Die Quantifizierung des Stammes in einem Schweinemodell von Haut Expansion Mit Multi-View Stereo und Isogeometrische Kinematics

Zusammenfassung

Dieses Protokoll verwendet Multi-View-Stereo dreidimensionale (3D) Modelle aus unkalibrierten Sequenzen von Fotografien zu erzeugen, ist es erschwinglich und einstellbar auf eine chirurgische Einstellung vornehmen. Dehnungs Karten zwischen den 3D-Modelle sind mit Spline-basierte Isogeometrische Kinematik quantifiziert, die sich über die gleiche Parametrisierung teilen grobe Maschen Darstellung glatten Oberflächen erleichtern.

Zusammenfassung

Die Gewebeexpansion ist eine beliebte Technik in der plastischen und rekonstruktiven Chirurgie, bei der Haut in vivo zur Korrektur großer Defekte wie Verbrennungen und riesiger angeborener Nävi gezüchtet wird. Trotz seiner weit verbreiteten Verwendung ist die Planung und Durchführung eines Expansionsprotokolls eine Herausforderung, da es schwierig ist, die Verformung zu messen, die bei jedem Aufblasschritt und über die Dauer des Verfahrens auferlegt wird. Die Quantifizierung der Verformungsfelder ist von entscheidender Bedeutung, da die Verteilung der Dehnung über die Zeit die Geschwindigkeit und Menge des Hautwachstums am Ende der Behandlung bestimmt. In diesem Manuskript stellen wir eine Methode zur Untersuchung der Gewebeausdehnung vor, um quantitative Kenntnisse über die Verformungen zu gewinnen, die während eines Expansionsprozesses induziert werden. Dieses experimentelle Protokoll umfasst eine Stereo- und isogeometrische kinematische Multi-View-Analyse in einem Schweinemodell der Gewebeexpansion. Multi-View-Stereo ermöglicht die dreidimensionale geometrische Rekonstruktion aus unkalibrierten Bildsequenzen. Bei der isogeometrischen kinematischen Analyse werden Splines verwendet, um die regionalen Verformungen zwischen glatten Oberflächen mit wenigen Netzpunkten zu beschreiben. Unser Protokoll hat das Potenzial, die Lücke zwischen grundlegenden wissenschaftlichen Untersuchungen zur Mechanik der Hautexpansion und dem klinischen Umfeld zu schließen. Wir gehen davon aus, dass die mit unserer Methodik gewonnenen Erkenntnisse letztendlich eine personalisierte Behandlungsplanung mit Hilfe von computergestützten Simulationen der Hautverformung ermöglichen werden.

Einleitung

Gewebeexpansion ist eine übliche Technik in der plastischen und rekonstruktiven Chirurgie , die Haut in vivo für die Korrektur von großen Hautdefekten ¹ wächst. Neumann, im Jahr 1957, war der erste Chirurg dieses Verfahren zu dokumentieren. Er implantiert , um einen Ballon unter der Haut eines Patienten und aufgeblasen es nach und nach über einen Zeitraum von mehreren Wochen bis neues Gewebe zu wachsen und ein Ohr ² wieder auftauchen. Haut, wie die meisten biologischen Geweben, passt sich ausgeübten Kräfte und Verformungen, um mechanische Homöostase zu erreichen. Wenn über die physiologischen Regime gestreckt, ....

Protokoll

Dieses Protokoll beinhaltet Tierversuch. Das Protokoll wurde von der IRB von Ann und Robert H. Lurie Kinderkrankenhaus von Chicago Research Center Animal Care und Use Committee genehmigt humaner Behandlung von Tieren zu gewährleisten. Die Ergebnisse für zwei Erweiterungsstudien unter Verwendung dieses Protokolls haben ¹⁶ an anderer Stelle veröffentlicht ^{worden, 31.}

Die Ausführung dieses Protokoll erfordert ein Team mit komplementären Know-how. Der erste Teil des Protokolls beschreibt das chirurgische Verfahren am Tiermodell, Personal mit der entsprechenden medizinischen Ausbildung....

Ergebnisse

Diese Methode wurde erfolgreich eingesetzt , um die Verformung durch unterschiedliche Geometrien Expander induzierte zu studieren: Rechteck, Kugel und Crescent Expander ^{31, 32.} Die Ergebnisse entsprechen die Kugel und Crescent Expander werden als nächstes diskutiert. Figur 2 zeigt die drei Schritte von MVS Modellrekonstruktion. Der Ausgangspunkt ist eine Sammlung von Fotografien aus einer statischen Szene. Das Ti.......

Diskussion

Hier haben wir ein Protokoll, um die Verformungen zu charakterisieren während eines Gewebeexpansion Verfahren in einem Schweinemodell induziert mit Multi-View-Stereo (MVS) und Isogeometrische Kinematik (IGA Kinematik). Während Gewebeexpansion erfährt Haut gehen große Verformungen von einer glatten und relativ flachen Oberfläche mit einer kuppelartigen 3D-Form. Haut, wie auch andere biologische Membranen ^34, reagiert , indem sie die Herstellung von neuem Material strecken, in der Fläche zu e.......

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
Yucatan Miniaturschwein	Sinclair Bioresources, Windham, ME	N/A
Antibiotika	Santa Cruz Animal Health, Paso Robles, CA	sc-362931Rx	Ceftiofur, Dosierung 5 mg/kg intramuskuläre
chirurgische Seife auf Chlorhexidin-Basis	Cardinal Health, Dublin, OH	AS-4CHGL(4-32)	4% Chlorhexidingluconat chirurgisches Handpeeling
Tattoo-Transfermedium	Hildbrandt Tattoo Supply, Point Roberts, WA	TRANSF	Schablone thermisches Tattoo-Transferpapier
Lidocain mit Adrenalin	ACE Surgical Supply Co, Brockton, MA	001-1423	Lidocain Hcl 1% (Xylocain) - Epinephrin 1:100.000, 20 mL
Buprenorphin	ZooPharm, Windsor, CO		1 mg/mL verzögerte Freisetzung, Dosierung 0,01 mg/kg intramuskulär
Digitalkamera	Sony	Alpha33	Standard Digitalkamera mit 18 - 35  mm-Objektiv, 3,5 - 5,6 Blende. Verwendung im Automatikmodus, kein Blitz
Maßband	Medline, Mundelein, Illinois	NON171330	Einziehbares Maßband, Stoff, Kunststoffgehäuse, 72 Zoll
Gewebeexpander	PMT, Chanhassen, MN	03610-06-02	4 cm x 6 cm, rechteckig, 120 cc, Serie 3610 2-stufiger Gewebeexpander mit Standardanschluss
ReCap360	Autodesk	N/A	MVS Software, Webanwendung: recap360.autodesk.com
Blender	Blender Foundation	N/A	Computer Graphics Software, Open Source: blender.org
SISL	SINTEF	N/A	C++ Spline Libraries, Open Source: https://www.sintef.no/projectweb/geometry-toolkits/sisl/