BabelBrain:用于神经调控应用经颅超声建模的 GUI 应用程序

2024-03-10 18:31
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BabelBrain是一款由加拿大卡尔加里大学Samuel Pichardo, Ph.D开发的用于神经调控应用经颅聚焦超声刺激建模的 GUI 应用程序。


BabelBrain是一个用于研究目的的前端应用程序,仅用于经颅聚焦超声刺激的应用研究。BabelBrain计算脑组织中透射的声场,考虑颅骨屏障引起的扭曲效应。BabelBrain还计算给定超声波方案的热效应,该效应主要由超声波暴露的总持续时间、超声波使用的占空比和峰值声学强度调节。

BabelBrain旨在与神经导航和/或可视化软件(如Rogue Research的Brainsight或3DSlicer)协同工作。该工具结合了图像处理,为超声模拟准备了区域,并广泛使用BabelViscoFDTD进行经颅建模计算。BabelViscoFDTD 是各向同性粘弹性方程的有限差分时差求解器,旨在支持多个 GPU 后端(Metal、OpenCL 和 CUDA)。BabelViscoFDTD 的预测已经过实验验证(Pichardo 等人,2017 年),并与其他超声传播数值工具交叉验证(Aubry 等人,2022 年)。BabelBrain 支持多个 GPU 后端(Metal、OpenCL 和 CUDA),适用于所有主要操作系统,重点是基于 Apple ARM64 的系统,这在脑成像研究中非常常见。

最新版的Brainsight 现在可以在目标位置模拟经颅聚焦超声 (TUS) 的声学效果。它通过与必须单独安装的第三方软件 BabelBrain 交互来实现这一点。 Targets 窗口现在允许调用 BabelBrain,其中可以设置模拟参数。生成的模拟显示为叠加在 2D 和 3D 图像中,并且可以从检查器窗口进行自定义。

截至2024年3月初,BabelBrain支持包括NeuroFUS CTX-500换能器在内的4种换能器类型。期待后续更新能够支持更多的换能器,特别是最新的DPX-500换能器。


初步要求

OS

目前支持 macOS(ARM64、X64)、Windows/Linux(X64)。 Windows 用户可以本地运行 BabelBrain,也可以通过带有 NVidia GPU 的 WSL2 运行 BabelBrain(请参阅本指南)。

GPU

BabelBrain 支持通过 CUDA、OpenCL 或 Metal 启用的 GPU。建议使用高端 GPU(8 GPU RAM 或更多)。强烈建议在具有 24GB 或更多 RAM 的 Mac 系统中使用 ARM64 处理器(M1、M2)。 BabelBrain 的设计以基于 M1 和 M2 处理器的 Mac 系统为主要目标。

基于 Intel 的 Mac 系统的注意事项

基于 Intel 的系统需要有专用的 AMD GPU(内部或通过 Thunderbolt 外部)。基于 Intel 的 iMac Pro 和 MacPro 系统具有适合低于 500 kHz 模拟的内部 GPU(即 Vega 56、Vega 64)。外部 GPU(即 AMD W6800 Pro)可为高频模拟提供出色的性能和功能。



软件github主页

https://proteusmrighifu.github.io/BabelBrain/index.html

引文

如果您发现BabelBrain对您的研究有用,请考虑添加引用:

Pichardo S. BabelBrain: An Open-Source Application for Prospective Modeling of Transcranial Focused Ultrasound for Neuromodulation Applications.
IEEE Trans Ultrason Ferroelectr Freq Control. 2023 Jul;70(7):587-599.
doi: 10.1109/TUFFC.2023.3274046. Epub 2023 Jun 29. PMID: 37155375.


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