Method Article

تحليل الاشعه المقطعية رباعي الابعاد باستخدام التسجيل المتسلسل 3D-3D

DOI:

10.3791/59857

⸱

November 23rd, 2019

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Orthopedic Surgery, Keio University School of Medicine, 2Department of Orthopedic Surgery, Saiseikai Utsunomiya Hospital, 3Department of Radiology, Keio University School of Medicine

In This Article

Summary

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

حللنا المفاصل المشتركة من بيانات التصوير المقطعي المحوسب الرباعي الابعاد. المتسلسلة 3D-3D طريقه التسجيل شبه تلقائيا يوفر العظام المتحركة فيما يتعلق عظم الموضوع من البيانات المقطعية المحوسبة رباعيه الابعاد.

Abstract

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

التصوير المقطعي المحوسب رباعي الابعاد (4DCT) يوفر سلسله من بيانات الحجم وتصور الحركات المشتركة. ومع ذلك ، لا يزال التحليل العددي للبيانات 4DCT صعبا لان التجزئة في جميع الإطارات الحجمية تستغرق وقتا طويلا. ونحن تهدف إلى تحليل المفاصل المشتركة باستخدام تقنيه التسجيل 3D ثلاثية الابعاد متسلسلة لتوفير المهارات الحركية للعظام المتحركة فيما يتعلق بالعظم الثابت شبه تلقائيا باستخدام بيانات DICOM 4DCT والبرامج الموجودة. يتم أعاده بناء البيانات السطحية للعظام المصدر من 3DCT. يتم مطابقه البيانات السطحية المشذبة علي التوالي مع بيانات السطح من الإطار الأول في 4DCT. تتم مطابقه هذه الأسطح المشذبة بالتتابع حتى الإطار الأخير. توفر هذه العمليات معلومات موضعيه للعظام المستهدفة في جميع إطارات 4DCT. بمجرد ان يتم تحديد الانظمه الاحداثيه للعظام المستهدفة ، يمكن حساب زوايا الترجمة والدوران بين اي من العظمين. هذا التحليل 4DCT يوفر مزايا في التحليلات الحركية من الهياكل المعقدة مثل العظام الرسغي أو التارسال. ومع ذلك ، لا يمكن تتبع الحركات السريعة أو الكبيرة الحجم بسبب التحف المتحركة.

Introduction

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

وقد وصفت الشركات المشتركة باستخدام عدد من المنهجيات ، مثل أجهزه استشعار التقاط الحركة ، وتسجيل 2d-3d ، والدراسات تاكل. كل أسلوب له مزايا وعيوب محدده. علي سبيل المثال ، يمكن لأجهزه استشعار التقاط الحركة قياس حركات سريعة وواسعة النطاق باستخدام كاميرات الاشعه تحت الحمراء مع أو بدون أجهزه استشعار في الموضوع1،2. ومع ذلك ، تقيس هذه الطرق حركه الجلد لاستنتاج المفاصل المشتركة ، التالي تحتوي علي أخطاء الحركة الجلدية3.

وقد استخدمت الدراسات cadaveric لتقييم نطاقات الحركة ، وعدم الاستقرار ، ومناطق الاتصال4،5....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

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

تمت الموافقة علي جميع الطرق الموصوفة هنا من قبل مجلس المراجعة المؤسسية لكليه الطب بجامعه كيو.

ملاحظه: يتم قياس المفاصل المشتركة عن طريق أعاده بناء حركه العظام المتحركة حول عظم ثابت. بالنسبة لمفصل الركبة ، يتم تعريف عظم الفخذ علي انه عظمه ثابته ويعرف الساق بأنه العظم المتحرك.

1. بروتوكول التصوير المقطعي المحوسب

  1. قم باعداد اله التصوير المقطعي. الحصول علي اختبارات التصوير المقطعي المحوسب مع نظام الاشعه المقطعية 320 للكشف عن الصف للسماح لمراحل متعددة من البيانات حجم 3D مع 160 mm التغطية الجمجمة. علي سبيل المثال ، في تحليل الركبة ، والحصول علي صوره تتكون من 51 المسح الضوئي حجم مع وقت دوران من 0.275 s ، ويتم أ....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

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

نحن وصف حركه الساق اثناء تمديد الركبة. تم وضع مفصل الركبة في الجسر المقطعي المحوسب. واستخدمت وساده مثلث لدعم عظم الفخذ في موقف البداية. وامتدت الركبة إلى وضع مستقيم علي مدي 10 ليالي. وتم قياس التعرض للإشعاع. بالاضافه إلى 4DCT ، تم تنفيذ 3DCT ساكنه من عظم الفخذ كله ، الساق ، والباتيلا. وأعيد بناء البيانات السطحية لعظم الفخذ والساق بأكمله. تم تعيين عتبه أرقام هو جين تاو من قشره العظم كما 250 HU وأعيد بناء البيانات السطحية لجميع الإطارات 51.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

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

طريقتنا يسمح التصور والتقدير الكمي لحركات العظام كلها ويوفر البيانات الموضعية العددية للعظام المتحركة فيما يتعلق العظام الثابتة من البيانات 4DCT. وقد اقترحت العديد من الاداات لقياس المفاصل المشتركة. يمكن لعلامات الجلد الحركة تحليل حركات الجسم الاجماليه علي مدي فتره طويلة. ومع ذلك ، يحتوي هذا الأسلوب علي أخطاء حركه الجلد3. وينبغي تقدير المفاصل المشتركة من حركه العظام المجاورة. تستخدم طريقه التسجيل 2D-3D التنظير الفلوري والحفر ثلاثية الابعاد من الصور المتسلسلة ثنائيه الابعاد. الأخطاء الانتقالية لا ت.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

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

وليس للمؤلفين مصالح مالية متنافسة.

Acknowledgements

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

تمت الموافقة علي هذه الدراسة من قبل مجلس المراجعة المؤسسية لمؤسستنا (رقم الموافقة: 20150128).

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
4DCT ماسح ضوئيCanon الأنظمة الطبية (Tochigi ، اليابان)N / A4DCT ، مسح ثابت 3DCT
AVIZO (9.3.0) *Thermo Fisher Scientific (أوريغون ، الولايات المتحدة الأمريكية)برنامج معالجة الصور.
إعادة بناء السطح من بيانات CT DICOM وبيانات سحابة النقاط.
* Ryan ، T. M. & amp ووكر ، أ. هيكل العظام التربيقية في رؤوس العضد والفخذ للرئيسيات البشرية. عنات ريك (هوبوكين). 293 (4) ، 719-729 ، دوي: 10.1002 / ar.21139 ، (2010).
Meshlab **ISTI (بيزا ، إيطاليا)N / Aتشذيب السطح واختيار المعالم
** MeshLab: أداة معالجة شبكية مفتوحة المصدر. مؤتمر الفصل الإيطالي السادس لليوروغرافيكية ، الصفحة 129-136 ، 2008.
P. Cignoni ، M. Callieri ، M. Corsini ، M. Dellepiane ، F. Ganovelli ، G. Ranzuglia
VTK (6.3.0) ***Kitware (نيويورك ، الولايات المتحدة الأمريكية)N / Aخوارزمية أقرب النقاط التكرارية. تستخدم في برمجة لغة python.
*** https://vtk.org
معالجة ملفات Python (3.6.1)Python Software FoundationN / ADICOM لاستخراج سحابة النقطة من قشرة العظام (وحدة "dicom.py") .
حساب مصفوفات الدوران. (وحدة Numpy)
إعادة احتقان الصورة المتسلسلة باستخدام خوارزمية ICP

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Andriacchi, T. P., Alexander, E. J., Toney, M. K., Dyrby, C., Sum, J. A point cluster method for in vivo motion analysis: applied to a study of knee kinematics. Journal of Biomechanical Engineering. 120 (6), 743-749 (1998).
  2. Corazza, S., et al.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Four Dimensional CTSequential 3D 3D RegistrationJoint Kinematics AnalysisSurface Registration TechniqueIterative Closest Point AlgorithmBone Surface Reconstruction4DCT DICOM DataTranslation Rotation CalculationCarpal Tarsal AnalysisMotion Artifact Limitation

Related Articles