In order to perform simulations of the human heart using a heart finite element solver developed at the Computational Technology Laboratory at KTH with a data set provided by Philips consisting of surface meshes of a whole heart, the surface mesh has to be converted to a volume mesh. The conversion is manual and time consuming. Therefore the purpose of this thesis is to develop algorithms and software tools for automatic generation of a finite element model in the form of a volume mesh of the left ventricle of a human heart based on the available Philips data set. The developed model can be used for the simulation of blood flow by solving the Navier–Stokes equations. The method used for generating the model is based on deformation of an a priori finite element volume mesh to fit the extracted inner wall surface mesh of the left ventricle, from the aforementioned data set. The deformation is done by solving a nonlinear partial differential equation (PDE) using the finite element method. The method starts with the characterization of an external field that describes the distance from the target surface mesh, and then uses this external field as a component of the total force responsible for deforming the object. The method is validated in three space dimension by deforming a sphere into an ellipsoid. For this test case, two implementations of the PDE were tested and evaluated. The method was then applied to the above mentioned Philips data set. The report summarizes the findings and proposes improvements for the future work / För att utföra simuleringar av ett mänskligt hjärta med hjälp av ett finita elements hjärtlösare på Computational Technology Laboratory på KTH, med data från Philips innehållande ytnät från ett helt hjärta, krävs att ytnätet omvandlas till ett volymnät. Omvandlingen görs för hand och tar mycket tid. Syftet med den här uppsatsen ¨ar därför att utveckla algoritmer och mjukvaruverktyg för automatisk generering av finita elementmodellen i form av ett volymnät av ett mänskligt hjärtas vänsterkammare baserat på tillgänglig data från Philips. Den utvecklade metoden kan användas för blodflödessimulering genom att lösa Navier-Stokesekvationerna. Metoden som har använts för att generera modellen baseras på deformering av ett förutbestämd finit elementnät för att passa ytnätet på vänsterkammarens uttagna innervägg från Philips data. Deformeringen görs genom att lösa en ickelinjär partialdifferentialekvation med hjälp av finita element metoden. Metoden börjar med karaktäriseringen av ett yttre fält som beskriver avståndet från det önskvärda ytnätet och sedan använder detta yttre fält som en del i den totala kraften som ansvarar för objektets deformering. Metoden har verifierats i tre rymddimensioner genom att en sfär deformeras till en ellips. I detta fall testades och utvärderades två implementeringar av partialdifferentialekvation. Sedan applicerades metoden på den tidigare nämnda datan från Philips. Rapporten sammanfattar upptäckterna och föreslår framtida förbättringar.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-158052 |
| Date | January 2014 |
| Creators | Chrameh Fru, Mbah |
| Publisher | KTH, Numerisk analys, NA |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-MAT-E ; 2014:67 |
Page generated in 0.0027 seconds