1. Genera le mezze linee di mezzeria della nave per il modello

1. Apri la GUI python di vmtk-launcher. In PypePad, digitare: vmtkcenterlines -ifile [file STL salvato sul desktop].stl -ofile [nome STL]centerlines.vtp
2. Selezionare Esegui, Esegui tutto per caricare i dati nel programma. Si aprirà una nuova finestra che visualizza le istruzioni e un rendering del modello di input. Ruotate il modello e posizionate il curser su ogni posizione di ingresso. Premere la barra spaziatrice per posizionare un seme.
3. Dopo aver posizionato i semi su tutte le insenature, premere 'Q' per continuare. Ripeti lo stesso posizionamento dei semi per tutte le prese. Dopo aver posizionato i semi di uscita, premere nuovamente 'Q' e lasciare che il programma funzioni. In questo modo il file della linea di mezzeria verrà salvato sul desktop.

2. Configurazione dei dati nel software di visualizzazione

1. Avviare lo strumento di visualizzazione open source ParaView (versione 5.4.1 utilizzata in questa procedura).
2. Selezionare File, Apri...e individuare i file creati in precedenza: la mesh del volume specifica del paziente, i file centerline e i file EnSight.case. Dopo aver fatto clic su Ok, tutti i dati devono essere caricati nell'interfaccia.
3. Nella tabella Proprietà in basso a sinistra, selezionare Applica. Questo comando caricherà e leggerà tutte le informazioni che un utente ha caricato o modificato in ParaView. Evidenziate la mesh del volume facendo clic sul relativo nome nel Browser pipeline per attivare questa selezione.
4. Ancora una volta, nella tabella Proprietà, scorrere e modificare il valore di Opacità in un valore compreso tra 0,2 e 0,5. Ora, gli assi di mezzeria e i rendering geometrici dovrebbero essere visibili.

3. Rimappare i dati MRI 4D Flow con la griglia mesh volumetrica ed eliminare il rumore

1. Dal menu in alto, selezionare Filtri, Alfabetico, RicampionaWithDataset. Si aprirà una nuova finestra. Impostate Source come mesh del volume e Input come file EnSight.case. Selezionare OK una volta impostati.
2. Nella tabella Proprietà selezionare Applica per applicare il filtro.
3. Come in precedenza, evidenziare il nuovo nome ResampleWithDataset# per attivarlo. Ridurre l'opacità di questo nuovo rendering come accennato in precedenza. Inoltre, modificate gli assi di mezzeria da Superficie a Punti (Points) nel menu in alto.

4. Determinare le condizioni al contorno del flusso in ingresso e in uscita

1. Sul lato destro dell'interfaccia, accanto a ingrandire e ridurre al minimo le opzioni di rendering, selezionare lo strumento Crea vista (quadrato con linea verticale). Selezionare l'opzione Visualizzazione foglio di 146.
2. Dalla casella a discesa Visualizzazione, selezionare i file dell'asse di mezzeria. È possibile selezionare un solo tipo di file alla volta. Scorrere i dati, selezionando vari punti per identificare una posizione all'interno di ciascun ingresso e uscita.
3. Ora, usa la vista Foglio di calcolo sotto i punti per calcolare il vettore normale tra due punti vicino alle stesse posizioni trovate in (4.2).
4. Dopo aver trovato il vettore normale per ogni posizione di ingresso e uscita, selezionare Filtri, Alfabetico, Sezione. Assicurarsi di attivare resampleWithDataset# in anticipo.
5. Il filtro Slice deve essere visualizzato sotto un nuovo ramo proveniente da ResampleWithDataset#. Nella tabella Proprietà,impostate l'origine del piano come la stessa posizione del punto XYZ per uno dei due punti utilizzati per calcolare il vettore normale. Utilizzare il vettore normale da (4.3) per compilare i valori normali. Seleziona Applica.
6. Evidenziare/attivare il filtro Slice# appena creato e selezionare Filtri, Alfabetico, Flusso superficiee quindi Applica. Attivare il nuovo elemento SurfaceFlow# nel Browser pipelinee applicare Filtri, Alfabetico , Raggruppa passi temporali, Applica.
7. In Visualizzazione Foglio di disegno di disegnoaprire i dati GroupTimeSteps#. Esporta questi dati in Microsoft Excel tramite copia e incolla o usa Esporta foglio di calcolo.
8. In Excel, calcolare i valori ponderati corrispondenti al rapporto tra la portata in ogni uscita e la portata totale in ingresso. A causa del rumore intrinseco e dell'errore dei dati MRI 4D Flow, identificare la nave più piccola (generalmente con dati meno affidabili) da lasciare "aperta" per garantire la conservazione della massa.
9. Nel software di simulazione CFD, le forme d'onda a flusso transitorio vengono importate utilizzando il comando read-transient-tables; pertanto, salvare i dati del flusso di ingresso in un formato compatibile e .txt descritto nelle esercitazioni online.

5. Impostare simulazioni CFD

1. Software di simulazione CFD aperto. Qui usiamo ANSYS Fluent (versione 18.1 descritta in questa procedura come predefinita). Scegliete File, Letturae Maiuscole/minuscole...e aprite il file .cas della mesh del volume utilizzato in precedenza in ParaView. Visualizzare la mesh (questa procedura utilizza un file .cas generato con Altair HyperMesh) selezionando Visualizza..., Visualizza.
2. È importante ridimensionare la geometria per garantire la dimensione fisica corretta del modello. Selezionare Scala... e applicare la conversione dell'unità necessaria per il caso specifico, quindi Chiudi.
3. Selezionare Materiali, Crea/Modifica per immettere le proprietà del materiale per il sangue. Questo tutorial utilizza valori fisiologicamente rilevanti di 1060 kg/s e 0,0035 kg/ms rispettivamente per densità e viscosità.
4. Impostare le condizioni al contorno del flusso transitorio prescrivendo il flusso di massa o le portate di velocità in funzione del tempo per ciascun ingresso. Utilizzare le forme d'onda ottenute dalla misurazione MRI 4D Flow per prescrivere le condizioni al contorno di ingresso. Alle prese vengono indicati valori ponderati che si trovano in (4.8).
5. In Soluzione, Metodi, imposta gli schemi numerici utilizzati per la discretizzazione spaziale e temporale delle equazioni di Navier-Stokes. Per questa procedura, utilizzare Accoppiato , che consente l'accoppiamentopressione-velocità completa, Least Squares Cell Based (gradiente), Schema del Secondo Ordine per la pressione, Schema MUSCL del Terzo Ordine per le equazioni della quantità di moto e Schema implicito del Secondo Ordine per la discretizzazione nel tempo. Assicurarsi che il parametro Time in alto a sinistra sia stato impostato su Transient.
6. In Soluzione, Inizializzazione, selezionare Inizializzazione standard. Con tutti i valori iniziali impostati su 0, selezionare Inizializza. Ora il programma è impostato per l'esecuzione. Designare una cartella della soluzione per salvare i risultati ogni salvataggio automatico ogni (passaggi temporali) sotto Attività di calcolo.
7. Nei passaggi finali, impostare le dimensioni dei passaggi temporaliin Esegui calcolo. Utilizzare i dati delle condizioni al contorno di Excel in (4.7) per determinare questo valore. La riduzione del passo temporale facilita la convergenza e migliora la precisione della soluzione numerica, aumentando al contempo il tempo di soluzione. È buona norma eseguire la simulazione per almeno tre cicli cardiaci completi per eliminare l'effetto dei transitori iniziali.
8. Infine, imposta Iterazioni massime per ogni passaggio temporale compreso tra 300 e 500. Il software interromperà automaticamente le iterazioni ad ogni passaggio temporale una volta raggiunta la convergenza e procederà al passaggio temporale successivo. La convergenza può essere migliorata eseguendo una simulazione di flusso costante con valori di velocità medi e quindi utilizzando i risultati come condizioni iniziali per la simulazione del flusso pulsatile. Selezionare Calcola quando si è pronti per eseguire il risolutore.
9. Il software eseguirà ogni iterazione fino a quando non viene raggiunta la convergenza o Max Iterations fa sì che l'iterazione continui. I file verranno salvati automaticamente nella posizione da (5.5) e i dati della soluzione potranno essere visualizzati nel software ANSYS CFD-Post o ParaView.