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.
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방법 논문
방법 골절 디지털 이미지 상관 관계를 사용 하 여 테스트 하는 동안 싱가포르로 대 퇴 골 피 질 긴장을 예상
이 논문에서
요약
초록
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.
서론
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 필....
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프로토콜
모든 실험 기관 검토 위원회 승인을 실시 했다. 샘플 공동에서 해부학 연구소에서 입수 했다.
1. 테스트를 위해 준비 하 고 표본
- 때 대 퇴 골은 테스트를 위해 큐에 동결 전에 적용 된 모든 포장을 제거 하 고 남은 수 분, 지방 예금 또는 부드러운 조직 제거를 마른 수건으로 대 퇴 골을 닦아냅니다. 뼈 시멘트와 조립식된 알루미늄 컵으로 더 중대 한 trochanter 냄비.
- 흰색 플라스틱 뇌관 얇은, 균일 코팅을 달성 하기 위해 뼈 스프레이 가능한 만큼, 입자를 포함 하는 상자를 사용 하 여. 최적의 대비 및 대 퇴 골 표면에 강한 접착에 대 한 페인트의 한 균일 한 층으로 뼈를 돌.
참고: 두께 측정 되지 했다. - 하자 페인트 적어도 5 분 동안 건조. 이것은 제 2에 얼룩 덜 룩 한 방울과 의도 하지 않은 혼합을 피하기 위해 중요 하다.
- 뼈 조직의 건조를 피하기 위해 젖은 천으로 포장.
2. 프로세스 speckling
- 약, 뼈에 좋은 speckling를 위한 페인트의 2 부품 물 1 일부 추가. 검은 색을 만....
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결과
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
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토론
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.......
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공개 사항
저자 아무 관련이 공개 있다.
감사의 글
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.
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재료
| 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 |
참고문헌
- Peters, W., Ranson, W. Digital imaging techniques in experimental stress analysis. Opt Eng. 21 (3), 213427-213427 (1982).
- Kwon, O., Hanna, R. The Enhanced Digital Image Correlation Technique for Feature Tracking During Drying of Wood. Strain. 46 (6), 566-580 (2010).
- Sutton, M. A., Orteu, J. J., Schreier, H. W. Image Co....
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재인쇄 및 허가
