Published January 1, 2022 | Version v1
Publication

Levenberg-Marquardt method for identifying Young's modulus of the elasticity imaging inverse problem

  • 1. Shenzhen Institutes of Advanced Technology
  • 2. Chinese Academy of Sciences
  • 3. Menoufia University
  • 4. Harbin Institute of Technology
  • 5. National Engineering School of Tunis
  • 6. Tunis El Manar University

Description

The present study focuses on reconstructing the Young's modulus for the elasticity imaging inverse problem. It is a very interesting and challenging problem encountered in tumor detection where the variation of the elastic properties of soft tissues allows to distinguish between normal and diseased tissues. The Levenberg-Marquardt method is used to treat this ill-posed inverse problem and the non-convex minimization is changed into a convex one. We get an explicit expression for computing the descent direction. The proposed technique with a constant and space dependant coefficients and for various real materials is examined. The obtained results of the 2D and 3D view for the reconstructed Young's modulus are agree with those of the exact coefficients. The proposed algorithm is implemented for different levels of noise in the data.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

<ملخص><ص> تركز هذه الدراسة على إعادة بناء معامل يونغ للمشكلة العكسية لتصوير المرونة. إنها مشكلة مثيرة للاهتمام وصعبة للغاية تتم مواجهتها في اكتشاف الورم حيث يسمح تباين الخصائص المرنة للأنسجة الرخوة بالتمييز بين الأنسجة الطبيعية والمريضة. يتم استخدام طريقة Levenberg - Marquardt لعلاج هذه المشكلة العكسية السيئة ويتم تغيير التقليل غير المحدب إلى واحد محدب. نحصل على تعبير صريح لحساب اتجاه النزول. يتم فحص التقنية المقترحة مع معاملات ثابتة ومعتمدة على الفضاء ولمواد حقيقية مختلفة. تتوافق النتائج التي تم الحصول عليها من العرض ثنائي الأبعاد وثلاثي الأبعاد لمعامل يونغ المعاد بناؤه مع نتائج المعاملات الدقيقة. يتم تنفيذ الخوارزمية المقترحة لمستويات مختلفة من الضوضاء في البيانات.</ abstract>

Translated Description (French)

La présente étude se concentre sur la reconstruction du module de Young pour le problème inverse d'imagerie d'élasticité. C'est un problème très intéressant et stimulant rencontré dans la détection des tumeurs où la variation des propriétés élastiques des tissus mous permet de distinguer les tissus normaux des tissus malades. La méthode de Levenberg-Marquardt est utilisée pour traiter ce problème inverse mal posé et la minimisation non convexe est transformée en une minimisation convexe. Nous obtenons une expression explicite pour calculer la direction de descente. La technique proposée avec des coefficients constants et dépendants de l'espace et pour divers matériaux réels est examinée. Les résultats obtenus de la vue 2D et 3D pour le module de Young reconstruit sont en accord avec ceux des coefficients exacts. L'algorithme proposé est mis en œuvre pour différents niveaux de bruit dans les données.

Translated Description (Spanish)

El presente estudio se centra en la reconstrucción del módulo de Young para el problema inverso de la imagen de elasticidad. Es un problema muy interesante y desafiante que se encuentra en la detección de tumores donde la variación de las propiedades elásticas de los tejidos blandos permite distinguir entre tejidos normales y enfermos. El método de Levenberg-Marquardt se utiliza para tratar este problema inverso mal planteado y la minimización no convexa se convierte en convexa. Obtenemos una expresión explícita para calcular la dirección de descenso. Se examina la técnica propuesta con coeficientes constantes y dependientes del espacio y para diversos materiales reales. Los resultados obtenidos de la vista 2D y 3D para el módulo de Young reconstruido coinciden con los de los coeficientes exactos. El algoritmo propuesto se implementa para diferentes niveles de ruido en los datos.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
طريقة ليفنبرغ- ماركوارت لتحديد معامل يونغ للمشكلة العكسية لتصوير المرونة
Translated title (French)
Méthode de Levenberg-Marquardt pour identifier le module de Young du problème inverse d'imagerie d'élasticité
Translated title (Spanish)
Método de Levenberg-Marquardt para identificar el módulo de Young del problema inverso de imágenes de elasticidad

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4293202697
DOI
10.3934/era.2022079

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Tunisia

References

  • https://openalex.org/W106246290
  • https://openalex.org/W1528043334
  • https://openalex.org/W1987798880
  • https://openalex.org/W2017714771
  • https://openalex.org/W2032043367
  • https://openalex.org/W2034564011
  • https://openalex.org/W2057069535
  • https://openalex.org/W2057418187
  • https://openalex.org/W2068484625
  • https://openalex.org/W2082187902
  • https://openalex.org/W2083704180
  • https://openalex.org/W2087070363
  • https://openalex.org/W2087136707
  • https://openalex.org/W2090362075
  • https://openalex.org/W2107552043
  • https://openalex.org/W2121713565
  • https://openalex.org/W2123224804
  • https://openalex.org/W2256578114
  • https://openalex.org/W2304197806
  • https://openalex.org/W2586857380
  • https://openalex.org/W2889646458
  • https://openalex.org/W2963338979
  • https://openalex.org/W3030107068
  • https://openalex.org/W3128646645
  • https://openalex.org/W3142113324
  • https://openalex.org/W3172632330
  • https://openalex.org/W3204093067
  • https://openalex.org/W4200125599