Informatické kolokvium 11. 4. Využití superpočítačů při ultrazvukové léčbě rakoviny
Informatické kolokvium 11. 4. 2017, 14:00 posluchárna D2
Ing. Jiří Jaroš, Ph.D., FIT VUT
Využití superpočítačů při ultrazvukové léčbě rakoviny
Abstrakt: Realistické simulace šíření ultrazvukových vln v živých tkáních nabízí
široký rozsah využití. Velmi slibnou oblastí je fokusovaný ultrazvuk o vysoké
intenzitě používaný v neinvazivní chirurgii k léčbě nádorových onemocnění či
zastavování vnitřního krvácení. Tato metoda pracuje na principu vysílání svazku
soustředěných paprsků ultrazvukových vln do tkáně. Akustická energie dosahuje v
místě ohniska takové úrovně, že způsobuje buněčnou nekrózu, zatímco tkáň mimo
ohnisko ponechává bez poškození.
Pro úspěšnou a šetrnou léčbu je nutné precizně umístit ohnisko ultrazvukových
vln. Přesného zacílení je však velmi obtížné dosáhnout vzhledem ke zkreslení
ultrazvukové vlny způsobené průchodem tkáněmi o různých vlastnostech (vrstvy
tuku, měkké tkáně, chrupavky a kosti). Zde přichází ke slovu počítačové
simulace, které poskytnou přesné operační plány pro konkrétního pacienta.
Realistické simulace však vyžadují obrovské datovém množiny a výpočetní výkon,
který jsou schopny poskytnout pouze superpočítačové systémy.
Naše výzkumná skupina pracuje na vývoji akustického toolboxu k-Wave, který se
stal de-facto standardem v oblasti ultrazvukových simulací s více než 8.000
registrovanými uživateli. V rámci přednášky se zaměřím na distribuovanou
implementaci tohoto toolboxu, představím pokročilé metody dekompozice, které
umožňují efektivní výpočet na nejlepších superpočítačích, např. Piz Daint,
Salomon, SuperMUC či Archer.