コンピュータ断層撮影データを用いたリアルな全身3次元馬骨格モデルの構築

馬の現実的な骨格モデルは、馬のコンピュータ断層撮影データから作成され、馬の体全体の機能的、解剖学的、および生体力学的モデリングを理解するために操作することができます。この技術により、モデルの迅速かつ容易な位置決めが可能になり、さまざまな馬の姿勢を特徴付けることができます。このモデルは、変性組織疾患に関連するウマの姿勢を特徴付け、機械的ストレスを軽減する姿勢を特定するのに役立ちます。

この方法は、イヌや進化的移行のモデリングのような他の学術的追求のような臨床目的のために他の種のモデリングを支援するために適応および修正することができる。手順を実演するのは、オズボーン研究所の大学院生であるAlex Leeで、オズボーン博士と一緒にここに表示されます。まず、動きのすべての領域で前肢の内側にグラフィックジョイントを配置します。

F3 キーを押して、リギングメニューセットを有効にします。メニューで、「スケルトン」と「ジョイントを作成」をクリックして、ジョイント作成ツールを選択します。ソフトウェアの [表示] パネルで、ジョイントのおおよその領域を 1 ~ 10 の順序でクリックし、Enter キーを押します。

ジョイントの位置を調整するには、目的のジョイントをクリックし、移動ツールを使用して、Wキーを押してジョイントを所望の位置に平行移動させます。または、目的のジョイントをクリックし、[チャンネル] ボックスまたは [レイヤーエディター] パネルにある [X]、[Translate Y]、および [Z を変換] の値を変更して、ジョイントを調整します。次に、5 つの個別の逆運動学的ハンドルを作成します。

メニューで、「スケルトン」および「IK ハンドルの作成」をクリックして、「IK ハンドルの作成」ツールを選択します。IK ハンドルを作成ツールを使用して、ジョイント 1 つ、次にジョイント 3 つを選択し、アウトライナーパネルでこの IK ハンドルに「フロントレッグ IK」という名前を付けます。次に、ツールを使用して、ジョイント3とジョイント7を選択します。

この IK ハンドルには、前面下部 IK という名前を付けます。このツールを使用して、ジョイントを 7 つと 8 つ選択し、この IK ハンドルに Front Toe 1 IK という名前を付けます。ジョイント 8 と 9 で手順を繰り返して、フロント トゥ 2 IK を作成します。次に、ジョイント 9 と 10 を使用してフロントトゥ 3 を作成し、前肢コントロールを作成 IK.To、不均一な有理 B スプライン (NURBS) を作成し、「NURBS プリミティブを作成」を選択して円を作成し、「円」を作成します。ジョイント 3 とジョイント 10 を囲む 2 つの NURBS 円を作成し、アウトライナーパネルでそれぞれ「フロントコントロール」と「フロントロワーコントロール」という名前を付けます。別の NURBS サークルを作成して選択します。

チャンネルボックスまたはレイヤーエディタパネルで、「Z を回転」の値を 90 に変更します。移動ツールを使用して、ジョイント 10 の先端に置き、アウトライナーパネルで「フロントフリックコントロール」という名前を付けます。コントロールでフロントトゥ 1 IK、フロントトゥ 2 IK、フロントトゥ 3 IK をグループ化し、3 つすべてを選択して G キーを押します。

このグループに「アウトライナーパネル」で「フロントトゥグループ」という名前を付けます。IK ハンドルとフロント トゥ グループをコントロールの親にします。最初にコントロール、次にフロント コントロールを選択し、P キーを押します。コントロール 前面下側コントロール、次に前面コントロールを選択し、P キーを押します。

コントロール 前面下部 IK、前面下部コントロールを選択し、P キーを押します。コントロール 前面フリックコントロール、前面下限コントロールを選択し、P キーを押します。コントロール フロントトゥグループ、フロントフリックコントロールを選択し、P キーを押します。

次に、スキンをバインドツールを使用して、ボーンメッシュをジョイントリグにバインドします。ボーンメッシュを選択し、シフトして最も近位の関節を選択し、「スキン」と「スキンをバインド」の下にある「スキンをバインド」ツールを使用します。ジョイントを作成ツールを使用して、セサモイドボーンメッシュ内にジョイントを作成します。

スキンのバインドツールを使用して、セサモイドボーンメッシュを関節にバインドします。セサモイド骨の内側の関節を選択し、最も近い前肢関節を選択し、Pキーを押して親にします。背骨の長さとほぼ同じ長さの NURBS 平面を作成します。

Uパッチの場合は1を選択し、Vパッチの場合は胸椎と腰椎の数を選択します。[NURBS プリミティブの作成] および [平面の作成] ツールの横にある正方形を選択します。オプションを変更して平面を再構築するには、F2 キーを押してモデリングメニューセットに入ります。

ビューパネルで平面を選択し、「サーフェス」および「再構築」の下の「再構築」ツールの横にある四角形を選択して、「再構築ツール」設定を選択します。V パッチの数値として [スパン U の数] を 1 として、および [次数 U] オプションと [次数 V ] オプションの両方に 1 線形を選択します。その他の設定はデフォルトのままにして、[再構築]ボタンを押します。

nHairs を作成するには、F5 キーを押して FX メニュー セットに入ります。[ヘアを作成]ツールを使用して、オプションを変更し、[nHair]の横にある正方形を選択し、[ヘアを作成]を選択します。出力をNURBS曲線に設定し、Uカウントを1に設定し、VカウントをVパッチの数に設定してから、ヘアの作成ボタンを押します。

アウトライナーパネルで nucleus1、hairSystem1OutputCurves グループ、および hairSystem1 を削除します。hairSystem1Follicles というラベルの付いたグループを完全に展開し、曲線でラベル付けされたすべての項目を削除します。平面を選択し、移動ツールと回転ツールを使用して、背骨とほぼ重なるように平面を移動および方向付けします。

平面を選択し、マウスの右ボタンを押したまま、[頂点の制御]を選択して、平面のすべての頂点を表示します。頂点を動かして、脊髄がある高さの椎骨間の卵胞を方向付けます。ビューパネルの任意の場所に多数の個別のジョイントを作成します。

これらの関節の位置は、後の手順で修正されます。アウトライナーパネルで、作成したジョイントを選択し、次にコントロールして nurbsPlaneFollicle を選択し、P キーを押します。前の手順で作成した他のジョイントと、他の nurbsPlaneFollicle オブジェクトについても繰り返します。

アウトライナーパネルで、コントロールですべてのジョイントを選択します。チャンネルボックスパネルまたはレイヤーボックスパネルで、X、Y、Z をゼロに設定します。コントロール アウトライナーパネルですべてのジョイントを選択し、Control キーと D キーを押してジョイントを複製します。

コントロール アウトライナーパネルで複製されたジョイントをすべて選択し、Shift キーと P キーを押して親を解除します。nurbsPlaneFollicle の下の関節をそれぞれの椎骨メッシュでバインドするには、F3 キーを押して [リギング] メニュー セットに入ります。nurbsPlaneFollicleの下にある元の関節をクリックし、それぞれの椎骨メッシュを選択してシフトします。

次に、「スキン」の下にある「スキンをバインド」ツールと「スキンをバインド」を使用します。関節メッシュと椎骨メッシュごとにこれらの操作を繰り返します。コントロール すべての複製ジョイントと平面を選択し、スキンをバインドツールを使用して、重複するすべてのジョイントを平面にバインドします。

3Dアニメーションおよびモデリングソフトウェアでは、グラフィックリボン背骨が骨脊椎の自然な動きを可能にします。グラフィックリギングシステムに取り付けられたボーンメッシュでモデルが表示され、スケルトンの位置を制御できます。関節を備えた各四肢のリギングは、前肢のための番号1〜10のグラフィックジョイントおよび後肢のための番号11〜17のグラフィックジョイントを使用して位置決めおよび動きの作成を可能にする。

3D馬モデルは、概念実証として古典的なMuybridgeの写真と照合され、最初のアニメーションを作成しました。このモデルは、通常の姿勢から脊椎の横回転のような様々な姿勢に移動できるため、姿勢と病態機械的な力体制との関係、およびその結果生じる罹患した骨格要素、関節、および軟組織の変性を理解することができる。4Dモデルの動きを、背骨の動きをより正確に描写するために横、後ろ、正面のビデオと比較し、散歩、キャンター、トロットでの馬のビデオと比較して、それらの歩行のアニメーションを作成しました。

変性関節疾患の影響を理解するためには、全身力学の研究が必要です。このモデルは、異常な動きと姿勢、および結果として生じる組織変性との関係を研究する方法を提供する。計算された地形データに基づくこのユニークな全身馬モデルは、その柔軟性とユーザーが特定の質問に答えるために変更する能力のために、この研究分野やその他の研究を可能にします。