Misurazioni di precisione e modelli parametrici delle piastre posteriori vertebrali

Questo metodo accurato e riproducibile può essere utilizzato per ottenere dati geometrici dettagliati e completi dalle piastre vertebrali e per sviluppare un modello parametrico senza digitalizzare troppi punti di riferimento. Questo sistema di reverse engineering può essere utilizzato per sviluppare in modo efficiente una rappresentazione accurata del carattere anatomico di sofisticate superfici vertebre con una buona affidabilità e riproducibilità. Questo protocollo può contribuire alla progettazione di impianti spinali personalizzati, alla pianificazione chirurgica, alle diagnosi cliniche e allo sviluppo di accurati modelli di elementi finiti.

Il metodo può essere utilizzato per i sofisticati studi morfologici e il modello parametrico può essere applicato ad altre modalità di imaging come la tomografia computerizzata e la risonanza magnetica. Sebbene un principiante possa aver bisogno di più tempo per completare la procedura, la tecnica richiede una breve curva di apprendimento complessiva, da padroneggiare. A dimostrare la procedura sarà Hang Feng, un clinico del mio laboratorio.

Prima di iniziare la procedura, posizionare una vertebra cervicale secca, senza deformazione patologica o parti rotte, verticalmente sulla piattaforma dello scanner, con la piastra finale rivolta verso l'obiettivo della fotocamera. Avviare il processo di scansione per ottenere i dati di CloudPoint e aprire il software per l'elaborazione dei cloud di punti. Fare clic su Importa per importare i dati del cloud di punti e generare un elemento grafico digitale della vertebra.

Fate clic su Avvolgi (Wrap) per impacttare i dati di imaging in un file in formato STL, per trasformare la nuvola di punti in Mesh, che convertirà un oggetto punto in un oggetto poligonale e aprirà un programma software di ricostruzione e elaborazione dati 3D appropriato. Nel sottono menu Nuovo fare clic su File e selezionare Parte nell'elenco dei tipi. Fare clic sul pulsante Start, scegliere Forma e Editor forme digitalizzate.

Quindi fare clic sull'icona Importa, selezionare il file di formato STL e fare clic su Applica e ok. Per definire il sistema di coordinate 3D della piastra finale, segna un punto di riferimento anatomico su ciascuno dei punti finali sinistro e destro del bordo epifisico e segna il punto di riferimento sul punto mediano anteriore. Fate clic sull'icona Linea (Line) e selezionate i due punti finali dello spigolo finale per definire una linea frontale posteriore.

Fate clic sull'icona Piano (Plane) per impostare il tipo di piano come normale alla curva e selezionate la linea frontale posteriore nel punto mediano anteriore per definire il piano medio-agittale. Fate clic su Avvia (Start), Forma (Shape) e Ricostruzione rapida superficie (Quick Surface Reconstruction). Per generare una curva intersecante, fate clic sull'icona Sezione planare (Planar Section) immettete 1 nell'opzione numero (Number) e selezionate l'immagine della piastra finale e il piano medio-agitato.

Fate clic su Curva (Curve) dall'icona Scansione (Scan) e selezionate l'intersezione tra la curva intersecante e il bordo epifisiale posteriore, definendo l'intersezione come punto mediano posteriore. Fate clic sull'icona Punto (Point), Punti (Points) e Ripetizione piani (Planes Repetition). Quindi, selezionate il diametro medio-agittale e immettete 1 nell'opzione Varianti (Instances), per definire il punto medio del diametro medio-agittale.

Fate clic sull'icona Sistema asse (Axis System) e selezionate il punto medio del diametro medio-agittale come origine. La linea parallela alla linea frontale posteriore come asse x, il diametro medio-agittale come asse y e la linea rivolta in avanti e perpendicolare al piano X-Y come asse Z L'appropriatezza del sistema di coordinate può essere determinata a seconda che l'intersezione della linea piana media agittale definita e del piano coronale sia perpendicolare alla sezione della piastra finale. Per adattare le curve caratteristiche e i punti sulla superficie della piastra finale, selezionate il diametro medio-agitato e immettete 3 nell'opzione Varianti (Instances) per dividere equamente il diametro medio-agittale in quattro parti.

Fate clic sull'icona Sezione piana (Planar Section), immettete 1 nell'opzione numero (Number) e selezionate l'immagine della piastra finale e il piano X-Z per generare una curva intersecante. Fate clic su Curva (Curve) dall'icona Scansione (Scan) e selezionate le due intersezioni del piano X-Z e del bordo epifisale. Definite la linea tra le due intersezioni come diametro frontale medio e dividete equamente il diametro frontale medio in quattro parti.

Per misurare la lunghezza di un quarto del diametro medio-agittale, fate clic sull'icona Misura tra (Measure Between). Per generare due curve di raccordo, su un lato della parte frontale, fate clic sull'icona Sezione planare (Planar Section), immettete 2 nell'opzione numerica e immettete il valore misurato nell'opzione Passo (Step) e selezionate l'immagine della piastra finale e il piano X-Z. Quindi, fate clic su Scambia (Swap) per generare due curve di raccordo sull'altro lato.

Quindi, selezionate 11 punti equidistanti in ogni curva e ottenete nove curve di raccordo sulla superficie della piastra finale, come illustrato. Quindi, fate clic su Curva (Curve) dall'icona Scansione (Scan) e selezionate l'intersezione delle curve di raccordo e della curva medio-agittale, per ottenere un totale di 66 punti su ogni piastra finale. Per misurare la lunghezza del parametro di linea che indica la distanza tra due punti misurati, fate clic sull'icona Misura tra (Measure Between).

Per misurare i parametri di concavità, fate clic su Avvia (Start), Forma (Shape) e Progettazione forma generativa (Generative Shape Design) e fate clic sull'icona Sketch e sul piano X-Y. Fare clic sull'icona e sull'origine cerchio e trascinare il cursore del mouse a una distanza appropriata prima di fare clic. Fare quindi clic sull'icona Esci da Workbench.

Fate clic sull'icona Offset, selezionate il piano riempito e immettete un valore appropriato nell'opzione di offset, finché non è tangente alla parte più concava. Ingrandite e fate clic su Avvia (Start), Forma (Shape) e Ricostruzione rapida superficie (Quick Surface Reconstruction), seguita dall'icona Curva 3D (3D Curve), per trovare e creare il punto più concavo. Quindi, fate clic sull'icona Misura tra (Measure Between) e selezionate il punto più concavo e il piano X-Y, per misurare l'intera profondità di concavità della piastra finale.

Per quantificare i parametri dell'area della superficie, fate clic sull'icona Misura inerzia (Measure Inertia) e fate clic su superficie piastra finale (Endplate Surface), per misurare l'area della superficie. Per determinare l'ordine di adattamento dell'equazione parametrica, aprire il software di analisi e visualizzazione dei dati e immettere X i dati corrispondenti nella finestra di comando. Fare clic su Invio e immettere Z i dati corrispondenti.

Quindi inserire il codice come indicato. Per il raccordo dell'equazione dei parametri, immettete cftool" e fate clic su Invio (Enter) per far salire l'utensile di raccordo della curva. Quindi, immettete le coordinate di una curva nella finestra di comando, come illustrato.

Selezionate Polinomio (Polynomial) e immettete l'ordine di adattamento per ottenere l'equazione parametrica della superficie della piastra finale. Per ottenere i dati geometrici, immettete i valori di coordinata X e Y di qualsiasi punto della piastra finale nella finestra di comando e immettete i parametri dell'equazione che sono stati montati, utilizzando lo strumento Polinomio. Quindi, inserire l'equazione e fare clic su Invio per ottenere il risultato.

Per ottenere la grafica di simulazione 3D, inserire i parametri polinomiali nella finestra di comando e inserire il codice come indicato. Inserire il codice e l'equazione indicati. Quindi, inserisci il codice indicato.

Utilizzando uno scanner piano a gamma 3D ottica altamente accurato, come dimostrato, queste piastre finali rappresentative sono state convertite in oltre 4500 punti digitali, per caratterizzare adeguatamente la loro morfologia. Utilizzando il protocollo di misurazione come dimostrato, è stata condotta un'analisi spaziale delle superfici della piastra finale e sono state montate e quantificate curve rappresentative sulla superficie per caratterizzare ogni morfologia della piastra finale. Le misurazioni includevano la profondità di concavità e la posizione dell'apice della concavità nel piano medio-agitato.

Oltre a quelli dell'intera concavità endplate ed eventuali sezioni specifiche di interesse. Successivamente, i componenti delle piastre finali, del bordo epifiseale e della piastra centrale sono stati separati e le loro lunghezze e aree sono state ottenute. L'equazione parametrica di ogni curva è stata quindi dedotta, in base alle coordinate di 11 punti.

La definizione di un sistema coordinato in 3D per ogni piastra finale è fondamentale per il successo del protocollo. Il giunto uncovertebrale può essere distinto dalla piastra finale definendo un piano più adatto, in termini di punti più anteriori e posteriori dei processi uncinati bilaterali. Questo protocollo fornisce un metodo accurato e riproducibile per eseguire uno studio morfologico di superfici complesse.