튜토리얼의 선구자는 환자 별 혈관 모델의 생성입니다. 이 데모에서는 모방, 3D 시스템 지오매직 디자인 X 및 알테어 하이퍼메시를 구체화하여 MRA 데이터에서 테트라헤드랄 볼륨 메시를 생성하는 데 사용되었습니다.

1. 모델에 대한 선박 중심선 생성

1. vmtk-런처 파이썬 GUI를 엽니다. PypePad에서 유형: vmtkcenterlines-ifile [STL 파일 바탕 화면에 저장].stL -ofile [STL 이름] centerlines.vtp
2. 실행 을 선택합니다 . 지침과 입력 모델렌더링이 표시되는 새 창이 열립니다. 모델을 회전하고 각 입구 위치에 저주자를 배치합니다. 스페이스바를 눌러 씨앗을 놓습니다.
3. 모든 입구에 씨앗을 놓은 후 'Q'를 눌러 계속합니다. 모든 콘센트에 대해 동일한 씨앗 배치를 반복합니다. 콘센트 씨앗을 배치 한 후, 다시 'Q'를 누르고 프로그램을 실행하자. 이렇게 하면 중심선 파일을 바탕 화면에 저장합니다.

2. 시각화 소프트웨어의 데이터 설정

1. 오픈 소스 시각화 도구인 ParaView(이 절차에 사용된 버전 5.4.1)를 시작합니다.
2. 파일, 열기 를선택하고 이전에 만든 파일을 찾습니다: 환자 별 볼륨 메시, 중심선 파일 및 EnSight.case 파일(들). 확인을클릭한 후 모든 데이터를 인터페이스에 로드해야 합니다.
3. 왼쪽 하단 속성 테이블에서 적용을 선택합니다. 이 명령은 사용자가 ParaView에서 로드하거나 변경한 모든 정보를 로드하고 읽습니다. 파이프라인 브라우저 내에서 이름을 클릭하여 볼륨 메시를 강조 표시하여 이 선택을 활성화합니다.
4. 다시 속성 테이블에서 불투명도 값을 스크롤하여 0.2 - 0.5사이의 어딘가에 변경합니다. 이제 중심선과 형상 렌더링이 표시되어야 합니다.

3. 체적 메쉬 그리드로 4D 플로우 MRI 데이터를 다시 매핑하고 노이즈를 삭제합니다.

1. 상단 메뉴에서 필터, 알파벳, 리샘플링을 선택합니다. 새 창이 열립니다. 소스를 볼륨 메시로 설정하고 입력을 EnSight.case 파일로 설정합니다. 이 옵션을 설정하면 확인을 선택합니다.
2. 속성 테이블에서 필터를 적용하려면 적용을 선택합니다.
3. 이전과 마찬가지로 새 ResampleWithDataset# 이름을 강조 표시하여 활성화합니다. 앞에서 설명한 대로 이 새 렌더링의 불투명도를 줄입니다. 또한 맨 위 메뉴의 서피스에서 점으로 중심선을 변경합니다.

4. 입구 및 출구 흐름 경계 조건 결정

1. 인터페이스의 오른쪽에 렌더링 옵션을 최대화하고 최소화하려면 보기 도구 만들기(세로 선이 있는 사각형)를 선택합니다. 스프레드시트 보기 옵션을 선택합니다.
2. 드롭다운 표시 상자에서 중심선 파일을선택합니다. 한 번에 하나의 유형의 파일만 선택할 수 있습니다. 데이터를 순환하여 다양한 점을 선택하여 각 입구 및 콘센트 내의 위치를 식별합니다.
3. 이제 점 아래에 있는 스프레드시트 뷰를 사용하여 (4.2)에 있는 동일한 위치 근처의 두 점 사이의 일반 벡터를 계산합니다.
4. 각 입구 및 콘센트 위치에 대한 일반 벡터를 찾은 후 필터, 알파벳, 슬라이스를 선택합니다. 사전에 ResampleWithDataset#을 활성화해야 합니다.
5. 슬라이스 필터는 ResampleWithDataset #에서오는 새 분기 아래에 표시해야합니다. 속성 테이블에서 평면 Origin을 일반 벡터를 계산하는 데 사용되는 두 점 중 하나에 대해 동일한 XYZ 점 위치로 설정합니다. 일반 벡터(4.3)를 사용하여 일반 값을 작성합니다. 적용을 선택합니다.
6. 방금 만든 슬라이스# 필터를 강조 표시/활성화하고 필터, 알파벳, 표면 흐름을선택한 다음 적용합니다. 파이프라인 브라우저에서새 SurfaceFlow# 항목을 활성화하고 필터, 알파벳, 그룹 시간 단계, 적용을 적용합니다.
7. 스프레드시트 뷰에서 그룹타임스텝# 데이터를 엽니다. 이 데이터를 복사 및 붙여넣기를 통해 Microsoft Excel에 내보내거나 내보내기 스프레드시트를사용합니다.
8. Excel에서 각 출구의 유량 비율에 해당하는 가중 값을 총 입구 유량으로 계산합니다. 4D Flow MRI 데이터의 고유한 소음 및 오류로 인해 질량 보존을 보장하기 위해 "열린" 선박을 남기는 가장 작은(일반적으로 신뢰성이 떨어지는 데이터)을 식별합니다.
9. CFD 시뮬레이션 소프트웨어에서는 과도 흐름 파형이 읽기-과도 테이블 명령을 사용하여 가져옵니다. 따라서 온라인 자습서에 설명된 호환되는 .txt 형식으로 입구 흐름 데이터를 저장합니다.

5. CFD 시뮬레이션 설정

1. CFD 시뮬레이션 소프트웨어를 엽니다. 여기서는 ANSYS Fluent(이 절차에 기본으로 설명된 버전 18.1)를 사용합니다. 파일, 읽기및 대/소문자를선택하고 ParaView에서 이전에 사용한 볼륨 메시 .cas 파일을 엽니다. 디스플레이를 선택하여 메시표시(이 절차는 Altair HyperMesh로 생성된 .cas 파일을 사용)를 표시합니다...
2. 모델의 올바른 물리적 크기를 보장하기 위해 형상을 조정하는 것이 중요합니다. 배율을 선택하고 특정 경우에 필요한 단위 변환을 적용한 다음 닫습니다.
3. 혈액에대한 재료 특성을 입력하려면 재질을 선택, 생성/편집. 이 자습서에서는 각각 밀도와 점도에 대해 1060kg/s 및 0.0035 kg/ms의 생리학적 관련 값을 사용합니다.
4. 각 입구에 대한 시간 함수로 질량 흐름 또는 속도 유량 속도를 규정하여 일시적인 흐름 경계 조건을 설정합니다. 4D Flow MRI 측정에서 얻은 파형을 사용하여 인렛 경계 조건을 처방합니다. 콘센트에는 (4.8)에 있는 가중 값이 주어집니다.
5. 솔루션, 방법에서Navier-Stokes 방정식의 공간 및 시간 적 불일치에 사용되는 숫자 체계를 설정합니다. 이 절차에 대해 결합을사용하면 완전한 압력 속도 커플링, 최소 사각형 셀 기반(그라데이션), 압력을 위한 두 번째 순서 체계, 모멘텀 방정식을 위한 3차 MUSCL 체계 및 제시간에 이산화를 위한 제2 차 암시적 방식을 사용합니다. 왼쪽 상단의 시간 매개 변수가 과도로 설정되어 있는지 확인합니다.
6. 솔루션에서 초기화, 표준 초기화선택 . 모든 초기 값이 0으로설정되어 초기화를 선택합니다. 이제 프로그램이 실행되도록 설정됩니다. 계산 활동 아래에 있는 모든 자동 저장(시간 단계) 결과를 저장하는 솔루션 폴더를 지정합니다.
7. 마지막 단계에서 실행 계산에서 시간 단계크기(들)를 설정합니다. Excel 경계 조건 데이터(4.7)를 사용하여 이 값을 결정합니다. 시간 단계를 줄이면 수렴을 용이하게 하고 수액 솔루션의 정확도를 향상시키는 동시에 솔루션 시간을 증가시킵니다. 초기 과도의 효과를 제거하기 위해 적어도 3개의 전체 심장 주기에 대한 시뮬레이션을 실행하는 것이 좋습니다.
8. 마지막으로 300-500사이의 각 시간 단계에 대해 최대 반복을 설정합니다. 이 소프트웨어는 수렴에 도달하면 각 단계에서 자동으로 반복을 중지하고 다음 시간 단계로 진행합니다. 수렴은 평균 속도 값으로 꾸준한 흐름 시뮬레이션을 실행한 다음 결과를 맥동 흐름 시뮬레이션의 초기 조건으로 사용하여 개선할 수 있습니다. 솔버를 실행할 준비가 되면 계산을 선택합니다.
9. 통합이 이루어지거나 최대 반복으로 인해 반복이 계속될 때까지 소프트웨어가 각 반복을 실행합니다. 파일은 (5.5)에서 위치에 자동으로 저장되며 솔루션 데이터는 ANSYS CFD-Post 또는 ParaView 소프트웨어에서 시각화될 수 있습니다.