Um sistema de engenharia reversa é empregado para registrar e obter dados detalhados e abrangentes de geometria de placas de terminais vertebrais. Modelos paramétricos de placa final vertebral são então desenvolvidos, que são benéficos para projetar implantes espinhais personalizados, fazendo diagnósticos clínicos, e desenvolvendo modelos precisos de elementos finitos.
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Artigo de método
Medições de precisão e modelos paramétricos de placas finais vertebrais
Neste artigo
Resumo
Resumo
Dados geométricos detalhados e abrangentes de placas de fim de vértebras é importante e necessário para melhorar a fidelidade dos modelos de elementos finitos da coluna vertebral, projetar e melhorar os implantes espinhais, e compreender as alterações degenerativas e biomecânica. Neste protocolo, um varredor de alta velocidade e altamente exato é empregado para converter dados da morfologia de superfícies da placa de fim em uma nuvem digital do ponto. No sistema de software, a nuvem de pontos é processada e reconstruída em três dimensões. Em seguida, um protocolo de medição é realizado, envolvendo um sistema de coordenadas 3D definido para tornar cada ponto uma coordenada 3D, três curvas de superfície sagital e três frontais que estão simetricamente montadas na superfície da placa final, e 11 pontos equidistantes que são selecionada em cada curva. Medições e análises espaciais são finalmente realizadas para obter dados geométricos das placas finais. As equações paramétricas que representam a morfologia das curvas e superfícies são ajustadas com base nos pontos característicos. O protocolo sugerido, que é modular, fornece um método exato e reprodutível para obter dados geométricos de placas finais vertebrais e pode ajudar em uns estudos morfológicos mais sofisticados no futuro. Contribuirá também para projetar implantes espinhais personalizados, planejar atos cirúrgicos, fazer diagnósticos clínicos e desenvolver modelos precisos de elementos finitos.
Introdução
Uma placa final vertebral é o escudo superior ou inferior do corpo vertebral e serve como uma interface mecânica para transferir o stress entre o disco e o corpo vertebral1. Consiste na borda epifisária, que é um labrum ósseo forte e sólido em torno da borda externa do corpo vertebral, e a placa de terminais central, que é fina e porosa2.
A coluna vertebral está sujeita a uma ampla variedade de distúrbios degenerativos, traumáticos e neoplásicos, o que pode justificar a intervenção cirúrgica. Recentemente, dispositivos espinhais, como discos artificiais e gaiolas têm sido amplamente utilizados....
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Protocolo
Este estudo foi aprovado pelo Conselho de ética em pesquisa em saúde do Instituto de autores. Porque os ossos vertebrais cervicais têm umas formas mais intricadas19, o protocolo usa as vértebras cervicais como uma ilustração para facilitar a pesquisa relevante.
1. preparação de materiais, digitalização e processamento de imagens
- Colete uma vértebra cervical seca sem deformação patológica ou partes quebradas.
- Coloque a vértebra verticalmente na plataforma do scanner (Figura 1, ver tabela de materiais), com a placa de fim voltada para a lente da câmera.....
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Resultados
Utilizando o scanner de mesa óptica 3D de alta precisão, as placas finais foram convertidas em mais de 45.000 pontos digitais, que caracterizam adequadamente a morfologia (Figura 2a, B).
No protocolo de mensuração, realizou-se a análise espacial das superfícies da placa final. As curvas representativas foram ajustadas e quantificadas na superfície para caracterizar a morfologia (Figura 4B
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Discussão
A engenharia reversa tem sido cada vez mais aplicada com sucesso ao campo da medicina, como a cranioplastia20, oral21, e implantes maxilo-faciais21. As medições de engenharia reversa, a saber digitalização de superfície do produto, referem-se à conversão de informações de superfície em dados de nuvem de pontos empregando equipamentos e métodos de medição específicos. Com base nesses dados, a modelagem de superfície complexa, a avaliação, as melhorias.......
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Divulgações
Os autores não declaram interesses financeiros concorrentes.
Agradecimentos
Este trabalho foi financiado pelo projeto chave da construção da disciplina da Secretaria de saúde de Pudong de Shanghai (PWZxk2017-08) e pela Fundação Nacional da ciência natural de China (81672199). Os autores gostariam de agradecer a Wang lei por sua ajuda na revisão de uma versão anterior e li Zhaoyang por sua ajuda no desenvolvimento do modelo paramétrico.
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Catia | Dassault Systemes, Paris, França | https://www.3ds.com/products-services/catia/ | Reconstrução de modelo de superfície 3D, edição de curva livre e superfície e processamento de dados |
| Geomagic Studio | Geomagic Inc., Morrisville, NC | Processamento de dados de nuvem de | pontos |
| MATLAB | The MathWorks Inc., Natick, EUA | https://www.mathworks.com/ | analisar dados, desenvolver algoritmos e criar modelos |
| Scanner óptico de mesa de alcance 3D | Xi' uma tecnologia ótica da medida 3D de XinTuo Co.Ltd., Xi' an, Shaanxi, China | http://www.xtop3d.com/ | adquira parâmetros geométricos de superfície e converta em pontos digitais |
Referências
- Wang, Y., Battie, M. C., Boyd, S. K., Videman, T. The osseous endplates in lumbar vertebrae: Thickness, bone mineral density and their associations with age and disk degeneration. Bone. 48, 804-809 (2011).
- Wang, Y., Battie, M. C., Videman, T.
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Reimpressões e permissões
