בניית מודל שלד סוסים מציאותי, שלם,שלם, תלת-ממדי, באמצעות נתוני טומוגרפיה ממוחשבים

מודל שלד מציאותי של סוס נוצר מנתוני טומוגרפיה ממוחשבים של סוסים שניתן לתפעל כדי להבין את המודלים הפונקציונליים, האנטומיים והביו-מכניים של כל גוף הסוסים. הטכניקה מאפשרת מיקום מהיר וקל של המודל כדי לסייע באפיון תנוחות סוסים משתנות. המודל יכול לסייע באפיון תנוחות סוסים הקשורות למחלות רקמות ניווניות ולזהות תנוחות המפחיתות לחצים מכניים.

ניתן להתאים ולשנות את השיטה כדי לסייע במידול של מינים אחרים למטרות קליניות, כגון כלבים או עיסוקים אקדמיים אחרים כמו מידול מעברים אבולוציוניים. מי שידגים את ההליך יהיה אלכס לי, סטודנט לתואר שני ממעבדת אוסבורן, המוצג כאן עם ד"ר אוסבורן. התחל על ידי הצבת מפרקים גרפיים בתוך הקדמי בכל תחומי התנועה.

הקש על מקש F3 כדי להפעיל את ערכת התפריטים של rigging. בתפריטים, לחץ על שלד וצור מפרקים, כדי לבחור את הכלי ליצור מפרקים. בחלונית View של התוכנה, לחץ על האזורים המשוערים של המפרקים בסדר גודל של אחד עד 10 ולחץ על מקש Enter.

התאם את מיקום המפרקים על ידי לחיצה על המפרק הרצוי ושימוש בכלי התנועה, המבוצע על ידי לחיצה על מקש W כדי לתרגם את המפרק למצב הרצוי. לחלופין, התאם מפרק על-ידי לחיצה על המפרק הרצוי ושינוי הערכים תרגם X, תרגם Y ו- תרגם Z הנמצאים בתיבה ערוץ או בחלונית עורך שכבה. לאחר מכן, צור חמש נקודות אחיזה קינמטיות הפוכות נפרדות.

בתפריטים, לחץ על שלד וצור נקודת אחיזה של IK כדי לבחור בכלי צור נקודת אחיזה של IK. באמצעות הכלי יצירת ידית IK, בחר מפרק אחד, ולאחר מכן משותף שלושה, וציין את ידית ה- IK הזו, רגל קדמית IK" בחלונית Outliner. לאחר מכן השתמש בכלי ובחר מפרק שלוש ומפרק שבע.

תן שם לידית IK זו, IK תחתון קדמי. השתמש בכלי ובחר מפרקים שבעה ושמונה וציין נקודת אחיזה זו של IK, Front Toe 1 IK. חזור על השלב עם מפרקים שמונה ותשע כדי ליצור את הבוהן הקדמית 2 IK. לאחר מכן עם מפרקים 9 ו- 10 כדי ליצור את הבוהן הקדמית 3 IK.To ליצור פקדי forelimb, ליצור B-splines רציונליים לא אחידים, או NURBS, מעגל על ידי בחירה צור NURBS פרימיטיבים, ו מעגל. צור שני מעגלי NURBS המקיפים את מפרק 3 ומפרק 10, וקרא להם שליטה קדמית" ובקרה תחתונה קדמית, בהתאמה בלוח מתאר. צור מעגל NURBS נוסף ובחר אותו.

בתיבה ערוץ או בחלונית 'עורך שכבות', שנה את הערך 'סובב Z' ל- 90. באמצעות כלי ההזזה, מקם אותו בקצה של מפרק 10 וקרא לו Front Flick Control" בחלונית Outliner. קבוצת חזית בוהן 1 IK, בוהן קדמית 2 IK, ו- Front Toe 3 IK על ידי שליטה בבחירת כל השלושה ולחיצה על מקש G.

תן שם לקבוצה זו, קבוצת הבוהן הקדמית", בחלונית 'מתווה'. חבר את ידיות ה- IK וקבוצת הבוהן הקדמית לפקדים, על-ידי שליטה תחילה בחירת ה- IK של הרגל הקדמית ולאחר מכן הבקרה הקדמית והקש על מקש P. שליטה בחר את השליטה התחתונה הקדמית, ולאחר מכן את הבקרה הקדמית, ולחץ על מקש P.

שליטה בחר את ה- IK התחתון הקדמי, ולאחר מכן את הבקרה התחתונה הקדמית, ולחץ על מקש P. פקד בחר את פקד ה-Front Flick ולאחר מכן את הבקרה התחתונה הקדמית ולחץ על מקש P. פקד בחר את קבוצת הבוהן הקדמית ולאחר מכן את פקד התנועות הקדמיות ולחץ על מקש P.

לאחר מכן השתמש בכלי לאגד עור כדי לקשור את רשתות העצם לאסדת המפרק. בחרו את רשת העצם, והזיזו את המפרק הפרוקסימלי ביותר, והשתמשו בכלי "עור נקשר" שנמצא מתחת לעור ולאגד את העור. באמצעות הכלי Create Joints, צור מפרק בתוך רשת העצם הססמואידית.

באמצעות הכלי Bind Skin, קשרו את רשת העצם הססמואידית למפרק. בחר את המפרק בתוך עצם הססמואיד והסט בחר את מפרק ה- forelimb הקרוב ביותר ולחץ על מקש P כדי להורות אותו. צור מישור NURBS כאשר האורך שווה בערך לאורך עמוד השדרה.

בחר 1 עבור מדבקת U ומספר החוליות החזיות והמותניות עבור מדבקת V. בחר את הריבוע שנמצא לצד הכלי יצירת מישור תחת צור NURBS פרימיטיבים ומישור. כדי לבנות מחדש את המישור עם אפשרויות שהשתנו, הקש על מקש F2 כדי להיכנס לערכת התפריטים 'מידול'.

בחר את המישור בחלונית תצוגה ובחר את הגדרות הכלי לבנות מחדש על-ידי בחירת הריבוע לצד הכלי בנייה מחדש תחת משטחים ובנייה מחדש. בחר את מספר ה- Spans U כ- 1, את מספר Spans V כמספר עבור תיקון V, ו- 1 ליניארי עבור שתי האפשרויות תואר אתה ודרגה V. שמור על ההגדרות האחרות כברירת מחדל ולחץ על לחצן בנייה מחדש.

כדי ליצור nHairs, הקש על מקש F5 כדי להזין את ערכת התפריטים של FX. השתמש בכלי יצירת שיער עם אפשרויות שהשתנו על-ידי בחירת הריבוע שליד nHair ויצירת שערות. הגדר את הפלט לעקומות NURBS, ספירת U ל- 1, ספירת V למספר עבור תיקון V ולאחר מכן לחץ על הלחצן צור שערות.

מחק גרעין1, שיערSystem1OutputCurves קבוצה, ושיערSystem1 בחלונית Outliner. הרחב באופן מלא את הקבוצה המסומנת hairSystem1Follicles ומחק את כל הפריטים המסומנים בעקומה. בחר את המישור ולאחר מכן הזז וכיוון אותו כך שיהיה חופף בערך עם עמוד השדרה באמצעות הכלים הזזה וסיבוב.

בחר את המישור, החזק את לחצן העכבר הימני ובחר Control Vertex כדי להפוך את כל הקודקודים של המישור לגלויים. הזיזו את הקודקודים כדי לכוון את הזקיקים בין החוליות בגובה שבו יהיה חוט השדרה. צור מספר מפרקים נפרדים בכל מקום בחלונית View.

המיקום של מפרקים אלה יתוקן בשלבים מאוחרים יותר. בחלונית Outliner, בחר מפרק שנוצר ולאחר מכן Control בחר nurbsPlaneFollicle ולחץ על מקש P. חזור על הפעולה עם המפרקים האחרים שנוצרו בשלב הקודם ועם שאר האובייקטים nurbsPlaneFollicle.

בחלונית 'מתווה מתווה', 'בקרה' בחרה את כל המפרקים. בתיבה ערוץ או בחלונית התיבה 'שכבה', הגדר את תרגם X, Y ו-Z לאפס. פקד בחר את כל המפרקים בחלונית 'מתווה' ולחץ על המקשים Control ו-D כדי לשכפל אותם.

פקד בחר את כל המפרקים הכפולים בחלונית 'מתווה' ולחץ על המקשים Shift ו-P כדי לבטל את ההתאמה שלהם. קשרו את המפרקים תחת nurbsPlaneFollicle עם רשת החוליות המתאימה להם על ידי לחיצה על מקש F3 כדי להיכנס לערכת התפריטים של Rigging. לחץ על המפרק המקורי תחת nurbsPlaneFollicle, Shift בחר את רשת החוליות המתאימה.

לאחר מכן השתמש בכלי לקשור את העור מתחת לעור ולאגד את העור. חזור על פעולות אלה עבור כל רשת מפרק וחוליות. השליטה בחר את כל המפרקים הכפולים ואת המישור והשתמש בכלי Bind Skin כדי לקשור את כל המפרקים הכפולים למישור.

בתוכנת האנימציה והמידול התלת-ממדית, עמוד השדרה של הסרט הגרפי מאפשר את התנועה הטבעית של עמוד השדרה הגרמי. התוכנה מציגה את הדגם עם רשתות העצם המחוברות למערכת הריגינג הגרפית ומאפשרת לשלוט במיקום השלדים. הקרע של כל איבר עם מפרקים מאפשר מיקום ויצירת תנועה באמצעות מפרקים גרפיים עם מספרים 1 עד 10 עבור forelimbs ומפרקים גרפיים עם מספרים 11 עד 17 עבור hindlimbs.

מודל הסוס התלת-ממדי הותאם לתמונות הקלאסיות של מייברידג' כהוכחת היתכנות, וכדי ליצור את האנימציות הראשונות. ניתן להעביר את המודל מתנוחה רגילה לתנוחות שונות כמו סיבוב רוחבי של עמוד השדרה, מה שמאפשר להבין את הקשר בין תנוחות למשטרי כוח פתומכניים ואת הניוון הנובע מכך של רכיבי השלד, המפרקים והרקמות הרכות המושפעים. התנועות של המודל הארבע-ממדי הושוו לסרטונים מהצד, מאחור ומחזית כדי לתאר בצורה מדויקת יותר את תנועת עמוד השדרה ולסרטונים של סוסים בהליכה, קנטר וטרוט כדי ליצור אנימציות של הילוך זה.

לימוד מכניקה של כל הגוף נחוץ להבנת ההשפעות של מחלות מפרקים ניווניות. מודל זה מספק דרך לחקור את הקשר בין תנועה ותנוחות חריגות לבין התנוונות רקמות כתוצאה מכך. מודל ייחודי זה של סוסים לכל הגוף המבוסס על נתוני טופוגרפיה ממוחשבים מאפשר לחקור את תחום המחקר הזה ואחרים בגלל הגמישות והיכולת שלו להשתנות על ידי משתמשים כדי לענות על השאלות הספציפיות שלהם.