シーケンシャル3D-3D登録を用いた4次元CT解析

4D CTデータから固定骨に対して移動骨の運動を再構築する方法で、関節運動学の詳細な説明を容易にする。ボーン全体のソフトが作成され、基準点が選択されると、ほとんどの再構築プロセスが自動的に完了します。4D CT画像のCTガントリ内部の被検体の対象の関節を用いて、一連の容積データを取得しながら、10秒間のスキャン時間中に関節を移動するように被験者に依頼する。

3D CT データの表面半自動セグメンテーションの場合、CT DICOM データを適切なソフトウェアにロードし、[新規ラベル フィールドの編集] をクリックしてラベル フィールドを開きます。ソースボーンから皮質骨を抽出するのに適したCT減衰値の閾値を特定し、CT減衰値が閾値を超える材料を選択します。骨皮質の選択のラベルを確認し、手動でデマークを変更する適切な編集ツールを使用します。

ラベル付きボーン皮質位置データからサーフェス データを生成するには、[サーフェスを生成]をクリックし、スライダを使用して範囲をスムーズにします。次に、[適用] をクリックします。サーフェス データを STL 形式で保存するには、[ファイル] と [データのエクスポート] をクリックし、[STL バイナリ リトル エンディアン] を選択します。

4D CT ボリューム データの自動セグメンテーションを実行するには、プログラミング ソフトウェアの DICOM 読み取りモジュールを使用して、4D CT データの全 51 フレームから CT 減衰値がしきい値を超えて表示されるジオメトリ データを抽出します。次に、バッチ処理スクリプトを使用して、画像処理ソフトウェアのすべての 4D CT フレームのしきい値よりも高い CT 減衰値を持つ点群の表面データをすべて再構築します。静的 3D CT から 4D CT の最初のフレームへのサーフェスの登録を実行するには、選択フェーズ関数を使用して、静的 3D CT のボーンを、4D CT ムービー データのすべてのフレームに含まれる部分セグメント データにトリミングします。

4D CT サーフェス データは、サーフェスの登録時に 1 つのサーフェス データ ポイントが別のサーフェスに含まれている必要があるため、各ボリューム イメージに含まれる部分セグメントにすぎません。[点を選択]機能を使用して、トリムされた 3D CT サーフェスから簡単に識別できる固定および移動するボーンの 3 つのランドマークと、3D メッシュ編集ソフトウェアの 4D CT の最初のフレームのサーフェス データを選択します。次に、選択したランドマークに従って 4D CT サーフェス データの最初のフレームで、部分固定および移動したボーンをほぼ一致させ、その反復最も近いポイント アルゴリズムを使用して、オープンソース ソフトウェアでサーフェスの登録を実行します。

シーケンシャル サーフェス登録を実行するには、オープン ソース ソフトウェアの反復最も近いポイント モジュールを使用して、最初の 4D CT フレームの固定ボーンの部分サーフェスを 2 番目のフレームのサーフェス データに一致させます。次に、固定骨に対して移動する骨運動を再構築する。回転パラメータが計測されたら、固定ボーンと移動するボーンの座標系を定義します。

膝運動学のサンプルデータは、脛脛部のヴァルス角が脛知が延長されるにつれて徐々に減少することを示している。脛部外転は、以前のレポートで膝のホーム移動に対応し、延長の終了時に増加します。変換と回転の誤差のグラフは、CTスライスの厚さが0.5ミリメートルであるため、大腿骨の長さが全長の9%を超える場合、脛骨の長さが7%より長く、誤差サイズを超えることを示しています。

また、膝蓋骨運動学の計算は、膝蓋骨の横方向の傾きが膝の屈曲角度に対応することを示している。骨皮質の表面再建は視覚的にチェックされるべきであり、手動セグメンテーションが必要な場合があります。近年、自動セグメンテーションの多くの研究が使用されているこれらの技術を使用して、再構成を自動的に行うことができる。