Topic of PhD thesis

Advisor:Jaroš Jiří, doc. Ing., Ph.D.
Student:Kadlubiak Kristián, Ing.
Topic:Acceleration of ultrasound simulations in bones
Start:2017/2018
PhD thesis subject:

Simulace šíření ultrazvuku v lidských tkáních hraje zásadní roli v při plánování neinvazních operačních zákroků pomocí vysoce fokusovaného ultrazvuku i při detailním snímkování lidských tkání. Současné simulační techniky dokáží poměrně věrně simulovat šíření ultrazvuku v měkký tkáních (játra, ledviny, svaly) ale naprosto selhávají při iteraci s pevnými látkami, např. kostmi.

Existují dva zásadní faktory limitující přesnost simulací v kostech: (1) nedokonalý fyzikální model (2) výpočetní náročnost. Zatímco na poli fyzikálních modelů bylo dosaženo velkého pokroku, výpočetní náročnost je stále omezujícím faktorem limitující velikost zkoumané domény na několik krychlových milimetrů.

Cílem disertační práce je navrhnout nové techniky pro distribuovaný výpočet simulačního modelu na heterogenních systémech. Tyto techniky otestovat na superpočítačích s výkonem v řádu PetaFlops a dosáhnout škálování, které umožní řešit problémy s velikostí stovek centimetrů krychlových.

Part of research project:
Related publications:
2017ROBERTSON James L., COX Ben T., JAROŠ Jiří and TREEBY Bradley E. Accurate simulation of transcranial ultrasound propagation for ultrasonic neuromodulation and stimulation. The Journal of the Acoustical Society of America. 2017, vol. 141, no. 3, pp. 1726-1738. ISSN 1520-8524.
2014TREEBY Bradley E., JAROŠ Jiří, ROHRBACH Daniel and COX Ben T. Modelling Elastic Wave Propagation Using the k-Wave MATLAB Toolbox. In: 2014 IEEE International Ultrasonics Symposium (IUS). Chicago, IL: Institute of Electrical and Electronics Engineers, 2014, pp. 146-149. ISBN 978-1-4799-7049-0.