Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Applications of the second-order edge element method versus zero order in optical diffusion tomography

Rymarczyk Tomasz, Sikora Jan

Przegląd Elektrotechniczny

|

2022

|

R. 98, nr 1

107--110

EN

This paper presents an approximation of two boundary elements by analysing numerical aspects of such an approximation. Diffusion optical tomography with defined region geometry was used for this purpose. The Helmholtz equation in the frequency domain was transformed to integral form. The inverse problem was defined as an optimal shape design problem. The conversion of the imaging problem to an inverse task required the solution of the PDE by the BEM. Remesh in the optimisation process is not required in contrast to the solution of the MES. Two different approximations are compared, and the results of the research work are presented. The proposed method depends on the configuration of the object or objects within the region and the starting position and dimensions of the circular inclusion.

PL

W artykule przedstawiono aproksymację dwóch elementów brzegowych analizując numerycznych aspekty takiego przybliżenia. Wykorzystano do tego dyfuzyjną tomografię optyczną z określoną geometrią regionu. Równanie Helmholtza w dziedzinie częstotliwości przekształcono do postaci całkowej. Problem odwrotny został zdefiniowany jako problem projektowania optymalnego kształtu. Konwersja problemu obrazowania na zadanie odwrotne wymagała rozwiązania PDE przez BEM. Remesh w procesie optymalizacji nie jest wymagany w przeciwieństwie do rozwiązania MES. Porównano dwa różne przybliżenia. Proponowana metoda silnie zależy od konfiguracji obiektu lub obiektów wewnątrz regionu oraz pozycji wyjściowej i wymiarów wtrącenia kołowego.

2

Comparison between substructuring and overlapping domain decomposition methods for diffuse optical tomography problems

Grzywacz T., Sikora J.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2010

|

R. 86, nr 1

164-165

EN

The forward problem in DOT can be modelled in an frequency domain as a diffusion equation with Robin boundary conditions. In case of multilayered geometries the forward problem can be treated as a set of coupled equations. In this paper we present the solution for diffuse light propagation in a four-layer spherical model using Boundary Element Method. Additionally, we compare overlapping with non-overlapping domain decomposition methods applied to this problem to improve its efficiency.

PL

Zagadnienie proste w dyfuzyjnej tomografii optycznej może być modelowane w dziedzinie częstotliwości równaniem dyfuzji z warunkami brzegowymi Robina. W artykule zostanie zaprezentowany wynik rozwiązania równania dyfuzji jako modelu propagacji światła w czterowarstwowym obiekcie sferycznym przy użyciu metody elementów brzegowych. Dodatkowo zostanie porównana jedna z metod dekompozycji obszarowej z nakładaniem z metodą dekompozycji bez nakładania, które zostały użyte do przyspiesznia obliczeń rozważanego zagadnienia prostego.

3

Zastosowanie dekompozycji obszarowej w Dyfuzyjnej Tomografii Optycznej

Grzywacz T., Sikora J., Wójtowicz S.

Prace Instytutu Elektrotechniki

|

2010

|

Z. 245

199-207

PL

Dyfuzyjna Tomografia Optyczna (DTO) wykorzystuje własności optyczne żywej tkanki poddanej działaniu światła podczerwonego o długości 760 - 830 nm. W tym zakresie fala elektromagnetyczna jest niejonizująca, a więc bezpieczna nawet w przypadku długoterminowych ekspozycji. W ludzkim ciele jest pochłaniana i rozpraszana, co pozwala na różnicowanie tkanek. Co ważne, jedną z substancji najbardziej pochłaniających światło o tej długości fali jest hemoglobina we krwi. Głównym z zastosowań DTO jest monitoring krwotoków śródmózgowych u wcześniaków. W tym przypadku jest to jedyna technologia pozwalająca na monitorowanie wcześniaka pozostającego wewnątrz inkubatora.

EN

Diffuse Optical Tomography (DTO) uses optical properties of human tissue stimulated with near-infrared light at wavelength of 760-830 nm. In this range the electromagnetic wave is non-ionizing thus very safe even in case of long time/lasted expositions. Human tissue has absorption and scattering properties for near-infrared light which allows differentiate between soft tissues. A haeomglobin is the most scattering substance for this wavelength. DTO may provide a bedside system to identify infant at risk of brain injury as well as to diagnose and monitor treatment.

4

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

Wieleba P., Sikora J.

Prace Instytutu Elektrotechniki

|

2010

|

Z. 244

79-91

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.

5

Dyfuzyjna tomografia optyczna w diagnostyce medycznej

Sikora J., Wójtowicz S.

Nowa Elektrotechnika

|

2008

|

nr 7-8 (47-48)

9--12

6

Macierz widoczności dla dyfuzyjnej tomografii optycznej - porównanie algorytmów z regularnym i binarnym sposobem podziału przestrzeni

Grzywacz T., Wójtowicz S., Sikora J.

Prace Instytutu Elektrotechniki

|

2007

|

Z. 233

13-20

PL

W artykule zostanie przedstawiona analiza wydajności algorytmów tworzących macierz widoczności. Algorytmy zostaną porównane w odniesieniu do dwóch schematów podziału przestrzeni: regularnego i binarnego. Macierz widoczności określa czy węzły dwóch zawierających się w sobie obiektów "widzą się". Jest ona rezultatem procesu detekcji określającego czy wzdłuż prostej linii pomiędzy dwoma węzłami nie ma przesłaniających ich obiektów. W dalszej części artykułu opisano sposoby podziału przestrzeni, etapy algorytmu tworzenia macierzy widoczności oraz wyniki porównania tego algorytmu dla dwóch wymienionych powyżej sposobów dyskretyzacji przestrzeni.

EN

An efficiency analysis of the Visibility Matrix determination algorithm will be introduced in this paper. Algorithm is compared with reference to two space subdivision schemes. The space that encloses considered objects is partitioned into regular or octree grid. The Visibility Matrix defines whether nodes of given objects see each other. It is a result of detection process whether along straight line between selected two nodes there is no concealing them elements. Further sections describe in details space subdivision schemes, summary of the Visibility Matrix algorithm and results for given objects (two spheres). Finally algorithm performance is estimated for regular and octree grid space subdivision.