Bilgisayarlı Tomografi Verileri Kullanılarak Gerçekçi, Tüm Vücut, Üç Boyutlu At İskelet Modelinin Yapımı

Bir atın gerçekçi bir iskelet modeli, tüm at vücudunun işlevsel, anatomik ve biyomekanik modellemesini anlamak için manipüle edilebilen at bilgisayarlı tomografi verilerinden oluşturulur. Bu teknik, değişen at duruşlarını karakterize etmeye yardımcı olmak için modelin hızlı ve kolay bir şekilde konumlandırılmasını sağlar. Model, dejeneratif doku hastalıkları ile ilişkili at duruşlarını karakterize etmeye ve mekanik stresleri azaltan duruşları tanımlamaya yardımcı olabilir.

Yöntem, köpekler veya evrimsel geçişlerin modellenmesi gibi diğer akademik arayışlar gibi klinik amaçlar için diğer türlerin modellenmesine yardımcı olmak için uyarlanabilir ve değiştirilebilir. Prosedürü gösteren, Osborn laboratuvarından yüksek lisans öğrencisi Alex Lee, burada Dr. Osborn ile birlikte gösterilecek. Tüm hareket alanlarında ön ayağın içine grafik eklemler yerleştirerek başlayın.

Armalar menü ayarını etkinleştirmek için F3 tuşuna basın. Menülerde, eklem oluşturma aracını seçmek için İskelet ve Eklem Oluştur'a tıklayın. Yazılımın Görünüm panelinde, eklemlerin yaklaşık alanlarını bir ila 10 arasında tıklatın ve enter tuşuna basın.

İstenilen bağlantıya tıklayarak ve eklemi istenen konuma çevirmek için W tuşuna basarak gerçekleştirilen hareket aracını kullanarak eklemlerin konumunu ayarlayın. Alternatif olarak, istediğiniz eklemi tıklatarak ve Kanal kutusunda veya Katman düzenleyici panelinde bulunan X'i Çevir, Y'yi Çevir ve Z'yi Çevir değerlerini değiştirerek bir eklemi ayarlayın. Ardından, beş ayrı ters kinematik tutamaç oluşturun.

Menülerde, IK Tanıtıcısı Oluştur aracını seçmek için İskelet ve IK Tanıtıcısı Oluştur'a tıklayın. IK Kolu Oluştur aracını kullanarak eklem birini ve ardından üçünü seçin ve Anahat panelinde bu IK tutamacını "Ön Bacak IK" olarak adlandırın. Ardından aleti kullanın ve eklem üçünü ve eklem yedisini seçin.

Bu IK tutamacını Ön Alt IK olarak adlandırın. Aleti kullanın ve yedi ve sekiz numaralı bağlantıları seçin ve bu IK tutamacını Front Toe 1 IK olarak adlandırın. Front Toe 2 IK'yi oluşturmak için adımı sekiz ve dokuz numaralı bağlantılarla tekrarlayın. Daha sonra dokuz ve 10 eklemlerle Ön Ayak Parmağı 3'ü oluşturmak IK.To ön ayak kontrolleri oluşturmak, NURBS İlkelleri Oluştur ve Daire'yi seçerek düzgün olmayan rasyonel bir B-spline veya NURBS çemberi oluşturun. Ek 3 ve eklem 10'u çevreleyen iki NURBS dairesi oluşturun ve bunları Anahat panelinde sırasıyla "Ön Kontrol" ve Ön Alt Kontrol olarak adlandırın. Başka bir NURBS çemberi oluşturun ve seçin.

Kanal kutusunda veya Katman düzenleyici panelinde, Z değerini 90 olarak döndür değerini değiştirin. Taşıma aracını kullanarak bağlantı 10'un ucuna yerleştirin ve Anahat panelinde "Ön Hareket Kontrolü" olarak adlandırın. Grup Ön Ayak Parmağı 1 IK, Ön Ayak Parmağı 2 IK ve Ön Ayak Parmağı 3 IK Control tarafından üçünü de seçip G tuşuna basın.

Bu grubu Outliner panelinde "Front Toe Group" olarak adlandırın. IK Kollarını ve Ön Ayak Parmağı Grubunu kontrollere dahil edin, önce Kontrol ederek Ön Bacak IK'yi seçin, ardından Ön Kontrol'ü seçin ve P tuşuna basın. Control (Denetim) öğesini (Front Lower Control), ardından Front Control (Ön Alt Kontrol) öğesini seçin ve P tuşuna basın.

Control (Denetim) öğesini (Front Lower IK), ardından Front Lower Control (Ön Alt Kontrol) öğesini seçin ve P tuşuna basın. Control (Denetim) öğesini (Front Flick Control), ardından Front Lower Control (Ön Alt Kontrol) öğesini seçin ve P tuşuna basın. Control (Ön Parmak Grubu), ardından Front Flick Control öğesini seçin ve P tuşuna basın.

Daha sonra kemik ağlarını eklem teçhizatına bağlamak için Cilt Bağla aracını kullanın. Kemik ağını seçin ve kaydırın en yakın eklemi seçin ve Cilt ve Cilt Bağla altında bulunan Cilt Bağla aracını kullanın. Eklem Oluştur aracını kullanarak, sesamoid kemik ağının içinde bir eklem oluşturun.

Cilt Bağla aracını kullanarak, sesamoid kemik ağını ekleme bağlayın. Sesamoid kemiğin içindeki eklemi seçin ve kaydırmak için en yakın ön ayak eklemini seçin ve ebeveyni yapmak için P tuşuna basın. Uzunluğu kabaca omurganın uzunluğuna eşit olan bir NURBS düzlemi oluşturun.

U yaması için 1'i ve V yaması için torasik ve lomber vertebra sayısını seçin. NURBS İlkelleri Oluştur ve Düzlem altındaki Düzlem Oluştur aracının yanında bulunan kareyi seçin. Düzlemi değiştirilmiş seçeneklerle yeniden oluşturmak için, Modelleme menü kümesine girmek üzere F2 tuşuna basın.

Görünüm panelinde Düzlem'i seçin ve Yüzeyler ve Yeniden Oluştur altında Yeniden Oluşturma aracının yanındaki kareyi seçerek Yeniden Oluşturma Aracı ayarlarını seçin. U Yayılma Sayısı'nı 1 olarak, V yaması için sayı olarak V'ye Yayılma Sayısı'nı ve hem Derece U hem de Derece V seçenekleri için 1 Doğrusal olarak seçin. Diğer ayarları varsayılan olarak tutun ve Yeniden Oluştur düğmesine basın.

nHairs oluşturmak için, FX menü setine girmek üzere F5 tuşuna basın. nHair ve Create Hairs'ın yanındaki kareyi seçerek değiştirilmiş seçeneklerle Saç Oluştur aracını kullanın. Çıktıyı NURBS eğrilerine, U sayısını 1'e, V sayısını V yaması için sayıya ayarlayın, ardından Kıl Oluştur düğmesine basın.

Anahat panelindeki nucleus1, hairSystem1OutputCurves grubu ve hairSystem1 öğelerini silin. hairSystem1Follicles etiketli grubu tamamen genişletin ve eğri ile etiketlenmiş tüm öğeleri silin. Düzlemi seçin, ardından Taşı ve Döndür araçlarını kullanarak omurgayla kabaca örtüşecek şekilde hareket ettirin ve yönlendirin.

Düzlemi seçin, farenin sağ tuşunu basılı tutun ve düzlemin tüm köşelerini görünür hale getirmek için Köşeyi Denetle'yi seçin. Kökleri omuriliğin olacağı yükseklikteki omurlar arasında yönlendirmek için köşeleri hareket ettirin. Görünüm panelinin herhangi bir yerinde bir dizi ayrı bağlantı noktası oluşturun.

Bu eklemlerin pozisyonu sonraki adımlarda düzeltilecektir. Anahat panelinde, oluşturulan bir eklemi seçin, ardından Kontrol bir nurbsPlaneFollicle seçin ve P tuşuna basın. Önceki adımda oluşturulan diğer eklemler ve diğer nurbsPlaneFollicle nesneleriyle tekrarlayın.

Outliner panelinde, Kontrol tüm bağlantıları seçin. Kanal kutusunda veya Katman kutusu panelinde, X, Y ve Z'yi Çevir'i sıfıra ayarlayın. Kontrol Anahat panelindeki tüm bağlantıları seçin ve bunları çoğaltmak için Control ve D tuşlarına basın.

Control Anahat panelindeki tüm yinelenen bağlantıları seçin ve üst öğeleri kaldırmak için Shift ve P tuşlarına basın. Rigging menü setine girmek için F3 tuşuna basarak nurbsPlaneFollicle altındaki eklemleri kendi omur ağlarıyla bağlayın. NurbsPlaneFollicle altındaki orijinal ekleme tıklayın, Shift ilgili omur ağını seçin.

Ardından Cilt Bağla aracını Skin ve Bind Skin altında kullanın. Her eklem ve omur ağı için bu eylemleri tekrarlayın. Kontrol tüm yinelenen eklemleri ve düzlemi seçin ve tüm yinelenen eklemleri düzleme bağlamak için Cilt Bağla aracını kullanın.

3D animasyon ve modelleme yazılımında, grafik şerit omurgası kemikli omurganın doğal hareketini sağlar. Yazılım, iskeletlerin konumunu kontrol etmeyi mümkün kılan grafik arma sistemine bağlı kemik ağlarla modeli görüntüler. Her bir uzvun eklemlerle donatılması, ön ayaklar için 1 ila 10 numaralı grafik eklemleri ve arka bacaklar için 11 ila 17 numaralı grafik eklemleri kullanarak konumlandırmaya ve hareketin oluşturulmasına izin verir.

3D at modeli, konsept kanıtı olarak klasik Muybridge fotoğraflarıyla eşleştirildi ve ilk animasyonları yarattı. Model, normal bir duruştan omurganın enine dönüşü gibi çeşitli duruşlara taşınabilir, bu da duruşların patomekanik kuvvet rejimleriyle ilişkisini ve etkilenen iskelet elemanlarının, eklemlerin ve yumuşak dokuların dejenerasyonunu anlamayı mümkün kılar. 4D modelin hareketleri, omurganın hareketini daha doğru bir şekilde tasvir etmek için yandan, arkadan ve önden gelen videolarla ve bu yürüyüşlerin animasyonlarını oluşturmak için yürüyüş, kanter ve tırıstaki atların videolarıyla karşılaştırılmıştır.

Tüm vücut mekaniğini incelemek, dejeneratif eklem hastalıklarının etkilerini anlamak için gereklidir. Bu model, anormal hareket ve duruşlar ile sonuçta ortaya çıkan doku dejenerasyonu arasındaki ilişkiyi incelemek için bir yol sağlar. Bilgisayarlı topografya verilerine dayanan bu benzersiz tüm vücut at modeli, esnekliği ve kullanıcılar tarafından belirli sorularını cevaplamak için değiştirilme kabiliyeti nedeniyle bu araştırma alanının ve diğerlerinin incelenmesini sağlar.