[Forschungsseminar-BSV] Forschungsseminar Computergrafik, Bildverarbeitung und Visualisierung

[Patrick Oesterling]

A C H T U N G: Bitte beachten Sie den von der üblichen Startzeit 
abweichenden Beginn dieses Forschungsseminars!

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E I N L A D U N G

zum Forschungsseminar Computergrafik, Bildverarbeitung und 
Visualisierung am Mittwoch, den 27. März 2013, 12:30 Uhr, Raum P-702 im 
Paulinum am Augustusplatz.


Wir hören jeweils einen Vortrag von:

Stephan Hellmich
Deutsches Zentrum fuer Luft- und Raumfahrt e. V. (DLR)

mit dem Titel

"GPU basierter n-Körper Integrator zur Untersuchung dynamischer Prozesse 
im Sonnensystem"


zum Inhalt:

N-Körper Integratoren spielen in der Astronomie eine wichtige Rolle. Sie 
helfen beim Verständnis von dynamischen Prozessen, die real hunderte 
Millionen Jahre dauern und somit nie komplett beobachtbar sind. Einer 
dieser Prozesse ist die Entstehung und Entwicklung das Sonnensystems. 
Durch Computersimulationen ist es möglich, die Vorgänge zu studieren, 
die dazu geführt haben, dass wir das Sonnensystem so, wie wir es heute 
kennen, vorfinden. Gleichzeitig können auch Vorhersagen über künftige 
Ereignisse wie nahe Vorbeiflüge von Asteroiden oder Okkultationen 
gemacht werden, durch die wir das das Wissen über unser Sonnensystem 
mehr und mehr erweitern.
In der Vergangenheit waren Großcomputer notwendig, um Simulationen 
anzustellen, die genügend Körper berücksichtigen, um verlässliche 
Aussagen über den Simulierten Prozess treffen zu können. Mit der 
'Entdeckung' von GPUs für wissenschaftliche Rechnungen änderte sich das 
schlagartig. Die enorme Anzahl von Rechenkernen auf GPUs beschleunigen 
Rechnungen um einen Faktor 10 bis 1000 gegenüber einer sequentiellen 
Ein-Prozessor-Rechnung.
Ich werde GPU-Implementationen von zwei n-Körper-Integratoren, die zur 
Simulation von lang- und kurzzeitigen dynamischen Prozessen im 
Sonnensystem eingesetzt werden vorstellen und erste Ergebnisse bezüglich 
des erhofften Geschwindigkeitsvorteils gegenüber der sequentiellen 
Methode präsentieren.


und:

Martin Rothe
Universität Leipzig

mit dem Titel

"GPU-beschleunigte Simulation und Visualisierung des Therapieverlaufs 
bei therapeutischem Ultraschall zur Tumorbehandlung"


zum Inhalt:

Die Diagnose Krebs bedeutet heutzutage noch immer einen deutlichen 
Einschnitt in das Leben der Betroffenen, in vielen Fällen sogar den Tod 
trotz aller Bemühungen. Die frühzeitige Erkennung durch Populations- und 
Risikogruppen-angepasste Screening-Verfahren sind deshalb ebenso 
wichtig, wie die fortlaufende Forschung auf dem Gebiet der Medizin- und 
Verfahrenstechnik, der Pharmakologie sowie angrenzender Bereiche. Denn 
Tumore sind einer laufenden Studie der World Health Organisation (WHO) 
zufolge einer der Hauptgründe für frühzeitigen Tod in der westlichen 
Welt. Bahnbrechende Verbesserungen des Outcomes und der Überlebensraten 
unter Tumor-Erkrankten versprechen sich Mediziner zur Zeit von einem 
neuen Therapie-Ansatz, der bald ermöglichen soll die bereits seit 
längerem bekannte Hyperthermie zukünftig auch ohne Sonden punktgenau 
anzuwenden. Wenngleich die zugrunde liegende Technik anwendbar ist, so 
fehlen zur Zeit wichtige Werkzeuge zur Steuerung und Kontrolle des 
Fokus-Punktes während der Therapie, sowie Verfahren zur Simulation und 
zur Evaluation der sogenannten Ultraschalltherapie.
In dieser Masterarbeit wird untersucht, inwieweit die aktuell in Studien 
getesteten Techniken der Ultraschalltherapie von Tumoren in Zukunft 
sinnvoll und in Echtzeit simuliert werden könnten. Dabei wird ausgehend 
von der erfolgten Berechnung der Energieanreicherung aus den 
Ultraschallstrahlen mit Hilfe eines leicht parallelisierbaren 
mathematischen Verfahrens nach Pennes die Diffusion der Temperatur im 
realen Körper über die Zeit simuliert. Dabei werden bei der 
Diffusionssimulation Materialkonstanten an jedem erfassten Punkt im 
Simulationsgebiet berücksichtigt und somit der Inhomogenität des 
„Mediums Mensch“ Rechnung getragen. Das verwendete Verfahren und die 
Implementierung wird anhand geeigneter Methoden evaluiert. Bei der 
Simulation der Temperaturen werden wichtigen Grenzbereichen der 
Ultraschalltherapie ebenso Rechnung getragen, wie den physiologischen 
Grenzen des Patienten.



Alle Interessierten sind im Namen von Prof. Dr. Scheuermann herzlich 
eingeladen.

Mit freundlichen Grüßen,
Patrick Oesterling