DR. JIŘÍ JAROŠ

Realistické simulace šíření ultrazvukových vln v živých tkáních nabízí široký rozsah využití. Velmi slibnou oblastí využití ultrazvuku je fokusovaný ultrazvuk o vysoké intenzitě, jenž nachází uplatnění ve funkční neurochirurgii jako alternativní, neinvazivní léčebná metoda mozkových nádorů, nitrolebečního krvácení, poruchy motorických funkcí a Parkinsonovy nemoci. Tato metoda pracuje na principu vysílání soustředěných paprsků ultrazvukových vln do tkáně. Akustická energie dosahuje v místě ohniska takové úrovně, že způsobuje buněčnou nekrózu, zatímco tkáň mimo ohnisko ponechává bez poškození. Při aplikacích ve funkční neurologii je proto kritické zajistit přesné umístění ohniska v mozku. Tento požadavek je velmi obtížné zajistit vzhledem ke zkreslení ultrazvukové vlny způsobené průchodem lebkou. Zde mohou pomoci počítačové simulace, které poskytnou přesné operační plány pro konkrétního pacienta. Současné simulační nástroje však nejsou schopny pojmout extrémní rozsah a fyzikální podstatu realistický simulací prováděných uvnitř lidského mozku.

Cílem tohoto projektu je navrhnout, ověřit a aplikovat nové výpočetní modely pro simulaci šíření ultrazvukových vln skrze lebku a uvnitř lidského mozku. Tyto modely budou těžit ze současných pokroků na poli teoretické akustiky a numerických metod a budou realizovány s využitím moderních superpočítačových systémů. Navržené modely budou první svého druhu, které umožní přesnou predikci umístění ohniska akustických vln mozku. Výsledky tohoto projektu umožní lékařům pečlivě plánovat a optimalizovat parametry léčby, zvýšit efektivitu fokusované ultrazvukové terapie, snížit dobu nutnou k ošetření pacientů a rozšířit množinu nádorů vhodných pro tento typ léčby.