Physics-informed neural networks for transcranial ultrasound wave propagation

离散化 人工神经网络 计算机科学 波动方程 一般化 经颅多普勒 功能(生物学) 人工智能 应用数学 算法 数学分析 数学 医学 进化生物学 生物 内科学
作者
Linfeng Wang,Hao Wang,Lin Liang,Jian Li,Zhoumo Zeng,Yang Liu
出处
期刊:Ultrasonics [Elsevier BV]
卷期号:132: 107026-107026 被引量:33
标识
DOI:10.1016/j.ultras.2023.107026
摘要

Transcranial ultrasound imaging has been playing an increasingly important role in the non-invasive treatment of brain disorders. However, the conventional mesh-based numerical wave solvers, which are an integral part of imaging algorithms, suffer from limitations such as high computational cost and discretization error in predicting the wavefield passing through the skull. In this paper, we explore the use of physics-informed neural networks (PINNs) for predicting the transcranial ultrasound wave propagation. The wave equation, two sets of time snapshots data and a boundary condition (BC) are embedded as physical constraints in the loss function during training. The proposed approach has been validated by solving the two-dimensional (2D) acoustic wave equation under three increasingly complex spatially varying velocity models. Our cases demonstrate that due to the meshless nature of PINNs, they can be flexibly applied to different wave equations and types of BCs. By adding physics constraints to the loss function, PINNs can predict wavefields far outside the training data, providing ideas for improving the generalization capability of existing deep learning methods. The proposed approach offers exciting perspectives because of the powerful framework and simple implementation. We conclude with a summary of the strengths, limitations and further research directions of this work.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
世上僅有的榮光之路完成签到,获得积分0
1秒前
水文小白完成签到,获得积分10
3秒前
科研通AI6.4应助星之宇痕采纳,获得10
4秒前
勤劳善良的胖蜜蜂完成签到,获得积分10
6秒前
Deiog发布了新的文献求助10
6秒前
hdhuang完成签到,获得积分10
7秒前
覃旭景完成签到 ,获得积分10
7秒前
坚定夏青完成签到 ,获得积分10
7秒前
SXR完成签到,获得积分10
9秒前
李爱国应助食梦貊采纳,获得10
9秒前
9秒前
欣慰的书本完成签到 ,获得积分10
10秒前
诚心仙人掌完成签到,获得积分10
10秒前
神勇的尔琴完成签到,获得积分10
11秒前
Flora完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
www完成签到 ,获得积分10
14秒前
楚科研发布了新的文献求助10
14秒前
胡凯完成签到,获得积分10
14秒前
Li656943234完成签到,获得积分10
15秒前
Gavin完成签到,获得积分10
16秒前
ee完成签到,获得积分10
16秒前
miles完成签到 ,获得积分10
16秒前
刘文辉完成签到,获得积分10
17秒前
田田田完成签到,获得积分10
18秒前
尊敬寒松完成签到 ,获得积分10
19秒前
海心完成签到,获得积分0
20秒前
爱虹遍野完成签到,获得积分10
20秒前
记得吃早饭完成签到,获得积分10
21秒前
22秒前
Tangviva1988完成签到,获得积分10
22秒前
清脆曼岚完成签到,获得积分10
22秒前
yongzaizhuigan完成签到,获得积分0
23秒前
Yumii完成签到,获得积分10
23秒前
天气不错完成签到,获得积分10
24秒前
24秒前
赵xx完成签到 ,获得积分10
25秒前
寒冷班完成签到,获得积分10
26秒前
小泡芙完成签到 ,获得积分10
28秒前
星之宇痕发布了新的文献求助10
28秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Principles of town planning: translating concepts to applications 1000
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
核安全综合知识2024版 500
Photothermal Science and Techniques 500
Digital Displacement Hydrostatic Transmission for Rotorcraft and Distributed Propulsion 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7706001
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9263537
关于积分的说明 20043425
捐赠科研通 7281887
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3295394
关于科研通互助平台的介绍 2450586
邀请新用户注册赠送积分活动 2302436