基于MATLAB的创新3D有限元素方法模拟器,用于优化实时超热分析
Zain Ul Abdin1, Syed Ahson Ali Shah1, Youngdae Cho1
1Department of Electronic Engineering, Hanyang University, Seoul 04763, South Korea.
Computer methods and programs in biomedicine
|December 14, 2023
概括
开发了一种新的实时高温模拟器 (RTHS) 用于癌症治疗. 这种具有成本效益的工具精确模拟了高热度,与商业软件相比,提供了更短的计算时间.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 计算建模 计算建模
- 医学物理 医学物理
背景情况:
- 过热能增强化学疗法和放射治疗对恶性组织的疗效.
- 精确的模拟对于优化高热症治疗计划至关重要.
研究的目的:
- 引入使用有限元法 (FEM) 的实时超热模拟器 (RTHS).
- 开发一个具有成本效益和计算效率的工具,以优化高热症治疗.
主要方法:
- 在 MATLAB App Designer 中开发了一个 RTHS,其中包含双极天线的环形相阵列 (APA).
- 采用凸优化算法 (COA) 来精确控制目标位置的温度.
- 与COMSOL和Sim4Life软件相比验证了RTHS性能.
主要成果:
- RTHS模拟显示了与商业FEM和FDTD软件的高度一致性.
- 在同质和异质幻影模型中,在各种目标位置中证明了有效性.
- 实现了高精度 (93-96%) 减少了计算时间和成本效益.
结论:
- RTHS是一种可靠的,具有成本效益的工具,用于优化高热症治疗.
- 其较低的计算需求使其成为临床应用的实用选择.
- 进一步的网格精细化可以以增加计算时间为代价提高准确性.
