Descrizione del problema. Le tecniche di calcolo alle differenze finite sono diffusamente utilizzate per la soluzione numerica di problemi di dosimetria elettromagnetica in tre dimensioni. Per questo tipo di analisi possono essere utilizzati vari modelli di organismo umano che utilizzano voxel cubici. In genere però, tali modelli rappresentano un soggetto in posizione eretta e non possono essere direttamente utilizzati per valutare posture differenti, come necessario ad esempio per molte esposizioni di tipo occupazionale. Sintesi delle conclusioni. Presso IFAC-CNR è in corso di sviluppo un algoritmo di articolazione di modelli digitali dell'organismo, specificatamente pensato per essere abbinato a tecniche di calcolo alle differenze finite. L'algoritmo si sta dimostrando in grado di poter generare modelli con posture abbastanza realistiche, adatte a rappresentare alcune tipologie di esposizioni occupazionali. Uno dei suoi puti di forza risiede inoltre nella adattabilità a differenti modelli di partenza. Si presentano i problemi affrontati, quindi le principali caratteristiche dell'algoritmo in corso di sviluppo ed infine alcuni esempi di applicazione che si riferiscono al modello di organismo messo a punto dal Radio Frequency Radiation Branch presso la base aerea di Brooks nel Texas (USA) a partire dai dati del Visibile Human Project. Riassunto. Nell'ambito della dosimetria numerica dei campi elettromagnetici è importante poter articolare il modello dell'organismo esposto in diverse posture, accertandosi che sia rispettata la continuità dei tessuti. Non è invece strettamente necessario ricostruire in modo iper-realistico il processo di articolazione, che risulterebbe molto oneroso in termini di indagini anatomiche e per di più adattato ad un particolare modello. L'algoritmo che stiamo sviluppando presso l'IFAC-CNR cerca un compromesso tra la corretta modellazione dell'anatomia dell'articolazione e l'applicabilità dello stesso metodo alle diverse articolazioni sia dello stesso modello sia di modelli differenti, senza la necessità di onerose analisi anatomiche. In generale, il processo di articolazione porta a deformare le celle del modello in prossimità degli snodi. Se si vogliono utilizzare in modo semplice i metodi alle differenze finite, è dunque necessaria una fase di ricampionamento, che ricostruisca un reticolo regolare di celle cubiche tutte di uguali dimensioni. Il processo di ricampionamento può risultare critico, specialmente in termini di conservazione della massa del modello articolato. L'algoritmo presentato tiene conto di questi problemi, cercando di minimizzarne gli effetti indesiderati. Ciò viene fatto isolando i distretti di articolazione e distinguendo in essi i voxel sottoposti a deformazioni elastiche (parti molli) e quelli che invece ruotano e traslano rigidamente (scheletro). Un ruolo molto importante è affidato alla scatola immaginaria che delimita ogni distretto di articolazione, sulla cui superficie sono disposti i punti di controllo che regolano la deformazione delle parti molli. Le parti del corpo non appartenenti ai distretti di articolazione sono eventualmente sottoposte solo a rotazioni e traslazioni.
Un algoritmo per l'articolazione di modelli digitali dell'organismo umano mirato all'utilizzo di metodi alle differenze finite per la dosimetria numerica dei campi elettromagnetici
Zoppetti N;Andreuccetti D
2006
Abstract
Descrizione del problema. Le tecniche di calcolo alle differenze finite sono diffusamente utilizzate per la soluzione numerica di problemi di dosimetria elettromagnetica in tre dimensioni. Per questo tipo di analisi possono essere utilizzati vari modelli di organismo umano che utilizzano voxel cubici. In genere però, tali modelli rappresentano un soggetto in posizione eretta e non possono essere direttamente utilizzati per valutare posture differenti, come necessario ad esempio per molte esposizioni di tipo occupazionale. Sintesi delle conclusioni. Presso IFAC-CNR è in corso di sviluppo un algoritmo di articolazione di modelli digitali dell'organismo, specificatamente pensato per essere abbinato a tecniche di calcolo alle differenze finite. L'algoritmo si sta dimostrando in grado di poter generare modelli con posture abbastanza realistiche, adatte a rappresentare alcune tipologie di esposizioni occupazionali. Uno dei suoi puti di forza risiede inoltre nella adattabilità a differenti modelli di partenza. Si presentano i problemi affrontati, quindi le principali caratteristiche dell'algoritmo in corso di sviluppo ed infine alcuni esempi di applicazione che si riferiscono al modello di organismo messo a punto dal Radio Frequency Radiation Branch presso la base aerea di Brooks nel Texas (USA) a partire dai dati del Visibile Human Project. Riassunto. Nell'ambito della dosimetria numerica dei campi elettromagnetici è importante poter articolare il modello dell'organismo esposto in diverse posture, accertandosi che sia rispettata la continuità dei tessuti. Non è invece strettamente necessario ricostruire in modo iper-realistico il processo di articolazione, che risulterebbe molto oneroso in termini di indagini anatomiche e per di più adattato ad un particolare modello. L'algoritmo che stiamo sviluppando presso l'IFAC-CNR cerca un compromesso tra la corretta modellazione dell'anatomia dell'articolazione e l'applicabilità dello stesso metodo alle diverse articolazioni sia dello stesso modello sia di modelli differenti, senza la necessità di onerose analisi anatomiche. In generale, il processo di articolazione porta a deformare le celle del modello in prossimità degli snodi. Se si vogliono utilizzare in modo semplice i metodi alle differenze finite, è dunque necessaria una fase di ricampionamento, che ricostruisca un reticolo regolare di celle cubiche tutte di uguali dimensioni. Il processo di ricampionamento può risultare critico, specialmente in termini di conservazione della massa del modello articolato. L'algoritmo presentato tiene conto di questi problemi, cercando di minimizzarne gli effetti indesiderati. Ciò viene fatto isolando i distretti di articolazione e distinguendo in essi i voxel sottoposti a deformazioni elastiche (parti molli) e quelli che invece ruotano e traslano rigidamente (scheletro). Un ruolo molto importante è affidato alla scatola immaginaria che delimita ogni distretto di articolazione, sulla cui superficie sono disposti i punti di controllo che regolano la deformazione delle parti molli. Le parti del corpo non appartenenti ai distretti di articolazione sono eventualmente sottoposte solo a rotazioni e traslazioni.I documenti in IRIS sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
