Virtual movement of the ankle and subtalar joints using cadaver surface models / Movimiento virtual de las articulaciones talocrural y subtalar utilizando modelos de superficie de cadáveres

ABSTRACT

Medical students in the dissection room do not fully understand the ankle joint for dorsiflexion and plantar flexion as well as the subtalar joint for inversion and eversion. Thus, a three-dimensional simulation of the movements would be beneficial as a complementary pedagogic tool. The bones and five muscles (tibialis anterior, tibialis posterior, fibularis longus, fibularis brevis, and fibularis tertius) of the left ankle and foot were outlined in serially sectioned cadaver images from the Visible Korean project. The outlines were verified and revised; and were stacked to build surface models using Mimics software. Dorsiflexion and plantar flexion were simulated using the models on Maya to determine the mediolateral axis. Then, inversion and eversion were done to determine the anteroposterior axis. The topographic relationship of the two axes with the five affecting muscles was examined to demonstrate correctness. The models were placed in a PDF file, with which users were capable of mixed display of structures. The stereoscopic image data, developed in this investigation, clearly explain ankle movement. These graphic contents, accompanied by the sectioned images, are expected to facilitate the development of simulation for the medical students' learning and the orthopedic surgeons' clinical trial.

RESUMEN

Los estudiantes de medicina en la sala de disección no entienden completamente la dorsiflexión y flexión plantar de la articulación talocrural, así como la inversión y eversión de la articulación subtalar. Por tanto, la simulación 3D de estos movimientos resultaría beneficiosa como herramienta pedagógica complementaria. Los huesos y cinco músculos (tibial anterior, tibial posterior, fibular largo, fibular corto y fibular tercero), se describen en imágenes del proyecto "Visible Korean", de cadáveres seccionados en serie. Los contornos fueron verificados, revisados, y agrupados para construir modelos de superficie utilizando el programa Mimics. Los movimientos de dorsiflexión y flexión plantar fueron simulados utilizando los modelos generados en el programa Maya, para determinar el eje mediolateral. La inversión y eversión se realizó para determinar el eje anteroposterior. Se examinó la relación topográfica de los dos ejes con los cinco músculos estudiados para demostrar la exactitud de movimientos. Los modelos fueron colocados en un archivo PDF, mediante el cual los usuarios fueron capaces de obtener una visualización combinada de las estructuras. Los datos procedentes de imágenes estereoscópicas, obtenidos en esta investigación, permiten explicar claramente el movimiento de las articualciones talocrural y subtalar. Estos contenidos gráficos, acompañados de las imágenes seccionadas, facilitarán el desarrollo de la simulación en el aprendizaje de los estudiantes y su uso en ensayos clínicos por parte de cirujanos ortopédicos.