Análisis de TC de cuatro dimensiones mediante el registro secuencial 3D-3D

Un método para reconstruir el movimiento de un hueso en movimiento con respecto al hueso fijo a partir de datos de TC 4D, facilitando la descripción de la cinemática articular detallada. Una vez que se haya creado el blando de todo el hueso y seleccionado sus puntos de referencia, la mayoría de los procesos de reconstrucción se completarán automáticamente. Con la articulación diana del sujeto dentro del pórtico CT de la imagen 4D CT, pida al sujeto que mueva la articulación durante el tiempo de escaneo de 10 segundos, mientras obtiene una serie de datos de volumen.

Para la segmentación semiautomática de superficie de los datos de TC 3D, cargue los datos CT DICOM en el software adecuado y haga clic en Editar nuevo campo de etiqueta para abrir el campo de etiqueta. Identifique qué valor de atenuación por TC de umbral es apropiado para extraer hueso cortical del hueso de origen y seleccione materiales con valores de atenuación por TC por encima del umbral. Compruebe la etiqueta para la selección de corteza ósea y utilice una herramienta de edición adecuada para modificar manualmente la desmarcación.

Para generar los datos de superficie a partir de los datos de posición de la corteza ósea etiquetada, haga clic en Generar superficie y utilice el control deslizante para suavizar la extensión. A continuación, haga clic en Aplicar. Para guardar los datos de superficie en formato STL, haga clic en Archivo y exportar datos como y seleccione binario STL Little Endian.

Para realizar una segmentación automática de los datos de volumen 4D CT, utilice el módulo de lectura DICOM en el software de programación para extraer los datos geométricos que muestran los valores de atenuación de TC por encima del umbral de los 51 fotogramas de los datos de TC 4D. A continuación, utilice un script de procesamiento por lotes para reconstruir todos los datos de superficie de la nube de puntos con valores de atenuación de TC más altos que el umbral para todos los fotogramas CT 4D en el software de procesamiento de imágenes. Para realizar el registro de superficie desde la TC 3D estática hasta el primer fotograma de la TC 4D, utilice la función de fase de selección para recortar los huesos de una TC 3D estática en datos de segmento parciales que se incluyen en todos los fotogramas de los datos de película 4D CT.

Los datos de superficie 4D CT son solo segmentos parciales que se incluirán en cada imagen de volumen, porque el registro de superficie requiere que se incluya un punto de datos de superficie en otra superficie. Utilice la función Designar puntos para seleccionar tres puntos de referencia en los huesos fijos y móviles que se pueden identificar fácilmente desde la superficie 3D CT recortada y los datos de superficie del primer fotograma de 4D CT en el software de edición de malla 3D. A continuación, haga coincidir los huesos fijos y móviles parciales aproximadamente en el primer fotograma de los datos de superficie de TC 4D de acuerdo con los puntos de referencia seleccionados, y utilice el algoritmo iterativo de punto más cercano para realizar el registro de superficie en el software de código abierto.

Para realizar un registro de superficie secuencial, utilice el módulo iterativo de punto más cercano del software de código abierto para que coincida primero con las superficies parciales del hueso fijo en el primer marco 4D CT con los datos de superficie del segundo fotograma. Luego, reconstruya el movimiento del hueso en movimiento con respecto al hueso fijo. Cuando se hayan medido los parámetros de rotación, defina los sistemas de coordenadas de los huesos fijos y móviles.

Los datos de ejemplo de la cinemática de la rodilla muestran que el ángulo Varus de la tibia disminuye gradualmente a medida que se extiende la tibia. La rotación externa tibial aumenta al final de la extensión, correspondiente al movimiento de la rodilla en informes anteriores. Los gráficos del error para la traslación y la rotación muestran que el error es tolerable para longitudes de fémur superiores al 9% de toda la longitud, y longitudes de tibia superiores al 7% de toda la longitud, ya que el grosor de la rebanada de TC es de 0,5 milimetros y supera el tamaño del error.

Además, el cálculo de la cinemática rotelar demuestra que la inclinación lateral de la rótula corresponde al ángulo de flexión de la rodilla. La reconstrucción superficial de la corteza ósea debe comprobarse visualmente y puede requerir una segmentación manual. Recientemente, muchos estudios de segmentaciones automáticas han utilizado Usando estas técnicas, la reconstrucción se puede realizar automáticamente.