Analisi CT quadridimensionale mediante registrazione sequenziale 3D-3D

Un metodo per ricostruire il movimento di un osso in movimento rispetto all'osso fisso dai dati 4D CT, facilitando la descrizione della cinematica articolare dettagliata. Una volta creato il morbido dell'osso intero e selezionati i punti di riferimento, la maggior parte dei processi di ricostruzione verrà completata automaticamente. Con il giunto di destinazione del soggetto all'interno del portale CT dell'immagine 4D CT, chiedi al soggetto di spostare il giunto durante il tempo di scansione di 10 secondi, ottenendo al contempo una serie di dati sul volume.

Per la segmentazione semiautomatica di superficie dei dati CT 3D, caricare i dati CT DICOM nel software appropriato e fare clic su Modifica nuovo campo etichetta per aprire il campo etichetta. Identificare il valore di attenuazione della TC soglia appropriato per estrarre l'osso corticale dall'osso di origine e selezionare materiali con valori di attenuazione TC superiori alla soglia. Controllare l'etichetta per la selezione della corteccia ossea e utilizzare uno strumento di modifica appropriato per modificare manualmente la demarcazione.

Per generare i dati di superficie dai dati di posizione della corteccia ossea etichettata, fate clic su Genera superficie (Generate Surface) e utilizzate il dispositivo di scorrimento per smussare l'estensione. Quindi fare clic su Applica. Per salvare i dati di superficie in formato STL, fate clic su File ed esporta dati con nome (Export Data As) e selezionate Little Endian binario STL.

Per eseguire una segmentazione automatica dei dati del volume 4D CT, utilizzare il modulo di lettura DICOM nel software di programmazione per estrarre i dati geometrici che mostrano i valori di attenuazione CT al di sopra della soglia da tutti i 51 fotogrammi dei dati 4D CT. Quindi utilizzare uno script di elaborazione batch per ricostruire tutti i dati di superficie della nuvola di punti con valori di attenuazione CT più elevati rispetto alla soglia per tutti i frame CT 4D nel software di elaborazione delle immagini. Per eseguire la registrazione della superficie dalla TC 3D statica al primo fotogramma della TC 4D, utilizzare la funzione di fase di selezione per tagliare le ossa in una TC 3D statica in dati di segmento parziale inclusi in tutti i fotogrammi dei dati del filmato 4D CT.

I dati di superficie CT 4D sono solo segmenti parziali che verranno inclusi in ogni immagine del volume, perché la registrazione della superficie richiede che un punto dati di superficie sia incluso in un'altra superficie. Utilizzate la funzione Pick Points per selezionare tre punti di riferimento nelle ossa fisse e mobili che possono essere facilmente identificate dalla superficie CT 3D rifilata e dai dati di superficie del primo fotogramma di 4D CT nel software di editing mesh 3D. Quindi abbinare le ossa parziali fisse e mobili all'incirca sul primo fotogramma dei dati di superficie 4D CT in base ai punti di riferimento selezionati e utilizzare l'algoritmo iterativo del punto più vicino per eseguire la registrazione della superficie nel software open source.

Per eseguire una registrazione sequenziale della superficie, utilizzare il modulo iterativo punto più vicino nel software open source per abbinare prima le superfici parziali dell'osso fisso nel primo fotogramma CT 4D sui dati di superficie del secondo fotogramma. Quindi, ricostruire il movimento osseo in movimento rispetto all'osso fisso. Una volta misurati i parametri di rotazione, definire i sistemi di coordinate delle ossa fisse e mobili.

I dati di esempio della cinematica del ginocchio mostrano che l'angolo di Varo della tibia diminuisce gradualmente man mano che la tibia viene estesa. La rotazione esterna tibiale aumenta alla fine dell'estensione, corrispondente al movimento interno del ginocchio nei rapporti precedenti. I grafici dell'errore di traslazione e rotazione mostrano che l'errore è tollerabile per lunghezze del femore superiori al 9% dell'intera lunghezza e lunghezze di tibia più lunghe del 7% dell'intera lunghezza, poiché lo spessore della fetta CT è di 0,5 milimetri e supera la dimensione dell'errore.

Inoltre, il calcolo della cinematica patellare dimostra che l'inclinazione laterale della rotula corrisponde all'angolo di flessione del ginocchio. La ricostruzione superficiale della corteccia ossea deve essere controllata visivamente e può richiedere una segmentazione manuale. Recentemente, molti studi di segmentazioni automatiche hanno utilizzato Utilizzando queste tecniche, la ricostruzione può essere eseguita automaticamente.