通过仿真强度超声技术在生物中传播传播传播

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作者Dixita Patel

2021年223日

高强度聚焦超声,HIFU)是超声超声聚焦是种生物医学的非侵入性技术技术技术技术非侵入性非侵入性非侵入性非侵入性非侵入性非侵入性非侵入性非侵入性包括包括手术,癌症治疗和冲击冲击波碎石术石术当当耗散实现和。我们通过仿真进一步该的声学特性和非线性。。

用于医疗超声聚焦

超声聚焦是种应用广泛的技术,它的的,并区域区域区域区域区域区域区域区域区域区域区域区域区域区域区域区域区域能能能能能防止防止防止周围周围健康健康组织的的的风险风险。。高强度强度聚焦超声超声超声与与这种低频率,减少频率频率其他方法中常见副作用。

高强度使用的超声波超声波换能器,其其的信号可以在聚焦区聚焦区内内达到达到达到较较较高高高的强度强度水平水平。。当当当信号信号达到达到达到波。使用comsol多物理学®软件和,我们我们对强度超声耗散介质的传播建模。。

在焦点内模拟超声波信号

本教程使用换能器外壳和镜头为刚性的。半径(r)和和((一种)的的一五声声声,聚焦声波脉冲位于位于组织中的F0.1mpa,1MHz,在在中只会涉及有限部分域。当信号信号时能够捕获激波功能。

一个示意图,显示了HIFU模型的2D轴对称几何形状,分别以蓝色和黄色可视化的水和组织结构域。
二维轴称几何模型。。

我们可以以下计算信号到焦点的:

t_ \ textrm {f} = \ frac {d_ \ textrm {water}} {c_ \ textrm {water}}} + \ frac {d_ \ textrm {tissue}}}}

其中,,C是,,d是相应中的传播。。

使用comsol多物理5.6版的的的非线性,时域,时域显式接口,我们可以流体的有限幅非线性波本教程中中中中,该该中,该该接口接口接口接口接口使用使用使用间断伽间断伽辽金有限(DG-FEM),dg-fem),以以以中中中中中中声学方程组是一更的的方法,可以方法方法方法解决解决(DOFS)的的的的的的的的

通常,当一问题时,网格时,网格细仅在的一部分精细的((节省许多许多自由度。。自适应网格细化以自动网格,从而从而使用细网格解析传播信号谐波。。

自适应网状精炼功能的设置窗口。
自适应网格细化特征的设置。

分析高超声聚焦信号传播传播

t =10μs,t =10μs,我们开始于中中中中中中中中中中中中声波信号和和组织域组织域之间之间。。。我们还还在在在在在在t =20μs时此外t =30μs时可,t =40μs时时值这些结果表明,越

10μs后,组织样品中超声信号传播的图。
HIFU模型的comsol多物理结果显示了20μs后超声信号传播。
图表绘制30μs后以红色至蓝色梯度可视化的组织样品中超声信号传播的图。
40μs后,HIFU模型中超声信号传播的图。

t = 10、20、30和40μs时,超声超声。。。

我们-组织-组织界面和焦点处的来证实证实。。从我们我们我们可以看到看到看到,在看到可以可以我们我们我们,在焦点看到看到可以我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们下图我们,正压是的两倍,这倍倍在向焦点区时时


水-组织组织和处的声压。。

如前所,,自适应网格细化用于通过域时自动自动网格。。下面显示显示了了网格网格是是如何如何如何如何跟随跟随信号信号信号信号的非线性非线性传播传播传播动画中中中中中,而较的则较远。。。

后续操作

单击下面按钮,尝试自己建模。进入进入进入进入进入进入案例案例案例


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