本文關鍵詞：人頭部聲場的分布和強度，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：人頭部疾病的治療方式往往會引起醫(yī)療界極大的關注,目前醫(yī)療領域已將超聲波技術應用于人頭部疾病的治療并有著顯著的效果。然而,對于聲波在人頭部傳播時會在顱腔形成怎樣的聲場依然缺乏完整和可靠的信息,直接在人頭部進行試驗和測量是十分危險和困難的。因此,為了推動利用超聲治療人頭部疾病的技術發(fā)展,采用有限元仿真(FEM)的方式來模擬研究人頭部聲場的分布和強度是十分有必要的。本文的主要工作內容如下:1.在查閱人頭部基本的尺寸數(shù)據(jù)和材料參數(shù)后,摒棄了傳統(tǒng)工程建模的方式,采用三維動畫建模軟件3ds Max創(chuàng)建了人頭部的基本幾何模型,在最大限度逼近人體解剖學模型的基礎上對相鄰相似組織進行統(tǒng)一化處理。2.將創(chuàng)建好的人頭部幾何模型成功導入有限元計算軟件COMSOL Multiphysics中,進行物理場設置、材料添加、邊界條件設定和網(wǎng)格劃分等前期處理,成功轉化為有限元計算模型。3.在人頭部有限元模型上添加外部激勵,改變了激勵條件,計算了不同激勵頻率、激勵位置、激勵振幅以及不同尺寸模型下顱腔內形成的聲場的分布和顱骨上所產(chǎn)生的應力。4.結合實際應用以及臨床數(shù)據(jù),對計算所得到的結果進行分析和討論,得出聲波是通過顱骨的振動傳播至顱腔內,超聲療法對病變位置位于大腦皮層的疾病會有很好的治療效果,并且將動物頭部實驗所得到的數(shù)據(jù)直接應用于人類或將成人頭部實驗所得到的數(shù)據(jù)直接應用于幼兒都是十分不合理的。這種研究方式避免了直接在人頭部實驗所造成的不必要的傷害,并對模擬計算過程中得到的聲場分布和強度數(shù)據(jù)做出相應的結論。給今后超聲技術在治療人頭部疾病的應用發(fā)展提供一定的理論幫助。
【關鍵詞】：聲波 人頭部 聲場 有限元仿真 應力
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：R454.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 注釋表10-11
• 第一章 緒論11-16
• 1.1 選題背景11
• 1.2 超聲技術在醫(yī)療領域的應用11-14
• 1.2.1 超聲的生物學作用11-12
• 1.2.2 超聲治療技術發(fā)展的國內外現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 超聲技術應用于人頭部疾病的治療13-14
• 1.3 課題的研究意義、目的和內容14-16
• 第二章 人頭部生物聲學的有限元仿真16-22
• 2.1 生物聲學的相關知識16-18
• 2.1.1 聲波基礎16
• 2.1.2 生物聲學16-18
• 2.2 人頭部的有限元仿真18-20
• 2.2.1 有限元法概述18
• 2.2.2 人頭部的生物聲學有限元仿真背景18-19
• 2.2.3 有限元計算軟件的選用19-20
• 2.3 人頭部生物聲學有限元仿真的物理場分析20-21
• 2.4 本章小結21-22
• 第三章 仿真人頭部有限元模型的建立22-32
• 3.1 人體頭部三維模型的構建22-26
• 3.1.1 建模軟件的選用23
• 3.1.2 人頭部的尺寸數(shù)據(jù)23-25
• 3.1.3 人頭部基本模型的建立25-26
• 3.2 有限元計算軟件中幾何模型的導入26-27
• 3.3 有限元模型的前處理27-29
• 3.3.1 有限元模型的材料參數(shù)和邊界條件的設置28
• 3.3.2 有限元模型的網(wǎng)格劃分28-29
• 3.4 激勵條件的設置和剖切面的定義29-30
• 3.4.1 激勵條件的擬定29-30
• 3.4.2 剖切面的定義30
• 3.5 本章小結30-32
• 第四章 仿真人頭部聲場分布和顱骨應力的有限元計算32-48
• 4.1 不同激勵頻率下顱腔內聲場的計算32-36
• 4.2 不同激勵位置下顱腔內聲場的計算36-40
• 4.2.1 不同位置單個點激勵下顱腔內聲場的計算36-37
• 4.2.2 多個不同位置同時添加點激勵下顱腔內聲場的計算37-39
• 4.2.3 面激勵下顱腔內聲場的計算39-40
• 4.3 不同模型尺寸下顱腔內的聲場計算40-42
• 4.4 顱骨應力的計算42-45
• 4.4.1 不同激勵位置和激勵頻率下顱骨上最大應力的計算43-45
• 4.4.2 不同計算模型尺寸下顱骨上最大應力的計算45
• 4.5 不同激勵振幅下顱腔內的聲場計算45-47
• 4.6 本章小結47-48
• 第五章 對計算結果的分析與討論48-54
• 5.1 分析與討論48-52
• 5.1.1 激勵頻率對顱腔內聲場的影響48-49
• 5.1.2 激勵位置對顱腔內聲場的影響49-50
• 5.1.3 模型尺寸對顱腔內聲場的影響50
• 5.1.4 聲波傳播時在顱骨產(chǎn)生的應力50-52
• 5.1.5 激勵振幅對顱腔內聲場的影響52
• 5.2 本章小結52-54
• 第六章 總結與展望54-57
• 6.1 全文總結54-55
• 6.2 工作展望55-57
• 參考文獻57-61
• 致謝61-62
• 在學期間的研究成果及發(fā)表的學術論文62

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本文編號：253174