Summary
Bu protokol cerrahi bir ayara uygun fiyatlı ve ayarlanabilir hale fotoğrafların kalibre edilmemiş dizilerinin arasından üç boyutlu (3D) modeller üretmek için çoklu görüntülü stereo kullanır. 3 boyutlu modeller arasındaki gerilme haritaları aynı parametrelendirmesini paylaşan kaba kafesleri boyunca düz yüzeylerin temsil kolaylaştırmak oluk tabanlı isogeometric kinematik ile ölçülür.
Introduction
Doku genişletme büyük deri kusurlar 1 düzeltilmesi için in vivo olarak deri büyür plastik ve rekonstrüktif cerrahi olarak yaygın bir tekniktir. Neumann, 1957 yılında, bu prosedürü belgelemek için ilk cerrah oldu. O bir hastanın cildi altına bir balon implante ve yeni doku büyümesini ve kulak 2 yeniden dikkat çekmek için birkaç haftalık bir süre içinde yavaş yavaş şişirilmiş. Cilt, çoğu biyolojik dokuların gibi, mekanik homeostazı ulaşmak için uygulanan kuvvetler ve deformasyonlar uyarlar. Fizyolojik rejiminin ötesine gerilmiş olduğunda, cilt 3, 4 büyür. Doku genleşme, merkezi avantajlarından biri çevreleyen doku 5 gibi uygun vaskülarizasyon ve aynı saç yatak, mekanik özellikler, renk ve doku ile deri üretimidir.
Altı yıl önce hizmete sunulduğu, deri expansio sonran, yaygın olarak plastik ve rekonstrüktif cerrah tarafından kabul edilmiş ve halen mastektomi 6, 7 sonra yanıklar, geniş, doğuştan kusurlar, ve meme rekonstrüksiyonu için düzeltmek için kullanılır. Oysa yaygın kullanımına rağmen, cilt genişletme işlemleri komplikasyonlara 8 yol açabilir. Bu prosedürün temel mechanobiology anlamak ve cerrahi planlama 9, 10 boyunca cerraha için gereken yeterli bir miktar kanıt olmadığı için kısmen. Bu teknikle Anahtar parametreler enflasyonu başına hacim doldurma doldurma oranı, genişletici şekli ve boyutu seçimi ve cihazın 11, 12 yerleştirilmesi vardır. Güncel ameliyat öncesi planlama genellikle greatl farklılık keyfi protokoller çeşitli sonuçlanan büyük ölçüde hekimin deneyimine dayanıyory 13, 14, 15.
mevcut bilgi boşluklarını doldurmak için, doku genleşme domuz hayvan modelinde, genleşme ile indüklenen deformasyonunun hesaplanması için deneysel protokol mevcut. protokol bilinmeyen kamera pozisyonları ile iki boyutlu (2D) görüntüleri dizilerin arasından üç boyutlu (3D) geometri yeniden çoklu görünüm stereo (MVS) kullanımına dayanır. kamaların istihdam, düz yüzeylerin temsili bir isogeometric (IgA) açıklama vasıtasıyla karşılık gelen deformasyon haritaları hesaplamasına neden olur. Geometri analizi açık bir parametrelendirmesini 16 sahip olan zarların sürekli mekanik teorik çerçeve dayanmaktadır.
Uzun süre boyunca malzemeler yaşayan fizyolojik ilgili deformasyonlarını nitelendiren hala ciddi problem olmaya devam etmektedir. Yaygın stratejileriBiyolojik dokuların görüntüleme stereoskopik dijital görüntü korelasyonu, yansıtıcı işaretleri ile ticari hareket yakalama sistemleri ve çift kanatlı videoyu floroskopi 17, 18, 19 içerir. Bununla birlikte bu teknikler, kısıtlayıcı bir deney düzeneği gerektirir genellikle pahalıdır ve temel olarak, ex vivo veya in vivo ortamlarda akut için kullanılmıştır. Cilt ince yapı olma avantajına sahiptir. Birkaç tabakadan oluşur da, dermiş mekanik doku özellikleri ve büyük ölçüde sorumlu olan ve böylece yüzey deformasyonu birincil öneme 20 olduğu; Makul kinematik varsayımlar düzlem deformasyon 21, 22 dışı ilgili yapılabilir. Dahası, cilt zaten mümkün geometrisini yakalamak için geleneksel görüntüleme araçlarını kullanmak hale dışındaki ortama maruz kalmaktadır. 'Here bir doku genişletme protokolü ile büyük ölçüde müdahale etmeden birkaç hafta boyunca deri in vivo deformasyonlarını izlemek için uygun ve esnek bir yaklaşım olarak MVS kullanımını önermektedir. MVS 23 açıları bilinmeyen kamera ile 2D görüntülerin bir koleksiyondan nesne veya sahneleri 3D gösterimlerini ayıklayan bir tekniktir. Sadece son üç yıl içinde, birçok ticari kodları (örnekler için malzeme listesine bakın) ortaya çıkmıştır. % 2 24 kadar düşük hataları ile MV'lerle modeli yeniden inşa, yüksek hassasiyet, uzun süreler boyunca in vivo olarak deri kinematik karakterizasyonu için uygun olan, bu yaklaşım sağlar.
Doku genişletilmesi sırasında cilde karşılık gelen deformasyon haritalar için, herhangi bir iki geometrik konfigürasyonlar arasındaki noktaları eşleştirilir. Geleneksel olarak, hesaplama biyomekaniğinde araştırmacılar deformasyon haritayı almak için sonlu eleman kafesleri ve ters analiz kullanmış25, 26. Burada kullanılan IgA yaklaşımı ince zarlar 27 28 analiz için çeşitli avantajlar sunan freze temel işlevlerini kullanır. Yani, yüksek derecede polinomların kullanılabilirliği hatta çok kaba mesh 29 30 ile pürüzsüz geometrilerin temsillerini kolaylaştırır. Ayrıca, eşleşmeyen bölümlemeleri hesaba ters bir sorun yapma gereksinimini ortadan tüm yüzey yamalar, aynı temel parameterizasyonunu sığdırmak mümkündür.
Burada anlatılan yöntem uzun süreler boyunca in vivo ortamlarda ilgili cilt mekaniği incelemek için yeni yollar açar. Ayrıca, bizim metodoloji klinik ortamda kişiselleştirilmiş tedavi planlaması için hesaplama araçlarını geliştirme hedefi doğrultusunda bir etkinleştirme adım olduğunu umutlu. </ P>
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Bu protokol, hayvan deneyleri kapsamaktadır. protokol hayvanların insanca muameleyi garanti etmek Ann ve Chicago Araştırma Merkezi Hayvan Bakımı ve Kullanımı Komitesi Robert H. Lurie Çocuk Hastanesi IRB tarafından onaylanmıştır. Bu protokolü kullanarak iki genişletme çalışmaları için sonuçlar, 31 başka yerde 16 yayınlanmıştır.
Bu protokolün Yürütme tamamlayıcı uzmanlığa sahip bir ekip gerektirir. Protokolün ilk bölümü uygun Tıp eğitimi almış personel gerektiren, hayvan modelinde cerrahi işlem açıklanır. Daha sonra yapılan analiz, özel olarak Bölüm 4 ve 5, C temel bilgisayar programlama bilgisi içeren ++ ve Python ve bir komut hattı kabuğun kullanılması.
Genişletici Yerleştirme 1. Cerrahi Prosedür
NOT: operasyona katılan personel temizlendi ve steril bir şekilde cübbe giymiş olması gerekir. SterilE havlu ve perdeler kısırlık korumak için cerrahi alanının etrafında uygulanır. Tüm aletler, dikişler ve doku genişleticiler steril bir paket içinde alınan ve sadece steril personel tarafından ele alınır. Prosedür tamamlanana kadar ameliyat sitenin Sterilite ihlal edilmemelidir.
- Bir hafta boyunca standart konut tek aylık erkek Yucatan küçük domuz ACCLIMATE ve ad libitum beslenirler.
- bakım için daha sonra izofluran, - (6 mg / kg 4) Ameliyat gününde, indüksiyon için ketamin / 'e asepromazin kullanarak hayvan anestetize. palpebral refleks izleyerek anestezi derinliğini değerlendirin. Ayrıca, hayati belirtilerin (kalp hızı, vücut sıcaklığı, nefes hızı ve / veya tepki doku forseps ile çimdik) izler. Kornea sıyrıklar karşı korumak için gözleri oftalmik merhem uygulayın.
- işlem öncesi antibiyotik tedavisi başlanır ve klorheksidin bazlı cerrahi sabunla dorsal cildi temizleyin. Aktarım dört adet 10 x 10 cm2 ızgaraları, her bir tarafında ikidövme transfer ortamı kullanılarak domuz derisine 1 cm çizgi işaretleri ile bir hayvan olabilir. Sol rostral, sağ rostral sol kaudal ve sağ kaudal: ızgaralar aşağıdaki dört bölge karşılık gelmektedir. ızgara şeklinin simetrik yerleşimi sağlamak için bir orta hat referansla bir şablon kullanın.
- ızgara takip ederek kağıda ızgaraları oluşturun bir tükenmez kalem ile yoğun bir şekilde açıklanmaktadır. Izgara izopropil ispirto ile yerleştirileceği hayvan yıkayın.
- doğrudan deri üzerine ızgara (aşağı kalem mürekkep tarafı) uygulanır. Alkol hayvanın derisine ızgara transfer kağıt kapalı mürekkep bazı sülük yarar.
- deri altından her bir planlanan kesi yerinde de: lokal anestetik (100,000 epinefrin 1 ile% 1 lidokain) enjekte edilir.
- iki ızgara arasında orta hayvanın her iki tarafında bir kesik yapın.
NOT: kesikler 2 ızgaraları arasındaki hayvanın sol ve sağ tarafında yer alıro taraf. Sol tip kesi ve bir sağ taraflı kesi yoktur - ilgi ızgara altındaki deri altı tüneli geliştirmek için bir hemostat kullanın. Bir tünel gelişmekte sonra, ızgara altından genişletici yerleştirin.
NOT: Tüneller doku genişletmesi olacak herhangi bir ızgara altına yerleştirilir. - hayvanın sırt orta hat boyunca benzer bir şekilde geliştirilen bir deri altı tünelinden uzaktan genişletici enflasyonu noktasını yerleştirin. sütür tekniği ile onarım yaralar.
- Hayvan distres nedeniyle için ek dozlar, 4 doz için kas içi enjeksiyon ile, 12 saatte - (0.1 mg / kg Buprenorfin 0.05) Ameliyat sonrası profilaktik antibiyotik hayvana (seftiofur 5 mg / kg IM defa) hem de ağrı kesici tedavi.
- onlar ambulation devam ve normotermi korumak edebiliyoruz kadar hayati belirtilerin rutin ölçümü de dahil olmak üzere, postoperatif 2 saat kesintisiz hayvanları gözlemleyin. Ev ayrı bir kafeste hayvan ve monitör i kadart normal konut alanına geri aktarma ve gözetimsiz ayrılmadan önce tüm 4 ayak üzerinde bağımsız yürüyebiliyor.
- hemen sonrası anestezi iyileşme döneminin ardından yara iyileşmesini değerlendirmek için günlük hayvanları kontrol edin. postoperatif Dikişler 14 gün çıkartın. Bu kesiler pansuman gerektirmez. genişleme başlamadan önce 4 hafta - 3 iyileşmek için kesiler bırakın
2. Enflasyon Protokolü
NOT: Her genleştirici kullanılan inflations ve çözeltinin miktarı zamanlaması belirli soru çalışılmaktadır bağlıdır. Farklı genişletici geometrileri etkisini karakterize etmek için, uygun bir protokol, sırasıyla 50, 75, 105, 165 ve 225 cc dolum hacmi elde etmek için 0, 2, 7, 10, ve 15 gün sonra, beş şişirme adımları gerçekleştirmek için olan.
- 80 ug / kg - 20 - (6 mg / kg 4) ve deksmedetomidin her şişirme adımı öncesinde, hayvan uygulamayı yapan ketamin sakinleştirici.
NOT: Deksmedetomidin bir olduğunuatipamezol ile ters olabilir, n, alfa-adrenerjik agonist hızlı geri kazanılması için (: 1 hacim, 1 hacim); hayvan hayvan ya da işleyicileri zarar verme riski olmadan gereksiz genişlemesini tolere için ancak sedasyon bu düzeyde yeterli olmayabilir. Bu durumda ise, ketamin / asepromazin indüksiyonundan sonra maske havalandırma ile izofluran sağlayarak genel anestezi uygulanması. - cerrahi bant kullanarak hayvanın derisine iki plastik esnek bant önlemleri takın. Sol ve sağ tarafta ızgaraları arasındaki mezuralar yerleştirin.
- Bir tarafta hayvan koyun ve mümkün olduğunca çok farklı açılardan sahnenin 30 fotoğraf edinirler.
NOT: amacı, hayvan bir tarafta döşeme, iki ızgara görünür geometrisini yakalamaktır.- İlk olarak, dövme ızgaralar tamamen görebilir bir görüntüsünü yakalamak ve kareyi doldurmak için, hayvan üzerinde ve kaudal tarafına doğru eğilerek kamerayı yerleştirin.
- Msağlanması, yol boyunca fotoğraf çekme rostral yönüne kaudal bir kemerde hayvan etrafında dairesel bir şekilde ove, her fotoğraf için, görebilir dövmeli ızgaralar çerçeve tamamen görünür.
- Aynı zamanda, ızgaralar çerçevede işgal alanını maksimize etmek için deneyin. İdeal bir atış dövmeli ızgaraları ve arka plan sadece küçük bölgeler ile hayvanın arka yakalamak olacaktır.
- Daha sonra, yaklaşık yere paralel ve dorsal bölgeye tahliyelerine bir kemerde fotoğraf çekmek bir atış açısını yakalamak için ventral tarafına doğru kamerayı yerleştirin.
NOT: fotoğrafların miktarı sabit bir değer değil. İyi bir yeniden için boyandı, ızgara üzerinde her noktada en az 3 fotoğraflarda olmalıdır; toplam 30 fotoğraf başarılı geometri yeniden inşası için yeterli bir miktardır.
- karşı tarafta hayvan koyun ve iki 30 fotoğraf çekmekyukarıdaki aynı adımları sonra, kalan ızgaralar.
- Uzaktan dolum portu bulma ve ilgi genişleme protokolüne gelen tuz çözeltisinin gereken miktarda enjekte ederek enflasyonu adımı gerçekleştirin. steril% 0.9 tuzlu su, enjekte edilebilir kullanım.
- izopropil alkol mendil ile hayvanın cilt üzerinde bağlantı noktaları ve hazırlık bulun. Steril enjekte edilebilir tuzlu su ile dolu bir şınngaya bağlanmış bir steril 25-gauge'lik kelebek bir iğne ile bağlantı noktası giriş.
NOT: Yukarıda açıklandığı gibi, limanlar genişletici yerleştirme sırasında ön orta hat sırtlarında bir pozisyona deri altından tünel edilir. - tuzlu su çözeltisi, istenen miktarda enjekte edilir. genişleme sürecinin her adımında enjekte enflasyon hacimleri için bu bölümün başında nota bakınız.
- izopropil alkol mendil ile hayvanın cilt üzerinde bağlantı noktaları ve hazırlık bulun. Steril enjekte edilebilir tuzlu su ile dolu bir şınngaya bağlanmış bir steril 25-gauge'lik kelebek bir iğne ile bağlantı noktası giriş.
- Enflasyonun sonra fotoğraf elde etme adımlarını tekrarlayın.
- Enflasyon protokolü tamamlandıktan sonra, hayvanlar euthanize.
- genel yönetmeketamin / asepromazin indüksiyonundan sonra maske havalandırma ile izofluran anestezi sağlayarak. palpebral refleks izleyerek anestezi derinliğini değerlendirin. Ayrıca, hayati belirtilerin (kalp hızı, vücut sıcaklığı, nefes hızı ve / veya tepki doku forseps ile çimdik) izler.
- 100 mg / kg - pentobarbital 90 intravenöz doz aşımı hayvan öldürülür. ötanazi pentobarbital aşırı dozda sonra, bir pals oksimetresi ve darbe palpasyon yanı sıra spontan respirations yokluğu kullanılarak tespit kalp atışı olmamasıyla ölüm teyit etmektedir.
3. Çok bakış Stereo Yeniden
- Geometrik modeller görüntü dosyaları upload ve yeniden piyasada mevcut yazılımı kullanın.
- tarayıcıda MVS yazılımını başlatın ve giriş yapın.
- Sol üst köşede 3D Fotoğraf seçin.
- Fotoğraf eklemek tıklayın im konumuna göz atınyaşları ve elle tek modele tekabül 30 fotoğraf seçin.
- Modeli adlandırın ve oluşturmak tıklayın
- modeli oluşturulacak bekleyin. Bu işlem birkaç dakika sürebilir. Yazılımın orijinal açılış sayfasına geri dönmek için sağ taraftaki gösterge tablosunu tıklayın.
NOT: pano kullanıcı tarafından yaratılan geometrik modellerin temsili resimler gösterir. - Sadece oluşturuldu modeline imleci yerleştirin. Model Resmin sağ alt köşesinde imlecini. Indirmeleri tıklayın ve obj seçin.
4. spline yüzey Fit
- geometrik modelleri işlemek için açık kaynak yazılımı kullanın.
- Dosya- tıklayın> İthalat-> obj MVS yazılımından Oluşturulan dosyayı ithal etmek. 3D Görünüm alt tarafında Görünüm Gölgelendirme ve sele tıklayınct Doku. Alt menülü 3D View sağ sekme arayın: Transform, Gres Kalem, View, 3D Kalem, vb gölgelendirme tıklayın ve gölgesiz seçin.
- Sağ seçmek için geometri tıklayın. 3D Görünüm alt tarafında üçgen örgü görselleştirmek için Düzenleme Modu seçin.
- şerit metre 1 cm işaretleri ile ilgili bir düğüm tarafından bir seçin.
- Bir noktayı seçmek için, sağ tıklayın ve noktayı vurgulamak. noktası için Koordinatlar 3D View sağ taraftaki sekmesinde görünür. Seçip bir metin dosyasına seçilen noktanın koordinatlarını kopyalayın.
- şerit metre 1 cm işaretleri ile ilgili tüm noktaları için bu işlemi tekrar edin.
- Her iki şerit metreler için yapın. metin dosyaları koordinat örnekleri sağlamak vardırD: tape1.txt, tape2.txt.
NOT: ilgilenilen noktada örgü düğüm varsa ilgi noktasında bir düğüm kalmayıncaya kadar, örgü ayırın. Örgü noktalar üzerinde Shift tuşunu ve sağ tıklayarak basarak üçgenin üç köşe seçmek bölmek için. Sonra 3D View sol tarafında görünen sekmesine Subdivide butonuna tıklayın. Bu işlem seçilen üçgen içinde üç düğüm ekler.
- Izgaranın 11 x 11 noktaları ve Şekil 1 'de gösterilen modelde bir metin dosyasına 121 noktalarının koordinatları olarak kaydedin.
- Benzer şekilde ızgaranın bir nokta seçmek için, bant önlemler için ne yapıldı, sağ tıklayın, nokta vurgulanır. 3D View sağ taraftaki sekmesinde görünür noktası için koordine eder. Seçip bir metin dosyasına seçilen noktanın koordinatlarını kopyalamak
NOT: ızgara noktaları numaralandırılması alw olanrostral ve ventral bölgeye doğru dorsal orta hattan ays kaudal. Bu sıralama parametre uzayı herhangi iki yamalar için tutarlı olduğunu garanti eder. Bir örnek olarak, bir deri parçası 121 noktalarının koordinatları içeren dosya gridReference.txt sağlanır.
- Benzer şekilde ızgaranın bir nokta seçmek için, bant önlemler için ne yapıldı, sağ tıklayın, nokta vurgulanır. 3D View sağ taraftaki sekmesinde görünür noktası için koordine eder. Seçip bir metin dosyasına seçilen noktanın koordinatlarını kopyalamak
- İndir, derlemek ve C ++ spline kitaplıkları yükleyin. Dosya splineLibraryInstallation.txt kurulumu için eğri kütüphaneler ve talimatların kaynak koduna bağlantı içerir.
- Yürütülebilir generateCurve oluşturmak için kaynak kodu generateCurve.cpp derleme
NOT: Program generateCurve sadece bir kez derlenmiş gerekiyor. Bu C ++ kaynak kodunu derlemek ve yürütülebilir bir kaynak kodu dosyası generateCurve.cpp üstündeki talimatları oluşturmak için. - Teyp önlemlere ve ızgara noktalarına spline sığdırmak için programı generateCurve kullanın. B yürütülebilir çalıştırmak içinkül kabuk tipi
dizin $ ./generateCurve- Programı çalıştırdıktan sonra, o mezura koordinatlarını içeren dosyanın yolunu yazmanız kullanıcı ister. Sonra program çıkış dosyası için bir isim isteyecektir. Dosya adına sonlandırma .g2 ekleyin.
NOT: go araçları olarak karşımıza çıkıyor ve spline kütüphanelerine ilişkilidir .g2 sonlandırma. Şerit metreler tekabül spline dosyaların iki örnek bu protokolün (tape1.g2, tape2.g2) ile kullanılabilir.
- Programı çalıştırdıktan sonra, o mezura koordinatlarını içeren dosyanın yolunu yazmanız kullanıcı ister. Sonra program çıkış dosyası için bir isim isteyecektir. Dosya adına sonlandırma .g2 ekleyin.
- Izgara noktaları ölçekli Python komut scalePoints.py kullanın. Üç bağımsız değişken ile, bir Bash kabuğu isteminde programı çalıştırmak: ızgara noktaları dosya adını ve bant önlemlere karşılık gelen yivler dosya isimleri
Dizin $ python scalePoints.py gridReference.txt tape1.g2 tape2.g2
NOT: Senaryo scalePoints.py komut B_spline.py ve NURBS_Curv ithal e.py nedenle her üç komut aynı klasörde olması gerekir. - Yürütülebilir generateSurface oluşturmak için kaynak kodu generateSurface.cpp derlenir.
NOT: Bu adım sadece bir kez yapılması gerekir. Daha ayrıntılı talimatlar kaynak kod dosyasının generateSurface.cpp başında bulunmaktadır. - Izgara noktaları için yivli bir yüzey uygun bir program generateSurface kullanın. Bash kabuğu yürütülebilir generateSurface başlat
dizin $ ./generateSurface- Bir kabuk içinde program çalıştırıldığında ölçekli noktaları içeren dosya isteyecektir. Sonra çıkış dosyası adını soracaktır. Çıktı dosya adına sonlandırma .g2 ekleyin.
NOT: sonlandırma .g2 spline kütüphaneler tarafından önerilen ve go araçlar için duruyor. Dosyalar gridReference.g2 ve gridDeformed.g2 örnek olarak verilmiştir.
- Bir kabuk içinde program çalıştırıldığında ölçekli noktaları içeren dosya isteyecektir. Sonra çıkış dosyası adını soracaktır. Çıktı dosya adına sonlandırma .g2 ekleyin.
- Bash kabuk isteminde Python başlatın
dizin $ piton
NOT: Python yeni bir komut satırı ortamı gösterecektir kabuğuna benzer bir arayüz tercüman, başlatır >>> - EvaluateMembraneIGA adlı bir işlev içerir senaryoyu expansionIGA.py içe
>>> expansionIGA ithalat evaluateMembraneIGA gelen - Deformasyon haritaları hesaplamak için fonksiyon evaluateMembraneIGA arayın.
NOT: Bu işlev argümanları olarak alır:
Referans yüzeyinin Dosya adı
deforme olan yüzeyin Dosya adı
değerlendirmenin Çözünürlük (her yönde değerlendirilir kaç puan)
Alan streç minimum değeri kontur arsa ölçeklemek için kullanılan
Alan streç maksimum değeri kontur arsa ölçeklemek için kullanılan
uzunlamasına bir yönde, esnemenin minimum değeri bizeEd konturları ölçek
uzunlamasına bir yönde, esnemenin maksimum değeri hatlarını ölçeklemek için kullanılan
çapraz yönde gerilme minimum değeri hatlarını ölçeklemek için kullanılan
çapraz yönde gerilme maksimum değeri hatlarını ölçeklemek için kullanılan
kontur arsa ızgara çizgileri arasındaki mesafe
Çıktı dosya adı- Örneğin, koşmak
>>> evaluateMembraneIGA ( 'gridReference.g2', 'gridDeformed.g2', 250, 3, 0.5, 2, 0.5, 2, 0.5, 25, 'deformasyon')
NOT: Bu komut oluşturmak ve altı çıkış dosyalarını kaydeder. Yukarıdaki örnekte son bağımsız değişken çıkış dosya deformasyon olduğuna dikkat edin, böylece, oluşturulacak dosyalar:
deformation_theta.png: Alan streç kontur arsa
deformation_theta.txt: Alan streç kontur arsa karşılık gelen bir değerler tablosu
deformation_G1.png: streç Alon kontur arsag hayvan uzunlamasına ekseni
deformation_G1.txt: hayvan boylamasına ekseni boyunca uzanır kontur arsa karşılık gelen bir değerler tablosu
deformation_G2.png: hayvanın enine eksende germe bileşeninin sınır grafiğidir
deformation_G2.txt: hayvanın enine eksende germe bileşeninin kontur arsa karşılık gelen bir değerler tablosu
NOT: vektör G2 ile, spline dosyaları .g2 fesih karıştırmayın. Spline dosyalar spline kütüphanenin adlandırma kuralları aşağıdaki .g2 biten var. Öte yandan, vektörler G1 ve G2 hayvana göre boyuna ve enine yön ile gösterilir.
NOT: Siyah piksel: kontur dosyaları parametre alanı yorumlanmasını kolaylaştıran dört köşesinde farklı özelliklere sahip oluşturulur en kaudal, en dorsal noktası; Kırmızı piksel köşe: most, rostral, en geride nokta; Yeşil piksel köşe: En kaudal, en ventral nokta; Mavi Piksel köşe: En öndeki, en ventral nokta.
- Örneğin, koşmak
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Dikdörtgen, küre, yarım ay genişleticiler 31, 32: Bu yöntem başarılı bir şekilde farklı genleştirici geometrileri neden olduğu deformasyon incelemek için kullanılmıştır. küre ve hilal genişleticiler tekabül eden sonuçlar aşağıdaki tartışılmıştır. Şekil 2, MVS modeli yeniden üç aşamayı tasvir etmektedir. Başlangıç noktası statik sahneden fotoğrafların topluluğudur. fotoğraf farklı açılardan olarak alınmıştır dövme ızgaraları ve bant önlemleri ile hayvan hala uzanıyordu. fotoğrafları arasında MVS algoritması eşleşti özellikler 3D koordinatları ayıklamak için. Bunun bir sonucu olarak, bir doku ile bir üçgen kafes oluşan bir geometrik model oluşturulmuştur.
Burada açıklanan protokol doku genişleme sürecinin farklı özelliklerini araştırmak için kullanılabilir. varyasyonlaryetiştirilmiş deri miktarına bölgesel varyasyonlara yol açtığından küre ve hilal genişleticiler sonucu bölgesel suşlarında genleşme işleminin önemli bir yönüdür. Her iki cihaz her zaman noktasında aynı hacimde dolduruldu. Beş şişirme aşamaları 50, 75, 105, 165 ve 225 cc dolum hacimleri oluşturmak için 0, 2, 7, 10, ve 15 gün sonra gerçekleştirilmiştir. Şekil 3, her bir şişirme aşaması sonunda genişletilmiş deri ızgaraların fotoğraflarını göstermektedir. genişleticiler cilt gergin ve deformasyon zaman ızgara distorsiyonu ile belli oldu.
Protokol bölümünde tarif edildiği gibi ızgaranın her bir konfigürasyonu için, bir eğri yüzey oluşturulmuştur. Deformasyonlar, Şekil 1 'de gösterildiği gibi bir referans ve bir deforme ızgara tercih hesaplanmıştır. analiz iki farklı tipte sonuçları burada tartışılmıştır. Kronik deformasyon incelemek için, gün 0, domuz t seçildiO diğer tüm zaman noktalarında göre konfigürasyonuna referans ve. Şekil 4'te gösterilen kontur parsellerinde referans yapılandırma sonuçları her şişirme adımının sonuna karşılaştırılması. Burada sunulan metodoloji deformasyonun üç önlemleri ayıklar. Alan değişim uzunlamasına yönde germe G1 λ adlandırılır, İçeride ISTV melerin RWMAIWi'nin ifade edilmektedir ve λ, Şekil 1 'de gösterildiği gibi G2, enine yönde germek. Küre ve hilal genişleticiler için iki ortogonal yönde alanı değişiklikleri ve menziller ilerlemesi, Şekil 4 'de gösterilmiştir. Kamalı yüzeyleri genelde düz ve dolayısıyla karşılık gelen kontur planlarıdır düz idi. Bununla birlikte, örgü kabalık nokta özellikleri gösterdi konturları ile kanıtlanmıştır. Bir ince ızgara deformasyon haritaları sadakat artıracak. Bununla birlikte, farklı genişletici geometriler arasındaki farklar appare hemen oldunt ve ölçülebilir. Her iki genişleticiler, aynı hacimde doldurulmuş halde, küresel genişletici daha büyük bir deformasyon neden olmuştur. kontur araziler uzaysal değişimini deri ızgara çevresine göre genleştiricinin merkezinde daha gergin olduğunu ortaya koymuştur. Sonuçlar Tablo 1 'de özetlenmiştir.
İkinci bir analiz, her şişirme adımı akut deformasyonu belirleyen oluşuyordu. Bu durumda, referans yapılandırma ızgara genleşme hemen önce, ve deforme ızgara olduğunu hemen şişirme aşaması sonra. her şişirme adımı neden olduğu deformasyonlar farklı zaman noktaları arasında ortalama oldukça benzerdi. Özeti Tablo 2'de yer almaktadır. (1 deformasyon bulunmaması olacaktır yerde) Ortalama olarak, deformasyon 1'e yakın olmuştur. Şekil 5'te gösterilen kontur haritaları Denetim belirgin mekansal varyasyonlar sergiledi. hemen hemen hiç deformasyon ortalama Rağmen diğerleri referansa göre daralmış ise, ızgara bazı bölgeler gerilmiştir. Kronik deformasyon analizlerine benzer şekilde, merkezi bölge en gergin olanlar vardı.
akut ve kronik durumlarda, uzunlamasına ve enine uzanan anizotropi göstergesi olan bir açık bir eğilim göstermiştir. Deri, en kollajen dokularının gibi bir anizotropik mekanik müdahale 25 katkıda bir tercih edilen elyaf oryantasyonunu göstermektedir. Bir domuz arka cilt durumunda, lifler çapraz 33 hizalı olduğu düşünülmektedir. Deneylerimiz cilt genleşme sırasında, uzunlamasına yönde uzanan çapraz yönü boyunca daha, her zaman büyük olduğunu göstermiştir. Bu, tüm zaman noktalarında, küre, yarım ay genişleticiler hem için de geçerlidir, ve akut ve kronik deformasyon CONTO içinurs. Bu sonuç, cilt anizotropi bir doku genişletme işlemi sırasında neden olduğu deformasyonlar etki olduğu hipotezini desteklemektedir.
Şekil 1: Izgara Yapılandırmaları ve Parametre Uzay. Izgaralar hayvanların sırtında dövme ve geometrik modeller (üst) ölçek amacıyla yerinde bant önlemler ile fotoğraflandı. Alan değişim θ, uzunlamasına germe λ G1 ve enine germe λ G2 (üst): bir referans ve bir deforme konfigürasyon arasında deformasyon üç değişken ile karakterize edilir. Izgara sürekli kaudal gelen rostral ve dorsal, ventral yönde (sol alt), her zaman noktaları numaralandırma parametreli. Analiz çıkış parametresi alanı üzerinde sınır grafiğidir. kontür bir piksel tak ile köşelerde işaretlenmiştires renk, siyah, kırmızı, yeşil ve mavi, kuyruğu, rostral, dorsal ve ventral tarafta (sağ alt) belirlenmesini kolaylaştırmak için. Bu rakamın büyük halini görmek için buraya tıklayın.
Şekil 2: bir genleşme işleminin Çoklu görüntü stereo yeniden düzenlemesi. MVS bilinmeyen kamera pozisyonları (solda) ile farklı açılardan girdi fotoğraflarla olarak alır bilgisayar vizyonu bir algoritmadır. Algoritma görüntüleri genelinde özellikleri 3D koordinatları (ortada) bulmak için eşleşir. algoritmanın sonucu doku overlaid (sağ) bir üçgen gözlü yapıdır. (Şekil 31 izniyle uyarlanmıştır) tıklayınBurada bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için.
Şekil 3: küre Crescent Genişletici büyütülmesi. Küre (üst sıra) ve hilal (alt sıra) genişleticiler dolum hacimleri üretmek üzere bir domuz arkasında dövmeli deri altına yerleştirilir ve havayla şişirilir gün 0, 2, 7, 10, ve 15 gün, 50, 75, 105, 165 ve 225 ° C. (Şekil 31 izni ile uyarlanmıştır). Bu rakamın büyük halini görmek için buraya tıklayın.
Şekil 4: küre Crescent Genişletici kaynaklı kronik deformasyonu. dövme ızgaraları (satırlar 1 ve 2) analizi için yüzeyleri spline dönüştürülmüştür.referans alarak, 0. günde ızgara olması, deformasyon üç ölçü hesaplandı. Konum değiştirme hilal (satırlar 3 ve 4) ile karşılaştırıldığında alanda genleştiricinin orta bölgesinde daha yüksek bir deformasyon ve daha yüksek deformasyon ile, zaman içinde aşamalı olarak yüksek değerlere sahip olduğu bulundu. enine uzanan (satırlar 7 ve 8) deformasyon ve daha az gerilme gösterdi bantları uzunlamasına yönüne göre ise boyuna uzanan (satırlar 5 ve 6) alan uzanır benziyordu. (Şekil 31 izniyle uyarlanmıştır) bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 5: küre Crescent Genişletici Bağlı akut deformasyonu. olarak hemen önce bir şişirme aşaması referans konfigürasyona alınması veHemen bir genleştirici içine çözeltinin enjeksiyonundan sonra, akut deformasyonlar hesaplanmıştır yapılandırma deforme. Deformasyon haritaları, bununla birlikte, bazı kenar etkileri fark pürüzsüz ve ayrıklaştırma kabalık deformasyon nokta benzeri desenler yansıdı. Konum değişiklikleri (satırlar 1 ve 2) genişletici karşılık gelen bölgede daha yüksek bir esneme ile bölgesel değişim göstermiştir. Gerer farklı zaman noktaları arasında benzerdi. Aynı eğilim, uzunlamasına uzanan (satırlar 3 ve 4) için görülmektedir. Enine uzanan (satırlar 5 ve 6), uzunlamasına duruma kıyasla daha homojen dağılımı ve daha düşük değerler göstermişlerdir. (Şekil 31 izniyle uyarlanmıştır) bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
| Süre [gün] | Hacim [cc] | Alan değişikliği θ | Boyuna germe λ G1 | Enine germe λ G2 | |||||||
| maksimum | min | ort | maksimum | min | ort | maksimum | min | ort | |||
| 0 | küre | 50 | 1,44 | 0,71 | 0.98 | 1.37 | 0.76 | 1 | 1.17 | 0.84 | 0.97 |
| 0 | hilâl | 50 | 1.46 | 0.76 | 0.98 | 0,79 | 1 | 1.17 | 0.84 | 0.98 | |
| 2 | küre | 75 | 1.74 | 0.68 | 1.08 | 1.51 | 0.73 | 1.08 | 1.19 | 0.75 | 1 |
| 2 | hilâl | 75 | 1.43 | 0,66 | 1 | 1.31 | 0.65 | 1 | 1.26 | 0.77 | 1 |
| 7 | küre | 105 | 0.01 | 0,69 | 1.21 | 1.7 | 0.75 | 1.13 | 1.32 | 0.84 | 1.07 |
| 7 | hilâl | 105 | 1,66 | 0,83 | 1.15 | 1.4 | 0.87 | 1.11 | 1.33 | 0.86 | 1.03 |
| 10 | küre | 165 | 2.26 | 0.74 | 1.36 | 1,76 | 0.77 | 1.21 | 1.39 | 0,83 | 1.11 |
| 10 | hilâl | 165 | 1.86 | 0.87 | 1.26 | 1.58 | 0.8 | 1.15 | 1.45 | 0,83 | 1.09 |
| 15 | küre | 225 | 2.77 | 0,72 | 1,52 | 2,01 | 0,69 | 1.29 | 1.47 | 0.89 | 1,18 |
| 15 | hilâl | 225 | 1.87 | 0,83 | 1.32 | 1.46 | 0.84 | 1.17 | 1,44 | 0.92 | 1.14 |
| 21 | küre | 225 | 3,09 | 0.93 | 1.7 | 2.13 | 0.9 | 1.33 | 1.62 | 0.98 | 1.27 |
| 21 | hilâl | 225 | 2.25 | 0.87 | 1.49 | 1,66 | 0.85 | 1.25 | 1.67 | 0.96 | 1.2 |
Tablo 1: Kronik deformasyon Özeti. Suşlar referans olarak ilk bir yapı alır ve buna göre her şişirme adımının sonunda yamalar karşılaştırarak hesaplandı. hilal genişletici genleşme sonuna alanında 1.49 deforme ederken küre genleştirici atfedilen deformasyon ortalama 21. günde 1.70 olmuştur. önemli bir uzamsal değişim ve maksimum ortalama göre değiştirilebilir minimum değerler oluştu. çapraz uzanır 1.27 ve 1.20 'deki değerler ile, daha düşük iken, uzunlamasına uzanan, sırasıyla küre ve hilal genişleticiler için 1.33 ve 1.25 olmuştur. (Tablo izni ile uyarlanmıştır
ontent" fo: tutmak-together.within-sayfa = '1'> Tablo 2:.. Akut deformasyon Özeti suşlar önce referans ve deforme ızgara olarak şişirme aşaması hemen sonra konfigürasyonu olarak genişlemesine bir yapı alır hesaplanmıştır hakkında ortalama, her ikisi de küre ve hilal genişleticiler bir deformasyon işaret eder 1'e yakın değerleri, benzer trendler gösterdi. Bununla birlikte, mekansal varyasyonlar nedeniyle, maksimum alan değişiklikleri hilal için hizmet alanı için 1.60 ve 1.50 kadar yüksekti ölçüldü. boyuna ve enine yönde uzanan, enine uzanan hemen hemen daima daha yüksek boylamasına uzanan maksimum değerleri ile anizotropik edildi. (Tablo 31 izni ile uyarlanmıştır) Süre [gün] genişletici Hacim [cc] Alan değişikliği θ Boyuna germe λ G1 Enine germe λ G2 maksimum min ort maksimum min ort maksimum min ort 0 küre 50 1.32 0,72 0.98 1,44 0.75 1 1.23 0.83 0.97 0 hilâl 50 1.5 0,71 0.98 1.3 0.8 1 1.21 0.84 0.98 2 küre 75 1.36 0,69 0.98 1.26 0,66 1 1.2 0.8 0.98 2 hilâl 75 1.31 0.61 0.98 1.24 0.8 1.01 1,34 0.68 0.97 7 küre 105 1.4 0,79 0.98 1.3 0.57 1 1.2 0.77 0.98 7 hilâl 105 1.37 0.59 1 1.6 < / Td> 0,83 1.02 1.16 0.77 0.98 10 küre 165 1.6 0.73 1.01 1.35 0.6 1.02 1.25 0.75 0.99 10 hilâl 165 1.48 0.58 1.01 1.42 0.75 1.02 1.22 0.77 1 15 küre 225 1.27 0.73 1.01 1.35 0,55 1.02 1.22 0,79 0.98 15 hilâl 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
Burada çoklu görüntülü stereo (MVS) ve isogeometric kinematik (IgA kinematik) kullanılarak bir domuz modelinde doku genişletme işlemi sırasında neden olduğu deformasyonlar karakterize etmek için bir protokol sunulmaktadır. Doku genişletilmesi sırasında cilt kubbe 3 boyutlu şekli düzgün ve nispeten düz yüzey giden büyük deformasyonların maruz kalır. Cilt, diğer biyolojik membranların 34 gibi, o rekonstrüktif amaçlı 35 için kullanılabilecek bir alanda artan yeni malzeme üreterek germek yanıt verir. Bu nedenle, bir genleştirici tarafından üretilen streç doğru belirlenmesi cilt uyumu düzenleyen mekanizmaların anlaşılması çok önemlidir. Doku genişletici farklı boyutlarda ve şekillerde gelir çünkü bir genişleme prosedürünü Planlama zordur, streç dağılımı tüm genişletilmiş alan üzerinde tekdüze değildir ve enflasyon 11 konumuna ve hızına bağlıdır,ref "> 36. doğru genişleme kaynaklı deformasyon ve büyük suşları, 3D şekilleri ve bölgesel farklılıklar çözme yeteneğine sahip tahmin etmek için bir protokol olması, cilt büyüme mekanik düzenleme incelemek için yeni yollar açar ve sonunda kantitatif ameliyat öncesi planlama araçları yol açabilir . bu amaç doğrultusunda, biz deri genişleme 32 bir domuz modelinde deformasyon ölçmek için, non-invazif hesaplı ve esnek bir metodoloji geliştirdi.
Kritik Adımlar
Doku genişlemesi için hayvan modelleri de yirmi yıldan fazla 37 için karakterize edilmiştir. Domuz deri insan derisine benzer özellikler göstermektedir. Insanlarda 38 yapıldığı gibi Ayrıca, domuz deri genişletme benzer bir prosedür takip eder. Doku genişletme prosedürü bu protokolün başarısı için taşıdır. Tecrübeli cerrahlar, doku genişleme uzmanlar, techniqu gerçekleştirilenhayvan modelinde E burada sundu.
Cilt uygun dış ortama maruz kalır ve bu nedenle, kendi deformasyonu yüzeyi 17 izleme noktaları ile karakterize edilebilir, ince bir zardır. MVS uzun süreler boyunca in vivo olarak 3D cilt deformasyonlarını incelemek için esnek ve uygun fiyatlı teknik sunmaktadır. Bu algoritma, statik bir sahneden girdi olarak fotoğraflarla bir dizi alır ve 3D koordinatları ayıklamak fotoğrafları genelinde özellik eşleştirme kullanır. MVS yeniden yapılanma ve müteakip kinematik analiz eleştirel bu protokolün fotoğraf edinimi adımlara bağlı.
Değişiklikler ve Sorun Giderme
Doku genişletilmesi sırasında cihaz dolayı hayvan hareketi ve genişletici başlangıçta yerleştirildiği cebin gevşemesine uzak ızgara taşıyabilir. Genişletilmiş alan ızgaranın dışına çıkması durumunda, genişletici indirildi ve çıkarılmalıdır. Bu problem sekiz takım ızgaraları 31 32'de protokolü kullanılarak karşılaşıldı. Arızalı veya şişirme protokolü sırasında delinmiş ise Genişleticiler da sızıntı olabilir. Bu denemenin geçerliliği ve hayvanın güvenliğini, dolayısıyla genişletici çıkarılmalıdır uzlaşma. Bu sorun sekiz takım ızgaraları 31 32 bu protokolü kullanarak karşılaşıldı.
MVS rekonstrüksiyon nedeniyle aydınlatma efektleri, odaklanma eksikliği ve arka plan gürültüsü 23 bazı fotoğrafları setleri için zor olabilir. Sonuçlar ilk başta yeterince doğru değilse MVS ticari araçlar, güçlü olmasına rağmen, aşağıdaki sorun giderme adımları her zaman bizim deneyim sorunu düzelttikten: elle fotoğraflarda arka planı kaldırmak; keskin odaklı fotoğraflardan bir alt kümesini seçmek ve bulanık i atmakbüyücü; el ticari yazılım arayüzü fotoğrafları genelinde eşleşen noktalarını seçin.
Tekniğin Sınırlamalar
Yukarıda ele alındığı gibi, domuz örtü insan 38 benzerdir, bununla birlikte, hala farklılıklar vardır. Bu nedenle, bir domuz modelinde insan doku genişletme protokolleri 37 tamamen prediktif olduğu tahmin edilmektedir. protokolün diğer bir sınırlama geometrik modelleri analiz etmek ticari araçlar veya kullanıcı dostu yazılım olmaması. geometri MVS yoluyla üretilen bir kez Halen, analiz C ++ ve Python komut oluşur içi kodu ile gerçekleştirilir. Bir yandan, önerilen yöntem yaratıcı ve uzun süreler boyunca yumuşak doku mekaniği incelemek için uygun fiyatlı, uygun bir yol sunarken, veri analizi sadece son on 27 popüler olmuştur teknolojilere bağlıdır. Circum içinBu sınırlamayı havalandırma, biz bu sunulması ile spline değişmezler yerine getirme sağlarlar. Bir daha sınırlama kronik deformasyon izlemek için bir dövmeli ızgaranın sınırlamadır. Bir dövmeli ızgara ihtiyacı klinik ayarlarına protokolün çevirisini engelliyor.
Mevcut / Alternatif Yöntemler Açısından Tekniği Önemi
Şu anda, hekim sık sık büyük ölçüde 13, 14, 15 farklı rasgele protokoller çeşitli yol açmıştır doku genişletme prosedürlerinin ameliyat öncesi planlama sırasında tecrübe çoğunlukla dayanır. Burada sunulan protokol doku genleşme domuz hayvan modelinde, genleşme ile indüklenen deformasyon nicelleştirilmesiyle mevcut bilgi boşlukları giderir. yazarın kadarıyla, bu cilt dokusunun büyükçe yamalar sürekli deformasyon haritaları ölçmek için ilk protokoldür <sup class = "xref"> 31, 32.
Protokol, yenilikçi invaziv olmayan, uygun ve esnek olduğu; Böyle IgA kinematik gibi MVS olarak bilgisayar vizyonu son gelişmeler ve sayısal analizine dayanır. MVS% 2 24 gibi düşük imar hataları ulaşan son on yılda yoğun ilerlemiştir. Ticari olarak temin edilebilen yazılımı hem de açık kaynak kodu artış, bu yöntem 41 yüksek bir ilgi sergiliyor. bu sadece bir dijital kamera gerektirir ve fotoğraflar kamera pozisyonu kalibrasyonu olmadan alındığı için MVS ekonomiktir. Buna karşılık, bu tür stereo yeniden gibi diğer teknikler kamera 17 konumunu kontrol etmek için ek donanım gerektirir. bu sürece fotoğraf farklı açılardan alınabilir olarak çeşitli senaryolar gerçekleştirilebilir, çünkü MVS esnektir. Bu, daha fazla relé dönüşen bir özelliktiradjuvan potansiyel klinik uygulamaları göz önüne alındığında. Buna karşılık, bu tür hareket takibi gibi diğer teknikler belirli bir kuruluma ihtiyaç vardır ve gelişigüzel bir 18 gerçekleştirilemez. MVS Bir daha özellik 3D geometriler üretimidir. Dijital görüntü korelasyon (DIC) gibi diğer teknikler, 2D hareket 39 izleme için tercih edilmektedir. Burada sunulan sonuçlar sadakatle doku genişlemesi sırasında uyarılan 3D şekilleri yeniden ticari algoritmaların yeteneğini sergiledi.
3D geometriler itibaren deformasyonlar hesaplanacak var. Bu protokol spline yüzey IGA kinematiklerinin kullanımına dayanır. Birkaç kontrol noktaları ince zarları 40 analizi için gerekli yüksek süreklilik düzgün geometrilere parameterize çünkü kamalar yararlıdır. Bu başvuruda spline'lara en büyük avantajı bir parametrik alan kavramıdır. Sonlu eleman olarak diğer teknikler,metinleri gibi küresel bir parametre alanını yoksundur. Bu tür düzensiz yamalar simülasyonu gibi bazı sorunlar için uygun olmakla birlikte, açık bir parametrelendirmesini sahip olan, (delikli örneğin yamalar için) basit bir şekilde herhangi iki konfigürasyonları arasında uzanır belirlenmesini sağlar. Örneğin, iki farklı analiz burada gösterildi: kronik ve akut deformasyonlara. Bu protokol ile ızgaraları suşları hesaplamak için tüm yüzeyleri aynı parametre alan beri ilgi iki yüzeylerinin spline sağlamak için yeterlidir.
Doku genişletilmesi sırasında, cilt sonra rekonstrüktif cerrahi için kullanılabilir yeni kabuğunu üreten, yüzey alanı içinde büyüyen tarafından uygulanan deformasyon yanıt verir. Uzun süre boyunca cildin klinik açıdan deformasyon nitelendiren bu organın mechanobiology anlayışımızı geliştirmek hem de nicel ameliyat öncesi araçların geliştirilmesini sağlayabilir. protokol tanımladıe özel olarak klinik ortamda potansiyel çevirisi ile deneysel tasarım ihtiyacı giderir.
Bu Tekniği Mastering sonra Gelecek Uygulamalar veya Tarifi
Bu protokolde kullanılan kaynak kodu kolayca diğer uygulamalar için ayarlanabilmektedir ve daha kullanıcı dostu uygulamaları içine dahil edilebilir. Bu kağıt ile sunulmuştur, freze temel fonksiyonlarını değerlendirmek eğri yüzeyler üzerinde sürekli alanlar parameterize, bu sürekli alanlar entegre ve deformasyon gradyanlar, membran ve bükme suşları hesaplamak için rutinleri bulunmaktadır. Bu kaynak kodu sonuçta doku genişlemesinin gerçek klinik uygulamalar yanı sıra etkinleştirmek diğer uygulamalarda kullanılabilen bir araç doğru gelişmeye devam edeceğini bekliyoruz. İşin bir başka gelecek alanı bu protokolün arıtma dikkate mekanik özellikleri ve dokuda gerilmeler ve sadece kinematik içine almaktır.
Cuklinik olarak anlamlı bir perspektif om, bu protokol bölgesel doku deformasyonun varyasyonları yanı sıra farklı genişletici şekil ve enflasyon oranları 31, 32 arasındaki farkları ölçmek edebilmektedir. Fazla çalışma doku yanıtına farklı genleşme parametrelerinin etkisini değerlendirmeye devam etmek gereklidir. Dahası, yardımcı olabilir adaptasyon biyolojik mekanizmaları üzerinde durularak domuz modelin daha rafine overstretch için cilt adaptasyonu düzenleyen temel mekanizmaları aydınlatmak. Nihai hedef klinik ortamda çevirmek amacıyla bir domuz modelinde protokolü kontrol etmektir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
SGeçerli Yazarlar ifşa hiçbir şey yok.
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).
