Поделки из бумаги. Объемные цифры своими руками

В дождливый весенний день сложно найти малышу занятие дома. Он постоянно ходит за тобой хвостиком и просит с тобой поиграть. А когда? Стирка не глажена, борщ не сварен, еще и подруга со своими проблемами трещит по телефону. А что ж делать малышу? Он и рисовал, и книги читал, и мультики смотрел, столько дел переделал, а день все не заканчивается.

Чтобы ребенок не скучал, предложи ему игру в классики. Почему ты удивилась? А кто сказал, что в эту подвижную игру можно поиграть только на улице. И совсем не нужно рисовать на линолеуме мелками. А как, спросишь ты? Легко и просто. Нужно сделать клеточки классика из картона. Если вам интересны подделки из бумаги и картона, то можете здесь рассмотреть поэтапную сборку объемных букв и цифр.

Возьми десять листов обычного белого картона, и на каждом из них нарисуй цифры от 1 до 10. Это тоже можно сделать вместе с малышом. Ты на средине картонного листа пишешь большую объемную цифру, а он разрисовывает каждую при помощи красок, карандашей или фломастеров. Они будут все разноцветные и красивые. Дальше малыш выкладывает картонки по порядку от единицы до десятки в форме классика. Это задание поможет тебе проверить знания своего чада по математике. Дальше ты идешь заниматься своими делами, а ребенок весело, с пользой и главное активно проводит свое время. Ему будет удобно босиком прыгать по необычным клеточкам. Плюс такого картонного классика в том, что постоянно можно менять расположение клеток и передвигать картонные листы по желанию малыша.

Если у тебя первый этаж – проблем не будет. Сын или дочь смогут прыгать сколько угодно. Но если начнутся жалобы от соседей снизу, что у них там уже люстра наголову падает, не беда. Просто отправь ребенка в подъезд, пусть на коридоре вместе с соседскими ребятишками упражняться в прыжках. А когда закончится дождик, пусть рисуют настоящий классик и прыгают в свое удовольствие.

Оригами является древней техникой работы с бумагой, которую придумали японцы. Вам понадобятся всего лишь листы бумаги белого или любого другого цвета, в зависимости от того, что вы будите делать. Оригами представляет широкий спектр поделок из бумаги: цветы, животные, машины, дома и т.д. Удобно использовать шаблоны поделок из бумаги.

В современном мире придумано множество поделок с использованием клея и ножниц. В любом случае, какую бы вы работу не выбрали, она принесёт вашему ребёнку радость и большой интерес. Техника оригами позволяет ребёнку всесторонне развиваться: развивается образное мышление, так как, сделав тот или иной предмет, порой бывает необходимо включать воображение.

Развивается моторика рук, так как работа с бумагой требует точности и чёткости при сгибе линий.

У ребёнка развивается внимание, зрительная память, эти качества необходимы при выполнении работ из бумаги. И, конечно же, развивается усидчивость, потому что работы бывают очень кропотливыми.

Начинать знакомство с оригами стоит в 2-3 летнем возрасте, когда малыш уже понимает, как сгибать лист бумаги, видит свойства бумаги. Делайте с малышом самые простые работы. Например, согнуть лист бумаги пополам, получилась открытка, дополните её рисунком. Далее вы сможете давать ребёнку более сложные элементы. Всегда показывайте на своём примере, поэтапно, так как ребёнку трудно представить самому, как складывать фигуры.

Приобретите книгу поделок из оригами, там вы сможете подробно ознакомиться с этапами выполнения той или иной фигуры.

Старшие дошкольники уже сами могут собирать простейшие фигуры, например, гуся или лягушку. Когда ребёнок заинтересуется оригами серьёзно, ему уже не нужна будет ваша помощь, он всё будет делать самостоятельно. Поощряйте любые начинания малыша, тем самым вы закладываете основу к дальнейшей интересной деятельности, которая будет приносить ему положительные эмоции. Проявите терпение в этом интересном виде деятельности, не все дети сразу с восторгом начинают складывать фигуры. Знакомьте малыша постепенно с этой увлекательной техникой и в скором времени ваш малыш будет создавать шедевры из бумаги.

Цифры из бумаги: мастер класс своими руками

Ключевая тема нашей статьи – это изготовление цифры из бумаги. Цифра очень часто требуется на дни рождения или юбилеи.

Мы будем делать цифры не полностью из бумаги, а лишь украшать картонный каркас цифры бумагой. Почему так? Картон более практичный и прочный, из него проще сделать достаточно большую цифру, высота которой будет превышать метра. Правда, такие цифры редко используются, но тем не менее бывают случаи, когда человеку хочется сделать что-то очень приятное.

Собираем пошагово цифры из бумаги в мастер-классе своими руками

Список материалов, из которых можно сделать цифру, составлять достаточно глупо. Мы можем составить лишь список инструментов, которые нам потребуются и материалов, без которых нельзя сделать цифру. И так нам потребуется следующее:

• Ножницы и канцелярский нож. Без этой дружной пары мы не сможем ничего вырезать. Не думайте, что ножницы могут заменить канцелярский нож! Обязательно имейте при себе оба инструмента.
• Линейка и карандаш. Кроме линейки можно взять сантиметровую ленту, а если хотите делать большую цифру, то лучшим решением будет найти метровую линейку. Она очень сильно облегчит работу.
• Скотч и клей. Скотч лучше всего подойдёт односторонний, но можно взять и двухсторонний. Клей ПВА сможет справится с любыми, возникающими перед нами задачами. Он отлично приклеивает бумагу к картону.

Разберем подробно общие принципы изготовления каркаса

Своими руками мы будем делать картонный каркас. Нам следует определиться с тем, какая будет наша цифра. Есть два вида цифр: плоские и объёмные. Плоские сделать намного проще, но они будут красиво смотреться лишь на стене. В то время, как объёмные можно будет поставить даже в центре комнаты. Их отличие заключается в том, что у плоской будет украшена только передняя сторона, а у объёмной все стороны. Но сделать объёмную сложнее и материала на украшение потребуется примерно в два раза больше. И так, определившись с видом нашей цифры переходим к изготовлению каркаса.

Начнём с плоской, так как она проще и по сути, из двух плоских делается одна объёмная. Берём картонный прямоугольник нужных нам размеров и рисуем на нём нужно для нас цифру, мы, например, делали цифру 1.  Рисуем в масштабе один к одному. Чертёж цифры готов – осталось вырезать.

Разобравшись с тем, как сделать объёмную цифру. Первый шаг такой же, как и для плоской. Рисуем цифру на картоне и вырезаем. Теперь берём нашу цифру и обводим неё на другом листе картона. Вырезаем. Получили две цифры – два основания. Теперь мы должны сделать боковые стороны (Грани). Именно эти грани будут являться шириной нашей цифры. Ширину берите произвольную, лучше всего брать в соотношении один к пяти. Если у вас высота метр, то ширина должна быть двадцать сантиметров. С такими пропорциями цифра получится максимально красивой. Для того, чтобы максимально правильно определить длину боковых граней, нужно использовать сантиметровую ленту. Она может очень точно повторять контур цифры и это значительно облегчит работу. На третьей фотографии вы можете видеть, как выглядит каркас объёмной единицы. На юбилей такая цифра отлично подойдёт. Выглядит она очень серьёзно.

Всего у нас должно быть 11 элементов для единицы: два основания и девять боковых граней. Для тройки нам потребуется девять элементов: два основания и семь граней. После того, как все элементы готовы. Приступаем к их склеиванию. Мы должны склеить все элементы в едино. Приклеиваем с помощью скотча. Старайтесь сделать всё максимально аккуратно.

Делаем элементы декорирования с использованием разных мелочей

Элементы декорирования – цветы и другие разнообразные мелочи из бумаги или других материалов. Можно сделать, например, цветы из салфеток. Из салфеток можно сделать красивые трубочки.

Рекомендуем для трубочки брать длину не более полутра сантиметров. Трубочку длиной один сантиметр очень легко приклеить, и она очень хорошо держится. Берём салфетку, разворачиваем её. Разрезаем наш квадрат на равные полоски и сворачиваем их в трубочки. После этого мы должны аккуратно проклеить их небольшим количеством клея, чтобы они не раскручивались.

Можно сделать цветы из салфеток. Для этого берём салфетку и складываем её пополам, если вам нужен более пышный цветок, то складываем в двое две салфетки. Складываем ещё раз. Теперь наш небольшой квадратик мы должны сложить гармошкой. После этого разворачиваем гармошку и степлером скрепляем по центру. Расправляем складки. Мы получили красивый цветок! Таким же образом можно сделать цветок из бумаги.

Видео по теме статьи

Надеемся, что наш мастер класс помог вам разобраться в основах изготовления цифр из бумаги. Мы предлагаем вам посмотреть несколько видео, которые ответят на все вопросы, возникшие на протяжении чтения статьи.

Мерная стеклянная посуда

В количественной химии часто приходится производить объемные измерения с погрешностью порядка 0,1%, одна тысячная часть. Это предполагает использование стеклянной посуды, которая может содержать или доставлять объем, известный до нескольких сотых миллилитра, или около 0,01 мл. Затем можно указать количества больше 10 мл до четырех значащих цифр.

Стеклянная посуда, разработанная для такого уровня точности и аккуратности, стоит дорого и требует определенной осторожности и навыков для достижения наилучших результатов. Распространены четыре основных типа мерной посуды: мерный цилиндр, мерная колба, бюретка и пипетка. Они имеют специфическое применение и будут обсуждаться индивидуально. Однако есть некоторые моменты, общие для всех типов. Они включают в себя чистоту и то, как правильно читать тома.

Чистота необходима для хороших результатов. Химически чистое стекло поддерживает равномерную водяную пленку, на которой не видны висящие капли. Тщательно промойте стеклянную посуду деионизированной водой, когда закончите с ней. Если вы вообще сомневаетесь, вымойте его перед использованием. С некоторыми типами стеклянной посуды прибор «кондиционируют», ополаскивая его несколькими небольшими порциями измеряемого раствора перед выполнением фактической работы. Это предотвращает разбавление раствора каплями воды и изменение концентрации. Подробнее о том, как это сделать, будет рассказано при обсуждении отдельных предметов стеклянной посуды.

Вся мерная стеклянная посуда калибруется с помощью маркировки, используемой для определения определенного объема жидкости с разной степенью точности. Для точного считывания этого объема нижняя часть криволинейной поверхности жидкости, мениск, должна располагаться на размеченной линии для желаемого объема. Часто легче увидеть мениск, если подложить под аппарат белую бумагу или картон. Если ваш глаз находится выше или ниже уровня мениска, ваши показания будут неточными из-за явления параллакса. Рассмотрите мениск на уровне, перпендикулярном вашему глазу, чтобы избежать ошибки.

ТС против ТД

Некоторая мерная стеклянная посуда имеет этикетку « TC 20°C», что означает « содержит при 20°C». Это означает, что при 20°C внутри этой колбы будет точно указанный объем. Если бы вы выливали жидкость, вам нужно было бы выжать из нее каждую каплю, чтобы получить такой объем.

В качестве альтернативы, некоторая мерная стеклянная посуда имеет этикетку « TD 20°C», что означает « для доставки при 20°C». Это означает, что при температуре 20°C из сосуда выйдет именно указанный объем, когда содержимому будет позволено вытечь из сосуда. Необязательно высасывать все до последней капли и, по сути, неаккуратно выдувать последнюю каплю из объемной пипетки.

Градуированные цилиндры

Большинство студентов знакомы с градуированными цилиндрами, которые используются для измерения и дозирования известных объемов жидкостей. Они изготавливаются так, чтобы содержать измеряемый объем с погрешностью от 0,5 до 1%. Для градуированного цилиндра на 100 мл погрешность составит от 0,5 до 1,0 мл. Измерения, сделанные с помощью градуированного цилиндра, могут быть записаны с точностью до трех значащих цифр.

Рисунок 1

Мерные колбы

Посмотрите фильм об использовании мерной колбы.

Мерная колба, доступная вместимостью от 1 мл до 2 л, предназначена для содержания определенного объема жидкости, обычно с допуском в несколько сотых миллилитра, что составляет около 0,1% от вместимости колбы. На узкой части горлышка колбы выгравирована калибровочная линия. Он заполнен жидкостью, так что нижняя часть мениска находится на этой выгравированной линии. Калибровочная линия специфична для данной колбы; набор колб, рассчитанный на один и тот же объем, будет иметь линии в разных положениях.

Рисунок 2

Мерные колбы используются для приготовления растворов с очень точно известными концентрациями. Есть два способа сделать это. Можно начать с твердого растворенного вещества или с концентрированного маточного раствора.

При работе с твердым раствором материал взвешивают с нужной точностью и осторожно и полностью переносят в мерную колбу. Если растворенное вещество теряется при переносе, фактическая концентрация полученного раствора будет ниже расчетного значения. Поэтому твердое вещество взвешивают в химическом стакане или другой стеклянной посуде, которую можно промыть растворителем, обычно водой, и переносят в колбу. Добавляют дополнительное количество растворителя, но недостаточное для заполнения широкой части колбы. Растворенное вещество растворяют, вращая колбу или закрывая ее пробкой и многократно переворачивая. После растворения растворителя добавляют еще растворителя, чтобы довести объем до отметки на колбе. Последнюю порцию следует добавлять очень осторожно, по каплям, так, чтобы дно мениска оказалось на отметке. Затем колбу закрывают пробкой и несколько раз переворачивают для полного перемешивания раствора.

При разбавлении маточного раствора нужный объем раствора переносится в колбу пипеткой. Затем добавляют растворитель, как описано выше. Очевидно, что концентрация исходного раствора должна быть точно известна с точностью до стольких значащих цифр, сколько требуется для разбавленного раствора. Кроме того, передаваемый объем должен быть известен до нужного количества значащих цифр.

Никогда заполните мерную колбу растворителем и затем добавьте растворенное вещество. Это приводит к переполнению колбы, и объем не будет точно известен. Иногда полезно иметь в колбе немного растворителя перед добавлением растворенного вещества. Это хорошая практика при работе с летучими растворенными веществами.

Мерные колбы не используют для хранения растворов. После того, как раствор приготовлен, его переливают в чистую маркированную бутыль или химический стакан. Затем колбу промывают и хорошо ополаскивают. Последние несколько полосканий должны быть деионизированной водой.

Бюретки

Бюретка представляет собой длинную узкую трубку с запорным краном в основании. Он используется для точного дозирования переменных объемов жидкостей или растворов. Он градуирован с шагом 0,1 мл, с отметкой 0,00 мл вверху и отметкой 50,00 мл внизу. Обратите внимание, что метки не доходят до запорного крана. Следовательно, бюретка фактически вмещает более 50,00 мл раствора. Также доступны бюретки емкостью 25,00 мл и 10,00 мл.

Рисунок 3

Посмотрите фильм о чистке и кондиционировании бюретки.

Для оптимальной точности и предотвращения загрязнения бюретка должна быть чистой. Для проверки бюретки на чистоту закройте ее запорный кран и налейте в нее небольшой объем (5–10 мл) деионизированной воды. Держите бюретку под наклоном, почти параллельно поверхности стола. Медленно вращайте бюретку и дайте жидкости покрыть ее внутреннюю поверхность. Затем держите его вертикально; жидкость должна оседать на дно бюретки слоями, не оставляя капель на внутренних стенках. Если на стенках образуются капли, промойте внутреннюю часть мыльным раствором и ополосните дистиллированной или деионизированной водой. Повторите тест на чистоту.

Непосредственно перед использованием бюретку следует «кондиционировать», чтобы убедиться, что вода, прилипшая к внутренним стенкам, удалена. Добавьте ~ 5 мл жидкости, которая будет использоваться в бюретку. Промойте стенки бюретки, затем слейте жидкость через запорный кран. Повторите со вторым объемом жидкости.

Теперь бюретку можно заполнить раствором. Делайте это осторожно и избегайте попадания пузырьков воздуха в трубку. Вам может понадобиться небольшая воронка. Уровень жидкости может быть выше отметки 0,00 мл. Зафиксируйте заполненную бюретку, если это не было сделано до заполнения; иногда легче держать бюретку во время наполнения. Откройте запорный кран и слейте достаточное количество жидкости, чтобы заполнить кончик бюретки. Держите под рукой стакан для раствора отходов для этой и подобных операций. В трубке и на кончике бюретки не должно быть пузырей. Это приведет к ошибкам объема. Если в пробирке есть пузырьки, осторожно постучите по бюретке, чтобы освободить их. Используйте запорный кран, чтобы вытолкнуть пузырьки из наконечника. Может возникнуть необходимость опорожнить и наполнить бюретку.

Посмотрите фильм о титровании.

Когда бюретка станет чистой и без пузырьков, сливайте жидкость до тех пор, пока мениск (нижняя часть изогнутой поверхности жидкости) не окажется на отметке 0,00 мл или немного ниже нее. Нет необходимости выравнивать мениск точно по отметке 0,00 мл, поскольку желаемым измерением является разница между начальным и конечным объемами. Если на кончике бюретки осталась капля жидкости, удалите ее, осторожно коснувшись кончиком стеклянной поверхности, например края стакана для отходов, или протерев салфеткой Kimwipe. Объем капли составляет около 0,1 мл, что соответствует объему деления бюретки.

Найдите дно мениска и измерьте уровень жидкости в бюретке с точностью до 0,01 мл в этой точке. Это потребует небольшой практики. Помните, вы читаете сверху вниз. Запишите это значение как начальный объем. Хотя сложно «читать между строк», помните, что последняя цифра измерения, как ожидается, будет иметь некоторую неопределенность! Одна пятая (1/5) деления (0,02 мл) может быть оценена воспроизводимо, если мениск находится между калибровочными метками после небольшой практики.

Теперь дозируйте жидкость, которая вам нужна. Если вы используете бюретку для измерения заданного количества жидкости, определите, какими должны быть окончательные показания, чтобы получить это количество. Медленно перелейте жидкость в приемный сосуд. Помните, что в чистой бюретке вода будет покрывать внутренние стенки и медленно стекать. После закрытия запорного крана улавливайте любые висящие капли в приемном сосуде. На данный момент это часть измерения, поэтому не собирайте его в контейнер для отходов. Подождите несколько секунд, пока мениск не стабилизируется, затем считайте и запишите окончательный объем с точностью до 0,01 мл. Разница между начальным и конечным показаниями и есть дозированный объем. При использовании бюретки легче работать с точным дозированным объемом, чем пытаться дозировать точный объем. Планируйте свою работу с учетом этого.

Хотя бюретки иногда используются в качестве дозаторов, они гораздо чаще используются в процедурах, называемых титрованием. При титровании пытаются определить точку эквивалентности как можно точнее. Обычно это первое стойкое изменение цвета индикатора. Немного потренировавшись, можно вводить фракции капель (менее 0,1 мл) в сосуд для титрования и воспроизводить результаты с точностью до 0,10 мл или меньше.

Посмотрите фильм про чистку бюретки.

По окончании использования бюретки слейте оставшуюся жидкость и тщательно очистите ее. Закончите несколькими промывками деионизированной водой, включая запорный кран и наконечник. Если раствор засыхает в бюретке, его очень трудно удалить. Зажмите бюретку в зажиме бюретки вверх дном с открытым запорным краном, чтобы она высохла для следующего лабораторного сеанса.

Пипетки

Посмотрите фильм о технике пипетирования.

Пипетки предназначены для подачи известного объема жидкости. Их объем варьируется от менее 1 мл до примерно 100 мл. Существует несколько типов, которые различаются точностью и типом задачи, для которой они оптимальны.

Рисунок 4

• Волюметрические пипетки предназначены для хранения одного определенного объема. Этот тип пипетки представляет собой узкую трубку с «пузырем» в центре, сужающимся наконечником для подачи жидкости и единственной градуировкой в ​​верхней части (напротив сужающегося конца) трубки. Волюметрические пипетки, иногда называемые пипетками для переноса, являются наиболее точными пипетками. Обычно они дают указанный объем ±0,1%, погрешность в несколько сотых миллилитра.

• Большинство мерных пипеток имеют маркировку TD (для доставки) и опорожняются под действием силы тяжести. Если на кончике пипетки осталась капля, ее осторожно прикасаются к приемному сосуду, чтобы удалить оставшуюся жидкость, или протирают салфеткой Kimwipe. Этот тип пипетки , а не разработан так, что остаточная жидкость вытесняется продувкой.

• Пипетки Мора , также называемые мерными пипетками, представляют собой прямые трубки с градуировкой (обычно с интервалом 0,10 мл) и заостренным концом. Пипетки Мора не предназначены для полного опорожнения. Оператор наполняет их до определенного уровня, затем дозирует нужное количество жидкости. Они очень похожи на бюретки и могут использоваться для титрования малых объемов. Однако это требует достаточной практики.

• Серологические пипетки представляют собой гибрид двух предыдущих типов. Как и пипетки Мора, они представляют собой прямые трубки с градуировкой. Они могут быть почти такими же точными, как мерные пипетки, и они очень удобны. Их можно использовать для дозирования различных объемов. Например, для эксперимента может потребоваться разбавление исходного раствора, требующее 2,5, 5,0 и 7,5 мл раствора. Серологическая пипетка является отличным инструментом для такого рода работы. Большинство серологических пипеток калибруются TD/Blow Out. У них есть форменный наконечник для удержания ватного тампона и горизонтальные полосы в верхней части тюбика. Их сливают самотеком, а последнюю каплю осторожно выдувают пипеткой в ​​приемный сосуд.

Перед использованием пипетку следует несколько раз промыть деионизированной водой. Если капли воды остались внутри, попробуйте очистить пипетку теплым мыльным раствором, а затем несколько раз промыть деионизированной водой.

Пипетку следует «кондиционировать» после очистки. Во-первых, получить небольшой объем раствора для дозирования в химический стакан или колбу. Никогда не пипетируйте прямо из бутыли с маточным раствором! Поскольку вы можете загрязнить этот раствор, планируйте отказаться от него после завершения кондиционирования. Наберите небольшой объем раствора в пипетку, затем поверните пипетку в сторону (параллельно столешнице) и медленно вращайте ее, чтобы покрыть внутреннюю поверхность. Затем дайте раствору полностью слив. Теперь пипетка готова для переноса нужной жидкости.

Наполнение пипетки требует небольшой практики; Вы можете попробовать это несколько раз с деионизированной водой после очистки. Используйте для этой цели грушу для пипетки — ни в коем случае не рот! Колба имеет коническое резиновое уплотнение. Он не должен и никогда плотно прилегать к верхней части пипетки. Держите лампочку напротив верхней части трубки, достаточно крепко, чтобы обеспечить герметичность. Сожмите и удерживайте грушу в сжатом виде, опустите кончик пипетки в интересующий раствор и медленно ослабьте давление на грушу. Когда жидкость поднимется немного выше калибровочной метки на горлышке, быстро снимите грушу и плотно прижмите палец (обычно большой или указательный) к верхней части пипетки. Слегка покачивая или вращая пальцем, раствор должен стекать до тех пор, пока нижняя часть мениска не окажется на калибровочной отметке. Удалите все капли, висящие на наконечнике, осторожно коснувшись наконечником стеклянной поверхности, например стакана для отработанного раствора.

Содержимое пипетки теперь можно слить в нужный контейнер. Вставьте кончик пипетки в емкость, уберите палец и дайте жидкости вытечь из пипетки. В мерной пипетке будет одна оставшаяся капля, которую следует «прикоснуться», осторожно прикоснувшись кончиком пипетки к внутреннему краю контейнера. Небольшой объем жидкости останется в пипетке и должен оставаться там. Из серологических пипеток должна быть удалена вся жидкость из пипетки, как правило, при легком нажатии резиновой грушей.

Градуированные пипетки (серологические или Мора) немного сложнее в использовании, чем мерные пипетки, потому что существует больше вариантов их заполнения и считывания. Изучите такую ​​пипетку, прежде чем использовать ее, и продумайте, что вы будете с ней делать. Многие градуированные пипетки имеют две шкалы. Одна шкала имеет самые высокие значения по направлению к дозирующему наконечнику и читается как бюретка. Другой имеет самые низкие значения вблизи дозирующего наконечника. Это легче прочитать при наборе жидкости в пипетку для переливания в другой сосуд.

После использования пипетки несколько раз промойте ее деионизированной водой. Набрать полный объем и дать стечь. Если вы используете пипетку повторно для нескольких аликвот (образцов) одного и того же раствора, не промывайте пипетку между использованиями. Вам просто нужно будет каждый раз его кондиционировать. Очистите его, когда закончите, или перед началом работы с другим раствором.

Значимые фигуры и объемная стеклянная посуда

Как показывает предыдущее обсуждение, точность большинства мерных стеклянных сосудов составляет несколько сотых долей миллилитра, и они сконструированы таким образом, чтобы внимательный оператор мог воспроизвести измерения с такой точностью. Таким образом, измерения, сделанные с помощью мерной посуды, сообщаются с точностью до 0,01 мл. В зависимости от используемых объемов, три или четыре значащие цифры могут быть показаны в таблицах данных и учтены в расчетах.

Гибридная сеть распространения для интерактивной сегментации объемных изображений | MICCAI 2022

Информация о бумаге
Отзывы
Мета-обзор
Отзыв автора
Метаобзоры после опровержений
Наверх

Список статей

По темам

Список авторов

Луюэ Ши, Сюанье Чжан, Юньби Лю, Сяогуан Хань

Интерактивная сегментация имеет большое значение в клинической практике для исправления и уточнения автоматизированной сегментации за счет дополнительных подсказок пользователя, например, каракулей и кликов.
В настоящее время интерактивные методы сегментации 2D-медицинских изображений хорошо изучены, тогда как работы с 3D-объемными медицинскими данными ведутся редко. Учитывая трехмерное объемное изображение, взаимодействие с пользователем может выполняться только на нескольких срезах, поэтому ключевой вопрос заключается в том, как распространить информацию по всему объему для пространственно согласованной сегментации.
В этой статье мы предлагаем новую гибридную сеть распространения для интерактивной сегментации трехмерных медицинских изображений.
Предлагаемый нами метод состоит из двух ключевых схем, включая сеть распространения слайсов (обозначаемую как SPN) для передачи пользовательских подсказок в соседние слайсы для направления сегментации по слайсам и сеть распространения объема (обозначаемую как VPN) для распространения пользовательских подсказок по весь объем в глобальном масштабе и предоставление пространственных согласованных функций для повышения сегментации среза. В частности, что касается SPN, мы применяем сеть с расширенной памятью,
который использует информацию о сегментированных срезах (срезах памяти) для распространения информации о взаимодействии.
Для использования информации о взаимодействии, распространяемой VPN, разработан модуль памяти с расширенными возможностями, в котором информация о сегментации тома из скрытого пространства VPN вводится в модуль памяти SPN.
Таким образом, интерактивная сегментация может использовать как преимущества распространения объема, так и распространения среза, тем самым улучшая результаты сегментации объема. Мы проводим эксперименты с двумя широко используемыми 3D-наборами медицинских данных, и результаты экспериментов показывают, что наш метод превосходит современные методы. Наш код доступен по адресу https://github.com/luyueshi/Hybrid-Propagation.

DOI: https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-031-16440-8_64

SharedIt: https://rdcu.be/cVRwR

https://github.com/luyueshi/Hybrid-Propagation

http://medicaldecathlon.com/

https://kits19.grand-challenge.org/

Обзор №1

• Пожалуйста, опишите вклад статьи
  

  Это хорошо написанная и организованная статья, в которой представлен гибридный (две сети) подход к интерактивной полуавтоматической сегментации трехмерных медицинских изображений.

• Перечислите основные достоинства бумаги; вы должны написать о новой формуле, оригинальном способе использования данных, демонстрации клинической осуществимости, новом применении, особенно сильной оценке или о чем-то еще, что является сильным аспектом этой работы. Пожалуйста, предоставьте подробности, например, если метод является новым, объясните, какой аспект является новым и почему это интересно.
  

  Подход использует сеть распространения слайсов для распространения информации об использовании каракулей на одном слайсе на соседние с использованием модулей памяти. Сеть распространения объема используется для выполнения объемной сегментации и создания функций для модулей памяти. Это интересный подход, который, насколько мне известно, является новым и широко применимым.
  Подход тестируется на сегментации нескольких органов и сравнивается с несколькими методами. Количественные результаты впечатляют. Метод, по-видимому, хорошо обобщается для различных приложений.

• Перечислите основные недостатки бумаги. Пожалуйста, предоставьте подробности, например, если вы считаете, что метод не является новым, объясните, почему, и предоставьте ссылку на предыдущую работу.
  

  Проверочное исследование предназначено для автоматического моделирования каракулей взаимодействия с пользователем. Неясно, будет ли этот метод работать с человеком-писателем.

• Пожалуйста, оцените ясность и организацию этого документа
  

  Отлично

• Пожалуйста, прокомментируйте воспроизводимость бумаги. Обратите внимание, что авторы заполнили контрольный список воспроизводимости при подаче. Имейте в виду, что авторы не обязаны соответствовать всем критериям в контрольном списке. Например, предоставление кода и данных является плюсом, но не требованием для принятия .
  

  Методы детализированы и воспроизводимы

• Пожалуйста, предоставьте подробные и конструктивные комментарии авторам. Пожалуйста, также обратитесь к нашему руководству для рецензентов о том, что делает обзор хорошим: https://conferences.miccai.org/2022/en/REVIEWER-GUIDELINES.html .
  

  Добавление небольшого пользовательского исследования, показывающего более высокую точность при меньшем времени взаимодействия/кликах с помощью этого метода по сравнению с другими, повысит уровень этого документа от хорошего до отличного.

  Другим способом расширения проверки может быть включение в анализ других модальностей изображения.

• Оцените бумагу по шкале от 1 до 8, где 8 означает наивысшую надежность (8–5: принять; 4–1: отклонить). Распределение баллов помогает создать распределение для принятия решений
  

  7

• Обоснуйте свою рекомендацию. Какие основные факторы повлияли на ваш общий балл за эту работу?
  

  Это хороший документ, представляющий интерес для сообщества MICCAI, но имеющий небольшой недостаток.

• Количество бумаг в стопке
  

  5

• Какое место занимает эта статья в вашей стопке рецензий?
  

  1

• Уверенность рецензента
  

  Уверен, но не совсем уверен

• [Пост-опровержение] Прочитав опровержение автора, выскажите свое общее мнение о статье, если оно было изменено
  

  Нет ответа

• [Пост-опровержение] Обоснуйте свое решение
  

  Нет ответа

Обзор #2

• Пожалуйста, опишите вклад статьи
  

  В статье предлагается метод интерактивной сегментации трехмерных медицинских данных.
  В методе используются два модуля: 1) сеть распространения слайсов (SPN) для передачи взаимодействий пользователей с соседними слайсами и 2) сеть распространения объемов для передачи пользовательских подсказок по всему объему. Основной мотив использования SPN заключается в том, чтобы избежать запуска 3D-модели на всем томе, что потребовало бы большего использования памяти.
  Предлагаемый метод улучшает существующие интерактивные методы сегментации.

• Перечислите основные достоинства бумаги; вы должны написать о новой формуле, оригинальном способе использования данных, демонстрации клинической осуществимости, новом применении, особенно сильной оценке или о чем-то еще, что является сильным аспектом этой работы. Пожалуйста, предоставьте подробности, например, если метод является новым, объясните, какой аспект является новым и почему это интересно.
  

  • Интерактивная сегментация медицинских изображений — важная, но малоизученная проблема.
  • Предлагаемый метод повышает производительность по сравнению с существующими интерактивными методами сегментации нескольких наборов данных.
  • Статья хорошо написана и относительно проста для восприятия.

• Перечислите основные недостатки бумаги. Пожалуйста, предоставьте подробности, например, если вы считаете, что метод не является новым, объясните, почему, и предоставьте ссылку на предыдущую работу.
  

  • Неясно, сколько взаимодействий используется для получения результатов в таблице 1. Используется ли один и тот же метод для создания взаимодействия с пользователем для всех методов?

• Пожалуйста, оцените ясность и организацию этого документа
  

  Хорошо

• Пожалуйста, прокомментируйте воспроизводимость бумаги. Обратите внимание, что авторы заполнили контрольный список воспроизводимости при подаче. Имейте в виду, что авторы не обязаны соответствовать всем критериям в контрольном списке — например, предоставление кода и данных является плюсом, но не требованием для принятия
  

  Вероятно, будет сложно воспроизвести метод, так как он включает в себя несколько модулей, детали реализации которых не совсем ясны, например.

  • Непонятно, что означает «Потеря семантической сегментации»?
  • Неясно, какие веса модели относятся к «предварительно обученным весам при сегментации видеообъектов, которые используются для инициализации»
  • Отсутствуют детали генерации каракулей.

• Пожалуйста, предоставьте подробные и конструктивные комментарии для авторов. Пожалуйста, также обратитесь к нашему руководству для рецензентов о том, что делает обзор хорошим: https://conferences.miccai.org/2022/en/REVIEWER-GUIDELINES.html .
  

  На рис. 1 для некоторых меток отсутствует пробел.

  Язык нуждается в доработке:

  • «уточнить результат сегментации объема за раз»
  • «в наш метод включены обе сети для распространения среза и объема»
  • «Эти две сети сотрудничают друг с другом для сегментации».

  На рис. 3 было бы неплохо включить производительность для одного или двух базовых методов.

• Оцените бумагу по шкале от 1 до 8, где 8 означает наивысшую надежность (8–5: принять; 4–1: отклонить). Распределение баллов помогает создать распределение для принятия решений
  

  5

• Обоснуйте свою рекомендацию. Какие основные факторы повлияли на ваш общий балл за эту работу?
  

  Проблема несколько недостаточно изучена, и предлагаемый метод оценивается на 4 наборах данных, и он превосходит базовые методы по всем 4 из них.

• Количество бумаг в стопке
  

  4

• Какое место занимает эта статья в вашей стопке рецензий?
  

  1

• Уверенность рецензента
  

  Несколько уверенно

• [Пост-опровержение] Прочитав опровержение автора, изложите свое общее мнение о статье, если оно было изменено
  

  Нет ответа

• [Пост-опровержение] Обоснуйте свое решение
  

  Нет ответа

Обзор №3

• Пожалуйста, опишите вклад статьи
  

  В этом документе представлен метод интерактивной сегментации трехмерных медицинских сканов.
  Конвейер опирается на две сети, итеративно работающие с входным объемом, пользовательскими каракулями и предыдущей сегментацией: одна в 3D, работающая над урожаем объема, и одна в 2D, которая распространяет сегментацию от одного среза к другому.
  Первый основан на 3D Unet, а второй основан на архитектуре Deeplab с модулем памяти, который принимает в качестве входных данных как 2D-вход, так и соответствующий фрагмент карты 3D-объектов первой сети.
  Метод оценивается по четырем задачам сегментации из общедоступных баз данных КТ: почек, опухолей, легких и толстой кишки.

• Перечислите основные достоинства бумаги; вы должны написать о новой формуле, оригинальном способе использования данных, демонстрации клинической осуществимости, новом применении, особенно сильной оценке или о чем-то еще, что является сильным аспектом этой работы. Пожалуйста, предоставьте подробности, например, если метод является новым, объясните, какой аспект является новым и почему это интересно.
  

  • В этой статье рассматривается актуальная (пока не особо изученная) проблема, а именно интерактивная сегментация. Это особенно важно в настоящее время, чтобы помочь врачу более эффективно аннотировать изображения.
  • Метод сравнивается с несколькими наборами данных и с несколькими базовыми подходами.

• Перечислите основные недостатки бумаги. Пожалуйста, предоставьте подробности, например, если вы считаете, что метод не является новым, объясните, почему, и предоставьте ссылку на предыдущую работу.
  

  • Больше всего меня беспокоит то, что я не уверен, смогу ли я увидеть такой сложный подход, который можно легко применить в клинической практике.
    Это интерактивный метод, но он по-прежнему (1) требует обучения сетей и, следовательно, специфичен для анатомических структур, для которых он был обучен, (2) требует некоторой вычислительной мощности на стороне пользователя для запуска этих сетей.
    Я считаю, что для того, чтобы использовать интерактивный метод на практике, он должен быть быстрым и компактным. Здесь нет упоминания о вычислительном времени каждого прогноза или общем времени, которое требуется реальному пользователю (не смоделированному каракулю), чтобы удовлетворительным образом сегментировать интересующий орган, или об исследовании обобщения на новые структуры.
  • Сложность метода затрудняет его воспроизведение; например, он использует как 2D-, так и 3D-сеть, обучение состоит из 4 разных этапов, на которых обучаются различные части сети и т. д.
  • Метод можно было бы объяснить лучше. Я не понимаю, почему одна часть в 3D, а другая в 2D. Рисунок 1 в целом немного сбивает с толку: порядок различных операций не ясен.

• Пожалуйста, оцените ясность и организацию этого документа
  

  Удовлетворительно

• Пожалуйста, прокомментируйте воспроизводимость бумаги. Обратите внимание, что авторы заполнили контрольный список воспроизводимости при подаче. Имейте в виду, что авторы не обязаны соответствовать всем критериям в контрольном списке. Например, предоставление кода и данных является плюсом, но не требованием для принятия .
  

  Код обучения/оценки, а также предварительно обученные модели и данные указаны как «доступные», но ссылка не предоставлена.

• Пожалуйста, предоставьте подробные и конструктивные комментарии для авторов. Пожалуйста, также обратитесь к нашему руководству для рецензентов о том, что делает обзор хорошим: https://conferences.miccai.org/2022/en/REVIEWER-GUIDELINES.html .
  

  Обзор

  • Я не уверен, что понимаю, зачем нам нужна и 3D, и 2D сеть.
  • Как сеть узнает, когда остановить распространение (в момент «конца органа»)?
  • Как впервые определяется 3D-обрезка? Как сеть узнает экстент в направлении вне среза?
  • Обучается ли объемная сеть с фиксированным разрешением в пикселях? (или в мм?) или вы тренируете его с различным размером ввода?
  • Рис. 1. Показанные срезы перевернуты/вниз (таблица КТ находится поверх изображений), это не очень важно, но выглядит странно.
  • Рис. 1. Что означает желтая стрелка над/под модулями памяти?

  Номера экспериментов не очень подробные.

  • Сообщения о среднем значении недостаточно: нам нужно больше деталей (по крайней мере, стандартное отклонение, квартили или, что еще лучше, полные диаграммы или диаграммы для скрипки)
  • Статистические тесты не проводились
  • Коэффициенты игры в кости являются лишь частью картины, другие дополнительные метрические расстояния Хаусдорфа
  • Сколько взаимодействий потребовалось для получения результатов из таблицы 1?
  • Случаи отказа/области улучшения не обсуждаются (также в заключении не упоминается дальнейшая работа)

  Разное

  • «Для трехмерного объемного изображения взаимодействие с пользователем может выполняться только на одном из всех срезов»,
    Я не согласен с этим утверждением, несколько коммерческих программ и программ с открытым исходным кодом (Slicer, ITK-SNAP) предлагают 3D-кисти.

  • Я ценю сравнение с несколькими другими базовыми методами, но мне кажется, что в контексте интерактивная сегментация , текущий стандарт не обязательно подходы на основе глубокого обучения. Было бы еще лучше сравнить с другими стандартными подходами, такими как водосбор, грабкат [https://docs.opencv.org/3.4/d8/d83/tutorial_py_grabcut.html], случайный ходок [http://vision.cse.psu .edu/people/chenpingY/paper/grady2006random.pdf] и т. д.

  Рисунок 2

  Есть ряд опечаток:

  • «Этот процесс остановится, когда будет достигнут стоп-срез»,
  • «Обратите внимание, что VPN не работает в первой итерации»
  • «включены обе сети для распространения среза и тома»
  • «Эти две сети»
  • «чтобы обрезать и сгенерировать ввод патча громкости для нашей VPN»

• Оцените бумагу по шкале от 1 до 8, где 8 означает наивысшую надежность (8–5: принять; 4–1: отклонить). Распределение баллов помогает создать распределение для принятия решений
  

  4

• Обоснуйте свою рекомендацию. Какие основные факторы повлияли на ваш общий балл за эту работу?
  

  У этой статьи есть достоинства, но меня несколько беспокоит сложность/воспроизводимость метода, а также его применимость.
  Поскольку у меня также был ряд замечаний по части ясности и экспериментов в статье, я склоняюсь к отклонению.

• Количество листов в стопке
  

  4

• Какое место занимает эта статья в вашей стопке рецензий?
  

  3

• Уверенность рецензента
  

  Уверен, но не совсем уверен

• [Пост-опровержение] Прочитав опровержение автора, изложите свое общее мнение о статье, если оно было изменено
  

  4

• [Пост-опровержение] Обоснуйте свое решение
  

  Авторы ответили на некоторые мои вопросы, иногда удовлетворительно, иногда слишком лаконично (но это, вероятно, из-за ограниченного места).
  Q2) Например, время аннотации, безусловно, зависит от анатомии, поэтому трудно оценить, является ли 4,5 минуты подходящим временем или нет.
  Q4) Я понимаю, что требования не являются экстравагантными, но все же RTX2080 не является чем-то, что есть на большинстве компьютеров в клинике, и является более строгим, чем то, что требуется для алгоритмов интерактивной сегментации, не основанных на DL.
  Q5) Меня тоже не очень убедил ответ, особенно почему 3D-подходы не адаптированы.

  Мои основные критические замечания, однако, остаются: отсутствие сравнения со стандартными подходами, не относящимися к DL, необходимость обучения одной модели для каждой анатомии, отсутствие деталей в экспериментальной части (статистические тесты, метрическое распределение), сложность конвейера.
  Поэтому я сохраню свою рекомендацию.

• Пожалуйста, дайте свою оценку данной работе с учетом всех отзывов. Обобщите основные сильные и слабые стороны документа и обоснуйте свою рекомендацию. Если вы отклоняетесь от рекомендаций рецензентов, подробно объясните причины. В случае приглашения к опровержению уточните, какие моменты важно затронуть в опровержении.
  

  В этой работе представлена ​​гибридная сеть для интерактивной сегментации, которая позволяет взаимодействовать с фреймворком, используя несколько срезов. Существующие методы допускают взаимодействие/уточнение только в одном срезе, поэтому в статье рассматривается актуальная, но упускаемая из виду проблема. Бумага хорошо написана и легко следовать.

  Фреймворк представлен как общий фреймворк. Однако экспериментальный раздел не содержит достаточно большого количества экспериментов, позволяющих подтвердить общий характер фреймворка. Авторам предлагается предоставить более подробную информацию об обобщаемости их структуры. Поскольку одним из ключевых аспектов фреймворка является интерактивность, авторы должны предоставить более подробную информацию об этом критерии в экспериментальном разделе, как это было подчеркнуто двумя рецензентами.

• Каково место этой бумаги в вашей стопке? Используйте число от 1 (лучшая бумага в стопке) до n (худшая бумага в стопке из n листов). Если эта бумага входит в число нижних 30% вашего стека, не стесняйтесь использовать NR (без ранжирования).
  

  5

Благодарим AC и рецензентов за конструктивные комментарии. Мы рады многочисленным положительным отзывам о том, что наша работа рассматривается как решение важной, но малоизученной проблемы (R2, R3), предложение интересного и нового подхода (R1), достижение улучшенной/впечатляющей производительности (R1, R2), использование несколько наборов данных (R1, R2, R3), широко применимые (R1), требующие меньшего использования памяти (R2) и хорошо написанные (R1, R2). Далее мы рассмотрим основные опасения рецензентов, изложенные AC. Мы опубликуем наш код и модели после принятия.
Q1: Обобщаемость (AC)
(1) Перекрестный набор данных: мы оцениваем наш метод по четырем задачам сегментации из общедоступных множественных наборов данных КТ: почки, опухоль, легкое и толстая кишка в экспериментальном разделе и предоставляем более наглядные результаты в приложении. материал. Как показано в таблице 1, экспериментальные результаты показывают, что наш метод превосходит другие методы с такими же смоделированными каракулями и 6 итерациями взаимодействия на нескольких наборах данных.
(2) Магистральная сеть: мы заменили магистральную сеть SPN и VPN на UNet и VNet. Значения DSC наших методов с новыми опорами и опорами в статье составляют 87,0 и 87,3 в наборе данных двоеточия соответственно при 6-м взаимодействии. Сопоставимая производительность предполагает, что предлагаемая нами структура обобщается для различных магистральных сетей.
(3) Модальность: DeepIGeoS, также как интерактивный метод сегментации на основе глубокого обучения, подтвердил свою эффективность на данных МРТ. Ожидается, что наш метод также может хорошо работать в другой модальности, но из-за ограничения по времени мы планируем предоставить результаты для новых модальностей вместе с кодом позже.
Q2: Пользовательское исследование интерактивности (R1, R3, AC)
1. Настройка эксперимента:
а) Испытуемый: 5 рентгенологов
б)Данные: KiTS19-Опухоль, 5 КТ на человека.
c) Фрагменты, подлежащие аннотации/Всего фрагментов: 27,4/50
г) Инструменты:
a.Назовите меня,
б.Премьера (традиционный метод 3D)
c. Базовая модель (метод, основанный на 3D-обучении)
d.Ours (3D, метод обучения)
e) Инструментальное обучение для каждого испытуемого: 20 минут
f) Взаимодействие прекращается, когда достигаются результаты, удовлетворяющие пользователя.
2. Результаты эксперимента
Для каждого инструмента мы сообщаем среднее время аннотации и количество взаимодействующих срезов:
a.25,1 мин, 27,4 ломтика
b.16,7 мин, 21,8 ломтика
c.7,3 мин, 7,3 ломтика
д.4,5мин, 4,7 кусочка
3. Человеческое взаимодействие против имитации каракулей
Dice результатов ручной аннотации, полученных в экспериментах, равен 9.1.36. При использовании сгенерированных каракулей Dice этих данных при взаимодействии с 4 и 5 слайдами составляет 91,19, 92,07, что доказывает возможность создания каракулей.
Q3: Генерация каракулей (R1, R2)
Мы создаем смоделированные каракули в соответствии с работой Caelles et al (вызов Дэвиса 2018 года). Сравнивая прогноз с GT, мы можем найти области, в которых прогноз оказался неверным. Сгенерированные каракули определяются как упрощенный скелет таких областей, которые генерируются простыми бинарными операциями.
Q4: Практичность (R3)
(1) Вычислительная мощность: мы делаем эту работу в сотрудничестве с больницей, и наша модель уже проходит клинические испытания. В испытании, когда наша модель развернута на машине с графическим процессором с RTX2080, время вывода на одно взаимодействие составляет около 3,5 с, а средний спрос на память составляет менее 5 ГБ. Наш метод имеет потенциал для клинического использования с точки зрения необходимого устройства и времени вывода.
(2) Специфичность данных: требование обучения модели для конкретных данных действительно является общим ограничением для всех методов, основанных на обучении. В пробной версии мы развертываем нашу модель на сервере в больнице, и модель можно обучать и обновлять по мере взаимодействия с пользователем.
Q5: Необходимость гибридного дизайна (R3)
(1) Только для 3D: требуется, чтобы пользователи предоставляли дополнительные ограничивающие 3D-рамки (отнимающие много времени) для обрезки фрагментов с интересующей целью для облегчения вычислений.