이 프로토콜에서 대 퇴 골 표면 긴장 골절 디지털 이미지 상호 관계 기술을 사용 하 여 테스트 하는 동안에 견적 된다. 방법의 참신 대 퇴 골 표면, 신중 하 게 지정 된 조명, 고속 비디오 캡처 및 스트레인 계산에 대 한 디지털 이미지 상호 관계 분석에 높은 대비 확률적 얼룩 패턴의 응용 프로그램을 포함 한다.
이 콘텐츠를 보려면 JoVE 구독이 필요합니다. 로그인하거나 오늘 무료 평가판을 시작하세요.
방법 논문
이 프로토콜에서 대 퇴 골 표면 긴장 골절 디지털 이미지 상호 관계 기술을 사용 하 여 테스트 하는 동안에 견적 된다. 방법의 참신 대 퇴 골 표면, 신중 하 게 지정 된 조명, 고속 비디오 캡처 및 스트레인 계산에 대 한 디지털 이미지 상호 관계 분석에 높은 대비 확률적 얼룩 패턴의 응용 프로그램을 포함 한다.
이 프로토콜 디지털 이미지 상관 관계를 사용 하 여 기계적 테스트에서 얻은 싱가포르로 퇴 표면의 고속 비디오 이미지에서 대뇌 피 질의 변형 추정 하는 방법을 설명 합니다. 이 광학 방법 로드는 견본에 적용 되어 단단한 흰색 배경에 많은 대조 신탁 표시의 질감을 표면 변형의 정확한 추적을 위해 필요 합니다. 테스트, 직전 카메라 보기의 표면 수성 백색 뇌관으로 그린 고 몇 분 동안 건조 수 있었습니다. 그런 다음 검은 페인트가 끝났습니다 얼룩 덜 룩 한 신중 하 게도 크기와 작은 물방울의 모양에 대 한 특별 한 고려 사항 가진 백색 배경. 조명은 신중 하 게 설계 하 고 필터를 사용 하 여 반사를 최소화 하면서 이러한 표시의 최적의 대비 되도록 설정 합니다. 이미지는 최대 12, 000 프레임/s 고속 비디오 캡처를 통해 얻은 했다. 이전 및 골절 이벤트를 포함 하 여 주요 이미지 추출 되 고 변형 관심의 지정된 된 영역을 통해 신중 하 게 크기의 심문 윈도에서 연속 프레임 사이 견적 된다. 이러한 변형 다음 골절 테스트 기간 동안 일시적으로 표면 긴장을 계산 하는 데 사용 됩니다. 스트레인 데이터 골절, 대 퇴 골 내 개시를 식별 하는 데와 근 위 대 퇴 골 골절 강도 모델 양적 단층 기반 유한 요소 분석 (QCT/FEA)에서 파생 된의 최종 유효성 검사에 대 한 매우 유용 합니다.
디지털 이미지 상호 관계 (DIC) 후 현재 프로토콜에 기계 골절 테스트 기간 동안 얻은 시간 시퀀스 이미지에서 싱가포르로 퇴 테스트 견본의 전체 필드 표면 긴장을 추정 하는 데 사용 되는 메서드를 처리 하는 이미지입니다. 기술을 처음 개발 되었다 1980 년대에 실험적 스트레스 분석에 적용 하 고 최근 몇 년 동안1,2,3사용의 급속 한 증가 경험 했다. 그것은 몇 가지 주요 이점을 스트레인 필드의 증가 공간 배급을 포함 하 여 구조에 스트레인 게이지를 장착의 더 전통적인 방법, 세밀 하 게 통해 증가 카메라 해상도 및 스트레인 게이지와 함께 문제를 피할 길이 측정 접착제 접착 또는 준수입니다. 생물 조직, 뼈, 등에 대 한 DIC의 주요 이점은 이다 매우 이질적인 소재 속성4,5의 구성 된 불규칙 한 형상에 적용할 수 있습니다. 전통적인 스트레인 수집 방법의 주요 결점은 충분 한 공간 및 시간 샘플링을 정확 하 게 달성 하는 관심의 영역의 측정에 대 한 충분 한 해상도의 비싼 고속 비디오 카메라를 요구 한다 스트레인 필드 예상.
대 퇴 골 강도5의 QCT/FEA 모델에 스트레인 의견 확인 하 뼈 골절 DIC는 분석에서에서 얻은 시간 변형 필드의 기본 응용 프로그램이입니다. 이러한 유효성 검사는 주로 힘과 변위 로드 셀 및 변위 변환기6,7,8에서 원격 측정을 활용 하는 많은 정형 외과 연구 그룹의 초점 이다. 또한, 골절 패턴의 후 골절 이미지 분석 모델 유효성 검사9의 추가 수단으로 이러한 원격 측정으로 결합 되었습니다. 더 최근에, DIC 메서드는 골절의 FEA 모델의 유효성을 검사 하 고 근 위 대 퇴 골10전파 균열에 적용 되었습니다. 모델과 실험 사이 긴장에 상관 관계를 이용 하 여 인접 femora의 계산 모델의 타당성에 더 많은 자신감 얻을 것 이다 그리고 더 QCT/FEA 진단 방법 임상 가까이 사용을 사전.
이 작품 골절 근 위 femora의 테스트에 DIC 분석에 대 한 필요한 단계를 통합 하는 자세한 프로토콜에 설명 합니다. 절차는 뼈 표면에 흰색 페인트를 분사 하 고 뼈의 말린된 흰색 표면에 검은 반점이 다음 speckling의 뼈 준비 단계를 포함, 높은 사용 하 여 충분 한 공간 및 시간 해상도 가진 이미지를 얻기의 방법을 속도 비디오 카메라, 프로세스 그리고 우리는 이러한 이미지에서 스트레인 필드에 사용 되는 도구. 우리는 또한 측정의 품질에 영향을 미칠 수 있습니다 몇 가지 주의 사항을 설명 했다.
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
모든 실험 기관 검토 위원회 승인을 실시 했다. 샘플 공동에서 해부학 연구소에서 입수 했다.
1. 테스트를 위해 준비 하 고 표본
2. 프로세스 speckling
3. 이미지 수집
4. 이미지 준비
5. 유한 요소 메쉬 생성
유한 요소 메쉬를 만드는 프로그램6. 높은 속도 비디오 이미지와 디지털 이미지 상호 관계 분석 실시 FE 메쉬 등록
7. 변위 및 변형 데이터의 후 처리
8. 조정 및 결과의 구체화
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
Speckling 과정을 하기 전에 퇴 과잉 지방과 부드러운 조직에서 청소 하 고 더 중대 한 trochanter 알루미늄 컵에 화분. Polymethylmethacrylate (PMMA)의 응고, 동안 뼈 조직의 건조를 피하기 위해 염 분 젖은 헝겊에 싸여 있다. 뼈 청소 PMMA 경화 되 면 (그림 1)를분사 하기 전에 다시 마우스 오른쪽. 다음, 뼈 표면 살포 또는 물을 기반 플라스틱 화이트 색상으로 닦 았 어 요. 건조 되 면, 백색 표면이 이다 (그림 2)흰색 바탕에 검은 반점의 확률 패턴을 검은 색 얼룩 덜 룩 한. 뼈 테스트 고정 물에 배치 되 면 조명과 고속 비디오 카메라 설정, 그리고 패턴의 최적의 대비와 카메라의 초점 (그림 3
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
우리는 지속적으로 테스트는 다음 DIC 전체 필드 스트레인 분포를 추정 하는 데 사용 했다 골절 중 고대비 이미징 대 퇴 샘플을 준비 하는 프로토콜을 도입. 이 프로토콜 뼈 표면에 단단한 흰색 배경에 대해 speckles을 추적 하는 블랙의 적절 한 명암 질감을 보장 합니다. 이 프로토콜에 따라 우리는 성공적으로 일 femora DIC 분석을 사용 하 여 긴장의 추정을 복제.
DIC는 고속 비디오 카메라에 잡혀 간 상관 관계 알고리즘을 사용 하 여 프레임 사이의 픽셀 강도 변화를 추적 하는 이미지의 시리즈를 통해 메시를 배치 하는 광학 방법입니다. 실험을 하는 동안 우리 정확성과 방법의 견고성에 대 한 고려 되어야 하는 몇 가지 고려 사항 찾아내고 그 내용을 자세히 제시 프로토콜에 반영 됩니다. 첫째, 우리는 감도 발견 하 고 카메라의 해상도 관심의 공간 스트레인 측정에 대 한 매우 중요. 둘째, 그들은 카메라에 표시 되지 않을 수도 있습니다 흰색 표면에 검은 자국을 대조의 아주...
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
저자 아무 관련이 공개 있다.
저자는 골절 테스트 수행에 그들의 기술 지원에 대 한 자료와 메이 요 클리닉에서 구조 테스트 코어를 감사 하 고 싶습니다. 또한 우리 Ramesh Raghupathy과 Ian Gerstel DIC 스크립트와 DIC 프로토콜의 구체적인 내용을 메이 요 클리닉에 그들의 임기 동안 빅터 Barocas 연구 그룹, 미네소타의 대학에 대 한 개발에 그들의 도움에 감사 하 고 싶습니다는 디지털 이미지 상호 관계 긴장 계산11의 핵심을 수행 하는 기본 오픈 소스 소프트웨어. 이 연구는 Grainger 재단에서 Grainger 혁신 기금에 의해 재정적으로 지원 되었다.
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| Krylon 플라스틱 프라이머 화이트 | Krylon, Peoria, AZ, USA | N/A | 뼈 표면에 부드러운 흰색 마감을 위한 베이스 코트로 사용됨 |
| 수성 아크릴 흰색과 검은색 페인트 | Plaid Enterprises (Ceramcoat), Norcross, GA, USA | N/A | 흰색과 검은색용 페인트 소스 |
| 믹싱 볼 | 특정되지 않음(일반) | N/A | 페인트를 혼합하고 준비하는 데 사용 |
| 폼 브러시 | Linzer Products, Wyandanch, NY, USA | N/A | 뼈 표면에 페인트를 칠하는 데 사용 |
| 칫솔 | Colgate-Palmolive, New York, NY, USA | 확고한 강모 | 얼룩 패턴의 적절한 크기와 분포를 적용하는 데 사용됩니다 |
| Hygenic Orthodontic Resin (PMMA) | Patterson Dental, St Paul, MN, USA | H02252 | 규제 물질 및 적절한 승인으로 구입할 수 있습니다 |
| Kenmore Freezer | Sears Holdings, Hoffman Estates, IL, USA | N / A | 뼈 표본의 -20o< / sup>C 보관 환경을 유지하는 데 사용 |
| 생리적 식염수 (0.9 % 염화나트륨) | Baxter Healthcare, Deerfield, IL, USA | NDC 0338-0048-04 | 표본을 수화하게 유지하는 데 사용됩니다 |
| . 메스와 스크래퍼 | Aspen Surgical(Bard-Parker), Caledonia, MI, USA | N/A | 뼈 표본에서 연조직을 제거하는 데 사용됩니다. |
| Fume Hood | Hamilton Laboratory Solutions, Manitowoc, WI, USA | 70532 | 표본의 포팅을 위한 PMMA를 준비할 때 환기를 위해 사용됩니다. |
| 조명 유닛 | ARRI, 뮌헨, 독일 | N/A | 이미지 캡처를 위한 대상의 조명에 필요한 |
| 고속 비디오 카메라 | Photron Inc., San Diego, CA, USA Photron | Fastcam APX-RS | 파괴 이벤트의 고속 비디오 녹화를 캡처하는 데 사용됩니다 |
| Photron FASTCAM 이미저 및 뷰어 | Photron Inc., San Diego, CA, USA | Ver.3392(x64) | 고속 비디오 녹화를 기록하고 보는 데 사용 |
| 카메라 렌즈 | Zeiss, Oberkochen, Germany | Zeiss Planar L4/50 ZF 렌즈 | 적절한 이미지 해상도 |
| 필요 ABAQUS CAE | Dassault Systemè s, Waltham, MA, USA | 버전 6.13-4 | 관심 영역을 정의하고 유한 요소 메시를 생성하는 데 사용됩니다 |
| MATLAB | Mathworks, Natick, MA, USA | 버전 2015b | 이미지 처리 및 DIC 분석에 사용 |
| TecPlot TecPlot Inc., Bellevue, WA | 변형 필드의 후 처리에 사용 | ||
| 스트레인 계산기 소프트웨어 | Victor Barocas Research Group, University of Minnesota, Minneapolis, MN, USA | http://license.umn.edu/technologies/20130022_robust-image-correlation-based-strain-calculator-for-tissue-systems | 변형장 mov_frames 계산에 사용됨 |
| Matlab script, Mayo Clinic, Rochester, MN,USA | N/A | 고속 비디오 파일에서 압축되지 않은 이미지를 다운샘플링하는 데 사용됨 | |
| convert_imagesize.m | Matlab script, Mayo Clinic, 미네소타주 로체스터, 미네소타주, 미국 | 해당 없음 | 메시 좌표로 이미지 픽셀 좌표를 등록하는 데 사용됨 |
| rrImageTrackGui.m | Matlab script, Mayo Clinic, Rochester, MN,USA | 해당 없음 | 변형을 구하고 스트레인 계산기를 실행하기 위한 이미지 교차 상관을 수행하는 데 사용됨 |
| analyzeFailurePrecursor.m | Matlab script, Mayo Clinic, Rochester, Mn,USA | 해당 사항 없음 | 최대 변형률 성분을 시간적으로 |
| 추적하는 데 사용됨makeMovies.m | Matlab script, Mayo Clinic, Rochester, MN, USA | 해당 없음 | 변형 성분, 변형 성분, 주 변형률, 폰 미제스 변형률 및 변형 에너지의 휴대용 *.avi 동영상을 만드는 데 사용됩니다 |
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.