Een reverse engineering systeem wordt gebruikt om gedetailleerde en uitgebreide geometriegegevens van Vertebrale eindplaten op te nemen en te verkrijgen. Parametrische modellen van Vertebrale eindplaat worden vervolgens ontwikkeld, die gunstig zijn voor het ontwerpen van gepersonaliseerde spinale implantaten, het maken van klinische diagnoses, en het ontwikkelen van nauwkeurige eindige element modellen.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Precisie metingen en parametrische modellen van Vertebrale eindplaten
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
Gedetailleerde en uitgebreide meetkundige gegevens van eindplaten van wervels zijn belangrijk en noodzakelijk om de getrouwheid van eindige-element modellen van de wervelkolom, het ontwerp en de verbetering van spinale implantaten te verbeteren, en om degeneratieve veranderingen en biomechanica te begrijpen. In dit protocol wordt een High-Speed en uiterst nauwkeurige scanner gebruikt om morfologische gegevens van eindplaat-oppervlakken om te zetten in een Digital Point Cloud. In het software systeem wordt de puntenwolk verder verwerkt en in drie dimensies gereconstrueerd. Vervolgens wordt een meetprotocol uitgevoerd met een 3D-coördinatensysteem dat is gedefinieerd om elk punt een 3D-coördinaat, drie sagittale en drie frontale oppervlakte curven te maken die symmetrisch op het eindoppervlak zijn aangebracht, en 11 equidistante punten die in elke curve geselecteerd. Metingen en ruimtelijke analyses worden uiteindelijk uitgevoerd om geometrische gegevens van de eindplaten te verkrijgen. Parametervergelijkingen die de morfologie van bochten en oppervlakken vertegenwoordigen, worden op basis van de karakteristieke punten aangebracht. Het voorgestelde protocol, dat modulair is, biedt een nauwkeurige en reproduceerbare methode om geometrische gegevens van Vertebrale eindplaten te verkrijgen en kan in de toekomst helpen bij meer verfijnde morfologische studies. Het zal ook bijdragen aan het ontwerpen van gepersonaliseerde spinale implantaten, het plannen van chirurgische handelingen, het maken van klinische diagnoses en het ontwikkelen van nauwkeurige eindige element modellen.
Inleiding
Een Vertebrale eindplaat is de superieure of inferieure schaal van het wervellichaam en dient als een mechanische interface om stress tussen de schijf en het wervellichaam over te brengen1. Het bestaat uit de Epifysaire RIM, een sterk en solide Bony labrum rond de buitenste rand van het wervellichaam, en de centrale eindplaat, die dun en poreus2is.
De wervelkolom is onderhevig aan een breed scala aan degeneratieve, traumatische en neoplastische aandoeningen, die chirurgische interventie kunnen rechtvaardigen. Onlangs zijn spinale apparaten zoals kunstmatige schijven en kooien op grote schaal g....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Protocol
Deze studie werd goedgekeurd door de Raad voor gezondheidsonderzoek ethiek van het auteurs Instituut. Aangezien cervicale wervel beenderen meer ingewikkelde vormen19hebben, gebruikt het protocol de halswervels als illustratie om relevant onderzoek te faciliteren.
1. voorbereiding van materialen, Scanning en beeldverwerking
- Verzamel een droge halswervel zonder pathologische vervorming of gebroken delen.
- Plaats de wervel verticaal in het perron van de scanner (Figuur 1, Zie tabel met materialen), met de eindplaat naar de camera lens gericht. Gebruik de ....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Resultaten
Met behulp van de uiterst nauwkeurige Optical 3D Range flatbedscanner werden de eindplaten omgebouwd tot meer dan 45.000 digitale punten, die de morfologie adequaat karakteriseren (Figuur 2a, B).
In het Measurement protocol werd de ruimtelijke analyse van eindplaat oppervlakken uitgevoerd. Representatieve bochten werden op het oppervlak aangebracht en gekwantificeerd om de morfologie te karakteriseren (
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
Reverse engineering is steeds en met succes toegepast op het gebied van de geneeskunde, zoals cranioplastiën20, Oral21, en maxillofaciale implantaten21. Reverse engineering-metingen, namelijk productoppervlak digitalisering, verwijst naar de conversie van oppervlakte informatie naar puntenwolkgegevens die gebruikmaken van specifieke meetapparatuur en-methoden. Op basis van dergelijke gegevens kunnen complexe oppervlakte modellering, evaluatie, verbet.......
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Openbaarmakingen
De auteurs verklaren geen concurrerende financiële belangen.
Dankbetuigingen
Dit werk werd gefinancierd door Key discipline bouw project van Pudong Health Bureau van Shanghai (PWZxk2017-08) en de National Natural Science Foundation of China (81672199). De auteurs willen Wang Lei bedanken voor zijn hulp bij het proeflezen van een eerdere versie en Li Zhaoyang voor zijn hulp bij het ontwikkelen van het parametrische model.
....Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Catia | Dassault Systemes, Paris, Frankrijk | https://www.3ds.com/products-services/catia/ | 3D oppervlak model reconstructie, vrije curve en oppervlak bewerken en gegevensverwerking |
| Geomagic Studio | Geomagic Inc., Morrisville, NC | https://cn.3dsystems.com/software?utm_source=geomagic.com&utm_medium=301 | puntwolkgegevensverwerking |
| MATLAB | The MathWorks Inc., Natick, USA | https://www.mathworks.com/ | gegevens analyseren, algoritmen ontwikkelen en modellen maken |
| Optische 3D-bereik vlakbedscanner | Xi’an XinTuo 3D Optical Measurement Technology Co.Ltd., Xi’an, Shaanxi, China | http://www.xtop3d.com/ | oppervlakte geometrische parameters verkrijgen en omzetten in digitale punten |
Referenties
- Wang, Y., Battie, M. C., Boyd, S. K., Videman, T. The osseous endplates in lumbar vertebrae: Thickness, bone mineral density and their associations with age and disk degeneration. Bone. 48, 804-809 (2011).
- Wang, Y., Battie, M. C., Videman, T.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Herprints en machtigingen
