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Bioengineering

त्वचा विस्तार मल्टी देखें स्टीरियो और Isogeometric कीनेमेटीक्स का उपयोग का एक सुअर मॉडल में तनाव की मात्रा

Published: April 16, 2017 doi: 10.3791/55052
Automatic Translation
1, 2, 2, 2, 2, 3, 2
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

Summary

यह प्रोटोकॉल तीन आयामी (3 डी) तस्वीरों की गैर-अंशांकित दृश्यों से बाहर मॉडल उत्पन्न करने के लिए बहु दृश्य स्टीरियो का उपयोग करता है, यह सस्ती और एक शल्य चिकित्सा की स्थापना करने के लिए समायोज्य बना रही है। 3D मॉडल के बीच तनाव नक्शे पट्टी आधारित isogeometric कीनेमेटीक्स, जो एक ही parameterization साझा करने मोटे meshes से अधिक चिकनी सतहों के प्रतिनिधित्व की सुविधा के साथ मात्रा निर्धारित कर रहे हैं।

Introduction

ऊतक विस्तार प्लास्टिक और पुनर्निर्माण सर्जरी में एक आम तकनीक है कि बड़े त्वचीय दोष 1 के सुधार के लिए विवो में त्वचा बढ़ता है। न्यूमन, 1957 में, इस प्रक्रिया दस्तावेज़ के लिए पहले सर्जन था। उन्होंने कहा कि एक मरीज की त्वचा के नीचे एक गुब्बारे प्रत्यारोपित और कई सप्ताह की अवधि के नए ऊतक के विकास और एक कान 2 संगठित करने पर धीरे-धीरे यह फुलाया। त्वचा, सबसे जैविक ऊतकों की तरह, आदेश यांत्रिक समस्थिति तक पहुंचने के लिए लागू किया जाता बलों और विकृतियों के लिए adapts। जब शारीरिक शासन परे फैला, त्वचा 3, 4 बढ़ता है। ऊतक विस्तार के केंद्रीय लाभों में से एक उचित vascularization और एक ही बाल असर, यांत्रिक गुणों, रंग, और बनावट आसपास के ऊतकों 5 के रूप में के साथ त्वचा के उत्पादन है।

इसकी शुरूआत छह दशक पहले, त्वचा expansio के बादn व्यापक रूप से प्लास्टिक और पुनर्निर्माण शल्य चिकित्सक द्वारा अपनाया गया है और इस समय जलता है, बड़े जन्मजात दोष, और स्तन 6, 7 के बाद स्तन पुनर्निर्माण के लिए सही करने के लिए प्रयोग किया जाता है। फिर भी, इसकी व्यापक उपयोग के बावजूद, त्वचा विस्तार प्रक्रियाओं जटिलताओं 8 हो सकता है। यह आंशिक रूप से पर्याप्त मात्रात्मक प्रक्रिया के मौलिक mechanobiology समझने के लिए और पूर्व शल्य चिकित्सा की योजना बना 9, 10 के दौरान सर्जन मार्गदर्शन करने के लिए आवश्यक साक्ष्य के अभाव के कारण है। इस तकनीक में कुंजी पैरामीटर भरने दर, मुद्रास्फीति प्रति मात्रा भरने, आकार और विस्तारक के आकार का चयन, और डिवाइस 11, 12 की नियुक्ति कर रहे हैं। वर्तमान पूर्व शल्य चिकित्सा की योजना बना काफी हद तक चिकित्सक के अनुभव पर निर्भर करता है, मनमाने ढंग से प्रोटोकॉल की एक विस्तृत विविधता है कि अक्सर greatl अलग है, जिसके परिणामस्वरूपy 13, 14, 15।

वर्तमान ज्ञान कमियों को संबोधित करने के लिए, हम ऊतक विस्तार का एक सुअर पशु मॉडल में विस्तार प्रेरित विरूपण अंदाजा लगाना एक प्रयोगात्मक प्रोटोकॉल प्रस्तुत करते हैं। प्रोटोकॉल बहु दृश्य स्टीरियो (MVS) के उपयोग के अज्ञात कैमरा पदों के साथ दो आयामी (2 डी) छवियों के दृश्यों में से तीन आयामी (3 डी) geometries फिर से संगठित करने पर निर्भर करता है। splines को रोजगार, चिकनी सतहों के प्रतिनिधित्व एक isogeometric (IgA) विवरण के माध्यम से इसी विरूपण नक्शे की गणना करने के लिए ले जाता है। ज्यामिति के विश्लेषण एक स्पष्ट parameterization 16 होने झिल्ली का सातत्य यांत्रिकी के सैद्धांतिक ढांचे पर आधारित है।

समय की लंबी अवधि से अधिक सामग्री जीने की physiologically प्रासंगिक विकृतियों की विशेषताओं अभी भी एक चुनौतीपूर्ण समस्या बनी हुई है। के लिए आम रणनीतिजैविक ऊतकों की इमेजिंग स्टीरियोस्कोपिक डिजिटल छवि सहसंबंध, चिंतनशील मार्कर के साथ वाणिज्यिक मोशन कैप्चर सिस्टम, और द्विपंखी विमान वीडियो प्रतिदीप्तिदर्शन 17, 18, 19 में शामिल हैं। हालांकि, इन तकनीकों एक प्रतिबंधक प्रयोगात्मक सेटअप की आवश्यकता होती है, आम तौर महंगे हैं, और मुख्य रूप से पूर्व विवो या विवो सेटिंग्स में तीव्र के लिए इस्तेमाल किया गया है। त्वचा एक पतली संरचना होने का लाभ है। भले ही यह कई परतें होती हैं, त्वचा के ऊतकों के यांत्रिक गुणों और के लिए काफी हद तक जिम्मेदार है इस प्रकार सतह विरूपण प्राथमिक महत्व 20 की है, उचित kinematical मान्यताओं विमान विरूपण 21, 22 से बाहर के बारे में बनाया जा सकता है। इसके अलावा, त्वचा पहले से ही बाहर के वातावरण के संपर्क में है, यह संभव पारंपरिक इमेजिंग उपकरणों का उपयोग करने के लिए अपने ज्यामिति कब्जा करने के लिए बना रही है। एचपहले हम एक किफायती और लचीला दृष्टिकोण के रूप में MVS के उपयोग के लिए एक ऊतक विस्तार प्रोटोकॉल के साथ एक व्यावसायिक हस्तक्षेप किए बिना कई हफ्तों से अधिक त्वचा की इन विवो विकृतियों की निगरानी करने का प्रस्ताव। MVS एक तकनीक है कि कोण 23 अज्ञात कैमरा के साथ 2 डी छवियों का एक संग्रह से वस्तुओं या दृश्यों के 3D प्रतिनिधित्व निकालता है। केवल पिछले तीन वर्षों में, कई वाणिज्यिक कोड दिखाई दिया (उदाहरण के लिए सामग्री की सूची देखें)। MVS साथ मॉडल पुनर्निर्माण की उच्च सटीकता, 2% 24 जितनी कम त्रुटियों के साथ, विज्ञान सम्बन्धी समय की लंबी अवधि से अधिक विवो में त्वचा के लक्षण वर्णन के लिए उपयुक्त इस दृष्टिकोण बनाता है।

ऊतक विस्तार के दौरान त्वचा की इसी विरूपण नक्शे प्राप्त करने के लिए, किसी भी दो ज्यामितीय विन्यास के बीच अंक मिलान किया जाता है। पारंपरिक, कम्प्यूटेशनल जैव यांत्रिकी में शोधकर्ताओं परिमित तत्व meshes और उलटा विश्लेषण का इस्तेमाल किया है विरूपण नक्शा पुनः प्राप्त करने के25, 26। आईजीए यहां कार्यरत दृष्टिकोण पट्टी आधार कार्य करता है जो पतली झिल्ली 27, 28 के विश्लेषण के लिए कई लाभ प्रदान करते उपयोग करता है। अर्थात्, उच्च स्तर की बहुआयामी पद की उपलब्धता भी बहुत मोटे meshes 29, 30 के साथ चिकनी geometries के अभ्यावेदन की सुविधा। इसके अतिरिक्त, यह सभी सतह धब्बे, जो एक व्युत्क्रम समस्या के लिए की जरूरत न खाने वाले discretizations के लिए खाते में गतिरोध उत्पन्न करने के लिए एक ही अंतर्निहित parameterization फिट करने के लिए संभव है।

विधि यहाँ वर्णित समय की लंबी अवधि से अधिक विवो सेटिंग में प्रासंगिक में त्वचा यांत्रिकी का अध्ययन करने नए रास्ते खोलता है। इसके अलावा, हम उम्मीद है कि हमारी पद्धति नैदानिक ​​सेटिंग में व्यक्तिगत उपचार योजना के लिए कम्प्यूटेशनल उपकरण विकसित करने का अंतिम लक्ष्य की दिशा में एक सक्रिय करने के कदम है कर रहे हैं। </ P>

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Protocol

यह प्रोटोकॉल पशु प्रयोगों शामिल है। प्रोटोकॉल ऐन और शिकागो रिसर्च सेंटर पशु की देखभाल और उपयोग समिति के रॉबर्ट H लुरी बच्चों के अस्पताल के आईआरबी द्वारा अनुमोदित किया गया पशुओं के मानवीय उपचार की गारंटी है। इस प्रोटोकॉल का उपयोग दो विस्तार के अध्ययन के लिए परिणाम कहीं और प्रकाशित किया गया है 16, 31।

इस प्रोटोकॉल का निष्पादन पूरक विशेषज्ञता के साथ एक टीम की आवश्यकता है। प्रोटोकॉल के पहले भाग पशु मॉडल पर शल्य प्रक्रिया का वर्णन करता है, उचित चिकित्सा प्रशिक्षण के साथ कर्मियों की जरूरत पड़ेगी। बाद के विश्लेषण, विशेष रूप से वर्गों 4 और 5, सी में बुनियादी कम्प्यूटर प्रोग्रामिंग कौशल शामिल ++ और अजगर, और एक कमांड लाइन खोल के उपयोग।

1. Expander प्लेसमेंट के लिए सर्जिकल प्रक्रिया

नोट: कार्मिक आपरेशन में शामिल झाड़ी और एक बाँझ फैशन में gowned किया जाना चाहिए। sterilई तौलिए और पर्दे बाँझपन बनाए रखने के लिए शल्य मैदान के चारों ओर लागू होते हैं। सभी उपकरणों, टांके, और ऊतक विस्तारक बाँझ पैकेजिंग में प्राप्त हुआ है और केवल बाँझ कर्मियों द्वारा नियंत्रित किया जाता है। जब तक प्रक्रिया पूरी हो चुकी है ऑपरेटिव साइट के बाँझपन का उल्लंघन नहीं किया जाना चाहिए।

  1. एक सप्ताह के लिए मानक आवास के लिए एक महीने पुराने पुरुष युकेटन मिनी सूअरों जलवायु के अनुकूल बनाना, और जी भरकर खाते हैं।
  2. रखरखाव के लिए, - (6 मिलीग्राम / किग्रा 4) तो isoflurane सर्जरी के दिन, पशु शामिल करने के लिए ketamine / acepromazine का उपयोग कर anesthetize। नेत्रच्छद पलटा की निगरानी के द्वारा संज्ञाहरण की गहराई का मूल्यांकन करें। इसके अलावा, महत्वपूर्ण संकेत (हृदय गति, शरीर का तापमान, सांस की दर, और / या प्रतिक्रिया ऊतक संदंश द्वारा पिंच करने के लिए) की निगरानी। आंखों को नेत्र मरहम लागू करें कॉर्निया खरोंच के खिलाफ की रक्षा।
  3. व्यवस्थापित और पूर्व प्रक्रियात्मक एंटीबायोटिक दवाओं और chlorhexidine आधारित शल्य साबुन से पृष्ठीय त्वचा को साफ। स्थानांतरण चार 10 x 10 सेमी 2 ग्रिड के प्रत्येक पक्ष पर दोपशु, सुअर त्वचा के लिए 1 सेमी लाइन चिह्नों टैटू हस्तांतरण माध्यम का उपयोग के साथ। बाईं व्याख्यान चबूतरे वाला है, है ना व्याख्यान चबूतरे वाला, बाईं दुम, और सही दुम: ग्रिड निम्नलिखित चार क्षेत्रों के अनुरूप हैं। ग्रिड पैटर्न के सममित नियुक्ति सुनिश्चित करने के लिए एक मध्य रेखा संदर्भ के साथ एक टेम्पलेट का उपयोग करें।
    1. ग्रिड अनुरेखण द्वारा कागज पर ग्रिड बनाएँ बॉल प्वाइंट पेन के साथ भारी रूपरेखा। पशु जहां ग्रिड isopropyl मलाई शराब के साथ रखा गया है पर क्षेत्र धो लें।
    2. ग्रिड (नीचे कलम-स्याही की ओर) सीधे त्वचा पर लागू करें। शराब कागज के बंद स्याही के कुछ जोंक, जानवर की त्वचा के लिए ग्रिड के हस्तांतरण कार्य करता है।
  4. subcutaneously प्रत्येक योजना बनाई चीरा के स्थल पर: स्थानीय संवेदनाहारी (100,000 एपिनेफ्रीन 1 के साथ 1% lidocaine) इंजेक्षन।
  5. दो ग्रिड के बीच मध्य में पशु के दोनों तरफ एक चीरा बनाओ।
    नोट: चीरों पर 2 ग्रिड के बीच जानवर के बाएँ और दाएँ पक्ष पर रखा जाता हैउस तरफ। वहाँ एक छोड़ दिया पक्षीय चीरा और एक सही तरफा चीरा है
  6. एक hemostat का प्रयोग करें ब्याज की ग्रिड के नीचे एक चमड़े के नीचे सुरंग विकसित करने के लिए। एक सुरंग विकसित करने के बाद, ग्रिड के नीचे विस्तारक डालें।
    नोट: टनलों किसी भी ग्रिड है कि एक ऊतक विस्तारक होगा के तहत रखा जाता है।
  7. विस्तारक मुद्रास्फीति दूर के लिए बंदरगाह जानवर के पृष्ठीय मध्य रेखा के साथ इसी तरह से विकसित एक चमड़े के नीचे सुरंग के माध्यम से रखें। suturing द्वारा मरम्मत घाव।
  8. (- 0.1 मिलीग्राम / किग्रा Buprenorphine 0.05) इंट्रामस्क्युलर इंजेक्शन के माध्यम से हर 12 घंटे 4 खुराक के लिए, अतिरिक्त पशु संकट के सबूत के लिए उपलब्ध खुराक के साथ ऑपरेशन के रोगनिरोधी एंटीबायोटिक दवाओं के साथ पशु (Ceftiofur 5 मिलीग्राम / किग्रा आईएम एक बार) और साथ ही दर्दनाशक दवाओं का इलाज।
  9. postoperatively 2 घंटे के लिए लगातार जानवरों का निरीक्षण करें, महत्वपूर्ण संकेत है जब तक वे ambulation फिर से शुरू किया और normothermia बनाए रखने में सक्षम हैं की दिनचर्या माप भी शामिल है। हाउस एक अलग पिंजरे में पशु और मॉनिटर मैं जब तकटी अपनी सामान्य आवास क्षेत्र के लिए इसे वापस स्थानांतरित करने और यह पहुंच से बाहर जाने से पहले सभी 4 पैरों पर स्वतंत्र रूप से चलने में सक्षम है।
  10. तत्काल बाद संज्ञाहरण वसूली अवधि के बाद, जानवरों दैनिक जाँच घाव भरने का मूल्यांकन करने के। टांके 14 दिनों postoperatively निकालें। इन चीरों ड्रेसिंग की आवश्यकता नहीं है। चीरों छोड़ दो 3 के लिए चंगा करने के लिए - विस्तार शुरू होने से पहले 4 सप्ताह

2. मुद्रास्फीति की दर प्रोटोकॉल

नोट: मुद्रास्फीति और समाधान की राशि प्रत्येक विस्तारक में इस्तेमाल के समय विशिष्ट प्रश्न अध्ययन किया जा रहा पर निर्भर करता है। विभिन्न विस्तारक ज्यामिति के प्रभाव को चिह्नित करने के लिए, एक उपयुक्त प्रोटोकॉल क्रमशः 50, 75, 105, 165, और 225 सीसी की भरने की मात्रा प्राप्त करने के लिए 0, 2, 7, 10, और 15 दिनों से कम पांच मुद्रास्फीति चरणों को पूरा करने के लिए है।

  1. 80 माइक्रोग्राम प्रति / किग्रा - 20 पर - (6 मिलीग्राम / किग्रा 4) और dexmedetomidine प्रत्येक मुद्रास्फीति कदम से पहले, पशु प्रशासन ketamine शांत।
    ध्यान दें: Dexmedetomidine एक हैn अल्फा एड्रीनर्जिक एगोनिस्ट कि atipamezole साथ ही उल्टा हो सकता (1: 1 मात्रा: मात्रा) तेजी से वसूली की सुविधा के लिए; हालांकि, बेहोश करने की क्रिया के इस स्तर जानवर जानवर या संचालकों को नुकसान का अनुचित जोखिम के बिना विस्तार को सहन करने के लिए पर्याप्त नहीं हो सकता है। यदि यह मामला है, ketamine / acepromazine प्रेरण निम्नलिखित मुखौटा वेंटिलेशन के माध्यम से isoflurane कराते हुए सामान्य संज्ञाहरण के लिए प्रशासन।
  2. पशु शल्य टेप का उपयोग करने का त्वचा के लिए दो प्लास्टिक लचीला टेप उपायों देते हैं। छोड़ दिया और सही पक्षों पर ग्रिड के बीच टेप उपायों रखें।
  3. एक तरफ पशु रखें और संभव के रूप में कई अलग कोणों से दृश्य के 30 तस्वीरों के अधिग्रहण।
    ध्यान दें: उद्देश्य जब जानवर एक तरफ नीचे बिछाने है दो ग्रिड दिखाई की ज्यामिति कब्जा करने के लिए है।
    1. सबसे पहले, पशु ऊपर और दुम पक्ष की ओर झुकाव कैमरा स्थिति, एक शॉट जहां गोदना ग्रिड पूरी तरह से दिखाई दे रहे हैं पर कब्जा और फ्रेम को भरने के लिए।
    2. एमव्याख्यान चबूतरे वाला दिशा को दुम से एक मेहराब में पशु के चारों ओर एक परिपत्र पैटर्न में ove, रास्ते में फ़ोटोग्राफ़ लेने, कि यह सुनिश्चित करने, हर तस्वीर के लिए, गोदना ग्रिड कि दिखाई दे रहे हैं पूरी तरह से फ्रेम में दिखाई देते हैं।
      1. इसी समय, अंतरिक्ष कि ग्रिड फ्रेम में कब्जा अधिकतम करने के लिए प्रयास करें। एक आदर्श शॉट गोदना ग्रिड और पृष्ठभूमि के केवल छोटे क्षेत्रों के साथ जानवर की पीठ पर कब्जा होगा।
    3. इसके बाद, उदर पक्ष की ओर कैमरा स्थिति एक शॉट कोण है कि लगभग जमीन के समानांतर और पृष्ठीय क्षेत्र के लिए उदर से एक मेहराब में तस्वीरें लेने के कब्जा करने के लिए।
      ध्यान दें: तस्वीरों की राशि एक निश्चित मूल्य नहीं है। एक अच्छा पुनर्निर्माण के लिए, टैटू ग्रिड पर हर बिंदु कम से कम 3 तस्वीरों में होना चाहिए; कुल में 30 तस्वीरों सफल ज्यामिति पुनर्निर्माण के लिए एक पर्याप्त राशि है।
  4. विपरीत दिशा में पशु रखें और दो के 30 तस्वीरें लेनेएक ही उपरोक्त चरण निम्नलिखित शेष ग्रिड।
  5. दूरस्थ भरने बंदरगाह खोजने और ब्याज के विस्तार प्रोटोकॉल के लिए इसी नमकीन घोल का आवश्यक राशि इंजेक्शन लगाने के द्वारा मुद्रास्फीति कदम निष्पादित करें। बाँझ 0.9% इंजेक्शन खारा का प्रयोग करें।
    1. isopropyl शराब वाइप के साथ जानवर की त्वचा पर बंदरगाहों और तैयारी का पता लगाएँ। एक बाँझ 25 गेज तितली बाँझ इंजेक्शन खारा से भरा एक सिरिंज से जुड़ी सुई के साथ बंदरगाह पर पहुँचें।
      नोट: जैसा कि ऊपर वर्णित, बंदरगाहों विस्तारक प्लेसमेंट के दौरान पूर्वकाल मध्य रेखा ऊर्ध्व भाग पर एक स्थान के लिए subcutaneously टनल कर रहे हैं।
    2. नमकीन घोल की इच्छित मात्रा इंजेक्षन। विस्तार प्रक्रिया के प्रत्येक चरण में इंजेक्शन मुद्रास्फीति संस्करणों के लिए इस खंड की शुरुआत में टिप्पणी को देखें।
  6. मुद्रास्फीति के बाद तस्वीर अधिग्रहण चरणों को दोहराएं।
  7. एक बार जब मुद्रास्फीति प्रोटोकॉल पूरा हो गया है, जानवरों euthanize।
    1. सामान्य में व्यवस्थापितketamine / acepromazine प्रेरण निम्नलिखित मुखौटा वेंटिलेशन के माध्यम से isoflurane कराते हुए संज्ञाहरण। नेत्रच्छद पलटा की निगरानी के द्वारा संज्ञाहरण की गहराई का मूल्यांकन करें। इसके अलावा, महत्वपूर्ण संकेत (हृदय गति, शरीर का तापमान, सांस की दर, और / या प्रतिक्रिया ऊतक संदंश के साथ पिंच करने के लिए) की निगरानी।
    2. 100 मिलीग्राम / किग्रा - pentobarbital 90 की नसों में अधिक मात्रा द्वारा पशु euthanize। इच्छामृत्यु के लिए pentobarbital अधिक मात्रा के बाद, एक पल्स आक्सीमीटर और नाड़ी टटोलने का कार्य के साथ-साथ सहज श्वास के अभाव का उपयोग कर पता लगाने योग्य दिल की धड़कन की अनुपस्थिति से मौत की पुष्टि।

3. मल्टी दृश्य स्टीरियो पुनर्निर्माण

  1. छवि फ़ाइलों को अपलोड करने और ज्यामितीय मॉडल को फिर से संगठित करने के लिए व्यावसायिक रूप से उपलब्ध सॉफ्टवेयर का प्रयोग करें।
    1. ब्राउज़र पर MVS सॉफ्टवेयर शुरू और प्रवेश करें।
    2. ऊपरी बाएं कोने पर 3D के लिए फोटो का चयन करें।
    3. , तस्वीरें जोड़ने के लिए क्लिक करें im के स्थान को खोजने मेंउम्र और मैन्युअल रूप से एक मॉडल के लिए इसी 30 तस्वीरों का चयन करें।
    4. मॉडल का नाम और बनाएं क्लिक करें
    5. रुको के लिए मॉडल बनाया जा सकता है। इसमें कुछ मिनट लग सकते हैं। सॉफ्टवेयर के मूल लैंडिंग पृष्ठ के लिए वापस जाने के लिए सही पर डैशबोर्ड पर क्लिक करें।
      नोट: डैशबोर्ड ज्यामितीय मॉडल है कि उपयोगकर्ता द्वारा बनाया गया है के प्रतिनिधि के चित्र दिखाता है।
    6. मॉडल अभी बनाया गया है कि पर कर्सर रखें। मॉडल छवि के निचले दाएं कोने पर कर्सर रखें। डाउनलोड क्लिक करें और obj का चयन करें।

4. तख़्ता भूतल फ़िट

  1. ज्यामितीय मॉडल पर कार्रवाई करने के खुला स्रोत सॉफ्टवेयर का प्रयोग करें।
  2. फ़ाइल क्लिक करें> आयात> obj MVS सॉफ्टवेयर से उत्पन्न फ़ाइल आयात करने। 3D दृश्य के तल पर व्यूपोर्ट शेडिंग और sele पर क्लिक करेंसीटी बनावट। सबमेनू साथ 3D दृश्य का अधिकार पर एक टैब के लिए देखो: रूपांतरण, ग्रीस पेंसिल, दृश्य, 3D पेंसिल, आदि शेडिंग पर क्लिक करें और shadeless का चयन करें।
  3. सही यह चयन करने के लिए ज्यामिति पर क्लिक करें। 3D दृश्य के तल पर त्रिकोणीय जाल कल्पना करने के लिए संपादन मोड का चयन करें।
  4. टेप उपाय के 1 सेमी चिह्नों पर एक नोड्स के बाद एक का चयन करें।
    1. एक बिंदु का चयन करने के लिए, सही उस पर क्लिक करें, और बिंदु पर प्रकाश डाला। बिंदु के लिए निर्देशांक 3D दृश्य का दाएँ हाथ की ओर पर टैब पर दिखाई देते हैं। का चयन करें और एक पाठ फ़ाइल के लिए चयनित बिंदु के निर्देशांक कॉपी।
    2. टेप उपाय के 1 सेमी चिह्नों पर सभी बिंदुओं के लिए इस प्रक्रिया को दोहराएँ।
    3. दोनों टेप उपायों के लिए ऐसा करें। पाठ फ़ाइलों समन्वय के उदाहरण प्रदान कर रहे हैंघ: tape1.txt, tape2.txt।
      नोट: रुचि का विषय पर जाल का कोई नोड्स देखते हैं, तो जाल का उप-विभाजन तक वहां रुचि का विषय पर एक नोड है। उप-विभाजित करने जाल Shift कुंजी और कोने पर राइट क्लिक दबाकर एक त्रिकोण के तीन कोने का चयन करें। फिर टैब को 3D दृश्य का बाएं हाथ की ओर पर प्रदर्शित होने पर उप-विभाजित करें बटन पर क्लिक करें। इस आपरेशन के लिए चयनित त्रिकोण के अंदर तीन और नोड्स कहते हैं।
  5. ग्रिड के 11 x 11 अंक का चयन करें और पैटर्न चित्र 1 में दिखाया गया में किसी पाठ फ़ाइल में 121 अंकों की निर्देशांक सहेजें।
    1. क्या टेप उपायों के लिए किया गया था, ग्रिड के एक बिंदु का चयन करने के लिए तुलनात्मक रूप से, सही उस पर क्लिक करें, बिंदु हाइलाइट किया जाएगा। बिंदु के लिए निर्देशांक 3D दृश्य का दाएँ हाथ की ओर पर टैब पर दिखाई देगा। का चयन करें और एक पाठ फ़ाइल के लिए चयनित बिंदु के निर्देशांक कॉपी
      ध्यान दें: ग्रिड अंक की नंबरिंग ALW हैव्याख्यान चबूतरे के लिए और उदर क्षेत्र की ओर पृष्ठीय मध्य रेखा से ays दुम। यह आदेश देने की गारंटी देता है कि पैरामीटर अंतरिक्ष किसी भी दो पैच के लिए संगत है। उदाहरण के लिए, फ़ाइल gridReference.txt जो एक त्वचा पैच के 121 अंक के निर्देशांक शामिल प्रदान की जाती है।
  6. डाउनलोड, संकलन और सी ++ पट्टी पुस्तकालयों स्थापित करें। फ़ाइल splineLibraryInstallation.txt स्थापना के लिए पट्टी पुस्तकालयों और निर्देश के स्रोत कोड के लिए लिंक शामिल हैं।
  7. स्रोत कोड generateCurve.cpp संकलित निष्पादन योग्य generateCurve उत्पन्न करने के लिए
    नोट: कार्यक्रम generateCurve केवल एक बार संकलित किया जाना चाहिए। इस सी ++ स्रोत कोड संकलन और उत्पन्न एक निष्पादन स्रोत कोड फ़ाइल generateCurve.cpp के शीर्ष पर निर्देशों का पालन करें।
  8. कार्यक्रम generateCurve का प्रयोग टेप उपायों के और ग्रिड अंक को splines फिट करने के लिए। एक बी में निष्पादन योग्य को चलाने के लिएराख खोल, प्रकार
    निर्देशिका $ ./generateCurve
    1. कार्यक्रम चलाने पर, यह टेप उपाय के निर्देशांक युक्त फ़ाइल का पथ में टाइप करने के लिए उपयोगकर्ता के लिए कहेगा। फिर कार्यक्रम आउटपुट फ़ाइल के लिए एक नाम के लिए पूछेंगे। फ़ाइल नाम के समाप्ति .g2 जोड़ें।
      नोट: समाप्ति .g2 जाने उपकरण के लिए खड़ा है, और पट्टी पुस्तकालयों के लिए जुड़ा हुआ है। टेप उपायों के लिए इसी पट्टी फ़ाइलों के दो उदाहरण इस प्रोटोकॉल (tape1.g2, tape2.g2) के साथ उपलब्ध हैं।
  9. ग्रिड अंक पैमाने पर करने के पायथॉन लिपि scalePoints.py का प्रयोग करें। तीन तर्कों के साथ एक बैश सुरक्षा प्रॉम्प्ट में कार्यक्रम चलाएं: ग्रिड अंक के फ़ाइल नाम और टेप उपायों के लिए इसी splines की फ़ाइल नाम
    निर्देशिका $ अजगर scalePoints.py gridReference.txt tape1.g2 tape2.g2
    नोट: स्क्रिप्ट scalePoints.py लिपियों B_spline.py और NURBS_Curv आयात करता है e.py, इसलिए सभी तीन स्क्रिप्ट एक ही फ़ोल्डर में होना चाहिए।
  10. स्रोत कोड generateSurface.cpp संकलित निष्पादन योग्य generateSurface उत्पन्न करने के लिए।
    नोट: यह कदम केवल एक बार किया जाना चाहिए। अधिक विस्तृत निर्देशों के स्रोत कोड फ़ाइल generateSurface.cpp की शुरुआत में उपलब्ध हैं।
  11. कार्यक्रम generateSurface का प्रयोग करें ग्रिड अंक के लिए एक पट्टी सतह फिट करने के लिए। बैश खोल पर निष्पादन generateSurface भागो
    निर्देशिका $ ./generateSurface
    1. एक खोल में कार्यक्रम चल रहा है स्केल अंक युक्त फ़ाइल नाम के लिए पूछेंगे। तो फिर यह आउटपुट फ़ाइल के नाम के लिए पूछना होगा। उत्पादन फ़ाइल नाम के समाप्ति .g2 जोड़ें।
      नोट: समाप्ति .g2 पट्टी पुस्तकालयों ने सुझाव दिया और यात्रा के दौरान उपकरणों के लिए खड़ा है। फ़ाइलों gridReference.g2 और gridDeformed.g2 उदाहरण के रूप में प्रदान की जाती हैं।
itle "> 5। विस्तार प्रेरित विरूपण की मात्रा

  1. बैश सुरक्षा प्रॉम्प्ट में अजगर शुरू
    निर्देशिका $ अजगर
    नोट: अजगर दुभाषिया है, जो खोल कि एक नया कमांड लाइन वातावरण दिखाएगा के समान एक इंटरफेस है initializes >>>
  2. स्क्रिप्ट expansionIGA.py जो एक समारोह evaluateMembraneIGA कहा जाता है आयात
    >>> expansionIGA आयात evaluateMembraneIGA से
  3. विरूपण नक्शे गणना करने के लिए समारोह evaluateMembraneIGA पर कॉल करें।
    ध्यान दें: इस समारोह तर्कों के रूप लेता है:
    संदर्भ सतह की फ़ाइल का नाम
    विकृत सतह की फ़ाइल का नाम
    मूल्यांकन के संकल्प (कितने अंक प्रत्येक दिशा में मूल्यांकन किया जाता है)
    क्षेत्र खिंचाव की न्यूनतम मूल्य समोच्च साजिश पैमाने पर करने के लिए प्रयोग किया जाता
    क्षेत्र खिंचाव की अधिकतम मूल्य समोच्च साजिश पैमाने पर करने के लिए प्रयोग किया जाता
    अनुदैर्ध्य दिशा में खिंचाव की न्यूनतम मूल्य हमेंएड आकृति पैमाने पर करने के
    अनुदैर्ध्य दिशा में खिंचाव की अधिकतम मूल्य आकृति पैमाने पर करने के लिए प्रयोग किया जाता
    अनुप्रस्थ दिशा में खिंचाव की न्यूनतम मूल्य आकृति पैमाने पर करने के लिए प्रयोग किया जाता
    अनुप्रस्थ दिशा में खिंचाव की अधिकतम मूल्य आकृति पैमाने पर करने के लिए प्रयोग किया जाता
    समोच्च साजिश में ग्रिड लाइनों के बीच रिक्ति
    आउटपुट फ़ाइल नाम
    1. उदाहरण के लिए, चलाने
      >>> evaluateMembraneIGA ( 'gridReference.g2', 'gridDeformed.g2', 250, 3, 0.5, 2, 0.5, 2, 0.5, 25, 'विरूपण')
      नोट: यह आदेश पैदा करते हैं और छह उत्पादन फ़ाइलों की बचत होगी। ध्यान दें कि ऊपर के उदाहरण में अंतिम तर्क उत्पादन फ़ाइल नाम विरूपण है, इस प्रकार, फ़ाइलों को उत्पन्न हो जाएगा रहे हैं:
      deformation_theta.png: क्षेत्र खिंचाव के समोच्च साजिश
      deformation_theta.txt: क्षेत्र खिंचाव के समोच्च साजिश करने के लिए इसी मानों की तालिका
      deformation_G1.png: खिंचाव एलन की समोच्च साजिशजी जानवर के अनुदैर्ध्य अक्ष
      deformation_G1.txt: पशु के अनुदैर्ध्य अक्ष के साथ हिस्सों की समोच्च साजिश करने के लिए इसी मानों की तालिका
      deformation_G2.png: पशु की अनुप्रस्थ अक्ष में खिंचाव घटक के समोच्च साजिश
      deformation_G2.txt: पशु की अनुप्रस्थ अक्ष में खिंचाव के घटक के समोच्च साजिश करने के लिए इसी मानों की तालिका
      नोट: पट्टी फ़ाइलें, .g2 की समाप्ति भ्रमित न हों, वेक्टर G2 के साथ। पट्टी फ़ाइलों .g2 पट्टी पुस्तकालय का नामकरण सम्मेलनों निम्नलिखित न खत्म होने वाली है। दूसरी ओर, वैक्टर G1 और G2 जानवर के संबंध में अनुदैर्ध्य और अनुप्रस्थ दिशाओं को दर्शाते हैं।
      नोट: काले पिक्सेल: समोच्च फ़ाइलें चारों कोनों पर अलग सुविधाओं पैरामीटर अंतरिक्ष की व्याख्या की सुविधा के लिए के साथ उत्पन्न कर रहे हैं सबसे दुम, सबसे पृष्ठीय बिंदु; लाल पिक्सेल कोने: राज्यमंत्रीटी व्याख्यान चबूतरे वाला, सबसे पृष्ठीय बिंदु; ग्रीन पिक्सेल कोने: सबसे दुम, सबसे उदर बिंदु; ब्लू पिक्सेल कोने: सबसे व्याख्यान चबूतरे वाला, सबसे उदर बिंदु।

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Representative Results

आयत, क्षेत्र और वर्धमान विस्तारक 31, 32: यह पद्धति सफलतापूर्वक विरूपण अलग विस्तारक ज्यामिति से प्रेरित अध्ययन करने के लिए नियोजित किया गया है। गोले और वर्धमान विस्तारक करने के लिए इसी परिणाम अगले चर्चा कर रहे हैं। चित्र 2 MVS मॉडल पुनर्निर्माण के तीन चरणों को दिखाता है। प्रारंभिक बिंदु एक स्थिर दृश्य से तस्वीरों का एक संग्रह है। टैटू ग्रिडों और टेप उपायों के साथ पशु अभी भी झूठ बोल रहा था के रूप में तस्वीरों विभिन्न कोणों से ले जाया गया। तस्वीरों के बीच MVS एल्गोरिथ्म मिलान किया सुविधाओं 3 डी निर्देशांक को निकालने के लिए। नतीजतन, एक ज्यामितीय बनावट के साथ एक त्रिकोणीय जाल से मिलकर मॉडल जनरेट किया गया था।

प्रोटोकॉल यहाँ वर्णित ऊतक विस्तार प्रक्रिया के विभिन्न पहलुओं की जांच के लिए इस्तेमाल किया जा सकता। विविधताओंक्योंकि यह त्वचा की राशि हो गई में क्षेत्रीय भिन्नताओं की ओर जाता है क्षेत्र और वर्धमान विस्तारक द्वारा प्रेरित क्षेत्रीय उपभेदों में विस्तार प्रक्रिया में से एक महत्वपूर्ण पहलू है। दोनों उपकरणों हर बार बिंदु पर एक ही मात्रा को भरा गया। पांच मुद्रास्फीति चरणों 0, 2, 7, 10, और 15 दिनों में प्रदर्शन किया गया 50, 75, 105, 165, और 225 सीसी की भरने की मात्रा उत्पन्न करने के लिए। 3 चित्र प्रत्येक मुद्रास्फीति कदम के अंत में विस्तार त्वचा ग्रिड की तस्वीरों से पता चलता। विस्तारक त्वचा फैला और विरूपण समय के साथ ग्रिड के विरूपण से स्पष्ट था।

ग्रिड के हर विन्यास के लिए एक पट्टी सतह प्रोटोकॉल खंड में वर्णित के रूप में बनाया गया था। विकृतियों के रूप में चित्र 1 में सचित्र एक संदर्भ और एक विकृत ग्रिड का चयन करके गणना की गई। विश्लेषण के दो अलग अलग प्रकार के परिणाम यहाँ पर चर्चा कर रहे हैं। पुरानी विरूपण का अध्ययन करने के लिए, 0 दिन में सुअर टी के रूप में चयनित किया गया थावह विन्यास का संदर्भ और अन्य सभी समय अंक की तुलना में। चित्रा 4 में दिखाया गया समोच्च भूखंडों में संदर्भ विन्यास परिणाम के लिए हर मुद्रास्फीति कदम के अंत की तुलना करना। यहाँ प्रस्तुत पद्धति विरूपण के तीन उपायों निकालता है। क्षेत्र परिवर्तन θ निरूपित किया जाता है, अनुदैर्ध्य दिशा में खिंचाव G1 λ कहा जाता है और λ जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया G2, अनुप्रस्थ दिशा में खिंचाव है। क्षेत्र में परिवर्तन और क्षेत्र और वर्धमान विस्तारक के लिए दो ओर्थोगोनल दिशाओं में हिस्सों को बढ़ने से चित्र 4 में चित्रित कर रहे हैं। पट्टी सतहों आम तौर पर चिकनी और इसलिए इसी समोच्च भूखंडों चिकनी थे। बहरहाल, जाल की बेअदबी आकृति जो मौके सुविधाओं से पता चला है इसका सबूत था। एक महीन ग्रिड विरूपण नक्शे की निष्ठा में वृद्धि होगी। फिर भी, अलग विस्तारक ज्यामिति के बीच मतभेदों को तुरंत appare थाNT और मात्रात्मक। हालांकि दोनों विस्तारक उसी मात्रा को भर रहे थे, गोलाकार विस्तारक एक बड़ा विरूपण प्रेरित किया। समोच्च भूखंडों के स्थानिक विभिन्नता से पता चला कि त्वचा ग्रिड की परिधि की तुलना विस्तारक के केंद्र में अधिक बढ़ाया गया था। परिणाम तालिका 1 में संक्षेप।

एक दूसरा विश्लेषण हर मुद्रास्फीति कदम पर तीव्र विरूपण का निर्धारण शामिल थे। इस मामले में, संदर्भ विन्यास ग्रिड सिर्फ विस्तार करने से पहले था, और विकृत ग्रिड था कि तुरंत मुद्रास्फीति चरण के बाद। विकृतियों हर मुद्रास्फीति कदम पर प्रेरित उल्लेखनीय अलग समय बिंदुओं के बीच औसतन समान थे। सारांश तालिका 2 में निहित है। औसत पर, विरूपण 1 के करीब था (जहां 1 विरूपण के अभाव होगा)। चित्रा 5 में दिखाया गया समोच्च नक्शे का निरीक्षण स्पष्ट स्थानिक रूपों का प्रदर्शन किया। हालांकि औसत पर लगभग कोई विरूपण था, ग्रिड के कुछ क्षेत्रों, जबकि दूसरों संदर्भ के संबंध में सिकुड़ गया फैला रहे थे। पुरानी विरूपण के विश्लेषण की तरह, केंद्र क्षेत्रों वाले सबसे खीच रहे थे।

दोनों तीव्र और जीर्ण मामलों में, अनुदैर्ध्य और अनुप्रस्थ हिस्सों एक स्पष्ट प्रवृत्ति असमदिग्वर्ती होने की दशा का संकेत दिखाया। त्वचा, सबसे मज्जा ऊतकों के रूप में, एक पसंदीदा फाइबर उन्मुखीकरण एक anisotropic यांत्रिक प्रतिक्रिया 25 के लिए योगदान को दर्शाता है। एक सुअर की पीठ में त्वचा के मामले में, फाइबर अनुप्रस्थ 33 गठबंधन किया जाना माना जाता है। हमारे प्रयोगों से पता चला है कि त्वचा विस्तार के दौरान, अनुदैर्ध्य दिशाओं में हिस्सों हमेशा अनुप्रस्थ दिशा के साथ उन लोगों की तुलना में अधिक से अधिक थे। यह दोनों क्षेत्र और वर्धमान विस्तारक के लिए सच था, हर समय बिंदुओं पर, और तीव्र और जीर्ण विरूपण conto के लिएउर्स। इस परिणाम परिकल्पना का समर्थन करता है कि त्वचा असमदिग्वर्ती होने की दशा विकृतियों एक ऊतक विस्तार प्रक्रिया के दौरान प्रेरित प्रभावित कर सकता है।

आकृति 1
चित्रा 1: ग्रिड विन्यास और पैरामीटर अंतरिक्ष। ग्रिड जानवरों की पीठ पर टैटू और व्यवस्था ज्यामितीय मॉडल (ऊपर) पैमाने पर करने में जगह में टेप उपायों के साथ फोटो खींच रहे हैं। क्षेत्र परिवर्तन θ, अनुदैर्ध्य खिंचाव λ G1, और अनुप्रस्थ खिंचाव λ G2 (ऊपर): एक संदर्भ और एक विकृत विन्यास के बीच विरूपण तीन चर की विशेषता है। ग्रिड लगातार दुम से व्याख्यान चबूतरे के लिए और पृष्ठीय से उदर दिशाओं (नीचे बाएँ) को हमेशा अंक नंबर द्वारा parameterized है। विश्लेषण के उत्पादन पैरामीटर जगह पर एक समोच्च साजिश है। आकृति एक पिक्सेल जो तक साथ कोनों पर चिह्नित कर रहे हैंतों रंग काले, लाल, हरे और नीले, दुम, व्याख्यान चबूतरे वाला, पृष्ठीय, और उदर पक्षों (नीचे सही) की पहचान की सुविधा के लिए। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्र 2
चित्रा 2: एक विस्तार प्रक्रिया की बहु दृश्य स्टीरियो पुनर्निर्माण। MVS कंप्यूटर दृष्टि से एक एल्गोरिथ्म है कि अज्ञात कैमरा पदों (बाएं) के साथ विभिन्न कोणों से इनपुट तस्वीरों के रूप में लेता है। एल्गोरिथ्म छवियों भर में सुविधाओं 3 डी निर्देशांक (बीच में) को खोजने के लिए मेल खाता है। एल्गोरिथ्म के उत्पादन बनावट मढ़ा (दाएं) के साथ एक त्रिकोणीय जाल है। (चित्रा 31 से अनुमति के साथ अनुकूलित) क्लिक करेंयहां यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए।

चित्र तीन
चित्र 3: क्षेत्र और क्रीसेंट विस्तारक का विस्तार। क्षेत्र (शीर्ष पंक्ति) और वर्धमान (नीचे पंक्ति) विस्तारक एक सुअर की पीठ पर गोदना गुदवाने त्वचा के नीचे रखा गया था और फुलाया दिनों 0, 2, 7, 10, और 15 दिनों की भरने की मात्रा उत्पन्न करने के लिए 50, 75, 105, 165, और 225 सीसी। (चित्रा 31 से अनुमति के साथ अनुकूलित)। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 4
चित्र 4: जीर्ण विकार स्फेयर और क्रीसेंट विस्तारक द्वारा प्रेरित। टैटू ग्रिड (पंक्तियों 1 और 2) के विश्लेषण के लिए सतहों पट्टी में परिवर्तित किया गया।संदर्भ लेते हुए 0 दिन में ग्रिड होने के लिए, विरूपण के तीन उपायों गणना की गई। क्षेत्र परिवर्तन उत्तरोत्तर उच्च मूल्यों वर्धमान (पंक्तियाँ 3 और 4) की तुलना में क्षेत्र में विस्तारक के केंद्र क्षेत्र में उच्च विरूपण, और उच्च विरूपण के साथ समय के साथ दिखाया,। जबकि अनुप्रस्थ हिस्सों (पंक्तियों 7 और 8) विरूपण और कम खिंचाव के दिखाया बैंड अनुदैर्ध्य दिशा की तुलना में अनुदैर्ध्य हिस्सों (पंक्तियाँ 5 और 6) क्षेत्र हिस्सों मची। (चित्रा 31 से अनुमति के साथ अनुकूलित) यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 5
चित्र 5: एक्यूट विरूपण क्षेत्र और क्रीसेंट विस्तारक द्वारा प्रेरित। संदर्भ के रूप में विन्यास ले रहा है सिर्फ एक मुद्रास्फीति कदम से पहले, और के रूप मेंविन्यास तुरंत एक विस्तारक में समाधान के इंजेक्शन के बाद, तीव्र विकृतियों गणना की गई विकृत। विरूपण नक्शे थे चिकनी, तथापि, कुछ बढ़त प्रभाव ध्यान देने योग्य थे और discretization की बेअदबी विरूपण के स्थान जैसे पैटर्न में परिलक्षित किया गया। क्षेत्र में परिवर्तन (पंक्तियों 1 और 2) क्षेत्र विस्तारक करने के लिए इसी में उच्च खिंचाव के साथ क्षेत्रीय भिन्नता से पता चला है,। हिस्सों अलग समय अंक भर में समान थे। इसी प्रवृत्ति अनुदैर्ध्य हिस्सों (पंक्तियाँ 3 और 4) के लिए देखा जा सकता है। ट्रांसवर्स हिस्सों (पंक्तियाँ 5 और 6) अनुदैर्ध्य मामले की तुलना में अधिक समान वितरण और कम मूल्यों दिखाया। (चित्रा 31 से अनुमति के साथ अनुकूलित) यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Expander
टाइम [दिनों] वॉल्यूम [cc] क्षेत्र परिवर्तन θ अनुदैर्ध्य खिंचाव λ G1 ट्रांसवर्स खिंचाव λ G2
अधिकतम मिनट औसत अधिकतम मिनट औसत अधिकतम मिनट औसत
0 क्षेत्र 50 1.44 0.71 0.98 1.37 0.76 1 1.17 0.84 0.97
0 वर्धमान 50 1.46 0.76 0.98 0.79 1 1.17 0.84 0.98
2 क्षेत्र 75 1.74 0.68 1.08 1.51 0.73 1.08 1.19 0.75 1
2 वर्धमान 75 1.43 0.66 1 1.31 0.65 1 1.26 0.77 1
7 क्षेत्र 105 0.01 0.69 1.21 1.7 0.75 1.13 1.32 0.84 1.07
7 वर्धमान 105 1.66 0.83 1.15 1.4 0.87 1.11 1.33 0.86 1.03
10 क्षेत्र 165 2.26 0.74 1.36 1.76 0.77 1.21 1.39 0.83 1.11
10 वर्धमान 165 1.86 0.87 1.26 1.58 0.8 1.15 1.45 0.83 1.09
15 क्षेत्र 225 2.77 0.72 1.52 2.01 0.69 1.29 1.47 0.89 1.18
15 वर्धमान 225 1.87 0.83 1.32 1.46 0.84 1.17 1.44 0.92 1.14
21 क्षेत्र 225 3.09 0.93 1.7 2.13 0.9 1.33 1.62 0.98 1.27
21 वर्धमान 225 2.25 0.87 1.49 1.66 0.85 1.25 1.67 0.96 1.2

तालिका 1: जीर्ण विकार का सारांश। उपभेदों संदर्भ के रूप में प्रारंभिक विन्यास लेती हैं और उसे करने के लिए सम्मान के साथ प्रत्येक मुद्रास्फीति कदम के अंत में पैच की तुलना में गणना की गई। विरूपण क्षेत्र विस्तारक के लिए जिम्मेदार ठहराया की औसत 21 दिन में 1.70 पर पहुंच गया, जबकि वर्धमान विस्तारक विस्तार के अंत तक क्षेत्र में 1.49 विकृत। महत्वपूर्ण स्थानिक परिवर्तन और अधिकतम और औसत के संबंध में अलग-अलग न्यूनतम मान नहीं था। अनुदैर्ध्य हिस्सों क्रमशः 1.33 और 1.25 गोले और वर्धमान विस्तारक के लिए पहुंच गया, जबकि अनुप्रस्थ हिस्सों कम थे, 1.27 और 1.20 के मूल्यों के साथ। (तालिका से अनुमति के साथ अनुकूलित

टाइम [दिनों] विस्तारक वॉल्यूम [cc] क्षेत्र परिवर्तन θ अनुदैर्ध्य खिंचाव λ G1 ट्रांसवर्स खिंचाव λ G2
अधिकतम मिनट औसत अधिकतम मिनट औसत अधिकतम मिनट औसत
0 क्षेत्र 50 1.32 0.72 0.98 1.44 0.75 1 1.23 0.83 0.97
0 वर्धमान 50 1.5 0.71 0.98 1.3 0.8 1 1.21 0.84 0.98
2 क्षेत्र 75 1.36 0.69 0.98 1.26 0.66 1 1.2 0.8 0.98
2 वर्धमान 75 1.31 0.61 0.98 1.24 0.8 1.01 1.34 0.68 0.97
7 क्षेत्र 105 1.4 0.79 0.98 1.3 0.57 1 1.2 0.77 0.98
7 वर्धमान 105 1.37 0.59 1 1.6 < / Td> 0.83 1.02 1.16 0.77 0.98
10 क्षेत्र 165 1.6 0.73 1.01 1.35 0.6 1.02 1.25 0.75 0.99
10 वर्धमान 165 1.48 0.58 1.01 1.42 0.75 1.02 1.22 0.77 1
15 क्षेत्र 225 1.27 0.73 1.01 1.35 0.55 1.02 1.22 0.79 0.98
15 वर्धमान 225 1.34 0.54 1.02 1.37 0.8 1.02 1.32 0.81 1
ontent "के लिए: रखने together.within-पन्ने की =" 1 "> तालिका 2:।। एक्यूट विकार का सारांश उपभेदों संदर्भ और विकृत ग्रिड के रूप में मुद्रास्फीति चरण के बाद विन्यास तुरंत के रूप में विस्तार करने से पहले विन्यास लेने गणना की गई पर औसत, दोनों क्षेत्र और वर्धमान विस्तारक समान प्रवृत्तियों, जो कोई विरूपण का संकेत होगा 1 के करीब मान वाले, स्थानिक रूपांतरण के कारण पता चला है। हालांकि, हम मापा अधिकतम क्षेत्र परिवर्तन क्षेत्र के लिए 1.60 और 1.50 वर्धमान के लिए के रूप में उच्च थे। The अनुदैर्ध्य और अनुप्रस्थ दिशाओं में हिस्सों, अनिसोट्रोपिक थे लगभग हमेशा अनुप्रस्थ हिस्सों की तुलना में अधिक अनुदैर्ध्य हिस्सों की अधिकतम मूल्यों के साथ। (तालिका 31 से अनुमति के साथ अनुकूलित)

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Discussion

यहाँ हम विकृतियों एक सुअर मॉडल बहु दृश्य स्टीरियो (MVS) और isogeometric कीनेमेटीक्स (IgA कीनेमेटीक्स) का उपयोग करने में एक ऊतक विस्तार प्रक्रिया के दौरान प्रेरित चिह्नित करने के लिए एक प्रोटोकॉल प्रस्तुत किया। ऊतक विस्तार के दौरान, त्वचा बड़े एक चिकनी और अपेक्षाकृत सपाट सतह से एक गुंबद की तरह 3 डी आकार के लिए जा रहा विकृतियों से होकर गुजरती है। त्वचा, अन्य जैविक झिल्लियों 34 की तरह, नई सामग्री का निर्माण करके फैलाने के लिए क्षेत्र है कि तब पुनर्निर्माण उद्देश्यों के 35 के लिए इस्तेमाल किया जा सकता में वृद्धि हो रही प्रतिक्रिया करता है। इसलिए, खिंचाव एक विस्तारक द्वारा उत्पादित की सही निर्धारण तंत्र कि त्वचा के अनुकूलन को विनियमित को समझने के लिए महत्वपूर्ण है। योजना बनाना एक विस्तार प्रक्रिया चुनौतीपूर्ण है क्योंकि ऊतक विस्तारक विभिन्न आकारों और आकार में आते हैं, खिंचाव वितरण पूरे विस्तार क्षेत्र में एक समान नहीं है और यह स्थान और मुद्रास्फीति 11 की दर पर निर्भर करता है,रेफरी "> 36। एक प्रोटोकॉल सही ढंग से विस्तार प्रेरित विरूपण और बड़े उपभेदों, 3 डी आकार, और क्षेत्रीय विविधता को हल करने में सक्षम अनुमान लगाने के लिए बीत रहा है, नए रास्ते त्वचा विकास के यांत्रिक विनियमन अध्ययन करने के लिए खोलता है, और अंत में मात्रात्मक पूर्व शल्य चिकित्सा की योजना बना उपकरण को जन्म दे सकता । उस लक्ष्य की ओर, हम त्वचा विस्तार 32 की एक सुअर मॉडल में विरूपण को मापने के लिए एक, गैर इनवेसिव सस्ती, और लचीला पद्धति विकसित की।

गंभीर कदम

ऊतक के विस्तार के लिए पशु मॉडल अच्छी तरह से दो दशकों से अधिक 37 के लिए विशेषता की है। सुअर त्वचा मानव झिल्ली के लिए तुलनीय गुण को दर्शाता है। इसके अलावा, सूअरों में त्वचा विस्तार के रूप में यह मनुष्यों 38 में किया जा जाएगा एक समान प्रक्रिया इस प्रकार है। ऊतक विस्तार प्रक्रिया इस प्रोटोकॉल की सफलता के लिए आधारशिला है। अनुभवी सर्जन, ऊतक विस्तार में विशेषज्ञों, तकनीकों का प्रदर्शन कियापशु मॉडल में ई यहां प्रस्तुत।

त्वचा आसानी से बाहर के वातावरण के संपर्क में है और यह एक पतली झिल्ली है, इसलिए इसकी विरूपण इसकी सतह 17 पर नज़र रखने वाली अंक की विशेषता जा सकता है। MVS समय की लंबी अवधि से अधिक विवो में 3 डी त्वचा विकृतियों का अध्ययन करने के लिए एक लचीला और सस्ती तकनीक प्रदान करता है। इस एल्गोरिथ्म एक स्थिर दृश्य से तस्वीरों का एक सेट इनपुट के रूप में लेता है और 3 डी निर्देशांक निकालने के लिए तस्वीरों भर में सुविधा मिलान का उपयोग करता है। MVS पुनर्निर्माण और बाद कीनेमेटीक्स विश्लेषण गंभीर रूप से इस प्रोटोकॉल की तस्वीर अधिग्रहण कदमों पर निर्भर करते हैं।

संशोधन और समस्या निवारण

ऊतक विस्तार के दौरान, डिवाइस ग्रिड से दूर पशु आंदोलन और जेब जिसमें विस्तारक मूल रूप से रखा गया था की ढीला के कारण विस्थापित कर सकते हैं। विस्तारित क्षेत्र ग्रिड के बाहर ले जाता है, तो विस्तारक हवा निकाल और हटाया जाना चाहिए। यह जनसंपर्कoblem आठ में से एक ग्रिड 31, 32 में प्रोटोकॉल का उपयोग का सामना करना पड़ा हो चुका है। अगर वे दोषपूर्ण या मुद्रास्फीति प्रोटोकॉल के दौरान पंक्चर हैं विस्तारक भी लीक कर सकते हैं। यह भी प्रयोग की वैधता और पशुओं की सुरक्षा, इसलिए विस्तारक हटा दिया जाना चाहिए समझौता। यह समस्या आठ में से एक ग्रिड 31, 32 में इस प्रोटोकॉल का उपयोग का सामना करना पड़ा हो चुका है।

MVS पुनर्निर्माण प्रकाश प्रभाव, ध्यान की कमी, और पृष्ठभूमि शोर की वजह से 23 तस्वीरों में से कुछ सेट के लिए चुनौतीपूर्ण हो सकता है। हालांकि MVS के लिए वाणिज्यिक उपकरण यदि परिणाम पहली बार में काफी सटीक नहीं हैं, शक्तिशाली हैं, निम्न समस्या निवारण चरणों हमेशा हमारे अनुभव के में समस्या को सही है: मैन्युअल रूप से तस्वीरों में पृष्ठभूमि को दूर; तेज ध्यान देने के साथ तस्वीरों का एक उपसमूह चुनने और धुँधली मैं त्यागनेmages; मैन्युअल रूप से वाणिज्यिक सॉफ्टवेयर इंटरफ़ेस में तस्वीरों के पार मिलान अंक का चयन करें।

तकनीक की सीमाएं

जैसा कि ऊपर चर्चा, सुअर अध्यावरण मानव 38 के समान है, फिर भी, वहाँ अभी भी मतभेद हैं। इसलिए, एक सुअर मॉडल मानव ऊतक विस्तार प्रोटोकॉल 37 का पूरी तरह से भविष्य कहनेवाला होने की उम्मीद नहीं है। प्रोटोकॉल की एक और सीमा ज्यामितीय मॉडल का विश्लेषण करने के लिए वाणिज्यिक उपकरण या उपयोगकर्ता के अनुकूल सॉफ्टवेयर की कमी है। वर्तमान में, एक बार ज्यामिति MVS के माध्यम से उत्पन्न होता है, विश्लेषण घर में कोड सी ++ और पाइथन स्क्रिप्ट के होते हैं, जिसके साथ किया जाता है। जबकि एक हाथ पर, प्रस्तावित विधि रचनात्मक है और समय की लंबी अवधि से अधिक कोमल ऊतकों के यांत्रिकी का अध्ययन करने के लिए एक किफायती, सुविधाजनक तरीका प्रदान करता, डेटा विश्लेषण प्रौद्योगिकियों जो केवल पिछले एक दशक में 27 के लिए लोकप्रिय हो गया है पर निर्भर है। परिस्थितियों के लिएइस सीमा वेंट, हम इस प्रस्तुत करने के साथ पट्टी सबरूटीन्स के बारे में हमारी कार्यान्वयन प्रदान करते हैं। एक और सीमा आदेश पुरानी विकृतियों को ट्रैक करने में एक गोदना ग्रिड के प्रतिबंध नहीं है। एक गोदना ग्रिड के लिए जरूरत के चिकित्सीय हालातों में प्रोटोकॉल का अनुवाद में बाधा।

मौजूदा / वैकल्पिक तरीकों के संबंध में तकनीक का महत्व

वर्तमान में, चिकित्सकों ऊतक विस्तार प्रक्रियाओं के पूर्व शल्य चिकित्सा की योजना बना, जो मनमाने ढंग से प्रोटोकॉल अक्सर अलग है कि बहुत 13, 14, 15 की एक विस्तृत विविधता के लिए प्रेरित किया दौरान अपने अनुभव पर ज्यादातर निर्भर हैं। यहाँ प्रस्तुत प्रोटोकॉल ऊतक विस्तार का एक सुअर पशु मॉडल में विस्तार प्रेरित विरूपण मात्र निर्धारण द्वारा मौजूदा ज्ञान अंतराल संबोधित करते हैं। लेखक का ज्ञान करने के लिए, यह त्वचा के ऊतकों के बड़े आकार का पैच पर निरंतर विरूपण नक्शे अंदाजा पहले प्रोटोकॉल है <sup वर्ग = "xref"> 31, 32।

प्रोटोकॉल, अभिनव गैर इनवेसिव, सस्ती और लचीला है; यह इस तरह आईजीए कीनेमेटीक्स रूप में इस तरह के रूप में MVS कंप्यूटर दृष्टि एल्गोरिदम में हाल की गतिविधियों, और संख्यात्मक विश्लेषण पर निर्भर करता है। MVS पिछले एक दशक में तीव्रता से उन्नत, 2% 24 जितनी कम पुनर्निर्माण त्रुटियों तक पहुंच गया। व्यावसायिक रूप से उपलब्ध सॉफ्टवेयर के साथ-साथ खुला स्रोत कोड में वृद्धि इस विधि 41 की उच्च लोकप्रियता प्रदर्शन किया जाता है। क्योंकि यह केवल एक डिजिटल कैमरा की आवश्यकता है और तस्वीरें कैमरे की स्थिति की जांच के बिना लिया जाता है MVS सस्ती है। इसके विपरीत, स्टीरियो पुनर्निर्माण के रूप में अन्य तकनीकों कैमरा 17 के स्थान को नियंत्रित करने के अतिरिक्त हार्डवेयर की आवश्यकता है। MVS लचीला है क्योंकि यह जब तक तस्वीरों विभिन्न कोणों से लिया जा सकता है परिदृश्यों की एक किस्म में प्रदर्शन किया जा सकता है। यह एक विशेषता यह है कि अधिक rele हो जाता हैvant जब एक संभावित नैदानिक ​​आवेदन पर विचार। इसके विपरीत, गति ट्रैकिंग के रूप में अन्य तकनीकों के लिए एक विशिष्ट सेटअप की आवश्यकता होती है और एक मनमाना स्थान 18 में नहीं किया जा सकता। MVS की एक और विशेषता यह है 3 डी ज्यामिति के उत्पादन है। इस तरह के डिजिटल छवि सहसंबंध (डीआईसी) के रूप में अन्य तकनीक, 2 डी गति को ट्रैक करने के लिए 39 वरीयता दी जाती है। यहाँ प्रस्तुत परिणामों वाणिज्यिक एल्गोरिदम की क्षमता ईमानदारी से ऊतक विस्तार के दौरान प्रेरित 3D आकार फिर से संगठित करने का प्रदर्शन किया।

3 डी ज्यामिति से, विकृतियों की गणना की जा करने के लिए है। यह प्रोटोकॉल पट्टी सतह आईजीए कीनेमेटीक्स के उपयोग पर निर्भर करता है। कुछ नियंत्रण बिंदुओं उच्च निरंतरता जो पतली झिल्ली 40 के विश्लेषण के लिए आवश्यक हैं के साथ चिकनी geometries parameterize क्योंकि splines उपयोगी होते हैं। इस आवेदन में splines का सबसे बड़ा लाभ एक पैरामीट्रिक अंतरिक्ष की धारणा है। इस तरह के परिमित हाथी के रूप में अन्य तकनीकों,बयान, एक वैश्विक पैरामीटर डोमेन की कमी है। हालांकि इस तरह के अनियमित पैच के अनुकरण के रूप में कुछ समस्याओं के लिए सुविधाजनक है, एक स्पष्ट parameterization होने (छेद के साथ उदाहरण के पैच के लिए) एक सीधे तरीके में किसी भी दो विन्यास के बीच हिस्सों के निर्धारण की अनुमति देता है। उदाहरण के लिए, दो अलग-अलग विश्लेषण यहाँ दिखाया गया गया: पुरानी और तीव्र विकृतियों। इस प्रोटोकॉल के साथ ग्रिड में उपभेदों की गणना करने के बाद से सभी सतहों एक ही पैरामीटर डोमेन है ब्याज की दो सतहों के splines प्रदान करने के लिए पर्याप्त है।

ऊतक विस्तार के दौरान, त्वचा की सतह क्षेत्र में बढ़ रही है, नई झिल्ली है कि तब पुनर्निर्माण सर्जरी के लिए नियोजित किया जा सकता का निर्माण करके लागू विरूपण करने के लिए प्रतिक्रिया करता है। समय की लंबी अवधि से अधिक त्वचा के नैदानिक ​​प्रासंगिक विकृतियों की विशेषता इस अंग की mechanobiology की हमारी समझ में सुधार कर सकते है और साथ ही मात्रात्मक पूर्व शल्य चिकित्सा उपकरणों के विकास को सक्षम करें। प्रोटोकॉल उसे वर्णितई विशेष रूप से नैदानिक ​​सेटिंग के लिए संभावित अनुवाद के साथ एक प्रयोगात्मक डिजाइन की जरूरत संबोधित करते हैं।

भविष्य अनुप्रयोगों या दिशा-निर्देश इस तकनीक मास्टरिंग के बाद

स्रोत कोड कि इस प्रोटोकॉल में प्रयोग किया जाता है आसानी से अन्य अनुप्रयोगों के लिए समायोजित किया जा सकता है और अधिक उपयोगकर्ता के अनुकूल कार्यान्वयन में शामिल किया जा सकता है। इस पत्र के साथ प्रदान की,, पट्टी आधार कार्यों का मूल्यांकन पट्टी सतहों पर निरंतर क्षेत्रों parameterize उन निरंतर क्षेत्रों एकीकृत, और विरूपण ढ़ाल, झिल्ली और झुकने उपभेदों की गणना करने के दिनचर्या है। हमें उम्मीद है कि इस स्रोत कोड के लिए एक उपकरण है कि अंततः ऊतक विस्तार की वास्तविक नैदानिक ​​अनुप्रयोगों के साथ ही सक्षम अन्य अनुप्रयोगों में इस्तेमाल किया जा सकता की दिशा में विकसित करने के लिए जारी रहेगा। काम का एक और भविष्य क्षेत्र इस प्रोटोकॉल के शोधन विचार यांत्रिक गुणों और ऊतकों में तनाव और न केवल कीनेमेटीक्स में रखना है।

फादरओम एक नैदानिक प्रासंगिक परिप्रेक्ष्य, इस प्रोटोकॉल ऊतक विरूपण की क्षेत्रीय विविधता है, साथ ही विभिन्न विस्तारक आकृति और मुद्रास्फीति दरें 31, 32 के बीच मतभेदों को यों करने में सक्षम है। इसके अलावा काम ऊतक प्रतिक्रिया पर विभिन्न विस्तार मापदंडों के प्रभाव का मूल्यांकन करने के लिए जारी रखने के लिए की जरूरत है। इसके अलावा, अनुकूलन में मदद कर सकते की जैविक तंत्र पर जोर देने के साथ सुअर मोडल के अगले परिष्करण overstretch के लिए त्वचा अनुकूलन को विनियमित करने मौलिक तंत्र स्पष्ट। अंतिम लक्ष्य आदेश नैदानिक ​​सेटिंग में अनुवाद करने के लिए एक सुअर मॉडल में प्रोटोकॉल मान्य करने के लिए है।

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Disclosures

Sthe लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Yucatan miniature swine Sinclair Bioresources, Windham, ME N/A
Antibiotics Santa Cruz Animal Health, Paso Robles, CA sc-362931Rx Ceftiofur, dosage 5 mg/kg intramuscular
Chlorhexidine-based surgical soap Cardinal Health, Dublin, OH AS-4CHGL(4-32) 4% chlorhexidine gluconate surgical hand scrub
Tattoo transfer medium  Hildbrandt Tattoo Supply, Point Roberts, WA TRANSF Stencil thermal tattoo transfer paper
Lidocaine with epinephrine ACE Surgical Supply Co, Brockton, MA 001-1423 Lidocaine Hcl 1% (Xylocaine) - Epinephrine 1:100,000, 20 mL
Buprenorphine ZooPharm, Windsor, CO 1 mg/mL sustained release, dosage 0.01 mg/kg intramuscular
Digital camera Sony Alpha33 Standard digital camera with 18 - 35 mm lens, 3.5 - 5.6 aperture. Used in automatic mode, no flash
Tape measure Medline, Mundelein, Illinois NON171330 Retractable tape measure, cloth, plastic case, 72 inches
Tissue expanders PMT, Chanhassen, MN 03610-06-02 4 cm x 6 cm, rectangular, 120 cc, 3610 series 2 stage tissue expander with standard port
ReCap360 Autodesk N/A MVS Software, Web application: 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/

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References

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जैव अभियांत्रिकी अंक 122 त्वचा ऊतक विस्तार मल्टी दृश्य स्टीरियो Isogeometric विश्लेषण सुअर मॉडल तख़्ता
त्वचा विस्तार मल्टी देखें स्टीरियो और Isogeometric कीनेमेटीक्स का उपयोग का एक सुअर मॉडल में तनाव की मात्रा
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Buganza Tepole, A., Vaca, E. E.,… More

Buganza Tepole, A., Vaca, E. E., Purnell, C. A., Gart, M., McGrath, J., Kuhl, E., Gosain, A. K. Quantification of Strain in a Porcine Model of Skin Expansion Using Multi-View Stereo and Isogeometric Kinematics. J. Vis. Exp. (122), e55052, doi:10.3791/55052 (2017).

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