西南石油大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院，四川 成都 610500

醫(yī)學(xué)超聲成像是利用超聲在人體組織內(nèi)的傳播特性而成像的方式。由于醫(yī)學(xué)超聲成像的便捷、廉價(jià)、安全、成像速度快等優(yōu)點(diǎn)[1]，使得該技術(shù)逐漸成為醫(yī)學(xué)上廣泛應(yīng)用的成像技術(shù)之一。超聲成像技術(shù)的發(fā)展離不開超聲成像模擬技術(shù)，超聲成像模擬技術(shù)在各種超聲圖像處理算法、超聲彈性成像算法、剪切波成像算法、超聲醫(yī)師的崗前培訓(xùn)等方面具有廣泛的運(yùn)用，也是研究新成像算法和估計(jì)算法的重要第一步。模擬作為測(cè)試方法的一種基本方式，主要為了在可控制的環(huán)境下證實(shí)或者否定提出的假設(shè)。由于可以在模擬中控制所有的參數(shù)，可以首先構(gòu)建一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)字體模模型，然后逐步添加其它復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而模擬出逼近真實(shí)人體組織的數(shù)字體模。構(gòu)建好模型后，由于模型里的幾何結(jié)構(gòu)或者內(nèi)部不同區(qū)域的物理屬性是已知的，通過超聲模擬器掃描數(shù)字體模得到的數(shù)據(jù)可以作為檢驗(yàn)和評(píng)估各種算法的手段。

超聲成像模擬整個(gè)過程可以分為兩部分，第一部分是建立人體組織的數(shù)字體模，這個(gè)過程通常采用蒙特卡洛模擬法隨機(jī)產(chǎn)生大量的散射子。人體組織是通過這些隨機(jī)分布的散射子來表示，同時(shí)根據(jù)散射子的位置設(shè)置不同的反射系數(shù)；第二部分是模擬超聲成像的過程，許多研究小組設(shè)計(jì)了不同的模擬解決方案。如基于空間沖激響應(yīng)的模擬方案，代表性的研究方案為 Jorgen Arendt Jensen 所開發(fā)的 Field II[2]，也包括Sverre Holm 小組的 Ultrasim[3]和 D’hooge 小組的方案[4]；除此之外，還有基于有限元的模擬[5]；基于 K 空間的模擬[6]；以及基于點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)與散射子的卷積方法[7]等。前面提到的方案的優(yōu)點(diǎn)是模擬成像的效果非常逼近于真實(shí)的超聲圖像，但缺點(diǎn)是計(jì)算時(shí)間太長(zhǎng)。卷積方案的計(jì)算速度快，但是缺點(diǎn)是并不是完全符合真實(shí)超聲成像時(shí)空間變化和聲場(chǎng)的復(fù)雜性。

Field II[2]是由丹麥理工大學(xué)的 Jorgen Arendt Jensen 于 1999 年開發(fā)的程序，主要用于超聲領(lǐng)域的研究，F(xiàn)ield II[2]也是目前最廣泛使用的超聲模擬器，通常為了測(cè)試各種新的超聲成像技術(shù)和方法，第一步的工作就是通過 Field II 模擬超聲數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試。它在無數(shù)的研究中顯示其是一個(gè)非常準(zhǔn)確的超聲模擬解決方案。該程序可以仿真超聲掃描儀圖像的生成，也可以模擬不同類型的超聲換能器 (比如線陣、相控陣、2D 陣等陣列) 和相關(guān)圖像，并且已經(jīng)成功在很多研究中使用并且生成了精確的結(jié)果。Field II 作為公認(rèn)的權(quán)威的超聲模擬器，相對(duì)于卷積方法來模擬超聲影像有其固有的優(yōu)勢(shì)，但是過長(zhǎng)的計(jì)算時(shí)間又使它的應(yīng)用受到了一些限制。

由于受到 CPU 主頻提高的限制，當(dāng)前 CPU 的技術(shù)朝著更寬的方向發(fā)展 (即一個(gè)物理 CPU 具有更多的CPU 核)。另外，隨著 Intel 公司提出的超線程技術(shù)的發(fā)展，使得單個(gè) CPU 擁有處理多線程的能力，能讓處理器真正實(shí)現(xiàn)多線程工作，進(jìn)而充分利用處理器的性能，例如雙核四線程或者四核八線程的 CPU。由于Field II 模擬超聲成像時(shí)天然的可并行性，在多 CPU核計(jì)算機(jī)或集群上，通過調(diào)用多個(gè) Matlab 程序獨(dú)立計(jì)算一部分超聲信號(hào)掃描線是一種通常的做法。目前Field II pro[8]是 Field II的多線程版本，但是 Field II pro 需要付費(fèi)且無分布式計(jì)算功能。

本文的工作是利用 Matlab 提供的并行計(jì)算工具箱 PCT (Parallel Computing Toolbox) 和分布式計(jì)算服務(wù)器 MDCE (Matlab Distributed Computing Server) 開發(fā)一個(gè)可以利用具有多個(gè) CPU 核的節(jié)點(diǎn)或集群加速Field II 模擬超聲成像過程的開源架構(gòu)，這樣的架構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)多處理器、多核甚至集群化的高效并行計(jì)算。達(dá)到充分利用多 CPU 核計(jì)算機(jī)或集群的計(jì)算能力來減少目前最常用的超聲模擬器 Field II 的計(jì)算時(shí)間。

1 方法

1.1 Matlab 并行計(jì)算工具箱和分布式計(jì)算服務(wù)器

Matlab 分布式計(jì)算主要分為兩類：一類是由多核或者多處理器構(gòu)成的計(jì)算機(jī)平臺(tái)，一類是由多個(gè)計(jì)算結(jié)點(diǎn)構(gòu)成的集群系統(tǒng)。并行計(jì)算工具箱 PCT (Parallel Computing Toolbox) 提供了多種高級(jí)編程結(jié)構(gòu)，只需要簡(jiǎn)單修改原來的代碼就可以使原來串行執(zhí)行的Matlab 代碼在多個(gè) worker 上并行執(zhí)行，達(dá)到充分利用計(jì)算機(jī)資源和提高計(jì)算效率的目的[9]。配合 Matlab分布式計(jì)算服務(wù)器，可以在計(jì)算機(jī)集群中進(jìn)行分布式并行計(jì)算。簡(jiǎn)單來說，用戶只需通過客戶端用 PCT建立好作業(yè)任務(wù)，然后把任務(wù)提交給作業(yè)管理器 JM(Job Manager)，JM 自動(dòng)劃分任務(wù)給 worker 進(jìn)行計(jì)算，worker 計(jì)算完成后再將結(jié)果返回到 JM。

Matlab 的分布式計(jì)算服務(wù)器 MDCE (Matlab Distributed Computing Server) 用于支持基于集群的分布式計(jì)算[10]。該服務(wù)能夠啟動(dòng)作業(yè)管理器來計(jì)算各個(gè)任務(wù)并負(fù)責(zé)把結(jié)果返回給客戶端。用戶幾乎不需要做任何改動(dòng)，便可以讓并行計(jì)算工具箱 PCT 的程序得到擴(kuò)展，使之運(yùn)行在集群內(nèi)任意計(jì)算機(jī)的任意數(shù)量 worker 上。一個(gè)簡(jiǎn)單的 Matlab 集群示意圖如圖1 所示。

圖1 Matlab 的集群結(jié)構(gòu)Fig. 1 Matlab cluster structure

該架構(gòu)中一共有三種角色，分別為提交 Job 并將Job 劃分為多個(gè) task 的客戶端 (即桌面系統(tǒng))，管理作業(yè)運(yùn)行的 Job Manager (JM) 或者 Scheduler，以及執(zhí)行task 具體運(yùn)算的 worker。在一個(gè)分布式系統(tǒng)中通常包括多個(gè) worker，具體數(shù)量取決于節(jié)點(diǎn)機(jī)核心數(shù)量，以便同時(shí)執(zhí)行多個(gè) task。

1.2 循環(huán)并行 parfor

PCT 工具箱提供的 parfor 循環(huán)能夠在多核計(jì)算機(jī)或者集群上調(diào)用多個(gè) worker 來處理計(jì)算任務(wù) 。使用 parfor 循環(huán)要求循環(huán)體的每次迭代都是獨(dú)立的，迭代之間沒有依賴性，執(zhí)行順序的變化對(duì)結(jié)果沒有影響。由于 parfor 使用了 MPI 作為底層通訊協(xié)議，parfor 可以跨機(jī)運(yùn)行進(jìn)而擴(kuò)展到集群上運(yùn)行，而用戶只需簡(jiǎn)單修改原來的代碼。利用 parfor 并行 for 循環(huán)的步驟：

步驟一：使用 Matlab pool 函數(shù)配置和開啟Matalb 并行池；

步驟二：將無數(shù)據(jù)依賴的串行 for 循環(huán)中改為parfor 循環(huán)，并注意是否需要修改循環(huán)體；

步驟三：執(zhí)行完畢后使用 delete 關(guān)閉并行池。

Matlab 對(duì)于 parfor 關(guān)鍵字的處理是將任務(wù)動(dòng)態(tài)分配到多個(gè) worker 上并行執(zhí)行。假設(shè) n 為集群中 worker 的數(shù)量，m 為循環(huán)次數(shù)，如果 m/n 為整數(shù)，則循環(huán)被均勻分配到每個(gè) worker；否則循環(huán)分配不均，某些 worker 則負(fù)載過大。所以，為了提高并發(fā)執(zhí)行的效率，應(yīng)該保證設(shè)置的 m 和 n 是整除關(guān)系。

1.3 超聲模擬成像過程

利用 Field II 進(jìn)行人體組織模擬成像的流程主要包括系統(tǒng)的初始化、探頭的設(shè)置、陣元的設(shè)定、散射體模型的建立、聲場(chǎng)的計(jì)算五個(gè)步驟。超聲成像模擬的第一步在于計(jì)算機(jī)數(shù)字體模 (即散射體模型) 的建立，通過在文件中定義一系列散射子的位置和相應(yīng)的反射系數(shù)，進(jìn)而計(jì)算掃描線來模擬生成B-mode 圖像，調(diào)整相關(guān)散射子的反射系數(shù)可以模擬人體中不同位置的組織。如果組織具有病變，則該組織的反射系數(shù)將大于周圍的其它組織；如果某一部分主要由液體構(gòu)成，那么這部分的反射系數(shù)將較小。由于這種基于蒙特卡洛方法會(huì)產(chǎn)生大量的隨機(jī)分布的散射子，導(dǎo)致整個(gè)模擬 RF 掃描線的過程會(huì)花費(fèi)非常長(zhǎng)的時(shí)間，即使在當(dāng)前最快的 CPU，通常也需要數(shù)小時(shí)完成一幅 B-Mode 圖像所需的所有掃描線的模擬工作。如果模擬三維的超聲數(shù)據(jù)，其計(jì)算時(shí)間將會(huì)更長(zhǎng)。

1.4 算法并行性分析與實(shí)現(xiàn)

Field II 超聲模擬器模擬超聲 RF 掃描線的過程根據(jù)探頭類型、散射子數(shù)量、掃描線數(shù)量等參數(shù)的變化，計(jì)算時(shí)間從十幾分鐘到數(shù)小時(shí)不等。但是不同掃描線之間的計(jì)算是獨(dú)立的、沒有數(shù)據(jù)依賴。為了加速這個(gè)過程并充分利用現(xiàn)有計(jì)算機(jī)的計(jì)算資源，通過PCT 工具箱和分布式計(jì)算服務(wù)器 MDCE 是一種簡(jiǎn)單快捷的方法。主要思路是由 PCT 工具箱根據(jù)計(jì)算機(jī)計(jì)算資源的數(shù)量分配相應(yīng)的 worker，每一個(gè) worker在某一時(shí)刻執(zhí)行一條 RF 掃描線的模擬任務(wù)，每一個(gè)worker 內(nèi)部需要初始化一個(gè) Field II 程序的實(shí)例并執(zhí)行相應(yīng)的計(jì)算。

圖2 所示的流程圖演示了整個(gè)計(jì)算過程。首先讀入計(jì)算機(jī)數(shù)字體模數(shù)據(jù)，初始化探頭基本參數(shù)，然后打開 Matlab 并行池，并設(shè)置啟動(dòng)的 worker 數(shù)目，parfor 循環(huán)將計(jì)算 RF 線的任務(wù)分配到集群上不同worker 上執(zhí)行。待 RF 線全部計(jì)算完成后將并行池關(guān)閉，并取出計(jì)算結(jié)果生成 B 模式圖像。

圖2 超聲模擬的并行計(jì)算架構(gòu)Fig. 2 Parallel computing architecture of ultrasonic simulating

2 實(shí)驗(yàn)與討論

實(shí)驗(yàn)中操作系統(tǒng)為 Windows Server 2008 R2，集群由三臺(tái)計(jì)算節(jié)點(diǎn)組成，節(jié)點(diǎn)的配置為：Intel Core Xeon CPU E5-4607 2.2GHz (2 處理器 12 核心 24 線程，支持超線程) 內(nèi)存 32G。為保證程序的兼容性以及節(jié)點(diǎn)機(jī)之間正常通信，均安裝 Matlab R2012b 版本，且安裝在同一路徑下。安裝完成后，首先在各個(gè)節(jié)點(diǎn)機(jī)上安裝 MDCE 服務(wù)，通過命令中心加入各個(gè)節(jié)點(diǎn)機(jī)，然后啟動(dòng) Job Manager 并完成集群計(jì)算節(jié)點(diǎn)的配置。該集群每臺(tái)節(jié)點(diǎn)機(jī)配置 24 個(gè) worker，集群總共擁有 72 個(gè) worker。實(shí)驗(yàn)中為了各個(gè) worker 能調(diào)用 Field II 程序，需要將 Field II 程序安裝到同一路徑下。

2.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

本文中所實(shí)現(xiàn)的基于 Matlab 的并行與分布式計(jì)算的 Field II 超聲模擬器的性能通過兩組實(shí)驗(yàn)測(cè)試完成。兩組實(shí)驗(yàn)均通過對(duì) Field II 程序開發(fā)者提供的模擬示例改寫完成，采用兩個(gè)節(jié)點(diǎn)機(jī)進(jìn)行計(jì)算。第一組實(shí)驗(yàn)的仿真體模為一個(gè) 50mm × 60mm × 10 mm (寬度× 深度 × 厚度) 的三維結(jié)構(gòu)。由 10 萬個(gè)散射子構(gòu)成。實(shí)驗(yàn)?zāi)M采用線陣探頭進(jìn)行掃描，總共生成 64 條 RF線。第二組實(shí)驗(yàn)的仿真體模為一個(gè) 100 mm × 100 mm ×15 mm (寬度 × 深度 × 厚度) 的三維結(jié)構(gòu)。由 100 萬個(gè)散射子構(gòu)成，實(shí)驗(yàn)?zāi)M采用相控陣探頭進(jìn)行掃描，總共生成 128 條 RF 線。兩次實(shí)驗(yàn)均通過蒙特卡洛法創(chuàng)建隨機(jī)數(shù)用于模擬人體組織細(xì)小結(jié)構(gòu)的散射子，其強(qiáng)度均符合高斯分布。模擬所需時(shí)間的測(cè)定通過 Matlab自帶的 tic/toc 完成，采用 10 次計(jì)算平均值的方式獲得每一次不同線程模擬計(jì)算的耗時(shí)結(jié)果。表 1 中列出了兩組實(shí)驗(yàn)時(shí)探頭的主要參數(shù)。

表1 Field II 模擬的探頭參數(shù)Table 1 Field II simulating parameter of transducer

圖3 所示第一組實(shí)驗(yàn)的模擬結(jié)果。圖中，x 軸表示的是本文程序中啟動(dòng)的線程，y 軸是原始的 Field II 程序相比的加速比。對(duì)比于原始的 Field II 程序，本文所開發(fā)的并行與分布式版本的加速比大致上與所使用線程成正比。實(shí)驗(yàn)中啟動(dòng)線程的數(shù)量依次為 2，4，8，16，32。由于生成的 RF 線為 64 條，為了使計(jì)算任務(wù)均勻分配，防止部分 worker 負(fù)載過大，線程數(shù)量設(shè)置能被 RF 線數(shù)量整除。當(dāng)采用 32 個(gè)線程 (對(duì)應(yīng)為 32 個(gè) CPU 核) 時(shí)，對(duì)于 10 萬個(gè)散射子的模擬所需要的時(shí)間為 145 秒，加速比為 22。

表2 為整個(gè)超聲成像模擬流程各階段所需時(shí)間?？梢詮谋?2 中明顯看出 RF 線的計(jì)算占據(jù)了模擬計(jì)算流程的主體，加載體模和初始化探頭參數(shù)的時(shí)間幾乎可以忽略不計(jì)。由于集群各節(jié)點(diǎn)間通信延遲以及網(wǎng)絡(luò)帶寬的影響，啟動(dòng) 32 個(gè) worker 需要消耗 10 秒左右的時(shí)間。所以，對(duì)于 RF 線的并行加速大幅度的提高了超聲成像模擬的整體速度。

圖3 本文實(shí)現(xiàn)的并行與分布式計(jì)算 Field II 與原始的 Field II 的加速比 (模擬線陣探頭)F i g. 3 Realized parallel and distributed computing of fi eld II compared with original fi eld II on ratio (simulating linear array transducer)

表2 超聲成像模擬時(shí)間開銷Table 2 Ultrasound imaging simulating time

圖4 所示為第二組實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。與圖 3 相同，x 軸和 y 軸分別表示啟動(dòng)的線程和加速比。模擬采用的探頭為具有 128 陣列的相控陣探頭，中心頻率為 7 MHZ。成像的范圍為 -45 至 45 度的范圍。實(shí)驗(yàn)中啟動(dòng)線程的數(shù)量與第一組實(shí)驗(yàn)相同。當(dāng)采用 32 個(gè)線程(對(duì)應(yīng)為 32 個(gè) CPU 核) 時(shí)，對(duì)于 100 萬個(gè)散射子的模擬所需要的時(shí)間為 4910 秒。加速比為 25.5。

圖3 和圖 4 中紅色的線顯示的為理想狀態(tài)下的加速比，即完全線性相關(guān)模擬計(jì)算所用 CPU 核的數(shù)量。本文所開發(fā)的并行與分布式版本的加速比低于理想狀態(tài)的加速比的主要原因是當(dāng)采用的線程數(shù)量大于單個(gè)節(jié)點(diǎn)所能提供的 CPU 核數(shù)量時(shí)，程序會(huì)自動(dòng)分配剩余的計(jì)算任務(wù)到其它計(jì)算節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行計(jì)算，這個(gè)過程會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)傳輸及任務(wù)管理上的開銷。由于本文的系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸采用的還是 100M 以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，這也是導(dǎo)致任務(wù)分發(fā)和結(jié)果回收時(shí)影響。當(dāng)分配的線程數(shù)量如果大于整個(gè)集群所能提供的物理 CPU核數(shù)量時(shí)，這時(shí)性能還將會(huì)進(jìn)一步的下降?？傮w上來說，當(dāng)分配的線程數(shù)量不超過單個(gè)節(jié)點(diǎn)的物理 CPU核時(shí)，隨著線程數(shù)量的增加，加速比會(huì)逐漸增大并接近于理想的加速比，但趨于逐漸下降趨勢(shì)。

圖5 演示了不同散射子規(guī)模對(duì)模擬時(shí)間的影響。如圖所示，散射子數(shù)量對(duì)于模擬計(jì)算的時(shí)間開銷具有明顯的影響。當(dāng)計(jì)算線程設(shè)置為 32 時(shí)，模擬 10 萬和 100 萬個(gè)散射子所構(gòu)成的體模所需要的時(shí)間分別為 145 秒和 4910 秒，由此可以發(fā)現(xiàn)，模擬計(jì)算并不是完全隨著散射子的規(guī)模進(jìn)行倍數(shù)的增長(zhǎng)，而是與探頭、散射子數(shù)量這個(gè)因素綜合的結(jié)果。

圖4 本文實(shí)現(xiàn)的并行與分布式計(jì)算 Field II 與原始的 Field II 的加速比 (模擬相控陣探頭)F i g. 4 Realized parallel and distributed computing of fi eld II compared with original fi eld II on ratio (simulating linear array transduce)

圖5 模擬不同數(shù)量散射子時(shí)本文實(shí)現(xiàn)的并行與分布式計(jì)算Field II 的執(zhí)行時(shí)間F i g. 5 Executing time of realized parallel and distributed computing of fi eld II on different amount scatters

為進(jìn)一步的比較集群規(guī)模對(duì)于模擬時(shí)間的影響，本文在三節(jié)點(diǎn)平臺(tái)下對(duì)第一個(gè)實(shí)驗(yàn)體模采用 36 核和72 核模擬生成 144 條 RF 線，所需時(shí)間分別為 341.8秒和 237.5 秒，從它們所需要的計(jì)算時(shí)間來看，加速比與所期望的線性或近似于線性的增長(zhǎng)趨勢(shì)相差較遠(yuǎn)。這也說明，當(dāng)單條 RF 線的模擬時(shí)間較少的時(shí)候，采用更多的節(jié)點(diǎn)或線程進(jìn)行模擬計(jì)算，計(jì)算數(shù)據(jù)的發(fā)送和結(jié)果的回收將影響到加速比的提升。

圖6 演示了一個(gè)復(fù)雜的數(shù)字乳腺體模[11]的模擬結(jié)果。這個(gè)數(shù)字乳腺體模為一個(gè)40 mm × 23 mm × 8 mm (寬度 × 深度 × 厚度) 的三維結(jié)構(gòu)，由 5 萬個(gè)散射子模擬構(gòu)成。模擬實(shí)驗(yàn)采用線陣探頭進(jìn)行掃描，主要參數(shù)設(shè)置可參考[11]，總共生成 256 條 RF 線。計(jì)算線程設(shè)置為 32，模擬總耗時(shí)為 145 秒。由于這個(gè)復(fù)雜的數(shù)字乳腺體模的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是已知的，通過掃描這樣的一個(gè)復(fù)雜的數(shù)字乳腺體模生成的RF信號(hào)或者生成 B-mode 影像，可以幫助對(duì)現(xiàn)有的如醫(yī)學(xué)圖像分割算法或者其它醫(yī)學(xué)圖像處理算法進(jìn)行評(píng)估與改進(jìn)，同時(shí)結(jié)合有限元模擬，也可以進(jìn)一步用于超聲彈性成像及剪切波彈性算法的評(píng)估。

圖6 復(fù)雜的計(jì)算機(jī)乳腺數(shù)字體膜的模擬結(jié)果F i g. 6 Simulating results of complicated computer breast digital phantom

4 結(jié)論

超聲成像的模擬通常需要較長(zhǎng)的時(shí)間，由于超聲成像的模擬過程具有可并行計(jì)算的特性，因此結(jié)合現(xiàn)在個(gè)人計(jì)算機(jī)、工作站及計(jì)算機(jī)集群的多 CPU 架構(gòu)，有必要開發(fā)可并行和分布式計(jì)算的開放獲取的超聲模擬程序。Field II 作為當(dāng)前學(xué)術(shù)界最廣泛使用的超聲模擬器，雖然其開發(fā)者也提供了一個(gè)可并行計(jì)算的新版本 Field II pro，但需要付費(fèi)使用且無分布式計(jì)算功能。通過利用 Matlab 的并行計(jì)算工具箱和分布式計(jì)算服務(wù)器，只需要對(duì)原始的代碼進(jìn)行簡(jiǎn)單的修改就可以進(jìn)行并行與分布式模擬計(jì)算。本文所實(shí)現(xiàn)的方法的性能通過模擬線陣和相控陣探頭的相關(guān)參數(shù)，結(jié)合用于產(chǎn)生計(jì)算機(jī)數(shù)字體模所需要的大量的隨機(jī)散射子被測(cè)試。測(cè)試過程中，主要測(cè)試了不同的線程數(shù)量下，線陣和相控陣探頭在不同的散射子規(guī)模下的計(jì)算時(shí)間。從測(cè)試的結(jié)果來看，本文所實(shí)現(xiàn)的方法的加速比大致上與所采用的 CPU 核成正比。因此，本文所實(shí)現(xiàn)的方法在性能上的提升主要是靠多線程執(zhí)行。本文所開發(fā)的方法將會(huì)是一個(gè)完全開源的框架，整個(gè)計(jì)算與原來的 Field II 代碼兼容，只需要進(jìn)行簡(jiǎn)單的修改和并行計(jì)算與分布式計(jì)算部署就可以實(shí)現(xiàn)。程序中可以根據(jù)個(gè)人或集群計(jì)算機(jī)物理CPU 配置，進(jìn)行線程配置，計(jì)算任務(wù)將自動(dòng)的進(jìn)行動(dòng)態(tài)劃分。本文所開發(fā)的方法將有助于加速超聲成像模擬的過程而不需要購買付費(fèi)的 Field II pro，加速超聲成像新方法的研究。

致謝

感謝美國密歇根理工大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系博士生王禹提供用于生成圖 6 的數(shù)字乳腺體模及單線程FIELD 模擬代碼。

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