發(fā)布時(shí)間：2017-08-01 11:16

  本文關(guān)鍵詞：高強(qiáng)度聚焦超聲對(duì)生物媒質(zhì)加熱的仿真研究

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【摘要】：高強(qiáng)度聚焦超聲治療技術(shù)是近年來(lái)腫瘤治療技術(shù)中最為有效的新方法之一,其重點(diǎn)是利用了超聲波的聚焦性、穿透性,將體外低能量的超聲會(huì)聚到體內(nèi)腫瘤組織中,從而使腫瘤組織蛋白質(zhì)短時(shí)間內(nèi)凝固性壞死,同時(shí)又不對(duì)正常組織造成傷害,使治療達(dá)到微創(chuàng)、無(wú)創(chuàng)的效果。對(duì)超聲治療中聲場(chǎng)、熱場(chǎng)分布的研究,有助于客觀地分析臨床治療效果,為臨床治療劑量的選擇提供指導(dǎo)性意見(jiàn)。本文以理論為依據(jù),以實(shí)驗(yàn)仿真為數(shù)據(jù)結(jié)果,具體分析了線性條件和非線性條件兩種不同的聲場(chǎng)環(huán)境下,生物組織的聲壓、溫度和熱劑量的變化,對(duì)影響聲強(qiáng)、溫度和熱劑量分布的因素做了定量分析,并對(duì)腫瘤組織內(nèi)存在血管的情況下,血管如何影響組織的溫升和熱劑量的變化做了相關(guān)的研究。具體工作如下:第一、將凹球面劃分成若干微元,計(jì)算出任意微元的聲壓,通過(guò)瑞利積分即可求解出凹球面換能器的線性聲場(chǎng),并運(yùn)用SBE方程分析和求解了非線性聲波的聲壓,同時(shí)進(jìn)一步探討了聲壓與聲源參數(shù)和組織特性之間的關(guān)系。運(yùn)用Matlab仿真表明,非線性條件相對(duì)于線性條件能夠更好的聚焦,焦域內(nèi)的聲壓隨超聲聲源頻率和非線性系數(shù)的增大而增大,隨曲率半徑、組織衰減系數(shù)的增大而減小。第二、以線性和非線性聲強(qiáng)為基礎(chǔ),利用有限差分法求解Pennes生物熱傳導(dǎo)方程,并利用熱劑量值來(lái)描述熱損傷程度,具體討論了超聲波聲源頻率、曲率半徑、組織衰減系數(shù)、初始聲壓、非線性系數(shù)等因素對(duì)焦域內(nèi)熱場(chǎng)分布的影響。仿真結(jié)果表明,超聲聲源頻率、表面初始聲壓越大,組織間相互作用的熱效應(yīng)越明顯,焦域熱損傷越大;曲率半徑、衰減系數(shù)越大,超聲聚焦性能越差,能量衰減的越多,熱損傷越小;超聲的非線性效應(yīng)具有更好的聚焦性能,非線性系數(shù)越大,熱損傷越明顯。第三、利用血管對(duì)流傳熱模型,分析了存在血管的情況下,血管的直徑、血管偏離焦域中心位置、血液灌注率以及血流速度對(duì)組織溫升和熱劑量的影響。仿真結(jié)果表明,由于血管的存在,超聲熱損傷區(qū)域被血管分割成兩塊,熱損傷區(qū)減小;血管尺寸、血流速度或血液灌注率增大,有效熱劑量范圍明顯減小;血管越靠近焦域中心,其影響越大。
【關(guān)鍵詞】：高強(qiáng)度聚焦超聲 生物熱傳導(dǎo)方程 非線性聲場(chǎng) 血管
【學(xué)位授予單位】：湖南師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：R730.5;TP391.9
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 高強(qiáng)度聚焦超聲技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀11-13
• 1.2 高強(qiáng)度聚焦超聲治療原理13-15
• 1.3 高強(qiáng)度聚焦超聲的聲源及聚焦方式15-18
• 1.3.1 超聲聲源15-16
• 1.3.2 聚焦方式16-18
• 1.4 高強(qiáng)度聚焦超聲治療的優(yōu)勢(shì)及問(wèn)題18-19
• 1.5 本文的研究?jī)?nèi)容和結(jié)構(gòu)安排19-21
• 第二章 聲場(chǎng)及溫度場(chǎng)仿真基本理論21-29
• 2.1 凹球面換能器線性聲場(chǎng)方程21-22
• 2.2 橢球坐標(biāo)系中的非線性球束（SBE）方程22-24
• 2.3 有限差分法24-26
• 2.4 生物熱傳導(dǎo)方程26-27
• 2.4.1 組織內(nèi)生物熱傳導(dǎo)方程26-27
• 2.4.2 血管內(nèi)生物熱傳導(dǎo)方程27
• 2.5 熱劑量方程27-28
• 2.6 本章小結(jié)28-29
• 第三章 凹球面換能器在生物媒質(zhì)內(nèi)的聲場(chǎng)分布研究29-43
• 3.1 不同媒質(zhì)內(nèi)聲場(chǎng)分布的比較29-31
• 3.2 線性條件下不同聲學(xué)參數(shù)對(duì)聲場(chǎng)分布的影響31-35
• 3.2.1 聲源頻率31-32
• 3.2.2 曲率半徑32-34
• 3.2.3 衰減系數(shù)34-35
• 3.3 影響非線性聲場(chǎng)分布因素的研究35-42
• 3.3.1 線性聲場(chǎng)和非線性聲場(chǎng)分布比較35-37
• 3.3.2 非線性系數(shù)37-38
• 3.3.3 聲源頻率38-40
• 3.3.4 曲率半徑40-41
• 3.3.5 初始聲壓41-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 第四章 凹球面換能器在生物媒質(zhì)內(nèi)的熱場(chǎng)分布研究43-59
• 4.1 線性條件下不同聲學(xué)參數(shù)對(duì)熱場(chǎng)分布的影響43-50
• 4.1.1 聲源頻率44-45
• 4.1.2 曲率半徑45-47
• 4.1.3 初始聲壓47-48
• 4.1.4 衰減系數(shù)48-50
• 4.2 非線性條件下不同聲學(xué)參數(shù)對(duì)熱場(chǎng)分布的影響50-57
• 4.2.1 非線性系數(shù)50-52
• 4.2.2 聲源頻率52-54
• 4.2.3 曲率半徑54-55
• 4.2.4 初始聲壓55-57
• 4.3 本章小結(jié)57-59
• 第五章 血管對(duì)聚焦超聲熱場(chǎng)分布的影響研究59-69
• 5.1 存在血管時(shí)的仿真模型59-61
• 5.2 血管的自身特性對(duì)熱場(chǎng)影響的仿真61-67
• 5.2.1 有無(wú)血管的情況下熱劑量分布比較61-62
• 5.2.2 血管直徑62-64
• 5.2.3 偏離焦域中心位置64-65
• 5.2.4 血液灌注率65-67
• 5.2.5 血流速度67
• 5.3 本章小結(jié)67-69
• 第六章 總結(jié)與展望69-71
• 6.1 本論文的主要內(nèi)容69-70
• 6.2 未來(lái)的工作展望70-71
• 參考文獻(xiàn)71-75
• 致謝75-76
• 讀碩士期間發(fā)表的論文76-77

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 嚴(yán)碧歌,陳啟敏,袁益民;高強(qiáng)度聚焦超聲在治療癌癥中的應(yīng)用[J];陜西師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2002年04期

2 耿蘭溪,秦叔逵,王琳,司芩,錢曉莉,邵志堅(jiān),范曉燕;高強(qiáng)度聚焦超聲在治療晚期復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移淺表腫瘤中的應(yīng)用[J];東南國(guó)防醫(yī)藥;2004年03期

3 曾偉;易克銀;郭樹(shù)剛;李靖;宋衛(wèi)東;;高強(qiáng)度聚焦超聲對(duì)腎血管平滑肌脂肪瘤的近期療效[J];實(shí)用醫(yī)藥雜志;2011年01期

4 李全義;李付長(zhǎng);;高強(qiáng)度聚焦超聲治療中空化效應(yīng)的研究進(jìn)展[J];中國(guó)醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志;2011年01期

5 鄧健,范雪蓮,李成琳,徐廷惠,趙R，

本文編號(hào)：603961