用于经腹高强度聚焦超声治疗规划的快速全波求解器
医学物理
2019-10-03 v1 计算物理
摘要
高强度聚焦超声（HIFU）是一种有前景的治疗方式，用于对许多器官中致病组织进行无创消融。基于高性能计算方法的优化治疗规划策略，有望成为成功临床结果的重要组成部分，其中健康组织得以保留且聚焦准确。告知这些策略的算法的实际应用，取决于以最小计算开销生成快速且准确的全波患者特异性模拟的能力。对于现实临床场景，所有采用体网格的模拟方法在计算机网络上均需运行数小时至数天。边界元法（BEM）是一种建模波场的有效方法，因为仅需对硬组织与软组织的边界进行离散化。本文提出一种多域BEM公式，带有用于求解亥姆霍兹传输问题（HTP）的新颖预条件子。数值实验用于求解包含以下内容的多域HTP：i）人体肋骨、腹部脂肪层与肝组织，ii）暴露于HIFU阵列换能器所产生声场中的人体肾脏与肾周脂肪层。在单台工作站上求解与这些问题相关方程所需时间约为数分钟。这些结果展示了这一新BEM公式在快速准确HIFU治疗规划方面的巨大潜力。
引用
@article{arxiv.1910.01011,
title = {A fast full-wave solver for trans-abdominal high-intensity focused ultrasound treatment planning},
author = {S. R. Haqshenas and P. Gélat and E. van 't Wout and T. Betcke and N. Saffari},
journal= {arXiv preprint arXiv:1910.01011},
year = {2019}
}