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Quantitative information of a three dimensional (3D) kinematics of joint is very useful in knee joint surgery, understanding how knee kinematics related to joint injury, impairment, surgical treatment, and rehabilitation. In this paper, an automated 2D/3D image matching technique was developed to estimate the 3D in vivo knee kinematics using dual X-ray images. First, a 3D geometric model of the knee was reconstructed from CT scan data. The 3D in vivo position and orientation of femoral and tibial components of the knee joint could be estimated by minimizing the pixel by pixel difference between the projection images from the developed 3D model and the given X-ray images. The accuracy of the developed technique was validated by an experiment with a cubic phantom. The present 2D/3D image matching technique for the estimation of in vivo joint kinematics could be useful for pre-operative planning as well as post-operative evaluation of knee surgery.
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American Academy of Orthopaedic Surgeons / / Minimally Invasive Total Knee Replacement
B.A. MacWilliams / 1998 / A repeatable alignment method and local coordinate description for knee joint testing and kinematic measurement / J. Biomech 31 : 947 ~ 950
B.J. Fregly / 2005 / Theoretical accur- acy of model-based shape matching for measuring natural knee kinematics with single-plane fluoroscopy / J. Biomech. Eng 127 : 692 ~ 6
B.M. You / 2001 / In vivo measur- ement of 3-D skeletal kinematics from sequences of biplane radiographs: application to knee kinematics / IEEE Trans. Med. Imaging 22 : 512
G.R. Hanson / 2006 / Investigation of in vivo 6DOF total knee arthoplasty kinematics using a dual orthogonal fluoroscopic system / J. Orthop. Res 24 : 974 ~ 981
B.A. MacWilliams / 1998 / A repeatable alignment method and local coordinate description for knee joint testing and kinematic measurement / J. Biomech 31 : 947 ~ 950
B.J. Fregly / 2005 / Theoretical accur- acy of model-based shape matching for measuring natural knee kinematics with single-plane fluoroscopy / J. Biomech. Eng 127 : 692 ~ 6
B.M. You / 2001 / In vivo measur- ement of 3-D skeletal kinematics from sequences of biplane radiographs: application to knee kinematics / IEEE Trans. Med. Imaging 22 : 512
G.R. Hanson / 2006 / Investigation of in vivo 6DOF total knee arthoplasty kinematics using a dual orthogonal fluoroscopic system / J. Orthop. Res 24 : 974 ~ 981
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