Detail publikace
Investigating the Possibility of Using Pruned FFT in Ultrasound Wave Propagation Simulations
Ultrazvuk nachází stále širší uplatnění v oblasti neinvazivní medicíny. Tyto léčebné postupy se často opírají o složité ultrazvukové simulace, jejichž výpočty jsou náročné jak na čas, tak na výpočetní výkon. Při simulacích se používá pseudo-spektrální metoda využívající Fourierovy bázové funkce k řešení diferenciálních rovnic, přičemž podstatná část výpočetního času je věnována právě výpočtům Rychlé Fourierovy transformace (FFT). Naše práce představuje nový přístup, který by mohl významně zkrátit výpočetní čas a tím i snížit náklady na simulace šíření ultrazvukových vln, které se používají při plánování neinvazivních zákroků. Tohoto cíle dosahujeme pomocí algoritmu Prořezané rychlé Fourierovy transformace (Pruned FFT). Pro ověření našeho přístupu jsme upravili stávající simulaci tak, aby využívala filtraci spektra. Ta se aplikuje na akustický tlak a rychlost prostřednictvím binární mapy, která napodobuje chování prořezané FFT. Díky tomu můžeme vyhodnotit, jaký vliv má Pruned FFT na počet vypočtených prvků ve spektrální oblasti a na celkovou přesnost simulace. Při testování na reálných datech se ukázalo, že klasickou Rychlou Fourierovu transformaci lze úspěšně nahradit její prořezanou verzí, přičemž výsledky zůstávají dostatečně přesné pro účely předběžného plánování zákroků. V některých případech se nám dokonce podařilo snížit počet vypočtených koeficientů o více než 80 procent, přičemž odchylka v ohnisku činila pouze přibližně 1,5 procenta ve 2D simulaci.