil, M. F., Page, A., Bressloff, N. W., Limbert, G. A mechanistic insight into the mechanical role of the stratum corneum during stretching and compression of the skin. J Mech Behav Biomed Mater. 49, 197-219 (2015).
  21. Buganza Tepole, A., Kabaria, H., Bletzinger, K. -U., Kuhl, E. Isogeometric Kirchhoff-Love shell formulations for biological membranes. Comput Methods Appl Mech Eng. 293, 328-347 (2015).
  22. Prot, V., Skallerud, B., Holzapfel, G. A. Transversely isotropic membrane shells with application to mitral valve mechanics. Constitutive modelling and finite element implementation. Int J Num Meth Eng. 71, 987-1008 (2007).
  23. Seitz, S. M., Curless, B., Diebel, J., Scharstein, D., Szeliski, R. A comparison and evaluation of multi-view stereo reconstruction algorithms. Proc IEEE CVPR. 1, 519-528 (2006).
  24. Furukawa, Y., Ponce, J. Dense 3D motion capture for human faces. 2009 IEEE CVPR. , (2009).
  25. Jor, J. W. Y., Nash, M. P., Nielsen, P. M. F., Hunter, P. J. Estimating material parameters of a structurally based constitutive relation for skin mechanics. Biomech Model Mechanobiol. 10, 767-778 (2010).
  26. Weickenmeier, J., Jabareen, M., Mazza, E. Suction based mechanical characterization of superficial facial soft tissues. J Biomech. 48, 4279-4286 (2015).
  27. Hughes, T. J. R., Cottrell, J. A., Bazilevs, Y. Isogeometric analysis: CAD, finite elements, NURBS, exact geometry and mesh refinement. Comput Methods Appl Mech Eng. 194, 4135-4195 (2005).
  28. Echter, R., Oesterle, B., Bischoff, M. A hierarchic family of isogeometric shell finite elements. Comput Methods Appl Mech Eng. 254, 170-180 (2013).
  29. Benson, D. J., Hartmann, S., Bazilevs, Y., Hsu, M. C., Hughes, T. J. R. Blended isogeometric shells. Comput Methods Appl Mech Eng. 255, 133-146 (2013).
  30. Chen, L., et al. Explicit finite deformation analysis of isogeometric membranes. Comput Methods Appl Mech Eng. 277, 104-130 (2014).
  31. Buganza Tepole, A., Gart, M., Purnell, C. A., Gosain, A. K., Kuhl, E. The Incompatibility of Living Systems: Characterizing Growth-Induced Incompatibilities in Expanded Skin. Ann Biomed Eng. 44, 1734-1752 (2016).
  32. Buganza Tepole, A., Gart, M., Gosain, A. K., Kuhl, E. Characterization of living skin using multi-view stereo and isogeometric analysis. Acta Biomater. 10, 4822-4831 (2014).
  33. Rose, E. H., Ksander, G. A., Vistnes, L. M. Skin tension lines in the domestic pig. Plast Reconstr Surg. 57, 729-732 (1976).
  34. Rausch, M. K., Kuhl, E. On the mechanics of growing thin biological membranes. J Mech Phys Solids. 63, 128-140 (2014).
  35. Argenta, L. C. Controlled tissue expansion in reconstructive surgery. Br J Plast Surg. 37, 520-529 (1984).
  36. Hudson, D. Maximising the use of tissue expanded flaps. Br J Plast Surg. 56, 784-790 (2003).
  37. Bartell, T. H., Mustoe, T. A. Animal models of human tissue expansion. Plast Reconstr Surg. 83, 681-686 (1989).
  38. Belkoff, S. M., et al. Effects of subcutaneous expansion on the mechanical properties of porcine skin. J Surg Res. 58, 117-123 (1995).
  39. Ni Annaidh, A., Bruyère, K., Destrade, M., Gilchrist, M. D., Otténio, Automated estimation of collagen fibre dispersion in the dermis and its contribution to the anisotropic behaviour of skin. Ann Biomed Eng. 5, 139-148 (2012).
  40. Kiendl, J., Bletzinger, K. U., Linhard, J., Wüchner, R. Isogeometric shell analysis with Kirchhoff-Love elements. Comput Methods Appl Mech Eng. 198, 3902-3914 (2009).
  41. Changchang, W. VisualSFM: A Visual Structure from Motion System. , Available from: http://ccwu.me/vsfm/index.html (2011).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

Tissue ExpansionMulti View StereoIsogeometric AnalysisStrain QuantificationPorcine ModelSkin Deformation3D ReconstructionGrid TattooingExpander InflationRegional Strains

مقالات ذات صلة