Biblioteka Metody Elementów Brzegowych "BEMLAB" w zastosowaniach Dyfuzyjnej Tomografii Optycznej

• Autorzy: Wieleba P. , Sikora J.

Warianty tytułu

EN

,,BEMLAB" - Boundary Element Method library in application of Diffusive Optical Tomography

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł przedstawia obiektową bibliotekę numeryczną "BEMLAB" implementującą Metodę Elementów Brzegowych (ang. BEM) w przykładowych zastosowaniach Dyfuzyjnej Tomografii Optycznej (ang. DOT). Tomografia Optyczna używająca światła podczerwonego (o długości fali 760-830nm) jest atrakcyjna w zastosowaniach diagnostyki medycznej ze względu na brak negatywnego oddziaływania jonizującego, które występuje w Tomografii Komputerowej wykorzystującej promienie X. Dzięki braku oddziaływania jonizującego badania mogą być wykonywane bardzo często (wiele razy w ciągu dnia) umożliwiając stałą kontrolę stanu pacjenta. DOT może być m.in. wykorzystywane do diagnostyki głowy niemowląt przy np. rozpoznawaniu krwotoków śródmózgowych czy rozpoznawaniu zmian nowotworowych w piersi. Jednak zastosowanie DOT wiąże się z czasochłonnymi obliczeniami komputerowymi. Jest to szczególnie ważne w przypadku badania mózgu u niemowląt, gdzie wyniki powinny być dostępne bardzo szybko, a najlepiej tuż po zakończonym badaniu. Użycie efektywnych algorytmów umożliwi wprowadzenie DOT na szeroką skalę w medycynie. Jednym ze sposobów przyśpieszenia obliczeń jest użycie Metody Elementów Brzegowych, której specyfika pozwala obniżyć wymiar badanego problemu o 1. BEMLAB jest pierwszą, uniwersalną, obiektową i otwartą biblioteką numeryczną implementującą BEM, która m.in. z powodzeniem może być stosowana w zagadnieniach Tomografii Optycznej.

EN

This article presents objective Boundary Element Method (BEM) library "BEMLAB" in Diffusive Optical Tomography (DOT) applications. Optical Tomography using infrared light (wave length 760-830nm) is very attractive for medical diagnostics, because in contrast to Computer Tomography (CT) using X-rays, it does not have negative ionization effect. Therefore medical diagnosis can be performed very often (many times during the day), which allows to control patient health state permanently. Among others DOT may be used in infant's head diagnostics for cerebral haemorrhage detection or in woman's breasts diagnostics for cancerous changes detection. However using DOT is bound up with time consuming computations. It is particularly important while diagnosing infant's head, because test results should be available as soon as possible (right after the test would be the best). Effective algorithms will enable bringing DOT diagnostics into medicine on a large scale. Using BEM in DOT is a one method of accelerating calculations as its specifics decrease dimension of the problem by one. BEMLAB is the first, universal, objective and open source library implementing Boundary Element Method, which among others can be used in Diffusive Optical Tomography successfully.

Słowa kluczowe

PL

BEM; metoda elementów brzegowych; optyczna tomografia dyfuzyjna; DOT; biblioteka obiektowa; biblioteka numeryczna; open source; GNU; GPL; C++; model wieloobszarowy

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Elektrotechniki
• Czasopismo: Prace Instytutu Elektrotechniki
• Rocznik: 2010
• Tom: Z. 244
• Strony: 79--91
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wieleba P.

autor

Sikora J.

• Zakład Systemów Pomiarowo-Diagnostycznych, Instytut Elektrotechniki,

Bibliografia

• 1. BEMLAB: http://bemlab.org/
• 2. Wieleba P., Sikora J.: Open source BEM library, Advances in Engineering Software, Vol. 40(2009) Nr 8, str. 564-569, Elsevier 2009
• 3. Brebbia C.A. Boundary element method in engineering, Pentech Press, 1978
• 4. Sikora J.: Podstawy metody elementów brzegowych, Instytut Elektrotechniki 2009
• 5. Jabłoński P.: Metoda elementów brzegowych w analizie pola elektromagnetycznego, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2003
• 6. Arridge S.R.: Optical tomography in medical imaging, Inverse Problems, 1999
• 7. Arridge S.R., Hebden J.C.: Optical imaging in medicine: II. Modelling and reconstruction, Physics in Medicine and Biology, Vol. 42(1997) Nr 5, str. 841-853
• 8. Sikora J.: Boundary Element Method for Impedance and Optical Tomography, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2007
• 9. Zienkiewicz O.C.:The Finite Element Method, 5th edition, Butterworth-Heinemann, September 2000
• 10. Sikora J.: Podstawy metody elementów skończonych: zagadnienia potencjalne pola elektromagnetycznego, Instytut Elektrotechniki, Warszawa 2008
• 11. GNU LGPL: http://www.gnu.org/licenses/lgpl.html
• 12. Pender T.: UML Bible, Wiley, 2003
• 13. GNU GCC: http://gcc.gnu.org/
• 14. Vaughn G.V., Ellison B., Tromey T., Taylor I.L.: GNU autoconf, automake, and libtool, Sams, 2000.
• 15. Mackerle J.: Object-oriented programming in FEM and BEM: a bibliography (1990-2003)
• 16. Wieleba P., Sikora J.: Introduction into the open source, numerical C++ Boundary Element Method library, XVI Konferencja Sieci i Systemy Informatyczne, Politechnika Łódzka Instytut Informatyki, ISBN 978-83-909161-1-8, Łódź 2008