Дела сердечные

[Федя 0]

На форуме FlowVision давно уже предпринимались попытки обсудить возможность расчета течения крови в сердце и сосудах.

Но эти попытки строго пресекались модератором. Понятно почему. FV не приспособен для подобных задач.

Меня эта тема тоже интересует и я работаю над программой, которая позволила бы решать подобные задачи, а именно задачи с течением несжимаемой вязкой, возможно неньютоновой, жидкости в сосуде с движущимися гибкими стенками.

У меня уже есть некоторые обнадеживающие результаты, но чтобы приблизится к расчету сердца мне нужны 3D-данные о форме всех внутренних поверхностей сердца, естественно данные должны быть для хотя бы нескольких фаз положения стенок сердца во времени (чем больше, тем лучше, но думаю кадров 20 должно хватить, промежуточные надеюсь получить интерполяцией). Данные лучше иметь в виде x-файлов DirectX или в формате MaxStudio.

[Galitsky 5]

Да, продолжая разговор, - а чем Вас не удовлетворил FV? И почему решено разрабатывать собственную программу (я правильно понял?) для подобных расчетов? Ведь кроме FV есть и другой софт.

Та модель для макса, о которой я говорил - чисто "внешняя".

Но если нужна - скину на мыло (@bk.ru ?). Другой вопрос - что довести ее до ума - невозможно. Так как предназначены такие модели только для рендеринга. Вообще, посмотрите на сайты производителей программ mimics, slicer, tomovision и др., может быть там имеются какиен-нибудь данные даже в примерах. Самое правильное тут будет - искать данные проекта Visible Man. Тогда схема работы будет примерно такая, как показано на <noindex>http://www.nlm.nih.gov/research/visible/vh...SE/IMAGINDX.HTM</noindex>

Насколько я знаю, в рамках проекта выпускаются CD с наглядной анатомией, у нас достать их реально. Но можно ли извлечь из них геометрию - мне неизвестно.

еще пара ссылок:

<noindex>http://www.adetti.pt/DieHeart/3DDeformableModel.htm</noindex> - моделирование в VTK

<noindex>http://www.math-tech.dk/research/heart.html</noindex> - примеры 2d и 3d расчета

<noindex>http://www.cmbl.jhu.edu/Data/Datasets/083100_geo_mat.zip</noindex> - данные в матлабовском формате (non-human)

<noindex>http://www.ccbm.jhu.edu/typo3/index.php?id=228</noindex> - -//-

<noindex>http://www.creatis.insa-lyon.fr/FIMH/2003/</noindex> - конференция, посвященная проблемам моделирования сердца

- ну и еще модели сердца (уже с сеткой) - <noindex>http://www.ices.utexas.edu/~jessica/medica...t_Valve_new.htm</noindex>

по-моему, то что надо.

[Федя 0]

//Да, продолжая разговор, - а чем Вас не удовлетворил FV? И почему решено разрабатывать собственную программу (я правильно понял?) для подобных расчетов? Ведь кроме FV есть и другой софт.//

Объясняю по порядку:

Когда-то мне нужна была программа для расчета турбомашины специального типа с существенно нестационарным течением. Для турбомашин конечно существовали приближенные методы расчета, но они мне не годились.

Поэтому я углубился в гидродинамику (а это дело, как Вы возможно знаете, затягивающее) и построил свою собственную теорию (вот так просто: углубился и построил ).

Между тем я познакомился с FV и с другим софтом; сейчас я могу сказать, что для моей исходной задачи они имеют возможности более чем достаточные. Но я тем не менее продолжаю работать над своей программой, поскольку она обещает иметь возможности, которые существующие программы не имеют. Отсюда конечно не следует, что она их сможет заменит, нет она сможет (как я надеюсь) перекрыть некоторые специальные потребности, например, может быть использована для расчета течения крови в сердце или для расчета махолета и т.п. То есть, она сможет закрыть определенную нишу.

//Та модель для макса, о которой я говорил - чисто "внешняя".

Но если нужна - скину на мыло (@bk.ru ?).//

Да, пожалуйста. Посмотрю и отложу на будущее. В любом случае нужно инфу накапливать.

Я смотрю, у Вас много ссылок, Вы серьезно занимаетесь проблемой? Вообще каковы Ваши интересы в этой области (моделирование тела и сердца, в частности), ну и гидродинамики конечно?

Изменено 4 октября 2004 пользователем Федя

[Федя 0]

Странно админ решил позиционировать тему.

Дело в том, что я не занимаюсь (по крайней мере пока) ни газодинамикой, ни тем более теплообменом.

Эту тему следовало бы позиционировать в форум гидродинамики или CFD.

Но впрочем большой беды нет.

[Galitsky 5]

Да нет, не думаю, что вообще с максом надо связываться после последней указанной мной ссылки. По совести, надо было убрать половину предыдущих... Формат у этой самой Джессики - простой - координаты, номера узлов в тексте. При желании за полчаса пишется скрипт, чтобы читал сразу в макс или конвертер на каком-нибудь дельфи для ансиса и прочих.Хотя сетку я бы перебил заново.

С гидродинамикой (к сожалению) не особо знаком. Любимое ПО - ansys. Вообще имеется проект с автоматизацией перевода томограммы->модель->сетка. Но сейчас - некоторое затишье на слегка уже затянувшийся срок. Если говорить конкретно, - кости, костные структуры, м.б. мягкие ткани (в отдаленной перспективе). Все это подразумевает наличие времени, людей (собственно, правильнее сказать, не "у меня проект", - а "у нас"), связей, данных и пр.

[Федя 0]

Так, чтоб исключить всякую неясность.

Программа над которой я работаю использует потенциальную теорию и соответственно мне не нужно строить сетку для рассчитываемого объема. Мне достаточно определить тем или иным способом только ограничивающую поверхность. До сих пор я это делал или плоскими фасетками (в 3D) или контуром из ломаных линий (в 2D).

Но меня это не удовлетворяет, поскольку потенциальная теория позволяет большее, т.е. лучшую апроксимацию.

Я хотел бы иметь представление поверхности в виде патчей Безье. Можно конечно в принципе использовать и NURBS, но патчи Безье - это популярная технология, которую поддерживают многие форматы и видеокарты.

Поэтому исходные данные лучше иметь именно в виде патчей Безье, точнее так:

- массив треугольных патчей с номерами угловых точек;

- массив координат точек;

- массив нормалей к поверхности в угловых точках;

Я думаю эти требования значительно проще выполнить, чем построить сетку для FEM программ.

[Федя 0]

А как Вы представляете определить геометрию после томографа, координаты угловых точек для плоских фасеток?

Изменено 4 октября 2004 пользователем Федя

[Galitsky 5]

Программа над которой я работаю использует потенциальную теорию и соответственно мне не нужно строить сетку для рассчитываемого объема.

- если можно, давайте определим это через известные сокращения - FEM, BEM, FDM, DEM etc. Все эти слова о потенциалах хороши, но как задавать граничные условия и пр.

А как Вы представляете определить геометрию после томографа, координаты угловых точек для плоских фасеток?

- как это обычно делается - threshold, segmentation и т.д. Плюс доводить руками. На НС - надежды мало. Т.е. полностью на автомат пустить геометрию - вряд ли в принципе возможно, в лучшем случае - бОльшую ее часть. Речь идет не столько о геометрии, сколько о генерации сетки. Которую, в свою очередь, тоже придется лечить и доводить до ума.

[Федя 0]

Это метод похожий на метод дискретных вихрей, только я работаю не со скалярным, а векторным потенциалом.

На поверхностях задается нулевая относительно точки поверхности нормальная и тангенциальная скорость, я расчитывал внешнее обтекание тела и потому задавал скорость набегающего потока.

Изменено 4 октября 2004 пользователем Федя

[Федя 0]

Вот так выглядит решение классической задачи: обтекание бесконечного цилиндра

А что, этот форум gif формат картинок не поддерживает?

Изменено 4 октября 2004 пользователем Федя

[Galitsky 5]

Да, тут Вам действительно сетка не нужна, по крайней мере, та что имеется. А нужна Вам геометрия внутренних поверхностей. В общем-то, тоже нетрудно извлечь. Но при расчете ведь можно поставить вопрос и о силах, действующих на ткани сердца со стороны жидкости? Ведь не просто же происходят мускульные сокращения - есть, так сказать, и "обратная связь". Правда мне не совсем пока ясно как можно поставить такую "спаренную" задачу (да и нужно ли это в первом приближении), как связать эти данные.

[Федя 0]

Понятно, силы не определишь без давления. Но давление может быть найдена с использованием поля скоростей интегрированием по пути, например, по поверхности стенок.

Но если использовать "кинематическую" модель сердца, т.е. 4D-модель, то форма поверхности считается заданной и давления и силы вообще не нужны для расчета течения крови.

Если же использовать "динамическую" модель, с представлением сердца в виде динамической гибкой оболочки, то здесь конечно без расчета давлений не обойдешься. Но в последнем случае обязательно возникнет новое уравнение, описывающее тем или иным способом поверхность сердца.

[Fedor 1 597]

"построил свою собственную теорию" молодец тезка, "'это по нашему"

www.pinega.da.ru

[Федя 0]

Сайт пинега я уже как-то смотрел года полтора назад. Искал инфу по компьютерной графике. Сейчас много добавилось. Обновлю впечатления.

[Федя 0]

Кстати, о МКЭ.

По ходу дела мне нужно решать уравнение Лапласа для искривленной замкнутой поверхности, представленной треугольными патчами Безье. Мне удалось это дело красиво расписать, но программу пока не отладил.

Сейчас я переключился на решение задачи вычисления сингулярного интеграла на поверхности Безье. Здесь выяснилась интересная вещь: интеграл сходится (нет таких проблем как в 2D случае, когда получается интеграл типа Коши), но роспись пока у меня не вытанцовывается.

[Fedor 1 597]

"по компьютерной графике" как мне говорили о ней рассказывали парням, которые победили на чемпионате по программированию.

Ох не люблю я граничных элементов, но возможно Вам пригодятся книжки Банерджи и Баттерфильда, Бреббия

Мне говорили когда-то, что кровь имеет еще и распределенный момент и ведет себя не совсем как обычная жидкость, это так?

[Chechin 0]

Мне говорили когда-то, что кровь имеет еще и распределенный момент и ведет себя не  совсем как обычная жидкость, это так?

<{POST_SNAPBACK}>

Так вроде изначально говорили, что кровь будет расчитываться, как не ньютоновая жидкость. Или вы о чем-то другом?

[Chechin 0]

У меня уже есть некоторые обнадеживающие результаты, но чтобы приблизится к расчету сердца мне нужны 3D-данные о форме всех внутренних поверхностей сердца, естественно данные должны быть для хотя бы нескольких фаз положения стенок сердца во времени (чем больше, тем лучше, но думаю кадров 20 должно хватить, промежуточные надеюсь получить интерполяцией). Данные лучше иметь в виде x-файлов DirectX или в формате MaxStudio.

<{POST_SNAPBACK}>

Уважаемый Федор я могу помочь достать компьютерную (и)или магнитно-резонансную томограммы сердца в нескольких фазах положения стенок, а также поговорить на тему обратки данных изображений, если вам это интересно, напишите мне пожалуйста на меил: chechin_av@mail.ru

[Федя 0]

Да, пожалуйста. Буду рад любой дополнительной информации.

Если инфа будет тяжелая (в смысле Мб), высылайте пожалуйста на мое мыло Fedor1978@bk.ru.

Как я понимаю, эти томограммы представляют собой 3D распределения некой функции плотности, например, содержания водорода в тканях. Я не ошибаюсь?

Вопрос о том, как из них еще вытащить информацию о форме поверхности для меня еще остается весьма темным.

[Федя 0]

to Fedor

Вы имеете в виду книжку

Banerjee, P. K. and Butterfield, R., Boundary Element Methods in Engineering Sciences,

McGraw-Hill, London, 1981.

?