| Revista: | Ingeniería (Bogotá) |
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| Número de sistema: | 000538169 |
| ISSN: | 0121-750X |
| Autores: | Mejía Gallón, Valentina1 Naranjo Cardona, María Camila1 Atehortua Carmona, Juan1 Vallejo Pareja, Samuel1 Santa Marín, Juan Felipe1 M. Posada, Viviana1 Ramírez, Juan1 |
| Instituciones: | 1Universidad Nacional de Colombia, Departamento de ingeniería mecánica, Medellín, Antioquía. Colombia |
| Año: | 2021 |
| Periodo: | Sep-Dic |
| Volumen: | 26 |
| Número: | 3 |
| Paginación: | 450-464 |
| País: | Colombia |
| Idioma: | Inglés |
| Resumen en español | Contexto: Las lesiones no fatales representan un problema de salud pública. Entre ellas, las fracturas de las extremidades inferiores tienen un gran impacto en los costos relacionados con los tratamientos ortopédicos. En este trabajo se realizó una reconstrucción tridimensional de la tibia y el peroné para aplicaciones biomecánicas con el fin de definir los parámetros de reconstrucción 3D que permitan reducir la exposición a la radiación de los pacientes y el costo computacional. Método: Para la reconstrucción 3D se empleó una tomografía computarizada tomada a un voluntario. Se utilizaron dos programas de software especializados en la reconstrucción de imágenes DICOM (Mimics Research y 3DSlicer). Se modificó el número de imágenes 2D incluidas en el volumen y se compararon los resultados. La calidad de los volúmenes reconstruidos se verificó comparando el volumen de referencia reconstruido con el número total de imágenes/cortes frente a los volúmenes modificados. Para ello se utilizó el software MeshLab. Los parámetros analizados fueron las diferencias de distancia entre el modelo de referencia y el alternativo, y el análisis cualitativo de la curvatura. Resultados: Los resultados del ANOVA para la respuesta Max (distancia máxima entre mallas) muestran que el software y los cortes son factores significativos. Sin embargo, la interacción software-cortes no tuvo una influencia significativa. Para la respuesta RMS (Root Mean Square) el software, los cortes y la interacción software*cortes no son significativos. Para la respuesta media, los cortes y la interacción software-cortes no son significativos. Sin embargo, el software influye significativamente en los resultados Estos resultados suponen una reducción del coste computacional y de la exposición de los pacientes a radiación en futuros análisis biomecánicos y preoperatorios, ya que se puede obtener la misma calidad incluyendo menos imágenes 2D en la reconstrucción. Conclusiones: Las superficies reconstruidas son más suaves cuando se utiliza Mimics a pesar de que se utilizó el mismo factor de suavidad en ambos programas durante la reconstrucción. Cuando se utilizan 16 cortes (retenidas cada 16 imágenes del modelo original completo), las diferencias de distancia aumentan para ambos huesos (tibia y peroné). Para el RMS, reducir el número de cortes y utilizar cualquiera de los dos programas analizados no presentaría diferencias significativas en la reconstrucción planteándose como una forma potencial para la reducción de la exposición a la radiación del paciente. |
| Resumen en inglés | Context: Non-fatal injuries represent a public health issue. Among them, lower limb fractures have a large impact on the costs related to orthopedic treatments. In this work, a three-dimensional reconstruction of the tibia and fibula was performed for biomechanical applications with the purpose of defining the 3D reconstruction parameters that allow reducing patients’ radiation exposure and computational costs. Method: For the 3D reconstruction, a computerized tomography taken from a volunteer was used, as well as two software applications specialized in DICOM image reconstruction (Mimics Research and 3DSlicer). The number of images included in the volume was modified, and the results were compared. The quality of the reconstructed volumes was verified by comparing the reference volume reconstructed with the total number of images/slices vs. the modified volumes. The MeshLab software was used for this purpose. The analyzed parameters were the distance differences between the reference and the alternative models, as well as the qualitative curvature analysis. Results: The ANOVA results for the Max (maximum distance between meshes) response shows that software and slices are significant factors. However, the software-slices interaction did not have a significant influence. As for the RMS (root mean square) distance response, software, slices, and the softwareslices interaction are not significant. For the Mean distance response, slices and the software-slices interaction are not significant. Nevertheless, software significantly influences the response. These result suggest a potential way to reduce the computational cost and the patient’s radiation exposure in future biomechanical and preoperatory analyses, since the same quality can be obtained by including fewer 2D images in the reconstruction. Conclusions: The reconstructed surfaces are smoother when Mimics is used, even though the same smoothness factor was employed in both software applications during the reconstruction. When 16 slices are used (retained every 16 images from the complete original model), the distance differences increased for both bones (tibia and fibula). For the RMS, reducing the number of slices and using either one of the two applications analyzed would not show any significant differences in the reconstruction, thus allowing the potential reduction of radiation exposure of the patient. |
| Palabras clave: | Modelos biomecánicos, Peroné, Reconstrucción 3D, Tibia. |
| Keyword: | Biomechanical models, Fibula, 3D reconstruction, Tibia |
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