Summary
Этот протокол использует мульти-вид стерео для создания трехмерных моделей (3D) из некалиброванных последовательностей фотографий, что делает его доступным и регулируются в хирургические вмешательства. карты Штамм между 3D-моделей количественно с сплайн основе isogeometric кинематики, которые облегчают представление гладких поверхностей над грубых сетках, разделяющих ту же параметризацию.
Introduction
Расширение ткани является распространенным методом в пластической и реконструктивной хирургии , который растет в естественных условиях кожи для коррекции больших кожных дефектов 1. Нейман, в 1957 году, был первым хирургом документировать эту процедуру. Он имплантировал баллон под кожей пациента , и накачивал его постепенно в течение нескольких недель , чтобы вырастить новые ткани и возродиться ухом 2. Кожа, как и большинство биологических тканей, приспосабливается к приложенным силам и деформациям, чтобы достигнуть механического гомеостаза. При растяжении за физиологическим режим, кожа становится 3, 4. Одна из центральных преимуществ расширения ткани является производство кожи с правильной васкуляризации и тот же волос подшипника, механические свойства, цвет и текстуру , как окружающие ткани 5.
После его введения шесть десятилетий назад, кожа expansioп широко принят пластической и реконструктивной хирургии и в настоящее время используется для устранения ожогов, больших врожденных дефектов, а также для реконструкции груди после мастэктомии 6, 7. Тем не менее, несмотря на его широкое применение, процедуры расширения кожи может привести к осложнениям 8. Это отчасти из - за отсутствия достаточных количественных данных , необходимых для понимания фундаментальной mechanobiology процедуры и руководства хирург во время предоперационного планирования 9, 10. Основные параметры этого метода являются скорость наполнения, заполняя объем на инфляцию, выбор формы и размера расширителя, и размещение устройства 11, 12. Текущее предоперационное планирование опирается в основном на опыте врача, в результате широкого спектра произвольных протоколов, которые часто отличаются greatlу 13, 14, 15.
Для устранения существующих пробелов в знаниях, представляет экспериментальный протокол для количественной оценки деформации расширения индуцированных в животной модели свиньи расширения ткани. Протокол основан на использовании нескольких проекций стерео (МВС) для реконструкции трехмерного (3D) геометрии из последовательностей двумерный (2D) изображений с неизвестными положениями камеры. Применение сплайнов, представление гладких поверхностей приводит к вычислению соответствующих карт деформации с помощью isogeometric (IgA) описание. Анализ геометрии основан на теоретической основе механики сплошных сред мембран , имеющих явную параметризацию 16.
Характеризуя физиологически соответствующие деформации живых материалов в течение длительного периода времени, по-прежнему остается сложной задачей. Общие стратегиивизуализации биологических тканей включают в себя стереоскопическое корреляции цифровых изображений, коммерческие системы захвата движения с отражательными маркерами, и биплан видео рентгеноскопии 17, 18, 19. Однако эти методы требуют ограничительной экспериментальной установки, как правило , дорого, и были в основном используются для бывших естественных или острого в естественных условиях настройки. Кожа имеет то преимущество, что тонкая структура. Несмотря на то, что состоит из нескольких слоев, дермы в значительной степени ответственны за механические свойства ткани и , таким образом , деформация поверхности имеет первостепенное значение 20; разумные кинематические предположения могут быть сделаны относительно отказа от плоской деформации 21, 22. Кроме того, кожа уже подвергается воздействию внешней среды, что позволяет использовать обычные инструменты визуализации, чтобы захватить его геометрию. ЧАСпрежде чем мы предлагаем использовать МВС в качестве доступного и гибкого подхода к мониторингу виво деформации в кожи в течение нескольких недель , не мешая главно с протоколом расширения ткани. МВС представляет собой метод , который извлекает 3D представление объектов или сцен из коллекции 2D - изображений с неизвестными ракурсами 23. Только за последние три года, несколько коммерческих кодов появились (список материалов для примеров). Высокая точность модели реконструкции с MVS, с ошибками , как низко как 2% 24, делает этот подход , подходящий для кинематической характеристики кожи в естественных условиях в течение длительных периодов времени.
Для того, чтобы получить соответствующие деформационные карты кожи во время расширения ткани, точки между любыми двумя геометрическими конфигурациями совпадают. Традиционно, исследователи в области вычислительной биомеханики использовали конечные сетки элементов и обратный анализ, чтобы получить карту деформации25, 26. IGA подход используется здесь используется сплайн базисных функций , которые предлагают ряд преимуществ для анализа тонких мембран 27, 28. А именно, наличие высоких многочленов степени облегчает представления гладких геометрий даже при очень грубых сетках 29, 30. Кроме того, можно приспосабливать те же базовую настройку параметров для всех участков поверхности, которые обходят необходимость обратной задачи для учета несовпадающих дискретизаций.
Описанный здесь метод открывает новые возможности для изучения механики кожи в соответствующих настройках в естественных условиях в течение длительных периодов времени. Кроме того, мы надеемся, что наша методика является благоприятным шагом на пути к конечной цели развития вычислительных средств для персонализированного планирования лечения в клинических условиях. </ Р>
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Этот протокол включает в себя эксперименты на животных. Протокол был одобрен IRB Энн и Роберта Х. Лурье детской больницы Исследовательского центра Чикаго ухода и использование животных комитета гарантировать гуманное обращение с животными. Результаты двух исследований расширения с использованием этого протокола, были опубликованы в другом месте 16, 31.
Выполнение этого протокола требует команды с дополнительным опытом. Первая часть протокола описывает хирургические процедуры на модели животных, требующая персонал с соответствующей медицинской подготовкой. Последующий анализ, в частности, разделы 4 и 5, включают основные навыки компьютерного программирования на C ++ и Python, а также использование командной строки оболочки.
1. Хирургическая процедура для размещения Expander
Примечание: Сотрудники, участвующие в операции, должны быть вымыты и gowned в стерильной форме. Sterilе полотенца и простыни применяются вокруг операционного поля для поддержания стерильности. Все инструменты, шовные и тканевые экспандеры принимаются в стерильной упаковке и обрабатываются только стерильным персоналом. Стерильность оперативного сайта не должна быть нарушена, пока процедура не завершена.
- Акклиматизироваться один-месяц-летний мужчина Юкатана мини - свиней в стандартный корпус в течение одной недели, и кормить вволю.
- В день операции, анестезию животного с помощью кетамина / Ацепромазин для индукции (4 - 6 мг / кг), а затем изофлуран для технического обслуживания. Оценка глубины анестезии путем мониторинга глазного рефлекса. Кроме того, мониторинг жизненно важных функций (частота сердечных сокращений, температура тела, частота дыхания, и / или ответ зажать с помощью щипцов ткани). Применение глазной мази для глаз для защиты от ссадин роговицы.
- Администрирование предварительно процедурный антибиотики и очистить кожу спины с хлоргексидином на основе хирургического мыла. Передача четыре 10 х 10 см 2 сетки, два на каждой сторонеживотное, с 1 см линии разметки на свиной кожи с использованием передачи татуировки среды. Сетки соответствуют следующим четыре регионов: левая ростральных, правые ростральному, левые хвостовой и правый хвостовых. Используйте шаблон со ссылкой средней линии, чтобы обеспечить симметричное расположение шаблонов сетки.
- Создание сетки на бумаге, прослеживая сетку очерчивает сильно шариковую ручку. Вымойте область на животных, где сетка должна быть помещена с изопропиловым спиртом.
- Применение сетки (перо с чернилами стороной вниз) непосредственно на кожу. Спирт служит для пиявки некоторых красок от бумаги, перенося сетками на кожу животного.
- Вводят местный анестетик (1% лидокаина с 1: 100 000 адреналина) подкожно в месте каждого планируемого разреза.
- Сделайте надрез по обе стороны от животного в средней точке между двумя сетками.
Примечание: Разрезы расположены на левой и правой стороне животного между 2 сеток наэта сторона. Существует левый односторонний надрез и правый сторонний надрез - Используйте кровоостанавливающий разработать подкожный туннель под сеткой интересов. После разработки туннеля, вставьте расширитель под сеткой.
Примечание: Туннели помещаются под любой сеткой, которая будет иметь расширитель ткани. - Установите порт для расширителя инфляции удаленно через подкожный туннель развитом аналогичным образом вдоль средней линии спины животного. Ремонт ран по ушиванию.
- В послеоперационном период лечения животного с профилактическими антибиотиками (цефтиофур 5 мг / кг внутримышечно один раз), а также анальгетики (бупренорфин 0,05 - 0,1 мг / кг) с помощью внутримышечной инъекции каждых 12 ч в течение 4-х доз, с дополнительными дозами доступными для доказательства дистресса животных.
- Наблюдайте животное непрерывно в течение 2 часов после операции, в том числе рутинного измерения жизненно важных признаков, пока они не возобновили ходьбу и способны поддерживать нормотермию. Дом не животное в отдельной клетке и монитор, пока ят способен самостоятельно ходить на все 4 ноги перед передачей его обратно в нормальной области жилищного и оставить его без присмотра.
- После Сразу после анестезии периода восстановления, проверьте животное ежедневно, чтобы оценить заживление ран. Удалить Швы 14 дней после операции. Эти разрезы не требуют перевязок. Оставьте надрезы, чтобы зажить в течение 3 - 4 недель до начала расширения
Протокол 2. Инфляция
Примечание: Выбор времени вздутий и количества раствора, используемых в каждом расширителя зависит от того, конкретный вопрос изучается. Для того, чтобы охарактеризовать влияние различных геометрий расширителя, подходящий протокол для выполнения пяти шагов инфляции на 0, 2, 7, 10 и 15 дней, чтобы достичь наполнения объемов 50, 75, 105, 165 и 225 см соответственно.
- Перед каждый шаг инфляции, успокоительное животное управляющего кетамин (4 - 6 мг / кг) и дексмедетомидин на 20 - 80 мкг / кг.
Примечание: Дексмедетомидин являетсяп альфа-адренергические агонисты, которые могут быть отменены с атипамезолом (1: 1 объем: объем), чтобы облегчить более быстрое восстановление; Однако этот уровень седации не может быть достаточным, чтобы животное терпеть расширение без излишнего риска причинения вреда животному или обработчиков. Если это так, то управлять общим наркозом путем доставки изофлурана через маску вентиляцию после индукции кетамина / Ацепромазина. - Приложить две пластиковые гибкие меры ленты на кожу животного с помощью хирургической ленты. Поместите меры ленты между сетками на левой и правой сторон.
- Поместите животное на одной стороне и приобрести 30 фотографий сцены из многих различных углов, как это возможно.
Примечание: Цель состоит в том, чтобы захватить геометрию двух сеток, видимых, когда животное лежит вниз на одной стороне.- Во-первых, положение камеры над животным и склоняется к хвостовой части, чтобы сделать снимок, где татуированные сетки полностью видимы и заполнить кадр.
- MОве по кругу вокруг животного в арке из хвостовых в ростральное направление, фотографирование по пути, гарантируя, что для каждой фотографии, татуированные сетки, которые видны появляются полностью в кадре.
- В то же время, стараются максимизировать пространство, что сетки занимают в кадре. Идеальный выстрел будет захватить спину животного с татуировкой сеток и только малыми областями фона.
- Затем установите камеру на брюшной стороне, чтобы захватить угол выстрела, который приблизительно параллельно земле и фотосъемку в арку из вентральной к дорсальной области.
Примечание: Количество фотографий не является фиксированной величиной. Для хорошей реконструкции, каждая точка татуировкой сетки должна быть по крайней мере 3 фотографий; 30 фотографий в общей сложности это достаточное количество для успешной реконструкции геометрии.
- Поместите животное на противоположную сторону и занять 30 фотографий двухОстальные сетки следующих те же самые шаги, описанные выше.
- Выполните шаг инфляции путем нахождения удаленного порта и заполнений инъекционного необходимого количества солевого раствора, соответствующего протокол расширения интереса. Используйте стерильный 0,9% инъекционный раствор.
- Найдите порты и приготовительный на коже животного с изопропиловыми спиртовыми салфетками. Доступ к порту с помощью стерильной 25-го калибра бабочка иглы, прикрепленной к шприцу, заполненный стерильной инъекционной солевым раствором.
Примечание: Как описано выше, порты туннелируется подкожно в положении на передней средней линии спины во время размещения расширителя. - Вводят желаемое количество физиологического раствора. Пожалуйста, обратитесь к примечанию в начале данного раздела объемов инфляции инжектированных на каждом этапе процесса расширения.
- Найдите порты и приготовительный на коже животного с изопропиловыми спиртовыми салфетками. Доступ к порту с помощью стерильной 25-го калибра бабочка иглы, прикрепленной к шприцу, заполненный стерильной инъекционной солевым раствором.
- Повторите шаги приобретения фото после инфляции.
- После того, как протокол инфляции завершен, эвтаназии животных.
- Администрирование общегоанестезия путем доставки изофлурана через маску вентиляцию после индукции кетамина / Ацепромазина. Оценка глубины анестезии путем мониторинга глазного рефлекса. Кроме того, мониторинг жизненно важных функций (частота сердечных сокращений, температура тела, частота дыхания и / или ответа зажать пинцетом ткани).
- Эвтаназии животное путем внутривенной передозировки пентобарбитала 90 - 100 мг / кг. После передозировки пентобарбитала для эвтаназии, подтверждает смерть отсутствия обнаруживаемой сердцебиение с использованием пульсоксиметр и пальпации пульса, а также отсутствие спонтанных дыханий.
3. Multi-стереоизображение Реконструкция
- Используйте коммерчески доступное программное обеспечение для загрузки файлов изображений и реконструировать геометрические модели.
- Запустите программу MVS в браузере и войти.
- Выберите фото в 3D в верхнем левом углу.
- Нажмите добавить фотографии, перейдите к месту нахождения имвозраст и вручную выбрать 30 фотографий, соответствующих одной модели.
- Название модели и нажмите на кнопку Создать
- Подождите, пока модель будет создана. Это может занять несколько минут. Нажмите на панель справа , чтобы вернуться к исходной целевой странице программного обеспечения.
Примечание: Приборная панель показывает репрезентативные изображения геометрических моделей, созданных пользователем. - Поместите курсор на модель, которая только что была создана. Поместите курсор в правом нижнем углу модели изображения. Нажмите загрузки и выберите OBJ.
4. сплайн поверхности Fit
- для обработки геометрических моделей Использование программного обеспечения с открытым исходным кодом.
- Нажмите File-> Import-> OBJ , чтобы импортировать файл , созданный с помощью программного обеспечения MVS. На нижней части 3D View нажмите на Viewport Shading и Селект Texture. Посмотрите на вкладку справа от 3D - вида с подменю: Transform, Grease Pencil, View, 3D Карандаш и т.д. Нажмите на Shading и выберите Shadeless.
- Щелкните правой кнопкой мыши на геометрии, чтобы выбрать его. На нижней части 3D View выберите режим редактирования для визуализации треугольной сетки.
- Выберите один за другими узлами на см маркировок рулетки 1.
- Для того, чтобы выбрать точку, щелкните правой кнопкой мыши на нем и выберите пункт. Координаты для точки отображаются на вкладке на правой стороне 3D View. Выделите и скопируйте координаты выбранной точки в текстовый файл.
- Повторите эту операцию для всех точек на см маркировки рулетки 1.
- Сделайте это для обеих рулеток. Примеры координат текстовых файлов обеспечиваютд: tape1.txt, tape2.txt.
Примечание: Если нет узлов сетки на точке интереса, подразделяют сетки до тех пор, пока узел в точке интереса. Для того, чтобы разделить сетки выбрать три вершины треугольника, нажав клавишу Shift , и щелкнув правой кнопкой мыши на вершинах. Затем нажмите на кнопку Разбить на вкладке появляется на левой стороне 3D View. Эта операция добавляет еще три узла внутри выбранного треугольника.
- Выберите 11 х 11 точек сетки и сохранить координаты 121 точек в текстовый файл в структуре , показанной на рисунке 1.
- Аналогично тому, что было сделано для рулеток, чтобы выбрать точку сетки, щелкните правой кнопкой мыши на ней, точка будет выделена. Координаты для точки будут отображаться на вкладке на правой стороне 3D View. Выделите и скопируйте координаты выбранной точки в текстовый файл
Примечание: Нумерация точек сетки является ALWAYS каудально ростральная и от средней линии спины в сторону брюшной области. Это упорядочение гарантирует, что пространство параметров соответствуют для любых двух пластырей. В качестве примера, файл gridReference.txt , который содержит координаты 121 точек кожного пластыря обеспечивается.
- Аналогично тому, что было сделано для рулеток, чтобы выбрать точку сетки, щелкните правой кнопкой мыши на ней, точка будет выделена. Координаты для точки будут отображаться на вкладке на правой стороне 3D View. Выделите и скопируйте координаты выбранной точки в текстовый файл
- Скачать, скомпилировать и установить C ++ библиотеки сплайна. Файл splineLibraryInstallation.txt содержит ссылку на исходный код библиотеки сплайн и инструкции по установке.
- Компиляция исходного кода generateCurve.cpp генерировать исполняемый generateCurve
Примечание: Программа generateCurve должен быть собран только один раз. Для компиляции C ++ исходный код и сгенерировать исполняемый файл следовать инструкциям в верхней части исходного кода файла generateCurve.cpp. - Используйте программу generateCurve , чтобы соответствовать шлицы с рулетками и к точкам сетки. Чтобы запустить исполняемый файл в Bзолы оболочки, тип
каталог $ ./generateCurve- После запуска программы она предложит пользователю ввести путь к файлу, содержащему координаты рулеткой. Затем программа запросит имя для выходного файла. Добавьте терминации .g2 к имени файла.
Примечание: Прекращение .g2 означает ие инструменты, и связан с библиотеками сплайна. Два примера сплайн файлов , соответствующих рулетки доступны с этим протоколом (tape1.g2, tape2.g2).
- После запуска программы она предложит пользователю ввести путь к файлу, содержащему координаты рулеткой. Затем программа запросит имя для выходного файла. Добавьте терминации .g2 к имени файла.
- Используйте скрипт scalePoints.py Python для масштабирования точек сетки. Запуск программы в командной строке Bash оболочки с тремя аргументами: имя файла точек сетки и имена файлов шлицы, соответствующие рулетками
каталог $ питон scalePoints.py gridReference.txt tape1.g2 tape2.g2
Примечание: Сценарий scalePoints.py импортирует сценарии B_spline.py и NURBS_Curv e.py, поэтому все три сценария должен быть в той же папке. - Компиляция исходного кода generateSurface.cpp генерировать исполняемый generateSurface.
Примечание: Этот шаг нужно сделать только один раз. Более подробные инструкции можно найти в начале исходного кода файла generateSurface.cpp. - Используйте программу generateSurface , чтобы соответствовать поверхности сплайн к точкам сетки. Запустите исполняемый generateSurface на Баш оболочки
каталог $ ./generateSurface- Запуск программы в оболочке запросит имя файла, содержащего масштабированные точки. Затем он запросит имя выходного файла. Добавьте терминации .g2 к выходному файлу.
Примечание: Прекращение .g2 предлагается библиотеками сплайна и стенды для их инструментов. Файлы gridReference.g2 и gridDeformed.g2 приводятся в качестве примеров.
- Запуск программы в оболочке запросит имя файла, содержащего масштабированные точки. Затем он запросит имя выходного файла. Добавьте терминации .g2 к выходному файлу.
- Запустите Python в командной строке Bash оболочки
каталог $ питон
Примечание: Python инициализирует интерпретатор, который представляет собой интерфейс , аналогичный интерфейс оболочки , которая будет показывать новую среду командной строки >>> - Импорт сценария expansionIGA.py , который содержит функцию , называемую evaluateMembraneIGA
>>> от expansionIGA импортного evaluateMembraneIGA - Вызов функции evaluateMembraneIGA для расчета карт деформации.
Примечание: Эта функция принимает в качестве аргументов:
Имя файла опорной поверхности
Имя файла деформированной поверхности
Разрешение оценки (сколько баллов оцениваются в каждом направлении)
Минимальное значение площади растяжения используется для масштабирования контура участка
Максимальное значение площади растяжения используется для масштабирования контура участка
Минимальное значение растяжения в продольном направлении с намиред масштабировать контуры
Максимальное значение растяжения в продольном направлении используется для масштабирования контуров
Минимальное значение простирания в поперечном направлении используется для масштабирования контуров
Максимальное значение растяжения в поперечном направлении используется для масштабирования контуров
Расстояние между линиями сетки на контурном участке
Имя выходного файла- Например, запустить
>>> evaluateMembraneIGA ( 'gridReference.g2', 'gridDeformed.g2', 250, 3, 0,5, 2, 0,5, 2, 0,5, 25, 'деформации')
Примечание: Эта команда будет создавать и сохранять шесть выходных файлов. Обратите внимание , что последний аргумент в приведенном выше примере является деформация выходного файла, таким образом, файлы , которые будут сгенерированы являются:
deformation_theta.png: контурная участок площади участка
deformation_theta.txt: таблица значений , соответствующих контур участок зона растяжения
deformation_G1.png: контур участка натяжного Алонг продольная ось животного
deformation_G1.txt: таблица значений , соответствующих контур участок тянется вдоль продольной оси животного
deformation_G2.png: контурный график компоненты растягивания в поперечных осях животного
deformation_G2.txt: таблица значений , соответствующих контур участок компонента на участке в поперечных осях животного
Примечание: Не следует путать прекращение сплайн файлов, .g2, с вектором G2. Сплайн файлы заканчивая .g2 следуя правилам именования библиотеки сплайна. С другой стороны, векторы G1 и G2 обозначают продольные и поперечные направления по отношению к животным.
Примечание: Файлы контура создаются с различными особенностями в четырех углах, чтобы облегчить интерпретацию пространства параметров: Black пиксельных: большинство хвостовых, наиболее дорсальной точки; Красный угол пикселя: МОСт ростральный, наиболее дорсальная точка; Зеленый угол пикселя: наиболее каудально, наиболее вентральной точка; Синий пиксель угол: наиболее ростральной, наиболее вентральной точка.
- Например, запустить
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Эта методика была успешно использована для изучения деформации , вызванной различным расширитель геометрии: прямоугольник, сферой и серповидных расширителями 31, 32. Результаты, соответствующие сферы и полумесяц расширителей обсуждаются в следующем. На рисунке 2 показаны три стадии реконструкции модели MVS. Отправной точкой является коллекция фотографий из статической сцены. Животное с татуировкой сеток и рулетками лежало неподвижно, как фотографии были взяты из разных углов. Алгоритм MVS совпадающая особенности между фотографиями извлечь 3D-координаты. В результате была создана геометрическая модель, состоящая из треугольной сетки с текстурой.
Протокол, описанный здесь, может быть использован для исследования различных аспектов процесса расширения ткани. измененияв региональных штаммах, вызванных сфера и серповидных расширителями являются одним из важных аспектов процесса расширения, так как это приводит к региональным изменениям в количестве кожи взрослого. Оба устройства были заполнены до того же объема в каждый момент времени. Пять шагов инфляции были выполнены на 0, 2, 7, 10, и 15 дней, чтобы генерировать наполнения объемы 50, 75, 105, 165 и 225 куб. На рисунке 3 показаны фотографии расширенных сеток кожи в конце каждого шага инфляции. Расширители растягиваются кожа и деформация была очевидна искажением решетки с течением времени.
Для каждой конфигурации сетки поверхность сплайн был сгенерирован, как описано в разделе протокола. Деформации были рассчитаны путем выбора ссылки и деформированную сетку , как показано на фиг.1. Результаты двух различных типов анализа обсуждаются здесь. Для изучения хронической деформации, свинья в день 0 была выбрана в качестве тон ссылается конфигурации и по сравнению со всеми другими точками времени. Сравнивая конец каждого шага инфляции к результатам эталонной конфигурации в контурных графиках , показанных на рисунке 4. Методология, представленная здесь, извлекает три меры деформации. Изменение площади обозначается & thetas, на участке в продольном направлении, называется λ G1, G2 , и λ является растяжение в поперечном направлении, как показано на рисунке 1. Прогрессирование изменений площади и тянется в двух ортогональных направлениях для сферы и полумесяца расширителей изображены на рисунке 4. Сплайн поверхности, как правило, гладкая и, следовательно, соответствующие контурные графики были гладкими. Тем не менее, крупность сетки свидетельствует контуры, которые показали выборочные функции. Более тонкая сетка позволит повысить точность воспроизведения карт деформации. Тем не менее, различия между различными расширителя геометрий сразу appareнт и количественному. Несмотря на то, оба расширители были заполнены до того же объема, сферический расширитель индуцирует большую деформацию. Пространственное изменение контурных участков показало, что кожа растягивается больше в центре расширителя по сравнению с периферией сетки. Результаты приведены в таблице 1.
Второй анализ состоял из определения острой деформации на каждом этапе инфляции. В этом случае опорная конфигурация была сетка непосредственно перед расширением, а деформируется сетка в том, что сразу же после стадии инфляции. Деформации, вызванные на каждом этапе инфляции были удивительно похожи на среднем между различными моментами времени. Резюме приводятся в таблице 2. В среднем, деформация была близка к 1 (где 1 будет отсутствием деформации). Осмотр контурных карт , показанных на рисунке 5 представлены очевидные пространственные вариации, Несмотря на то, почти не было деформации в среднем, некоторые зоны сетки растянулись в то время как другие были уменьшились по отношению к эталону. Подобно анализ хронической деформации, центральные регионы были те, которые тянулись больше всего.
В обеих острых и хронических случаях, продольные и поперечные участки показали четкую тенденцию указывающей анизотропии. Кожа, как и большинство коллагеновых тканей, показывает предпочтительную ориентацию волокон , способствуя анизотропный механический откликом 25. В случае кожи в задней части свиньи, волокна , как полагают, выровнены в поперечном направлении 33. Наши эксперименты показали, что в процессе расширения кожи, растягивается в продольном направлении всегда были выше, чем в поперечном направлении. Это было верно и для сферы и серповидных расширителей, во всех временных точках, а также для острой и хронической деформации КонтоУрс. Этот результат подтверждает гипотезу о том, что анизотропия кожи может влиять деформации, индуцированные в ходе процедуры расширения ткани.
Рисунок 1: Сетка Конфигурация и пространство параметров. Сетки татуировка на спине животных и сфотографироваться с рулетками в месте для того, чтобы масштабировать геометрические модели (вверху). Деформация между ссылкой и деформированной конфигурации характеризуется тремя переменными: область изменения & thetas, продольное растяжение λ G1, и поперечное растяжение λ G2 (вверху). Сетка последовательно параметризована нумерация точек всегда от хвостового к ростральному и от спины к брюху направлениям (слева внизу). Выход анализа является контурным графиком по параметру пространства. Контуры обозначены по углам с один пиксель, который Takэс цвет черный, красный, зеленый и синий, для облегчения идентификации хвостового, ростральнее, спинной и брюшной стороны (внизу справа). Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.
Рисунок 2: Вид на несколько Стерео Реконструкция процесса расширения. МВС представляет собой алгоритм от компьютерного зрения, который принимает в качестве входных фотографий с разных ракурсов с неизвестными позициями камеры (слева). Алгоритм соответствует функции через изображения, чтобы найти 3D координаты (в центре). Результатом алгоритма является треугольной сетки с текстурой наложенных друг на друга (справа). (Рисунок адаптирован с разрешением 31) Пожалуйста , нажмитездесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.
Рисунок 3: Расширение сферы и Crescent расширителей. Сфера (верхняя строка) и полумесяц (нижний ряд) расширители были помещены под татуированной кожи на спине свиньи и накачана в дни 0, 2, 7, 10 и 15 дней, чтобы произвести заполняющие объемы 50, 75, 105, 165 и 225 куб. (Рис адаптирован с разрешением 31). Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.
Рисунок 4: Хроническая Деформация индуцированной сфер и полумесяц расширители. Татуированный сетки были преобразованы в сплайн поверхности для анализа (строки 1 и 2).Принимая ссылку, чтобы быть сетка в день 0, были рассчитаны три меры деформации. Изменение района показали прогрессивно более высокие значения с течением времени, с более высокой деформации в центральной зоне расширителя, и более высокой деформации в области по сравнению с серп (строки 3 и 4). Продольные участки (строки 5 и 6) напоминали область простирается в то время как поперечные отрезки (строки 7 и 8), показал полосу деформации и меньше участка по сравнению с продольным направлением. (Рисунок адаптирован с разрешением 31) Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.
Рисунок 5: Острая Деформация индуцированной сфер и полумесяц расширители. Принимая в качестве эталона конфигурации непосредственно перед стадией инфляции, а такжедеформируется конфигурация сразу после инъекции раствора в детандер, были рассчитаны острые деформации. карты Деформационные были гладкие, тем не менее, некоторые краевые эффекты были заметны и крупность дискретизации нашла свое отражение в споте-подобные формах деформации. Изменения Площади (строки 1 и 2) показали, региональные различия, с более высоким простиранием в области, соответствующий расширитель. Отрезки были схожи в разные моменты времени. Же тенденция может быть видна на продольные участки (строки 3 и 4). Поперечные участки (строки 5 и 6) показали более однородные распределения и более низкие значения по сравнению с продольным случаем. (Рисунок адаптирован с разрешением 31) Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.
| Время [дни] | Объем [см] | Θ изменить площадь | Продольная простирания λ G1 | Поперечная простирания λ G2 | |||||||
| Максимум | мин | средний | Максимум | мин | средний | Максимум | мин | средний | |||
| 0 | сфера | 50 | 1,44 | 0,71 | 0,98 | 1,37 | 0,76 | 1 | 1,17 | 0,84 | 0,97 |
| 0 | полумесяц | 50 | 1,46 | 0,76 | 0,98 | 0,79 | 1 | 1,17 | 0,84 | 0,98 | |
| 2 | сфера | 75 | 1,74 | 0,68 | 1,08 | 1,51 | 0,73 | 1,08 | 1,19 | 0,75 | 1 |
| 2 | полумесяц | 75 | 1,43 | 0,66 | 1 | 1,31 | 0,65 | 1 | 1,26 | 0,77 | 1 |
| 7 | сфера | 105 | 0,01 | 0,69 | 1,21 | 1,7 | 0,75 | 1,13 | 1,32 | 0,84 | 1,07 |
| 7 | полумесяц | 105 | 1,66 | 0,83 | 1,15 | 1.4 | 0,87 | 1,11 | 1,33 | 0,86 | 1,03 |
| 10 | сфера | 165 | 2,26 | 0,74 | 1,36 | 1,76 | 0,77 | 1,21 | 1,39 | 0,83 | 1,11 |
| 10 | полумесяц | 165 | 1,86 | 0,87 | 1,26 | 1,58 | 0.8 | 1,15 | 1,45 | 0,83 | 1,09 |
| 15 | сфера | 225 | 2,77 | 0,72 | 1,52 | 2,01 | 0,69 | 1,29 | 1,47 | 0,89 | 1,18 |
| 15 | полумесяц | 225 | 1,87 | 0,83 | 1,32 | 1,46 | 0,84 | 1,17 | 1,44 | 0,92 | 1,14 |
| 21 | сфера | 225 | 3,09 | 0,93 | 1,7 | 2,13 | 0.9 | 1,33 | 1,62 | 0,98 | 1,27 |
| 21 | полумесяц | 225 | 2,25 | 0,87 | 1,49 | 1,66 | 0,85 | 1,25 | 1,67 | 0,96 | 1.2 |
Таблица 1: Резюме хронической деформации. Штаммы были рассчитаны с первоначальной конфигурации в качестве эталона и сравнения заплаты в конце каждого шага инфляции по отношению к нему. Среднее значение деформации отнести к сфере расширителя достиг 1,70 на 21-й день в то время как серп расширитель деформируется 1,49 в области к концу расширения. Был значительным пространственные вариации и максимальное и минимальное значения варьировались по отношению к среднему. Продольные участки достигли 1,33 и 1,25 для сферы и полумесяца расширителей соответственно, в то время как поперечные участки были ниже, со значениями 1,27 и 1,20. (Таблица адаптирована с разрешения
ontent»ВКИ: держать-together.within-страницу =„1“> Таблица 2:.. Резюме острой деформации Штаммы были рассчитаны с конфигурацией перед расширением в качестве ссылки и конфигураций сразу же после стадии инфляции как деформированная сетка На средние, обе сфера и полумесяц расширители показали то же тенденцию, со значениями, близких к 1, что не будет указывать на отсутствии деформации. Однако из-за пространственные вариации, мы измерили максимальные изменения площади были выше, чем 1,60 для сферы и 1,50 для серпа. тянется в продольном и поперечном направлениях были анизотропными, с максимальными значениями продольных участков почти всегда выше , чем поперечных участках. (Таблица адаптирована с разрешения 31) Время [дни] расширитель Объем [см] Θ изменить площадь Продольная простирания λ G1 Поперечная простирания λ G2 Максимум мин средний Максимум мин средний Максимум мин средний 0 сфера 50 1,32 0,72 0,98 1,44 0,75 1 1,23 0.83 0,97 0 полумесяц 50 1,5 0,71 0,98 1,3 0.8 1 1,21 0,84 0,98 2 сфера 75 1,36 0,69 0,98 1,26 0,66 1 1.2 0.8 0,98 2 полумесяц 75 1,31 0,61 0,98 1,24 0.8 1,01 1,34 0,68 0,97 7 сфера 105 1.4 0,79 0,98 1,3 0,57 1 1.2 0,77 0,98 7 полумесяц 105 1,37 0,59 1 1,6 < / TD> 0,83 1,02 1,16 0,77 0,98 10 сфера 165 1,6 0,73 1,01 1,35 0.6 1,02 1,25 0,75 0,99 10 полумесяц 165 1,48 0,58 1,01 1,42 0,75 1,02 1,22 0,77 1 15 сфера 225 1,27 0,73 1,01 1,35 0,55 1,02 1,22 0,79 0,98 15 полумесяц 225 1,34 0,54 1,02 1,37 0.8 1,02 1,32 0,81 1
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Здесь мы представили протокол для характеристики деформации, индуцированной в ходе процедуры расширения тканей в модели свиньи с использованием нескольких проекций стерео (MVS) и isogeometric кинематики (IgA кинематики). Во время расширения ткани, кожа претерпевает большие деформации, идущие от гладкой и относительно плоской поверхности к куполообразной форме 3D. Кожа, как и другие биологические мембраны 34, реагирует растягиваться, производя новый материал, увеличиваясь в области , которая может быть затем использован для реконструктивных целей 35. Таким образом, точное определение участка, полученный с помощью расширителя имеет решающее значение для понимания механизмов, которые регулируют адаптацию кожи. Планирование процедуры расширения является сложной задачей , так как тканевые экспандеры бывают разных размеров и форм, распределение растяжения не является равномерным по всей расширенной области , и это зависит от местоположения и уровня инфляции 11,исх "> 36. Имея протокол , чтобы точно оценить расширения-индуцированной деформации и способны решить большие деформации, 3D - формы, а также региональные вариации, открывает новые возможности для изучения механического регулирования роста кожи, и может в конечном итоге привести к количественным инструментов предоперационного планирования . для достижения этой цели мы разработали неинвазивные, доступные и гибкие методологии для измерения деформации в модели свиньи расширения кожи 32.
Критические шаги
Животные модели для расширения ткани хорошо изучены в течение более двух десятилетий 37. Свиная кожа показывает сопоставимые свойства человеческого кожного покрова. Кроме того, расширение кожи у свиней следует той же процедуре , как это было бы сделано в организме человека 38. Процедура расширения ткани является краеугольным камнем для успеха этого протокола. Опытные хирурги, специалисты по расширению тканей, выполненных в techniquе в животной модели, представленные здесь.
Кожа удобно подвергается воздействию внешней среды , и это тонкая мембрана, поэтому ее деформации можно охарактеризовать точки слежения на ее поверхности 17. МВС предлагает гибкую и доступную технику для изучения 3D деформации кожи в естественных условиях в течение длительного периода времени. Этот алгоритм принимает в качестве входных данных набора фотографий из статической сцены и использует согласование функций через фотографии для извлечения 3D координат. MVS реконструкция и последующее кинематический анализ критически зависят от этапов приобретения фото этого протокола.
Модификации и устранение неисправностей
Во время расширения ткани, устройство может мигрировать из сетки из-за движения животных и расшатывание кармана, в котором расширитель первоначально был помещен. Если расширенная область перемещается за пределы сетки, расширитель должен быть выкачан и удален. Это прoblem встречен с использованием протокола в один из восьми сеток 31, 32. Расширители могут также протекать, если они неисправны или проколоты во время протокола инфляции. Это также ставит под угрозу справедливость эксперимента и безопасность животного, поэтому расширитель должен быть удален. Эта проблема встречается с использованием этого протокола в один из восьми сеток 31, 32.
Реконструкция MVS может быть сложным для некоторых наборов фотографий из - за эффектов освещения, отсутствие внимания, и фонового шума 23. Несмотря на то, что коммерческие инструменты для МВСА являются мощными, если результаты не являются достаточно точными на первом, следующие шаги по устранению неполадок всегда исправили проблему на нашем опыте: вручную удалить фон на фотографиях; выбрать подмножество фотографий с более пристальным вниманием и отказаться от размытых Iмаги; вручную выбрать совпадающие точки через фотографии в коммерческом программном интерфейсе.
Ограничения техники
Как обсуждалось выше, свиной покровы похож на человека 38, тем не менее, все еще существуют различия. Таким образом, свиньи модель не должна полностью предсказание протоколов расширения человеческой ткани 37. Другим ограничением протокола является отсутствие коммерческих инструментов или удобного программного обеспечения для анализа геометрических моделей. В настоящее время, после того, как геометрия генерируется через MVS, анализ выполняются с собственным кодом, который состоит из C ++ и Python скриптов. В то время как с одной стороны, предлагаемый метод является творческим и предлагает доступный и удобный способ изучить механику мягких тканей в течение длительного периода времени, анализ данных зависят от технологий , которые только были популярны в течение последнего десятилетия 27. Для Circumвентиляционный это ограничение, мы обеспечиваем нашу реализацию сплайн подпрограмм с этим представлением. Еще одно ограничения является ограничением татуированной сетки для отслеживания хронических деформаций. Потребность в татуированной сетки затрудняет перевод протокола клинических параметров.
Значимость техники в отношении существующих / альтернативные методы
В настоящее время врачи в основном полагаются на свой опыт во время предоперационного планирования процедур расширения тканей, что привело к широкому разнообразию произвольных протоколов , которые часто отличаются значительно 13, 14, 15. Протокол, представленные здесь, рассматриваются существующие пробелы в знаниях путем количественной оценки деформации расширения индуцированных в животной модели свиньи расширения ткани. Насколько известно автору, это является первым протоколом для количественной оценки непрерывных отображений деформации на значительные участки ткани кожи <SUP класс = "Xref"> 31, 32.
Протокол является инновационным, неинвазивным, доступным и гибким; она опирается на недавние события в алгоритмах компьютерного зрения, таких как MVS, и численного анализа, таких как IGA кинематики. MVS продвинулась интенсивно в последнее десятилетие, достигнув ошибки реконструкции столь же низко как 2% 24. Рост коммерчески доступное программное обеспечение, а также открытым исходный код демонстрирует высокую популярность этого метода 41. MVS является доступным, поскольку она требует только цифровой фотоаппарат и фотографии сделаны без калибровки положения камеры. В отличие от других методов , таких как реконструкция стерео требует дополнительного оборудования для контроля расположения камеры 17. MVS является гибкой, поскольку она может быть выполнена в различных сценариях, до тех пор, как фотографии могут быть взяты из разных углов. Это функция, которая становится больше ReleВанты при рассмотрении потенциального клинического применения. В противоположность этому , другие методы , такие как отслеживание движения требуют определенной настройки и не могут быть выполнены в произвольном месте 18. Еще одной особенностью МВС является производство 3D геометрии. Другие методы, такие как цифровая корреляция изображений (DIC), являются предпочтительными для отслеживания 2D движений 39. Представленные здесь результаты продемонстрировали способность коммерческих алгоритмов точно реконструировать 3D-формы, индуцированные в процессе расширения ткани.
Из 3D геометрии, деформации должны быть рассчитаны. Этот протокол основан на использовании сплайн поверхности IGA кинематики. Шлицы являются полезными , поскольку несколько контрольных точек параметризовать гладкие геометрии с высокой непрерывностью , которые необходимы для анализа тонких мембран 40. Наибольшее преимущество сплайнов в этом приложении является понятием параметрического пространства. Другие методы, такие как конечная EleМенты, отсутствие глобального домена параметров. В то время как это удобно для некоторых задач, таких как моделирование нерегулярных пятен (например, пластыри с отверстиями), имеющих явную параметризацией позволяет определить отрезки между любыми двумя конфигурациями в прямой манере. Так, например, были показаны здесь два различных анализы: хронические и острые деформации. Для расчета напряжений в сетях с этим протоколом, достаточно, чтобы обеспечить шлицы двух поверхностей, представляющих интерес, так как все поверхности имеют один и тот же домен параметра.
Во время расширения ткани, кожа реагирует на приложенную деформацию растет площадь поверхности, создавая новый покровы, который затем может быть использован для реконструктивной хирургии. Характеризуя клинический значимые деформации кожи в течение длительного периода времени может улучшить наше понимание mechanobiology этого органа, а также способствовать развитию количественных предоперационных инструментов. Протокол описал еее конкретно рассматривается необходимость экспериментального проектирования с потенциалом перевода в клинических условиях.
Будущие применения или направления освоив эту технику
Исходный код, который используется в этом протоколе может быть легко отрегулирован для других приложений и может быть включен в более реализации удобных. При условии, с этой статьей являются процедуры для оценки сплайна базисных функций, параметризовать непрерывные поля над шлицевыми поверхностями, интегрировать эти непрерывные поля, и вычислить деформации градиентов, мембрану и деформацию изгиба. Мы ожидаем, что этот исходный код будет продолжать развиваться в направлении инструмента, который может быть в конечном счете, используется в реальных клинических применений расширения тканей, а также позволяют другим приложениям. Другим перспективным направлением работы является уточнение этого протокола принять во внимание механические свойства и напряжений в ткани и не только кинематики.
Frомы клинический уместная в перспективе, этот протокол способен количественно региональные вариации деформации ткани, а также различие между различными формами расширителя и темпами инфляции 31, 32. Необходима дальнейшая работа, чтобы продолжить, чтобы оценить влияние различных параметров разложения на реакцию ткани. Кроме того, дальнейшее совершенствование свиных модели с акцентом на биологических механизмах адаптации может помочь выяснить основные механизмы, регулирующие адаптацию кожи к перенапряжению. Конечная цель состоит в том, чтобы утвердить протокол в свиных модели для того, чтобы перевести его в клинических условиях.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
SThe авторы не имеют ничего раскрывать.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Yucatan miniature swine | Sinclair Bioresources, Windham, ME | N/A | |
| Antibiotics | Santa Cruz Animal Health, Paso Robles, CA | sc-362931Rx | Ceftiofur, dosage 5 mg/kg intramuscular |
| Chlorhexidine-based surgical soap | Cardinal Health, Dublin, OH | AS-4CHGL(4-32) | 4% chlorhexidine gluconate surgical hand scrub |
| Tattoo transfer medium | Hildbrandt Tattoo Supply, Point Roberts, WA | TRANSF | Stencil thermal tattoo transfer paper |
| Lidocaine with epinephrine | ACE Surgical Supply Co, Brockton, MA | 001-1423 | Lidocaine Hcl 1% (Xylocaine) - Epinephrine 1:100,000, 20 mL |
| Buprenorphine | ZooPharm, Windsor, CO | 1 mg/mL sustained release, dosage 0.01 mg/kg intramuscular | |
| Digital camera | Sony | Alpha33 | Standard digital camera with 18 - 35 mm lens, 3.5 - 5.6 aperture. Used in automatic mode, no flash |
| Tape measure | Medline, Mundelein, Illinois | NON171330 | Retractable tape measure, cloth, plastic case, 72 inches |
| Tissue expanders | PMT, Chanhassen, MN | 03610-06-02 | 4 cm x 6 cm, rectangular, 120 cc, 3610 series 2 stage tissue expander with standard port |
| ReCap360 | Autodesk | N/A | MVS Software, Web application: recap360.autodesk.com |
| Blender | Blender Foundation | N/A | Computer Graphics Software, open source: blender.org |
| SISL | SINTEF | N/A | C++ spline libraries, open source: https://www.sintef.no/projectweb/geometry-toolkits/sisl/ |
References
- Gosain, A. K., Zochowski, C. G., Cortes, W. Refinements of tissue expansion for pediatric forehead reconstruction: a 13-year experience. Plast Reconstr Surg. 124, 1559-1570 (2009).
- Neumann, C. G. The expansion of an area of skin by progressive distention of a subcutaneous balloon: Use of the Method for Securing Skin for Subtotal Reconstruction of the Ear. Plast Reconstr Surg. 19, 124-130 (1957).
- De Filippo, R. E., Atala, A. Stretch and growth: the molecular and physiologic influences of tissue expansion. Plast Reconstr Surg. 109, 2450-2462 (2002).
- Buganza Tepole, A., Joseph Ploch, C., Wong, J., Gosain, A. K., Kuhl, E. Growing skin: A computational model for skin expansion in reconstructive surgery. J Mech Phys Solids. 59, 2177-2190 (2011).
- LoGiudice, J., Gosain, A. K. Pediatric Tissue Expansion: Indications and Complications. J Craniofac Surg. 14, 866-866 (2003).
- Rivera, R., LoGiudice, J., Gosain, A. K.
- Marcus, J., Horan, D. B., Robinson, J. K. Tissue expansion: Past, present, and future. J Am Acad Dermatol. 23, 813-825 (1990).
- Patel, P. A., Elhadi, H. M., Kitzmiller, W. J., Billmire, D. A., Yakuboff, K. P. Tissue expander complications in the pediatric burn patient: a 10-year follow-up. Ann Plast Surg. 72, 150-154 (2014).
- Pietramaggiori, G., et al. Tensile Forces Stimulate Vascular Remodeling and Epidermal Cell Proliferation in Living Skin. Ann Surg. 246, 896-902 (2007).
- Khalatbari, B., Bakhshaeekia, A. Ten-year experience in face and neck unit reconstruction using tissue expanders. Burns. 39, 522-527 (2013).
- Brobmann, F. F., Huber, J. Effects of different-shaped tissue expanders on transluminal pressure, oxygen tension, histopathologic changes, and skin expansion in pigs. Plast Reconstr Surg. 76, 731-736 (1985).
- van Rappard, J. H., Molenaar, J., van Doorn, K., Sonneveld, G. J., Borghouts, J. M.
- Pusic, A. L., Cordeiro, P. G. An accelerated approach to tissue expansion for breast reconstruction: experience with intraoperative and rapid postoperative expansion in 370 reconstructions. Plast Reconstr Surg. 111, 1871-1875 (2003).
- Schneider, M. S., Wyatt, D. B., Konvolinka, C. W., Hassanein, K. M., Hiebert, J. M. Comparison of Rapid Versus Slow Tissue Expansion on Skin-Flap Viability. Plast Reconstr Surg. 92, 1126-1132 (1993).
- Schmidt, S. C., Logan, S. E., Hayden, J. M., Ahn, S. T., Mustoe, T. A. Continuous versus conventional tissue expansion: experimental verification of a new technique. Plast Reconstr Surg. 87, 10-15 (1991).
- Buganza Tepole, A., Gart, M., Purnell, C. A., Gosain, A. K., Kuhl, E. Multi-view stereo analysis reveals anisotropy of prestrain, deformation, and growth in living skin. Biomech Model Mechanobiol. 14, 1007-1019 (2015).
- Tonge, T. K., Atlan, L. S., Voo, L. M., Nguyen, T. D. Full-field bulge test for planar anisotropic tissues: Part I-Experimental methods applied to human skin tissue. Acta Biomater. 9, 5913-5925 (2013).
- Park, S. I., Hodgins, J. K. Capturing and animating skin deformation in human motion. ACM Trans Graph. 25, 881-881 (2006).
- Rausch, M. K., et al. In vivo dynamic strains of the ovine anterior mitral valve leaflet. J Biomech. 44, 1149-1157 (2011).
- Leyva-Mendivil, M. F., Page, A., Bressloff, N. W., Limbert, G. A mechanistic insight into the mechanical role of the stratum corneum during stretching and compression of the skin. J Mech Behav Biomed Mater. 49, 197-219 (2015).
- Buganza Tepole, A., Kabaria, H., Bletzinger, K. -U., Kuhl, E. Isogeometric Kirchhoff-Love shell formulations for biological membranes. Comput Methods Appl Mech Eng. 293, 328-347 (2015).
- Prot, V., Skallerud, B., Holzapfel, G. A. Transversely isotropic membrane shells with application to mitral valve mechanics. Constitutive modelling and finite element implementation. Int J Num Meth Eng. 71, 987-1008 (2007).
- Seitz, S. M., Curless, B., Diebel, J., Scharstein, D., Szeliski, R. A comparison and evaluation of multi-view stereo reconstruction algorithms. Proc IEEE CVPR. 1, 519-528 (2006).
- Furukawa, Y., Ponce, J. Dense 3D motion capture for human faces. 2009 IEEE CVPR. , (2009).
- Jor, J. W. Y., Nash, M. P., Nielsen, P. M. F., Hunter, P. J. Estimating material parameters of a structurally based constitutive relation for skin mechanics. Biomech Model Mechanobiol. 10, 767-778 (2010).
- Weickenmeier, J., Jabareen, M., Mazza, E. Suction based mechanical characterization of superficial facial soft tissues. J Biomech. 48, 4279-4286 (2015).
- Hughes, T. J. R., Cottrell, J. A., Bazilevs, Y. Isogeometric analysis: CAD, finite elements, NURBS, exact geometry and mesh refinement. Comput Methods Appl Mech Eng. 194, 4135-4195 (2005).
- Echter, R., Oesterle, B., Bischoff, M. A hierarchic family of isogeometric shell finite elements. Comput Methods Appl Mech Eng. 254, 170-180 (2013).
- Benson, D. J., Hartmann, S., Bazilevs, Y., Hsu, M. C., Hughes, T. J. R. Blended isogeometric shells. Comput Methods Appl Mech Eng. 255, 133-146 (2013).
- Chen, L., et al. Explicit finite deformation analysis of isogeometric membranes. Comput Methods Appl Mech Eng. 277, 104-130 (2014).
- Buganza Tepole, A., Gart, M., Purnell, C. A., Gosain, A. K., Kuhl, E. The Incompatibility of Living Systems: Characterizing Growth-Induced Incompatibilities in Expanded Skin. Ann Biomed Eng. 44, 1734-1752 (2016).
- Buganza Tepole, A., Gart, M., Gosain, A. K., Kuhl, E. Characterization of living skin using multi-view stereo and isogeometric analysis. Acta Biomater. 10, 4822-4831 (2014).
- Rose, E. H., Ksander, G. A., Vistnes, L. M. Skin tension lines in the domestic pig. Plast Reconstr Surg. 57, 729-732 (1976).
- Rausch, M. K., Kuhl, E. On the mechanics of growing thin biological membranes. J Mech Phys Solids. 63, 128-140 (2014).
- Argenta, L. C. Controlled tissue expansion in reconstructive surgery. Br J Plast Surg. 37, 520-529 (1984).
- Hudson, D. Maximising the use of tissue expanded flaps. Br J Plast Surg. 56, 784-790 (2003).
- Bartell, T. H., Mustoe, T. A. Animal models of human tissue expansion. Plast Reconstr Surg. 83, 681-686 (1989).
- Belkoff, S. M., et al. Effects of subcutaneous expansion on the mechanical properties of porcine skin. J Surg Res. 58, 117-123 (1995).
- Ni Annaidh, A., Bruyère, K., Destrade, M., Gilchrist, M. D., Otténio, Automated estimation of collagen fibre dispersion in the dermis and its contribution to the anisotropic behaviour of skin. Ann Biomed Eng. 5, 139-148 (2012).
- Kiendl, J., Bletzinger, K. U., Linhard, J., Wüchner, R. Isogeometric shell analysis with Kirchhoff-Love elements. Comput Methods Appl Mech Eng. 198, 3902-3914 (2009).
- Changchang, W. VisualSFM: A Visual Structure from Motion System. , Available from: http://ccwu.me/vsfm/index.html (2011).
