4-מימדי ניתוח CT באמצעות 3D סדרתית-3D הרישום

Satoshi Oki; Kazuya Kaneda; Yoshitake Yamada; Minoru Yamada; Yutaro Morishige; Kengo Harato; Noboru Matsumura; Takeo Nagura; Masahiro Jinzaki

doi:10.3791/59857

Method Article

4-מימדי ניתוח CT באמצעות 3D סדרתית-3D הרישום

DOI:

10.3791/59857

⸱

November 23rd, 2019

Satoshi Oki¹^,² , Kazuya Kaneda¹ , Yoshitake Yamada³ , Minoru Yamada³ , Yutaro Morishige¹ , Kengo Harato¹ , Noboru Matsumura¹ , Takeo Nagura¹ , Masahiro Jinzaki³

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

Summary

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

ניתחנו מידע משותף. מנתוני טומוגרפיה ממדית שיטת הרישום הרציפה תלת-ממדית למחצה מספקת את הקינמטיקה של העצם הנעה ביחס לעצם הנושא מנתוני טומוגרפיה ממוחשבת בארבעה מימדים.

Abstract

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

טומוגרפיה ממוחשבת בעלת ארבעה מימדים (4DCT) מספקת סדרה של נתוני נפח והצגת תנועות משותפות. עם זאת, אנליזה נומרית של נתונים 4DCT נשאר קשה כי פילוח בכל מסגרות נפחי הוא זמן רב. כיוונו לנתח משותף הקינמטיקה באמצעות שיטה רציפה 3D-3D הרישום כדי לספק את kinאמאם של העצם נע ביחס העצם קבוע למחצה באמצעות נתונים DICOM 4DCT ותוכנה קיימת. נתוני פני השטח של עצמות המקור. משוחזרים מ-3DCT נתוני פני השטח הגזוז מותאמים בהתאמה לנתוני פני השטח מהמסגרת הראשונה ב-4DCT. משטחים מגזומים אלה מותאמים באופן רציף עד למסגרת האחרונה. תהליכים אלה מספקים מידע מיקומי לעצמות היעד בכל המסגרות של 4DCT. לאחר מערכות הקואורדינטות של עצמות היעד הם החליטו, התרגום זוויות סיבוב בין כל שתי עצמות ניתן לחשב. ניתוח 4DCT זה מציע יתרונות בניתוח קימטי של מבנים מורכבים כגון עצמות שורש כף היד או טארסאל. עם זאת, תנועות מהיר או בקנה מידה גדול לא ניתן לאתר בגלל חפצי תנועה.

Introduction

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

משותף הקינמטיקה תוארה באמצעות מספר מתודולוגיות, כגון חיישני תנועה ללכוד, 2d-3d הרישום, ומחקרים מחזור. לכל שיטה יש יתרונות וחסרונות ספציפיים. לדוגמה, חיישני תנועה ללכוד יכול למדוד מהר, בקנה מידה גדול תנועות באמצעות מצלמות אינפרא אדום עם או בלי חיישנים בנושא¹^,². עם זאת, שיטות אלה למדוד תנועה העור כדי להסיק kinאמאם משותף, ולכן להכיל שגיאות תנועה בעור³.

מחקרים cadaveric שימשו כדי להעריך טווחים של תנועה, חוסר יציבות, והקשר אזורים⁴^,⁵^,⁶. גישה זו יכולה למדוד שינויים קטנים במ....

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

Protocol

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

כל השיטות המתוארות כאן אושרו על ידי מועצת הסקירה המוסדית של בית הספר לרפואה של אוניברסיטת Keio.

הערה: מפרק הקינמטיקה נמדד על ידי שחזור התנועה של עצם נעה סביב עצם קבוע. עבור מפרק ברכיים, עצם הירך מוגדרת כעצם קבוע והשוקה מוגדרת כעצם הנעה.

1. פרוטוקול הדמיה CT

. הגדר את מכונת הסי. טי לרכוש בדיקות CT עם 320-גלאי שורה מערכת CT כדי לאפשר שלבים מרובים של נתוני נפח תלת-ממד עם כיסוי הגולגולת 160 מ"מ. לדוגמה, בניתוח של הברך הברכיים, רכישת התמונה מורכב 51 סריקות נפח עם זמן סיבוב של 0.275 s, וכל התמונות משוחזרים באמצעות שחזור חצי, כך הרזולוציה הטמפורלית היא כ 0.16 s.
השתמש בפרמטרי הסריקה הבאים: מתח שפופרת....

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

Results

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

אנו מתארים את התנועה של השוקה במהלך הארכת הברך. מפרק הברך הוצב בתוך ה-CT. כרית משולש שימש לתמיכה בעצם הירך בתנוחת ההתחלה. הברך הורחבה למצב ישר במהלך 10 ס מ. חשיפה לקרינה נמדדה. בנוסף 4dct, 3dct סטטי של עצם הירך, שוקה, ו צלחית בוצעה. נתוני המשטח של עצם הירך. והשוקה שוחזרו הסף של מספרי HU של קליפת העצם הוגדר כמו 250 HU ואת נתוני פני השטח של כל 51 מסגרות שוחזרו.

עצם הירך והשוקה נחתכו לתוך נתוני משטח חלקי שנכללו כל 4DCT framesby בדי.......

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

Discussion

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

השיטה שלנו מאפשרת הדמיה וכימות של תנועות של עצמות שלמות ומספק נתונים מספרית של העצם נע ביחס העצם קבוע מנתונים 4DCT. כלים רבים הוצעו עבור מדידת הקינמטיקה משותפת. העור סמנים בתנועה יכול לנתח תנועות הגוף הכולל על פני זמן רב. עם זאת, שיטה זו מכילה שגיאות בתנועת העור³. יש להעריך את הקינמטיקה המשותפת מתנועת עצמות סמוכות. השיטה 2D-3D הרישום משתמש fluoroscopy ולסיק 3D kinאמאם מתוך תמונות דו מימדית סדרתית. שגיאות טרנסלtional עדיין קיימות, למרות שתוכנת הניתוח התפתחה כדי להסביר זאת. מחקרים מחזור רבים מדדו הק.......

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

Disclosures

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

למחברים אין אינטרסים פיננסיים מתחרים.

Acknowledgements

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

מחקר זה אושר על ידי מועצת הסקירה המוסדית של המוסד שלנו (מספר אישור: 20150128).

....

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

Materials

List of materials used in this article
Name	Company	Catalog Number	Comments
סורק 4DCT	מערכות רפואיות של Canon (טוצ'יג'י, יפן)	N/A	סריקת 4DCT, סריקת 3DCT סטטית
AVIZO(9.3.0)*	Thermo Fisher Scientific (OR, ארה"ב)		תוכנת עיבוד תמונה. שחזור פני השטח מנתוני CT DICOM ונתוני ענן נקודות. * Ryan, T. M. & ווקר, א. מבנה עצם טרבקולרי בראשי עצם הזרוע והירך של פרימטים אנתרופואידים. ענת רק (הובוקן). 293 (4), 719-729, doi:10.1002/ar.21139, (2010).
Meshlab**	ISTI (פיזה, איטליה)	N/A	חיתוך משטח ובחירת ציוני דרך ** MeshLab: כלי לעיבוד רשת בקוד פתוח. כנס הפרק האיטלקי השישי של Eurographics, עמוד 129-136, 2008. P. Cignoni, M. Callieri, M. Corsini, M. Dellepiane, F. Ganovelli, G. Ranzuglia
VTK(6.3.0)***	Kitware (ניו יורק, ארה"ב)	N/A	אלגוריתם איטרטיבי של הנקודות הקרובות ביותר. משמש בתכנות שפת פייתון. *** https://vtk.org
Python(3.6.1)	Python Software Foundation	עיבוד	קבצי DICOM כדי לחלץ את ענן הנקודות מקליפת העצם (מודול 'dicom.py'). חישוב מטריצות הסיבוב. (מודול Numpy) רגוסטרציה של תמונה רציפה באמצעות אלגוריתם ICP

References

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

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).
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

4-מימדי ניתוח CT באמצעות 3D סדרתית-3D הרישום

In This Article

Summary

Abstract

Introduction

Protocol

Results

Discussion

Disclosures

Acknowledgements

Materials

References

Reprints and Permissions

Tags

Related Articles