Medidas de precisión y modelos paramétricos de placas finales vertebrales

Resumen

Se emplea un sistema de ingeniería inversa para registrar y obtener datos de geometría detallados y completos de placas finales vertebrales. A continuación, se desarrollan modelos paramétricos de placa sorcterácea vertebral, que son beneficiosos para diseñar implantes espinales personalizados, realizar diagnósticos clínicos y desarrollar modelos de elementos finitos precisos.

Resumen

Los datos geométricos detallados y completos de las placas finales de las vértebras son importantes y necesarios para mejorar la fidelidad de los modelos de elementos finitos de la columna vertebral, diseñar y mejorar los implantes espinales, y comprender los cambios degenerativos y la biomecánica. En este protocolo, se emplea un escáner de alta velocidad y alta precisión para convertir los datos morfológicos de las superficies de la placa base en una nube de puntos digital. En el sistema de software, la nube de puntos se procesa y reconstruye en tres dimensiones. A continuación, se realiza un protocolo de medición, que implica un sistema de coordenadas 3D definido para hacer de cada punto una coordenada 3D, tres curvas de superficie sagital y tres frontales que se ajustan simétricamente en la superficie de la placa base, y 11 puntos equidistantes que son seleccionado en cada curva. Finalmente se realizan análisis de medición y espaciales para obtener datos geométricos de las placas finales. Las ecuaciones paramétricas que representan la morfología de curvas y superficies se ajustan en función de los puntos característicos. El protocolo sugerido, que es modular, proporciona un método preciso y reproducible para obtener datos geométricos de placas finales vertebrales y puede ayudar en estudios morfológicos más sofisticados en el futuro. También contribuirá a diseñar implantes espinales personalizados, planificar actos quirúrgicos, realizar diagnósticos clínicos y desarrollar modelos precisos de elementos finitos.

Introducción

Una placa final vertebral es la capa superior o inferior del cuerpo vertebral y sirve como interfaz mecánica para transferir la tensión entre el disco y el cuerpo vertebral¹. Consiste en el borde epifisario, que es un labrum óseo fuerte y sólido que rodea el borde exterior del cuerpo vertebral, y la placa central, que es delgada y porosa^2.

La columna vertebral está sujeta a una amplia gama de trastornos degenerativos, traumáticos y neoplásicos, que pueden justificar la intervención quirúrgica. Recientemente, los dispositivos espinales como discos artificiales y jaulas han sido ampliamente util....

Protocolo

Este estudio fue aprobado por la junta de ética de la investigación sanitaria del instituto de autores. Como los huesos vertebrales cervicales tienen formas más intrincadas^19,el protocolo utiliza las vértebras cervicales como una ilustración para facilitar la investigación relevante.

1. Preparación de materiales, escaneo y procesamiento de imágenes

1. Recoger una vértebra cervical seca sin deformación patológica o partes rotas.
2. Coloque la vértebra verticalmente en la plataforma del escáner(Figura 1, ver Tabla de materiales), con la placa final mirando ha....

Resultados

Utilizando el escáner de base plana de rango 3D óptico de alta precisión, las placas finales se convirtieron en más de 45.000 puntos digitales, que caracterizan adecuadamente la morfología(Figura 2A,B).

En el protocolo de medición, se llevó a cabo el análisis espacial de las superficies de la placa final. Se instalaron y cuantificaron curvas representativas en la superficie para caracterizar la morfología

Discusión

La ingeniería inversa se ha aplicado cada vez con éxito al campo de la medicina, como la craneoplastia^20,oral²¹e implantes maxilofaciales^21. Las mediciones de ingeniería inversa, a saber, la digitalización de la superficie del producto, se refieren a la conversión de información de superficie en datos de nube de puntos que emplean equipos y métodos de medición específicos. Sobre la base de estos datos, se pueden realizar modelos de superficies comple.......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Catia	Dassault Systèmes, París, Francia	https://www.3ds.com/products-services/catia/	Reconstrucción de modelos de superficie en 3D, edición gratuita de curvas y superficies y procesamiento de datos
Geomagic Studio	Geomagic Inc., Morrisville, Carolina del Norte	Procesamiento de	datos de nubes de puntos
https://cn.3dsystems.com/software?utm_source=geomagic.com&utm_medium=301 MATLAB	The MathWorks Inc., Natick, EE. UU.	https://www.mathworks.com/	analizar datos, desarrollar algoritmos y crear modelos
Escáner óptico de cama plana de la gama 3D	Xi' una tecnología de medición óptica 3D de XinTuo Co.Ltd., Xi' an, Shaanxi, China	http://www.xtop3d.com/	adquirir parámetros geométricos de superficie y convertirlos en puntos digitales