本文關(guān)鍵詞：長(zhǎng)骨皮質(zhì)骨中導(dǎo)波頻散，激發(fā)強(qiáng)度和衰減特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文利用圓柱殼模型,模擬導(dǎo)波在長(zhǎng)骨皮質(zhì)骨中的傳播特性。主要分為三部分,第一部分把長(zhǎng)骨皮質(zhì)骨看作是橫向各向同性彈性圓柱殼。首先建立了內(nèi)外真空彈性長(zhǎng)骨殼(V/B/V)模型,計(jì)算分析了其頻散特征,考察了各向異性參數(shù)和長(zhǎng)骨厚度對(duì)頻散特征的影響。各向異性參數(shù)主要影響軸對(duì)稱(chēng)模式,e增加或γ減小,軸對(duì)稱(chēng)模式的相速度增大。然后結(jié)合臨床實(shí)踐,采用可壓縮粘滯流體來(lái)模擬骨髓,建立了內(nèi)充骨髓骨外覆蓋水層彈性長(zhǎng)骨(M/B/W)模型。對(duì)比V/B/V模型,我們分析了其頻散特征,并考察各向異性特性對(duì)頻散特征的影響。環(huán)狀聲源置于長(zhǎng)骨外水層當(dāng)中,研究導(dǎo)波的激發(fā)強(qiáng)度和衰減特性。在考察M/B/W模型中發(fā)現(xiàn),在低頻區(qū)域單獨(dú)激發(fā)軸對(duì)稱(chēng)模式,即可以反映長(zhǎng)骨各向異性特征(利用第二階軸對(duì)稱(chēng)模式),又可以反映長(zhǎng)骨厚度變化(利用最低階軸對(duì)稱(chēng)模式)。骨骼是由多成分組成的、天然的、孔隙各向異性材料。為強(qiáng)調(diào)孔隙度對(duì)于導(dǎo)波傳播特性的影響,第二部分我們先忽略其各向異性特性,假想長(zhǎng)骨為各向同性孔隙介質(zhì),建立了內(nèi)外真空孔隙長(zhǎng)骨(V/B/V)模型和內(nèi)充水外覆蓋水層的(W/B/W)模型,考察孔隙度和滲透率對(duì)頻散特性和衰減的影響。針對(duì)長(zhǎng)骨我們構(gòu)建了一個(gè)骨架模量與基質(zhì)模量的關(guān)系根據(jù)3aron等(2012)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合。結(jié)果表明孔隙度增大,導(dǎo)波相速度和群速度都減小,并且導(dǎo)波頻散曲線都向低頻移動(dòng)。滲透率增大,衰減增大。在考察W/B/W模型中發(fā)現(xiàn),孔隙度增大,在低頻區(qū)域,最低階和第二階軸對(duì)稱(chēng)模式的相速度略微減小�？紫抖仍龃�,最低階軸對(duì)稱(chēng)模式的激發(fā)強(qiáng)度略微增加,而第二階軸對(duì)稱(chēng)模式的激發(fā)強(qiáng)度在高頻區(qū)域明顯減小,并且向低頻移動(dòng)。第三部分基于Biot流體飽和孔隙介質(zhì)理論,詳細(xì)推導(dǎo)了橫向各向同性長(zhǎng)骨模型中聲場(chǎng)在柱坐標(biāo)系下的理論表達(dá)式。橫向各向同性孔隙介質(zhì)看作是基質(zhì)是各向異性的,而孔隙度的排列方式是各向同性的。建立了兩種物理模型,第一種是內(nèi)外真空長(zhǎng)骨(V/B/V)模型,研究了各向異性對(duì)頻散特性、激發(fā)強(qiáng)度和衰減的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),在高頻區(qū)域,徑向滲透率增大,各階導(dǎo)波的衰減明顯增大。第二種是內(nèi)充水外覆水層長(zhǎng)骨(W/B/W)模型,研究了各向異性對(duì)頻散特性和激發(fā)強(qiáng)度的影響。當(dāng)介質(zhì)的彈性參數(shù)從各向同性換到橫向各向同性時(shí),導(dǎo)波的激發(fā)強(qiáng)度降低,并向低頻移動(dòng)。本文進(jìn)一步改善了長(zhǎng)骨理論模型,顧及長(zhǎng)骨中的微觀機(jī)制,分析了各向異性參數(shù)、孔隙度和滲透率對(duì)長(zhǎng)骨中導(dǎo)波頻散、激發(fā)強(qiáng)度和衰減的影響,有助于提高實(shí)驗(yàn)測(cè)量精度和現(xiàn)象的物理機(jī)制的解釋,為開(kāi)發(fā)和發(fā)展導(dǎo)波在骨臨床中的應(yīng)用潛力提供理論幫助。
【關(guān)鍵詞】：長(zhǎng)骨 皮質(zhì)骨 頻散特性 激發(fā)強(qiáng)度 衰減
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：Q62
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第一章 緒論12-22
• 1.1 長(zhǎng)骨特性12-13
• 1.2 長(zhǎng)骨皮質(zhì)骨疾病13
• 1.3 導(dǎo)波的簡(jiǎn)介13-14
• 1.4 利用薄板結(jié)構(gòu)蘭姆波(lamb)導(dǎo)波研究長(zhǎng)骨特性及臨床潛力14-17
• 1.4.1 軸對(duì)稱(chēng)Lamb波S_014-16
• 1.4.2 反軸對(duì)稱(chēng)蘭姆波lamb模式A_016
• 1.4.3 臨床潛力16-17
• 1.5 利用管狀結(jié)構(gòu)導(dǎo)波研究長(zhǎng)骨特性及臨床潛力17-19
• 1.6 本文的主要工作19-22
• 第二章 橫向各向同性彈性長(zhǎng)骨皮質(zhì)骨中導(dǎo)波特征22-54
• 2.1 建立物理模型23
• 2.2 橫向各向同性彈性長(zhǎng)骨殼中的聲場(chǎng)23-29
• 2.2.1 位移勢(shì)方程23-25
• 2.2.2 SH波解25-26
• 2.2.3 P-SV波解26-29
• 2.3 長(zhǎng)骨內(nèi)骨髓中聲場(chǎng)29-31
• 2.4 長(zhǎng)骨外流體層中聲場(chǎng)31-32
• 2.5 聲源32
• 2.6 邊界條件32-33
• 2.7 數(shù)值計(jì)算33-49
• 2.7.1 數(shù)值模擬正確性驗(yàn)證34-35
• 2.7.2 橫向各向同性內(nèi)外真空長(zhǎng)骨殼模型(V/B/V)中導(dǎo)波頻散特征及參數(shù)影響35-41
• 2.7.2.1 導(dǎo)波頻散特征35-36
• 2.7.2.2 各向異性對(duì)導(dǎo)波模式頻散的影響36-40
• 2.7.2.3 厚度對(duì)導(dǎo)波頻散曲線的影響40-41
• 2.7.3 橫向各向同性,殼內(nèi)充骨髓殼外覆水層橫向各向同性長(zhǎng)骨(M/B/W)模型中導(dǎo)波頻散特征,激發(fā)強(qiáng)度,衰減(2p/Q)41-49
• 2.7.3.1 導(dǎo)波頻散特征41-43
• 2.7.3.2 導(dǎo)波激發(fā)強(qiáng)度和衰減(2p/Q)43-46
• 2.7.3.3 厚度對(duì)頻散曲線、激發(fā)強(qiáng)度和全波的影響46-49
• 2.7.3.4 各向異性參數(shù)對(duì)導(dǎo)波模式頻散特性的影響49
• 2.8 小結(jié)49-54
• 第三章 各向同性孔隙長(zhǎng)骨皮質(zhì)骨中導(dǎo)波特征54-70
• 3.1 各向同性孔隙長(zhǎng)骨殼內(nèi)的聲場(chǎng)54-58
• 3.1.1 流體飽和孔隙介質(zhì)基本理論54-55
• 3.1.2 孔隙長(zhǎng)骨殼內(nèi)透射和反射位移55-56
• 3.1.3 孔隙長(zhǎng)骨殼中應(yīng)力場(chǎng)56-58
• 3.2 孔隙長(zhǎng)骨殼內(nèi)流體中聲場(chǎng)58-59
• 3.3 利用邊界條件確定長(zhǎng)骨殼內(nèi)外待定常數(shù)59-60
• 3.4 各向同性孔隙長(zhǎng)骨中導(dǎo)波特性數(shù)值考察60-67
• 3.4.1 孔隙度對(duì)各向同性內(nèi)外真空孔隙長(zhǎng)骨殼模型(V/B/V)頻散及衰減(2p/Q)影響61-65
• 3.4.2 各向同性內(nèi)外真空孔隙長(zhǎng)骨殼模型(V/B/V),滲透率對(duì)衰減(2p/Q)影響65-67
• 3.4.3 各向同性(W/B/W)模型,孔隙度對(duì)導(dǎo)波頻散和激發(fā)強(qiáng)度的影響67
• 3.5 小結(jié)67-70
• 第四章 橫向各向同性孔隙長(zhǎng)骨中導(dǎo)波特征70-90
• 4.1 橫向各向同性孔隙長(zhǎng)骨殼中的聲場(chǎng)70-79
• 4.1.1 位移勢(shì)方程70-73
• 4.1.2 SH波解73-74
• 4.1.3 P-SV波解74-79
• 4.2 邊界條件79-80
• 4.3 數(shù)值模擬80-88
• 4.3.1 孔隙長(zhǎng)骨各向異性彈性系數(shù)的確定80-82
• 4.3.2 各向異性對(duì)內(nèi)外真空孔隙長(zhǎng)骨殼(V/B/V)中導(dǎo)波特征的影響82-86
• 4.3.3 各向異性對(duì)內(nèi)充水外覆水層孔隙長(zhǎng)骨殼(W/B/W)中導(dǎo)波特征的影響86-88
• 4.4 小結(jié)88-90
• 第五章 總結(jié)90-94
• 1. 橫向各向同性彈性長(zhǎng)骨中導(dǎo)波特征90-91
• 2. 各向同性孔隙長(zhǎng)骨中導(dǎo)波特征91
• 3. 橫向各向同性孔隙長(zhǎng)骨中導(dǎo)波特征91-92
• 4. 本文工作的不足和未來(lái)展望92-94
• 附錄A94-100
• 附錄B100-108
• 附錄C108-114
• 參考文獻(xiàn)114-126
• 在學(xué)期間的科研成果126-128
• 致謝128

  本文關(guān)鍵詞：長(zhǎng)骨皮質(zhì)骨中導(dǎo)波頻散，激發(fā)強(qiáng)度和衰減特性研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：302346