Medical image segmentation is one of the bases of development in the field of personalized medicine, which allows the reconstruction of parts of the human body to produce virtual models by classifying pixels to create a surface or volume with similar properties. This work is focused on image segmentation through open-source software for bone structure analysis using the finite element method. According to this approach, the aim of this study is to investigate the sequential process, based on the features and requirements of the reconstruction software, to assess the segmentation tools and provide a comparative analysis. The methodology focuses on the software that has been documented for the anatomical reconstruction of organs and tissues, accounting for algorithms of manual, semi-automatic and automatic handling. Three segmentation packages are analyzed: 3D Slicer with a semi-automatic process called Region Growing, ITK-Snap with its interactive mechanism Active Contour segmentation mode, and, finally, In Vesalius with its automatic segmentation technique that identifies types of tissues and a simplified user-machine interface. A comparison is proposed based on the ease of the workflow, time for completion, the robustness of the tool, and precision of the semi-automatic and automatic methods, as opposed to the manual process, by statistic deviations and volume error obtained with Cloud Compare. The segmentation of a vertebra obtained from a DICOM© file in a computerized axial tomography was completed, and performance indicators were evaluated. The results showed that 3D Slicer - Grow from seeds is the best option to make the segmentation with a 9.59% of volume error and the fastest process among others.
Este artículo puede compartirse bajo la licencia CC BY-ND 4.0 y se referencia usando el siguiente formato: H. G. Sánchez, J. Uscátegui, S. Gómez, "Metodología para la detección de fallas en una estructura entramada metálica empleando las técnicas de análisis modal y PSO", UIS RESUMENCon el objetico de mejorar la confiabilidad de los sistemas productivos, las empresas han desarrollado metodologías para la detección de fallos incipientes. Las estructuras metálicas son revisadas con un procedimiento de inspección visual el cual no permite la detección de fallos emergentes. El propósito del presente trabajo es desarrollar una nueva metodología, basada en el análisis modal y en un algoritmo de optimización por enjambre de partículas, para detectar fallas en estas estructuras. Un modelo físico fue construido y este fue estudiado aplicando las técnicas de análisis modal. Un modelo numérico fue establecido por medio del Método de los Elementos Finitos. El algoritmo fue ejecutado y los resultados fueron comparados con resultados experimentales. La metodología fue validada y daños de diferentes niveles fueron identificados. PALABRAS CLAVE:Análisis modal, Algoritmo de optimización, Caracterización dinámica, Técnicas de identificación de daño basada en vibraciones (TIDBV), Métodos de elementos finitos. ABSTRACTWith the objective of improving the production systems reliability the companies have developed methodologies to detect incipient damages. The metallic structures are usually checked by visual inspection procedures which are not able to detect emerging falls. The purpose of the present work is to develop a novel methodology based on modal testing analysis and particle swarm optimization algorithm to detect failure in these structures. A physical model was built and it was studied applying the modal testing techniques. A numerical model was stablished by Finite Element Method (FEM). The algorithm was executed, and the results were compared with the experimental results. The methodology was validated and failure was identified for different levels damage.
Contexto: Las propiedades finales de un bloque cerámico utilizado para mampostería dependen de las temperaturas a las que fue cocida la pasta. Dichas propiedades son relevantes, toda vez que en función de ellas será el comportamiento estructural de los muros en una edificación.Objetivo: El propósito del presente trabajo es determinar la relación entre las propiedades finales del bloque cerámico y las temperaturas a las que fue cocido, considerando la rapidez con que estas varían en el horno.Método: Se implementó un sistema para registrar temperaturas en el horno utilizando Labview, se consideró la velocidad de incremento de temperatura según la curva ideal para la cocción de bloques, que fueron clasificados al interior del horno, y se tomaron muestras de producto para determinar las propiedades siguiendo las normas NTC 4017 y NTC 4205.Resultados: Se determinó la tasa de absorción inicial de agua (TIA), absorción a las 24 horas de inmersión, resistencia a la compresión y módulo de rotura (MR). Mediante un análisis de regresión lineal múltiple se encontró relación existente entre la TIA, la velocidad de incremento de temperatura y el MR.Conclusiones: Los bloques que superaron los 1000 °C poseen el mayor módulo de rotura (con valor de 1,54 MPa). Sin embargo, se encontró la mayor tasa de absorción inicial (0,37 g/cm2/min) y la mejor resistencia a la compresión (7,28 Mpa) en los bloques que fueron cocidos a menor temperatura. Las propiedades no son las adecuadas dado que en el proceso de cocción no es controlada la temperatura ni el tiempo.
Bone metastasis to the spine, pelvis or hip in patients with prostate cancer is a pathology that occurs in approximately 80% of cases. Metastases in the spine can cause pain, instability and neurological injuries. Therefore, it is relevant to evaluate when critical conditions have been reached and the structural integrity of the bone is compromised. Numerical methods based on patient data, obtained through post-processing of medical images, provide a tool to model the complexity of the biological tissue material. Computed axial tomography (CT) together with segmentation tools allows the reconstruction of 3D bone models that include mechanical properties, and that represents the anisotropic condition of bone structures. In this work, we present the L5 lumbar vertebra model of a patient affected by metastases and evaluate biomarkers to indicate the level of damage, compared with the reference case of healthy bone in an initial stage.
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