本文關(guān)鍵詞：瞬態(tài)空化中微氣泡與細胞相互作用的邊界元建模研究

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【摘要】：微氣泡的空化效應(yīng)可引發(fā)細胞膜上的聲孔效應(yīng),對于基因轉(zhuǎn)染及治療有重要意義。本文基于邊界元方法(BEM)對瞬態(tài)空化中微氣泡與細胞間的相互作用(“推”、“拉”和微射流沖擊)進行研究,提出利用細胞近氣泡點的形變量來量化細胞損傷。基于流體力學(xué)和氣泡動力學(xué)建立邊界元模型,利用Rayleigh-Plesset方程描述氣泡初始運動狀態(tài),Tait方程描述細胞內(nèi)部狀態(tài),表面張力隨表面積線性增長的模型描述細胞膜。首先模擬了超聲作用下微氣泡半徑隨時間演化行為和超聲對細胞的“按摩”作用,結(jié)果與RP方程相吻合。其后,對超聲激勵下微氣泡與細胞的相互作用進行模擬,時序截面圖和各參量曲線顯示：氣泡在塌縮末期出現(xiàn)射流,細胞的近氣泡點發(fā)生明顯凹陷。進一步系統(tǒng)研究了超聲參數(shù)(超聲頻率、聲壓幅值)和幾何參數(shù)(氣泡-細胞間距、氣泡半徑)對相互作用強度的影響,結(jié)果表明：超聲頻率越低、幅值越高,相互作用強度越高；氣泡與細胞的間距越小,作用強度越高；氣泡半徑越大,作用強度越高并趨于飽和。本文的研究結(jié)果有助于深入理解超聲作用下微氣泡與細胞的作用機制,進而在臨床上有效控制聲孔效應(yīng)強度。
【關(guān)鍵詞】：超聲造影劑 瞬態(tài)空化 聲孔效應(yīng) 細胞損傷 微射流 邊界元方法
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：R445.1;O426
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 引言8-17
• 1.1 超聲造影劑簡介8-11
• 1.1.1 超聲造影劑簡介8-9
• 1.1.2 超聲造影劑的診斷應(yīng)用9-10
• 1.1.3 超聲造影劑的治療應(yīng)用10-11
• 1.2 聲空化和聲孔效應(yīng)11-13
• 1.2.1 聲空化11-12
• 1.2.2 聲孔效應(yīng)12-13
• 1.3 微氣泡的動力學(xué)研究13-14
• 1.4 邊界元方法簡介14-15
• 1.5 本文工作15-17
• 第二章 微氣泡與細胞的邊界元建模17-28
• 2.1 幾何模型17-19
• 2.2 流場及邊界條件19-20
• 2.2.1 流場基本方程19
• 2.2.2 邊界條件19-20
• 2.3 微氣泡建模20-22
• 2.4 細胞建模22
• 2.5 邊界元軟件簡介22-23
• 2.6 超聲激勵下的單氣泡及單細胞的邊界元模擬23-26
• 2.6.1 超聲激勵下單氣泡的R_b(t)與體積膨脹比曲線24-26
• 2.6.2 超聲激勵下單細胞的表面積變化率曲線26
• 2.7 小結(jié)26-28
• 第三章 瞬態(tài)空化中微氣泡與細胞的相互作用28-41
• 3.1 微氣泡與細胞相互作用中的主要參量28-29
• 3.2 瞬態(tài)空化中微氣泡與細胞的作用過程29-34
• 3.2.1 微氣泡與細胞相互作用的時序截面30-31
• 3.2.2 微氣泡與細胞相互作用中的參量變化曲線31-34
• 3.3 超聲參數(shù)對微氣泡與細胞相互作用的影響34-38
• 3.3.1 激勵頻率35-36
• 3.3.2 聲壓幅值36-38
• 3.4 幾何參數(shù)對微氣泡與細胞相互作用的影響38-39
• 3.5 小結(jié)39-41
• 第四章 總結(jié)與展望41-42
• 參考文獻42-46
• 碩士階段發(fā)表論文46-47
• 致謝47-48

【共引文獻】

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10 鄭，

本文編號：537023