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Fiche détaillée Thèses
INSA de Lyon (19/11/2009), Pr. Rémy Prost (CREATIS), Pr. Noël Burais (Ampère) (Dir.)
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Maillage 3D de structures anatomiques pour la simulation électromagnétique et thermique
Julien Dardenne1, 2

Dans son environnement quotidien, l'homme est volontairement ou involontairement exposé à des champs électromagnétiques radiofréquences. La prédiction de l'élévation de température induite par ce rayonnement, à l'aide d'un calcul sur un modèle anatomique maillé, dépend beaucoup de la qualité de ce modèle. Les méthodes actuelles de génération de maillages volumiques utilisent des représentations surfaciques intermédiaires des données anatomiques. Nous montrons qu'il n'est pas nécessaire d'avoir une représentation surfacique pour générer un maillage volumique. Nous proposons une construction de maillages tétraédriques basée sur les diagrammes de Voronoi Centroïdaux et leur dual, la triangulation de Delaunay. Cette approche, contrairement aux approches de la littérature, traite directement un volume de voxels segmentés, obtenu par IRM ou par tomographie X, sans passer par une représentation surfacique. An d'obtenir des maillages, non plus uniformes mais adaptés à la complexité anatomique, nous avons proposé une nouvelle méthode de capture de cette complexité à l'aide d'une approximation de l'axe médian. Une comparaison, avec trois autres méthodes de génération de maillages de la littérature, montre que notre approche construit des tétraèdres de meilleure qualité géométrique pour différents critères. De cette qualité découle une meilleure précision sur la température induite par le rayonnement électromagnétique, calculée par une méthode d'éléments finis, ainsi qu'un temps de calcul réduit. Ces résultats montrent le potentiel de notre approche discrète de type "Voronoï-Delaunay" pour la génération de maillages tétraédriques.
1 :  CREATIS - Centre de recherche et d'applications en traitement de l'image et du signal
2 :  Ampère
maillage tétraédrique – diagramme de Voronoï – triangulation de Delaunay – axe médian – largeur locale – éléments finis

3D Mesh Generation of Anatomical Structures for Electromagnetic and Thermal Simulations
In his daily environment, the man is voluntarily or involuntarily exposed to Radio-Frequency Electromagnetic Fields. The prediction of inferred temperature rise by this radiation, by means of the calculation on a meshed anatomical model, depends a lot from quality of this model. The current methods of tetrahedral mesh generation use intermediate surface representations on the anatomical data. We show that it is not necessary to have a surface representation to generate a volume mesh. We propose a tetrahedral mesh generation based on the Centroidal Voronoi Diagram and their dual, the Delaunay Triangulation. This approach, contrary to surrounding areas of the literature, treats directly a volume of segmented voxels, obtained by MRI or by tomography X. To obtain meshes, either uniform but adapted at the anatomical complexity, we proposed a new method of capture of this complexity by means of medial axis approximation. A comparison with three other methods of tetrahedral mesh generation shows that our approach builds tetrahedra of better geometrical quality for various criteria. Of this quality ensues a better precision of the temperature inferred by the electromagnetic radiation, calculated by finite element methods, as well as a calculation time reduction. These results show the potential of our discrete approach of type "Voronoï-Delaunay" for tetrahedral mesh generation.
tetrahedral mesh – Voronoi Diagram – Delaunay Triangulation – medial axis – local feature size – finite element method