Accumulation de dose à partir de champs de déformation 4D appliqués aux traitements au CyberKnife et à l'IMRT

Le cancer pulmonaire est la principale cause de décès parmi tous les cancers au Canada. Le pronostic est généralement faible, de l'ordre de 15% de taux de survie après 5 ans. Les déplacements internes des structures anatomiques apportent une incertitude sur la précision des traitements en radio-oncologie, ce qui diminue leur efficacité. Dans cette optique, certaines techniques comme la radio-chirurgie et la radiothérapie par modulation de l'intensité (IMRT) visent à améliorer les résultats cliniques en ciblant davantage la tumeur. Ceci permet d'augmenter la dose reçue par les tissus cancéreux et de réduire celle administrée aux tissus sains avoisinants. Ce projet vise à mieux évaluer la dose réelle reçue pendant un traitement considérant une anatomie en mouvement. Pour ce faire, des plans de CyberKnife et d'IMRT sont recalculés en utilisant un algorithme Monte Carlo 4D de transport de particules qui permet d'effectuer de l'accumulation de dose dans une géométrie déformable. Un environnement de simulation a été développé afin de modéliser ces deux modalités pour comparer les distributions de doses standard et 4D. Les déformations dans le patient sont obtenues en utilisant un algorithme de recalage déformable d'image (DIR) entre les différentes phases respiratoire générées par le scan CT 4D. Ceci permet de conserver une correspondance de voxels à voxels entre la géométrie de référence et celles déformées. La DIR est calculée en utilisant la suite ANTs («Advanced Normalization Tools») et est basée sur des difféomorphismes. Une version modifiée de DOSXYZnrc de la suite EGSnrc, defDOSXYZnrc, est utilisée pour le transport de particule en 4D. Les résultats sont comparés à une planification standard afin de valider le modèle actuel qui constitue une approximation par rapport à une vraie accumulation de dose en 4D.

Guided qualitative and quantitative analysis of cardiac 4D PC-MRI blood flow data

Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Informatik, Dissertation, 2016

Building Information Modeling (BIM)

Los procesos de diseño y construcción tradicionales de la industria de la construcción que se han conservado inalterados durante años, han impedido vislumbrar los impactos positivos que se pueden dar al trabajar en conjunto con las tecnologías de información -- El miedo al cambio hace que las empresas del sector denominen “normal” a la fragmentación del proceso constructivo, y presupuesten desde el inicio de la obra atrasos por incompatibilidades en los diseños causados principalmente por la falta de comunicación y coordinación entre los diferentes participantes del proyecto -- La implementación de tecnologías de información busca no sólo ayudar como una herramienta a los diseños del proyecto, sino que también ofrece elementos para integrar a los participantes y contratistas del proyecto en un equipo de trabajo donde exista mayor interoperabilidad entre las áreas implicadas en el planteamiento, diseño y ejecución del proyecto, y se pueda disminuir de sobremanera la fragmentación que vuelve tan poco competitiva esta industria a nivel mundial -- En el presente trabajo de grado se realizó un estado del arte de la tecnología de información BIM con el fin de sintetizar las enormes cantidades de información disponibles y de posibilitar una mejor comprensión de este -- Con la teoría y los manuales estudiados a profundidad de los software que componen esta tecnología, se procedió a desarrollar un ejercicio exploratorio confrontando los conocimientos adquiridos teóricos con la parte práctica, parte en donde se pudieron vislumbrar las ventajas y desventajas al implementar este software en la industria de la construcción de nuestro país -- Finalmente se exponen los requerimientos y limitaciones que trae consigo la aplicación de esta tecnología a los proyectos de construcción

Proyecto Brasil 4D Interactividad en televisión pública

Este artículo presenta la experiencia inédita de ofrecer contenidos audiovisuales para televisión pública digital interactiva brasileña, posibilitando el “diálogo” entre audiencias y empresas por medio del control remoto y del sistema broadcasting. La experiencia de televisión digital interactiva es realizada por la Empresa Brasil de Comunicación (ebc) que, a través de la multiprogramación, creó un canal de servicios para atender a la población de bajos ingresos, asistida por el Programa Bolsa Familia. En 2013, la primera experiencia del proyecto Brasil 4D fue realizada con cien familias en João Pessoa, capital de la provincia de Paraíba, durante tres meses y, desde 2014, el proyecto está siendo desarrollado en Brasilia, Distrito Federal, con trescientas familias. El proyecto, que ofrece gratuitamente nuevos contenidos audiovisuales interactivos, mezcla innovación tecnológica, utilización de multiplataformas y multiprogramación, es desarrollado en software libre.

Accumulation de dose à partir de champs de déformation 4D appliqués aux traitements au CyberKnife et à l'IMRT

Le cancer pulmonaire est la principale cause de décès parmi tous les cancers au Canada. Le pronostic est généralement faible, de l'ordre de 15% de taux de survie après 5 ans. Les déplacements internes des structures anatomiques apportent une incertitude sur la précision des traitements en radio-oncologie, ce qui diminue leur efficacité. Dans cette optique, certaines techniques comme la radio-chirurgie et la radiothérapie par modulation de l'intensité (IMRT) visent à améliorer les résultats cliniques en ciblant davantage la tumeur. Ceci permet d'augmenter la dose reçue par les tissus cancéreux et de réduire celle administrée aux tissus sains avoisinants. Ce projet vise à mieux évaluer la dose réelle reçue pendant un traitement considérant une anatomie en mouvement. Pour ce faire, des plans de CyberKnife et d'IMRT sont recalculés en utilisant un algorithme Monte Carlo 4D de transport de particules qui permet d'effectuer de l'accumulation de dose dans une géométrie déformable. Un environnement de simulation a été développé afin de modéliser ces deux modalités pour comparer les distributions de doses standard et 4D. Les déformations dans le patient sont obtenues en utilisant un algorithme de recalage déformable d'image (DIR) entre les différentes phases respiratoire générées par le scan CT 4D. Ceci permet de conserver une correspondance de voxels à voxels entre la géométrie de référence et celles déformées. La DIR est calculée en utilisant la suite ANTs («Advanced Normalization Tools») et est basée sur des difféomorphismes. Une version modifiée de DOSXYZnrc de la suite EGSnrc, defDOSXYZnrc, est utilisée pour le transport de particule en 4D. Les résultats sont comparés à une planification standard afin de valider le modèle actuel qui constitue une approximation par rapport à une vraie accumulation de dose en 4D.

O papel das construtoras e incorporadoras na adoção da tecnologia BIM na indústria da construção no Brasil : um estudo prospectivo

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Arquitetura e Urbanismo, Programa de Pós-Graduação em Arquitetura e Urbanismo, 2015.

Developmentof engineering projects supported by BIM technology: internship report

Building Information Modeling (BIM) concept is able to reshape each AEC project and the industry in general, offering a comprehensive collaboration process over a model of structure with regularly actualized and synchronized information. This report presents an overview of BIM with focus on its core concepts, applications in the project life cycle and benefits for project stakeholders through four case studies carried out during the internship in the engineering office NEWTON - Engineering Consultancy Company. The aim of the four cases studies was to cover multidisciplinary and varied projects. The first case study highlights the engineering project’s workflow and presents a comparison of traditional procedures and BIM concepts applied on the rehabilitation of an existing building. In the second and third case study, attention is focused on the goals achieved, particularly by structural engineer, due to the implementation of the mentioned technology on a full-lifecycle BIM project of a small residence and a complex project of residential building in Porto and on its architectural integration. In addition, through the fourth case study, the spatial coordination of Mechanical, Electrical and Plumbing (MEP) systems at a large-scale hotel project has been analyzed and accomplished, highlighting merits of BIM at this project stage. Through a reduction of the space used for facilities and infrastructures and the ability to identify conflicts and to nullify the related costs, its advantage for a complex building was proved.

Dalla generazione di modelli 3D densi mediante TLS e fotogrammetria alla modellazione BIM

La tesi tratta la ricerca di procedure che permettano di rilevare oggetti utilizzando il maggior numero di informazioni geometriche ottenibili da una nuvola di punti densa generata da un rilievo fotogrammetrico o da TLS realizzando un modello 3D importabile in ambiente FEM. Il primo test si è eseguito su una piccola struttura, 1.2x0.5x0.2m, in modo da definire delle procedure di analisi ripetibili; la prima consente di passare dalla nuvola di punti “Cloud” all’oggetto solido “Solid” al modello agli elementi finiti “Fem” e per questo motivo è stata chiamata “metodo CSF”, mentre la seconda, che prevede di realizzare il modello della struttura con un software BIM è stata chiamata semplicemente “metodo BIM”. Una volta dimostrata la fattibilità della procedura la si è validata adottando come oggetto di studio un monumento storico di grandi dimensioni, l’Arco di Augusto di Rimini, confrontando i risultati ottenuti con quelli di altre tesi sulla medesima struttura, in particolare si è fatto riferimento a modelli FEM 2D e a modelli ottenuti da una nuvola di punti con i metodi CAD e con un software scientifico sviluppato al DICAM Cloud2FEM. Sull’arco sono state eseguite due tipi di analisi, una lineare sotto peso proprio e una modale ottenendo risultati compatibili tra i vari metodi sia dal punto di vista degli spostamenti, 0.1-0.2mm, che delle frequenze naturali ma si osserva che le frequenze naturali del modello BIM sono più simili a quelle dei modelli generati da cloud rispetto al modello CAD. Il quarto modo di vibrare invece presenta differenze maggiori. Il confronto con le frequenze naturali del modello FEM ha restituito differenze percentuali maggiori dovute alla natura 2D del modello e all’assenza della muratura limitrofa. Si sono confrontate le tensioni normali dei modelli CSF e BIM con quelle ottenute dal modello FEM ottenendo differenze inferiori a 1.28 kg/cm2 per le tensioni normali verticali e sull’ordine 10-2 kg/cm2 per quelle orizzontali.

Criteri e strumenti per l'applicazione dell'H-BIM. La gestione digitalizzata dei processi tra teoria e prassi

La ricerca si pone l’obiettivo di analizzare strumenti e metodi per l’applicazione dell’H-BIM comprendendone le criticità e fornendo soluzioni utili in questo campo. Al contempo la finalità non è circoscrivibile alla semplice produzione di modelli 3D semanticamente strutturati e parametrici a partire da una nuvola di punti ottenuta con un rilievo digitale, ma si propone di definire i criteri e le metodiche di applicazione delle H-BIM all’interno dell’intero processo. L’impostazione metodologica scelta prevede un processo che parte dalla conoscenza dello stato dell’arte in tema di H-BIM con lo studio dell’attuale normativa in materia e i casi studio di maggior rilevanza. Si è condotta una revisione critica completa della letteratura in merito alla tecnologia BIM e H-BIM, analizzando esperienze di utilizzo della tecnologia BIM nel settore edile globale. Inoltre, al fine di promuovere soluzioni intelligenti all’interno del Facility Management è stato necessario analizzare le criticità presenti nelle procedure, rivedere i processi e i metodi per raccogliere e gestire i dati, nonché individuare le procedure adeguate per garantire il successo dell’implementazione. Sono state evidenziate le potenzialità procedurali e operative legate all’uso sistematico delle innovazioni digitali nell’ottica del Facility Management, oltre che allo studio degli strumenti di acquisizione ed elaborazione dei dati e di post-produzione. Si è proceduto al testing su casi specifici per l’analisi della fase di Scan-to-BIM, differenziati per tipologia di utilizzo, data di costruzione, proprietà e localizzazione. Il percorso seguito ha permesso di porre in luce il significato e le implicazioni dell’utilizzo del BIM nell’ambito del Facility Management, sulla base di una differenziazione delle applicazioni del modello BIM al variare delle condizioni in essere. Infine, sono state definite le conclusioni e formulate raccomandazioni riguardo al futuro utilizzo della tecnologia H-BIM nel settore delle costruzioni. In particolare, definendo l’emergente frontiera del Digital Twin, quale veicolo necessario nel futuro della Costruzione 4.0.

Analisi costi-benefici del Building Information Modeling (BIM) mediante casi studio e simulazione

Il lavoro svolto in questa tesi vuole proporsi come un’analisi critica ed economica di ciò che il Building Information Modeling (BIM) rappresenta. La tesi si articola in una prima introduzione sul panorama attuale, identificando il problema che costituisce la sfida ingegneristica: l’ottimizzazione dei processi tecnici e realizzativi dell’industria delle costruzioni, migliorandone l’interoperabilità. Di seguito, dopo un’attenta valutazione della letteratura disponibile, si desumeranno quanti più dati validi per dare compiutezza alle analisi che verranno svolte dopo, in merito agli aspetti tecnici, pratici, e ai risvolti economici annessi. Si è scelto come oggetto di studio un esperimento di collaborazione con l’Università di Ferrara. Per dimostrare le potenzialità del BIM, si è voluto riproporre in ambito accademico un’anteprima della realtà professionale, affinché la simulazione possa essere quanto più fedele alle problematiche discusse. Il lavoro svolto ha previsto la creazione del modello architettonico e strutturale del Co-Housing San Rocco, un complesso di edifici di nuova realizzazione proposto nella tesi di Bulletti. Il compito di ogni tesista è ben definito: Bulletti Simone, studente di Architettura dell’Università di Ferrara, ha trattato gli aspetti architettonici del progetto. L’autore della presente tesi ha invece sviluppato il modello strutturale, svolgendo in seguito un’analisi dei vantaggi economici e gestionali che questa metodologia ha offerto.

Advanced numerical modeling of masonry vaulted structures based on BIM parametric geometry generation

Vaults are an architectural element which during construction history have been built with a great variety of different materials, shapes, and sizes. The shape of these structural elements was often dependent by the necessity to cover complex spaces, by the needed loading capacity, or by architectural aesthetics. Within this complex scenario masonry patterns generates also different effects on loading capacity, load percolation and stiffness of the structure. These effects were been extensively investigated, both with empirical observations and with modern numerical methods. While most of them focus on analyzing the load bearing capacity or the texture effect on vaulted structures, the aim of this analysis is to investigate on the effects of the variation of a single structural characteristic on the load percolation in the vault. Moreover, an additional purpose of the work is related to the coding of a parametrical model aiming at generating different masonry vaulted structures. Nevertheless, proposed script can generate different typology of vaulted structure basing on some structural characteristics, such as the span and the length to cover and the dimensions of the blocks.

Interoperabilità BIM nella modellazione strutturale di edifici storici in muratura: il caso della Rocca Estense di S. Felice sul Panaro

In questa tesi si propone una metodologia per il trasferimento interattivo semiautomatico di dati da modelli geometrici semantici sviluppati in ambiente BIM a modelli strutturali supportati da analisi per elementi finiti. Il caso della Rocca estense di San Felice sul Panaro, gravemente danneggiata dagli eventi sismici del 2012, è utilizzato come caso di studio applicativo. La metodologia prevede in prima battuta la modellazione di elementi speciali BIM quali contenitori locali dei dati semantici definiti mediante regioni nello spazio del modello che individuano particolari condizioni fisiche individuate mediante la definizione di opportuni metadati. Successivamente, tali informazioni vengono processate automaticamente, mediante uno script integrato in ambiente BIM, rendendole compatibili con i set di dati che tipicamente vengono trasmessi in input per analisi ad elementi finiti. Tali operazioni permettono quindi la generazione di un modello strutturale che recepisce direttamente le attribuzioni semantiche del modello geometrico iniziale. Nell'elaborato sono inoltre discusse alcune metodologie alternative per la generazione del modello agli elementi finiti, partendo da diverse definizioni geometriche in ambiente BIM.