Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Testmodellek előállítása virtuális műtétek vizualizációjához és végeselemes analíziséhez Lukács Attila, Pányik Árpád, Szabó Csilla, Veres Péter Debreceni.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Testmodellek előállítása virtuális műtétek vizualizációjához és végeselemes analíziséhez Lukács Attila, Pányik Árpád, Szabó Csilla, Veres Péter Debreceni."— Előadás másolata:

1 Testmodellek előállítása virtuális műtétek vizualizációjához és végeselemes analíziséhez Lukács Attila, Pányik Árpád, Szabó Csilla, Veres Péter Debreceni Egyetem, Informatikai Kar Témavezető: Dr. Hajdu András, Információ Technológia Tanszék 4. Gyires Béla Informatikai Nap május 6.

2 Áttekintés Kitűzött feladatok –3D-s modell előállítása 2D-s metszeti (CT, MRI) képekből virtuális műtéttervezéshez (vizualizáció), –3D-s geometria exportálása végeselemes rendszerbe (ANSYS) fizikai szimulációk végzéséhez. Kész eszközök – előzmények (IKTA4) –előfeldolgozott CT képek, –keretprogram a képek kezeléséhez (szegmentálás), –testmodellező béta rendszer marching cubes algoritmussal. Irodalmi modellépítő algoritmusok –marching cubes, –marching tetrahedra. ANSYS® egyetemi licenc

3 Miért az ANSYS rendszer? Akadémiai és ipari oldalról egyaránt elismert végeselemes rendszer – validált Nagyon széleskörű vizsgálati spektrum (biomechanika, mezőgazdaság, gépgyártás, építészet,...) Rugalmas, felhasználóbarát és könnyen tanulható felülettel rendelkezik Képes építkezni kisebb dimenziójú határoló elemekből és támogatja a CSG műveleteket

4 Ipari hasznosítás Miskolci Egyetem, Gépészmérnöki Kar, Gépgyártástechnológiai Tanszék Az kész modell felhasználása rapid prototyping segítségével protézisek készítésére.stl formátum: solid... facet normal outer loop vertex vertex vertex endloop endfacet... endsolid

5 Előzmények – képek feldolgozása DICOM formátum beolvasása (képi információ, személyi adatok, kórtörténet...) Szegmentáció (csontszövet kinyerése) Képjavító eljárások (morfológiai zárás, kitöltés,...) eredeti képcsontablakszintrevágásjavított kép

6 Előzmények – tesztelt műtéti terv Combcsont nyújtása spirális bemetszéssel Egyszerű topológia (csöves csont) ANSYS modellépítés spline-nal/Coons-folttal: bonyolultabb topológiához (medence) kevésbé alkalmas, lokális építkezés szükséges

7 Vizualizáció: Marching Cubes A tér felosztása voxelekre Külső és belső pontok elhatárolása háromszöglapokkal Topológiai problémák – lyukak a modellben Problémás esetek kezelése (15-33 alapeset) Sok, eltérő méretű háromszög Nehezen előállítható térháló

8 Vizualizáció: Marching Tetrahedra A voxelek felosztása tetraéderekre (5,6,24) A pontok elhatárolása a tetraédereken belül történik Sakktábla-modell Topológiailag helyes eredmény 3 alap- és 16 származtatott eset Nagy háromszögszám, de a méretbeli eltérés nem jelentős A térháló implicite előáll

9 Vizualizáció: Felhasználói felület Forgatás Eltolás Kicsinyítés/nagyítás Megjelenítési opciók: –Felületháló –Pontháló –Áttetszés (blending) –Tükröződés (cube mapping) –Hátsó lapok (backface culling) Geometriai gyorsítás

10 Optimalizáció - felületjavítás Redundancia kiszűrése – a csúcsok száma akár hetedére is csökkenhet Két irányban indexelt B-rep Szomszédos csúcsok által súlyozva több iterációban közelítjük az elméleti felületet Gouraud-árnyalással és OpenGL-gyorsítással végezzük a megjelenítést

11 Optimalizáció - decimálás decimálás előttdecimálás után ~29 ezer háromszög~290 ezer háromszög

12 Exportálás ANSYS rendszerbe A modell végeselemes hálóként való beolvasása

13 Exportálás ANSYS rendszerbe A modell felületi háromszögekként való beolvasása

14 Szimuláció (Végeselemes háló előállítása) Erők és kényszererők megadása

15 Végeselemes analízis eredménye ElmozdulásNyírófeszültség

16 Műtéttervezés Virtuális műtéttervezés vizuális támogatása Alapeszközök: –Mozgatás –Forgatás –Vágás Síkokkal és kúppal megvalósított vágás Többféle vágás lehetséges: –Elkészített tetraéderháló vágása új tetraéderek előállításával –Eredeti szeletképek 3D-s tömbjének vágása, a keletkezett pontokra új felület illesztése Virtuális műtét végeselemes analízise

17 További célok Univerzális virtuális műtéti felület kialakításában nehéz versenyezni a vezető kutató/fejlesztő helyekkel (NASA) Elsődleges célunk olyan informatikai háttér kialakítása, amellyel új orvosi elképzelések vizualizálhatók és végeselemesen tesztelhetők Potenciális kutatási irányok: –Orthopédiai műtétek (bokaprotézis, combprotézis, vápakorrekció) –Biomechanikai beavatkozások (gerincműtétek) –Érsebészet (vérerek modellezése keringési problémák kezeléséhez)

18 Konkrét műtéti terv – bokaprotézis (gömb elhelyezése a bokaízületben)

19 Konkrét műtéti terv – combprotézis (a platina protézis kiküszöbölésének lehetősége)

20 Köszönöm a figyelmet!


Letölteni ppt "Testmodellek előállítása virtuális műtétek vizualizációjához és végeselemes analíziséhez Lukács Attila, Pányik Árpád, Szabó Csilla, Veres Péter Debreceni."

Hasonló előadás


Google Hirdetések