Войти
Рентгеновский анализ движения - это метод, используемый для отслеживания движения объектов с помощью рентгеновских лучей. Для этого помещают объект, который нужно отобразить, в центр рентгеновского луча и записывают движение с помощью усилителя изображения и высокоскоростной камеры, что обеспечивает высокое качество изображения. видео отбираются много раз в секунду. В зависимости от настроек рентгеновских лучей этот метод может визуализировать определенные структуры в объекте, такие как кости или хрящ. Рентгеновский анализ движения может использоваться для выполнения анализа походки, анализа движения сустава или записи движения костей, скрытых мягкой тканью. Способность измерять движения скелета является ключевым аспектом для понимания позвоночных биомеханики, энергетики и моторного контроля.
Планарная рентгеновская система. Многие рентгеновские исследования выполняются с помощью одного рентгеновского излучателя и камеры. Этот тип изображения позволяет отслеживать движения в двухмерной плоскости рентгеновского излучения. Движения выполняются параллельно плоскости изображения камеры для точного отслеживания движения. В анализе походки планарные рентгеновские исследования выполняются в сагиттальной плоскости, чтобы обеспечить высокоточное отслеживание больших движений. Были разработаны методы, позволяющие оценить все шесть степеней свободы движения на основе плоского рентгеновского снимка и модели отслеживаемого объекта.
Пример настройки системы бипланарной рентгеноскопии, фиксирующей движения скелета крысы на беговой дорожке. Некоторые движения действительно плоские; Планарный рентгеновский снимок может уловить большую часть движения, но не все его. Для точной регистрации и количественной оценки всех трех измерений движения требуется двухплоскостная система визуализации. Бипланарную визуализацию сложно выполнить, потому что многие учреждения имеют доступ только к одному рентгеновскому излучателю. С добавлением второй рентгеновской системы и камеры, двумерная плоскость изображения расширяется до трехмерного объема изображения на пересечении рентгеновских лучей. Поскольку объем изображения находится на пересечении двух рентгеновских лучей, его общий размер ограничен площадью рентгеновских излучателей.
В методах захвата движения часто используются отражающие маркеры для захвата изображения. В рентгеновской визуализации используются маркеры, которые кажутся непрозрачными на рентгеновских изображениях. Это часто связано с использованием рентгеноконтрастных сфер, прикрепленных к объекту. Маркеры могут быть имплантированы в кости субъекта, которые затем будут видны на рентгеновских изображениях. Этот метод требует хирургических процедур для имплантации и периода заживления, прежде чем субъект сможет пройти анализ движений. Для точного трехмерного отслеживания необходимо имплантировать не менее трех маркеров на каждую кость для отслеживания. Маркеры также могут быть размещены на коже субъекта, чтобы отслеживать движение подлежащих костей, хотя маркеры, размещенные на коже, чувствительны к артефактам движения кожи. Это ошибки в измерении местоположения маркера на коже по сравнению с маркером, имплантированным в кости. Это происходит в тех местах, где мягкие ткани движутся более свободно, чем покрывающая их кожа. Затем маркеры отслеживаются относительно рентгеновских камер, и движения отображаются на местные анатомические тела.
Новые технологии и программное обеспечение позволяют отслеживать движение без необходимости использования рентгеноконтрастных маркеров. Используя трехмерную модель отслеживаемого объекта, объект можно наложить на изображения рентгеновского видео в каждом кадре. Затем перемещения и вращения модели, в отличие от набора маркеров, отслеживаются относительно рентгеновской камеры (камер). Затем с помощью локальной системы координат эти перемещения и вращения можно сопоставить со стандартными анатомическими движениями. Трехмерная модель объекта создается с помощью любого метода трехмерной визуализации, такого как МРТ или компьютерная томография. Безмаркерное отслеживание имеет то преимущество, что является неинвазивным методом отслеживания, позволяющим избежать любых осложнений, связанных с операциями. Одна трудность возникает из-за создания трехмерной модели в исследованиях на животных, поскольку животных необходимо усыпить или умертвить для сканирования.
При плоской рентгеновской визуализации движения маркеров или тел отслеживаются в специализированном программном обеспечении. Первоначальное предположение местоположения предоставляется пользователем для маркеров или тел. Программное обеспечение, в зависимости от его возможностей, требует, чтобы пользователь вручную находил маркеры или тела для каждого кадра видео, или может автоматически отслеживать местоположения по всему видео. Автоматическое слежение должно контролироваться на точность и может потребовать ручного перемещения маркеров или тел. После создания данных отслеживания для каждого маркера или интересующего тела отслеживание применяется к местным анатомическим телам. Например, маркеры, расположенные на бедре и колене, будут отслеживать движение бедренной кости. Используя знание местной анатомии, эти движения можно затем преобразовать в анатомические термины движения в плоскости рентгеновского излучения.
При двухплоскостной рентгеновской визуализации движения также являются отслеживается в специализированном ПО. Подобно планарному анализу, пользователь дает начальное предположение о местоположении и либо отслеживает маркеры или тела вручную, либо программное обеспечение может отслеживать их автоматически. Однако двухплоскостной анализ требует, чтобы все отслеживание выполнялось одновременно на обоих видеокадрах, позиционируя объект в свободном пространстве. Обе рентгеновские камеры должны быть откалиброваны с использованием объекта известного объема. Это позволяет программному обеспечению определять положение камер относительно друг друга, а затем позволяет пользователю расположить трехмерную модель объекта в соответствии с обоими видеокадрами. Данные отслеживания генерируются для каждого маркера или тела, а затем применяются к местным анатомическим телам. Затем данные отслеживания далее определяются как анатомические термины движения в свободном пространстве.
Рентгеновский анализ движения может использоваться в анализе походки человека для измерения кинематики нижних конечностей. Походка на беговой дорожке или по земле может быть измерена в зависимости от подвижности рентгеновской системы. Также были зарегистрированы другие типы движений, такие как маневр с прыжком. Комбинируя рентгеновский анализ движения с силовыми платформами, может быть выполнен анализ крутящего момента сустава. Реабилитация является важным приложением рентгеновского анализа движения. Рентгеновская визуализация используется в медицинских диагностических целях вскоре после ее открытия в 1895 году. Рентгеновский анализ движения может использоваться для визуализации суставов или анализа связанных с суставами заболеваний. Он был использован для количественной оценки остеоартрита в колене, оценки зон контакта с хрящом коленного сустава и анализа результатов восстановления вращающей манжеты путем визуализации плечевого сустава, среди прочего другие приложения.
Передвижение животных также можно проанализировать с помощью рентгеновских снимков. Пока животное может быть помещено между излучателем рентгеновского излучения и камерой, объект можно получить. Примерами походок, которые были изучены, являются, среди прочего, крысы, цесарки, лошади, двуногие птицы и лягушки. Помимо локомоции, рентгеновский анализ движения использовался при изучении и исследовании других анализов движущейся морфологии, таких как жевание свиней и движение височно-нижнечелюстного сустава у кроликов.
