Quantificação de Strain em um modelo suíno de expansão de pele Usando Multi-View Aparelho de som e Isogeometric Cinemática

Resumo

Este protocolo utiliza multi-vista estéreo para gerar modelos tridimensionais (3D) para fora de sequências não calibrados de fotografias, tornando-o acessível e ajustável para um ambiente cirúrgico. Mapas de tensão entre os modelos 3D são quantificados com cinemática isogeometric à base da ranhura, que facilitam a representação de superfícies lisas mais malhas grosseiras que partilham a mesma parametrização.

Resumo

A expansão tecidual é uma técnica popular em cirurgia plástica e reconstrutiva que faz crescer a pele in vivo para correção de grandes defeitos, como queimaduras e nevos congênitos gigantes. Apesar de seu amplo uso, o planejamento e a execução de um protocolo de expansão são desafiadores devido à dificuldade em medir a deformação imposta a cada etapa de insuflação e ao longo do procedimento. Quantificar os campos de deformação é crucial, pois a distribuição do alongamento ao longo do tempo determina a taxa e a quantidade de pele crescida no final do tratamento. Neste manuscrito, apresentamos um método para estudar a expansão tecidual a fim de obter conhecimento quantitativo das deformações induzidas durante um processo de expansão. Este protocolo experimental incorpora análise cinemática estéreo e isogeométrica multi-view em um modelo suíno de expansão tecidual. O estéreo multivisualização permite a reconstrução geométrica tridimensional a partir de sequências de imagens não calibradas. A análise cinemática isogeométrica usa splines para descrever as deformações regionais entre superfícies lisas com poucos pontos de malha. Nosso protocolo tem o potencial de preencher a lacuna entre a investigação científica básica sobre a mecânica da expansão da pele e o ambiente clínico. Eventualmente, esperamos que o conhecimento adquirido com nossa metodologia permita o planejamento do tratamento usando simulações computacionais de deformação da pele de maneira personalizada.

Introdução

A expansão do tecido é uma técnica comum em cirurgia plástica e reconstrutiva que cresce a pele in vivo, para a correcção de grandes defeitos cutâneos ^1. Neumann, em 1957, foi o primeiro cirurgião a documentar este procedimento. Ele implantou um balão abaixo da pele de um paciente e inflado gradualmente ao longo de um período de várias semanas para crescer novos tecidos e ressurgir uma orelha ^2. Pele, como a maioria dos tecidos biológicos, adapta-se a forças e deformações aplicadas, a fim de alcançar a homeostase mecânica. Quando esticado para além do regime fisiológico, pele cresce ^3,

Protocolo

Este protocolo envolve a experimentação animal. O protocolo foi aprovado pelo IRB de Ann e Hospital de Robert H. Lurie Children of Chicago Centro de Pesquisa Animal Care e do Comitê Use a garantir um tratamento humano dos animais. Os resultados para os dois estudos de expansão utilizando este protocolo de ter sido publicado anteriormente ^{16, 31.}

A execução deste protocolo exige uma equipe com competências complementares. A primeira parte do protocolo descreve o procedimento cirúrgico no modelo animal, que requer pessoal com formação médica adequada. A análise posterior, em especia....

Resultados

Esta metodologia tem sido utilizada com êxito para estudar a deformação induzida por diferentes geometrias expansor: rectângulo, esfera e expansores crescente ^{31, 32.} Os resultados correspondentes para a esfera e crescente expansores são discutidas a seguir. A Figura 2 ilustra os três passos de MVS reconstrução modelo. O ponto de partida é uma coleção de fotografias de uma cena estática. O animal com as grades ta.......

Discussão

Aqui, apresentado um protocolo para caracterizar as deformações induzidas durante um processo de expansão de tecido num modelo suíno utilizando multi-vista estéreo (MVS) e cinemática isogeometric (cinemática IgA). Durante a expansão do tecido, pele sofre grandes deformações que vão de uma superfície lisa e relativamente plana para uma forma de cúpula como 3D. Pele, como outras membranas biológicas ^34, responde a esticar produzindo material novo, aumentando em área que pode ser então utiliza.......

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
Suínos miniatura de Yucatan	Sinclair Bioresources, Windham, ME	N/A
Antibióticos	Santa Cruz Animal Health, Paso Robles, CA	sc-362931Rx	Ceftiofur, dosagem 5 mg/kg sabonete cirúrgico intramuscular
à base de clorexidina	Cardinal Health, Dublin, OH	AS-4CHGL(4-32)	4% gluconato de clorexidina esfoliante cirúrgico para as mãos
Meio de transferência de tatuagem	Hildbrandt Tattoo Supply, Point Roberts, WA	TRANSF	Estêncil papel de transferência de tatuagem térmica
Lidocaína com epinefrina	ACE Surgical Supply Co, Brockton, MA	001-1423	Lidocaína Hcl 1% (xilocaína) - Epinefrina 1:100.000, 20 mL
Buprenorfina	ZooPharm, Windsor, CO		1 mg/mL de liberação sustentada, dosagem 0,01 mg/kg intramuscular
Câmera digital	Sony	Alpha33	Câmera digital padrão com 18 - 35  mm, abertura de 3,5 - 5,6. Usado no modo automático, sem flash
Fita métrica	Medline, Mundelein, Illinois	NON171330	Fita métrica retrátil, pano, caixa de plástico, 72 polegadas
Expansores de tecido	PMT, Chanhassen, MN	03610-06-02	4 cm x 6 cm, retangular, 120 cc, série 3610 Expansor de tecido de 2 estágios com porta padrão
ReCap360	Autodesk	N/A	MVS Software, Aplicativo Web: recap360.autodesk.com
Blender	Blender Foundation	N/A	Software de Computação Gráfica, código aberto: blender.org
SISL	SINTEF	N/A	C++ spline libraries, código aberto: https://www.sintef.no/projectweb/geometry-toolkits/sisl/