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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.3.2020.tde-24082022-084849
Document
Author
Full name
Edson Kenji Ueda
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2020
Supervisor
Committee
Tsuzuki, Marcos de Sales Guerra (President)
Miranda, Paulo Andre Vechiatto de
Furuie, Sérgio Shiguemi
Martins, Thiago de Castro
Rosso Junior, Roberto Silvio Ubertino
Title in English
Injured skull zone determination by piecewise Bézier curve model.
Keywords in English
Bézier curve
Curve fitting
Injured skull
Simulated annealing
Skull prosthesis
Abstract in English
It is highly important to determine the fitting between the injured skull and the fabricated prosthesis in the Cranioplasty surgical procedure. This requires a precise definition of the contact surface between the injured skull and the prosthesis. A geometric representation that determines this surface is named as injured zone. It is possible, with the aid of the injured zone, to develop a more accurate prosthesis and evaluate the contact between the prosthesis and injured skull by determining the gaps between them. An iterative semi-automatic method is proposed to determine the injured zone, in which a curve model is used as reference to determine all the points of this area. The adaptive neighborhood simulated annealing algorithm determines the curve model, in which the curve parameters are adjusted to determine a curve that approximates the required zone. A piecewise cubic Bézier curve is used, in which each curve segment approximates only a part of the injured zone. Points are added and removed to the injured zone and a new injured zone curve model is determined in each new iteration. This procedure of adding and removing points is done until there are no more holes in the injured zone. The proposed method was tested in four examples; three artificially created injuries and one natural injury; and the method successfully determined the injured zone in all the four tests.
Title in Portuguese
Determinação da zona do crânio lesionado por modelo de curva de Bézier por partes.
Keywords in Portuguese
Ajuste de curvas
Crânio (Lesões)
Curva de Bézier
Prótese craniana
Recozimento
Abstract in Portuguese
No projeto de uma prótese craniana é importante determinar como será o encaixe entre o crânio e a mesma. Desta forma, é importante determinar a superfície de contato entre a prótese e a lesão craniana. Os pontos que definem esta superfície são denominados de zona da lesão, e com estes dados é possível projetar uma prótese com maior precisão e avaliar o contato entre a prótese e o crânio, ao determinar as distância entre as duas partes. Nesta tese é proposto um método semi-automático iterativo para se determinar a zona da lesão, em que é utilizado um modelo de curvas como base para se determinar todos os pontos que compõem essa região. O modelo de curvas é determinado com o auxílio do recozimento simulado de vizinhança adaptativa, onde os parâmetros que determinam a curva são ajustados de forma que a curva se aproxime da região requerida. É utilizado uma curva cúbica de Bézier por trechos, em que cada trecho da curva aproxima somente uma parte da zona da lesão. A cada iteração pontos são adicionados e removidos na zona da lesão e um novo modelo de curva do contorno da lesão é determinada. Este processo de inclusão e remoção de pontos é realizado até que não haja mais buracos na superfície de contato. O método proposto foi testado em quatro exemplos; três com lesões criadas artificialmente e uma com uma lesão real; e em todos os testes o método conseguiu determinar a zona da lesão com sucesso.
 
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Publishing Date
2022-08-24
 
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