生物媒质中治疗超声的热效应及空化效应研究
发布时间：2021-05-11 22:27
超声治疗是一种常用的物理治疗方式。治疗超声有多种类型,高度强聚焦超声（High intensity focused ultrasound,HIFU）作为一种典型的治疗超声,它具有非入侵性、非电离等优点,是治疗常见肿瘤的理想外科手段。超声在生物媒质中传播会产生热效应及空化效应,这些效应对超声治疗效果有重要影响,它们也是目前超声治疗领域亟需深入研究的关键问题。本论文围绕生物媒质中治疗超声的热效应及空化效应开展了三个方面的研究工作:（1）研究了基于超声非线性谐波的温度监测;（2）研究了生物媒质中超声引起的热损伤预测;（3）研究了生物媒质中多频超声的空化效应。具体研究工作如下:第一,通过分析焦点温度变化对非线性谐波幅值的影响,提出了一种基于非线性谐波的生物媒质温度监测方法。利用光纤水听器被动接收HIFU辐照离体生物媒质产生的散射回波信号,同时使用热电偶实时测量焦点温度变化,研究了非线性谐波幅值与温度之间的相关性。研究结果表明,非线性谐波与温度变化有关,温度对谐波幅值存在影响;谐波幅值随温度升高呈先增大后减小变化趋势,谐波幅值随温度的变化与非线性和吸收效应有关。P2/P1、P3/P1及P3/P2...
【文章来源】：湖南师范大学湖南省 211工程院校
【文章页数】：133 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 超声治疗原理
1.2 超声的物理效应
1.2.1 热效应
1.2.2 空化效应
1.3 超声治疗中的温度监测及热损伤预测
1.4 超声治疗中的空化阈值仿真
1.5 论文研究工作内容
参考文献
第二章 超声非线性传播对声场及温度场影响
2.1 非线性声学模型
2.2 非线性参量B/A及非线性声学现象
2.3 超声非线性传播对声场影响
2.4 超声非线性传播对温度场影响
2.5 本章小结
参考文献
第三章 基于超声非线性谐波的生物媒质温度监测
3.1 引言
3.2 器材与方法
3.2.1 实验装置
3.2.2 数据处理
3.3 结果与讨论
3.4 本章小结
参考文献
第四章 生物媒质中超声引起的热损伤预测研究
4.1 引言
4.2 原理与方法
4.3 与温度相关的生物媒质特征参数
4.4 不同温度媒质特征参数对热损伤预测的影响
4.4.1 不同温度声学参数对热损伤预测的影响
4.4.2 不同温度热学参数对热损伤预测的影响
4.4.3 不同温度声热参数对热损伤预测的影响
4.4.4 分段加热与持续加热对热损伤预测影响
4.4.5 结果与讨论
4.5 基于生物媒质动态特征参数的热损伤预测
4.5.1 声热耦合模型
4.5.2 结果与讨论
4.6 本章小结
参考文献
第五章 生物媒质中多频超声的空化效应研究
5.1 引言
5.2 原理与方法
5.3 结果与讨论
5.3.1 气泡动态变化
5.3.2 瞬态空化阈值
5.4 本章小结
参考文献
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
攻读博士学位期间完成的论文和参与研究项目
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]离体组织声学特性对高强度聚焦超声剂量学预测的影响[J]. 刘欢,刘继辉,李发琪,刘雅璐,郭成斌. 中国医学物理学杂志. 2019(04)
[2]基于电阻抗层析成像的高强度聚焦超声温度监测技术[J]. 郭各朴,宿慧丹,丁鹤平,马青玉. 物理学报. 2017(16)
[3]Noninvasive treatment efficacy monitoring and dose control for high-intensity focused ultrasound therapy using relative electrical impedance variation[J]. 宿慧丹,郭各朴,马青玉,屠娟,章东. Chinese Physics B. 2017(05)
[4]高强度聚焦超声螺旋扫描形成的组织损伤研究[J]. 钱魁,倪正阳,李成海,杨慧宇,陆沁宇,章东. 声学学报. 2016(05)
[5]Phase Relation of Harmonics in Nonlinear Focused Ultrasound[J]. 彭哲凡,林伟军,刘石磊,苏畅,张海澜,王秀明. Chinese Physics Letters. 2016(08)
[6]Study of the temperature rise induced by a focusing transducer with a wide aperture angle on biological tissue containing ribs[J]. 王鑫,林杰兴,刘晓宙,刘杰惠,龚秀芬. Chinese Physics B. 2016(04)
[7]超声造影剂微泡非线性动力学响应的机理及相关应用[J]. 于洁,郭霞生,屠娟,章东. 物理学报. 2015(09)
[8]球形集声器在生物组织中形成的组织损伤[J]. 耿昊,范庭波,张喆,屠娟,郭霞生,李发琪,章东. 物理学报. 2014(04)
[9]Study of Polytropic Exponent Based on High Pressure Switching Expansion Reduction[J]. Xuanyin Wang 1,Yuxi Luo 1*,and Zhipeng Xu 1,2 1.The State Key Laboratory of Fluid Power Transmission and Control,Zhejiang University,Zhejiang 310027,China.2.College of Metrology and Measurement Engineering,China Jiliang University,Hangzhou 310018,China. Journal of Thermal Science. 2011(05)
[10]声场中水力空化泡的动力学特性[J]. 沈壮志,林书玉. 物理学报. 2011(08)
博士论文
[1]测量与理论模型结合方法定征高强度聚焦超声非线性声场[D]. 陈涛.南京大学 2014
[2]微波热疗超声监测系统及关键技术研究[D]. 盛磊.北京工业大学 2013
[3]聚焦超声对生物媒质加热的理论问题研究[D]. 胡继文.湖南师范大学 2010
[4]基于超声图像数据挖掘的HIFU无损监控关键技术研究[D]. 冯艳玲.中南大学 2008
[5]生物医学超声中若干非线性问题的研究[D]. 杜宏伟.中国科学技术大学 2007
硕士论文
[1]组织声学特性对HIFU温度分布影响的数值仿真研究[D]. 张晓静.天津医科大学 2011
本文编号：3182219
【文章来源】：湖南师范大学湖南省 211工程院校
【文章页数】：133 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 超声治疗原理
1.2 超声的物理效应
1.2.1 热效应
1.2.2 空化效应
1.3 超声治疗中的温度监测及热损伤预测
1.4 超声治疗中的空化阈值仿真
1.5 论文研究工作内容
参考文献
第二章 超声非线性传播对声场及温度场影响
2.1 非线性声学模型
2.2 非线性参量B/A及非线性声学现象
2.3 超声非线性传播对声场影响
2.4 超声非线性传播对温度场影响
2.5 本章小结
参考文献
第三章 基于超声非线性谐波的生物媒质温度监测
3.1 引言
3.2 器材与方法
3.2.1 实验装置
3.2.2 数据处理
3.3 结果与讨论
3.4 本章小结
参考文献
第四章 生物媒质中超声引起的热损伤预测研究
4.1 引言
4.2 原理与方法
4.3 与温度相关的生物媒质特征参数
4.4 不同温度媒质特征参数对热损伤预测的影响
4.4.1 不同温度声学参数对热损伤预测的影响
4.4.2 不同温度热学参数对热损伤预测的影响
4.4.3 不同温度声热参数对热损伤预测的影响
4.4.4 分段加热与持续加热对热损伤预测影响
4.4.5 结果与讨论
4.5 基于生物媒质动态特征参数的热损伤预测
4.5.1 声热耦合模型
4.5.2 结果与讨论
4.6 本章小结
参考文献
第五章 生物媒质中多频超声的空化效应研究
5.1 引言
5.2 原理与方法
5.3 结果与讨论
5.3.1 气泡动态变化
5.3.2 瞬态空化阈值
5.4 本章小结
参考文献
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
攻读博士学位期间完成的论文和参与研究项目
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]离体组织声学特性对高强度聚焦超声剂量学预测的影响[J]. 刘欢,刘继辉,李发琪,刘雅璐,郭成斌. 中国医学物理学杂志. 2019(04)
[2]基于电阻抗层析成像的高强度聚焦超声温度监测技术[J]. 郭各朴,宿慧丹,丁鹤平,马青玉. 物理学报. 2017(16)
[3]Noninvasive treatment efficacy monitoring and dose control for high-intensity focused ultrasound therapy using relative electrical impedance variation[J]. 宿慧丹,郭各朴,马青玉,屠娟,章东. Chinese Physics B. 2017(05)
[4]高强度聚焦超声螺旋扫描形成的组织损伤研究[J]. 钱魁,倪正阳,李成海,杨慧宇,陆沁宇,章东. 声学学报. 2016(05)
[5]Phase Relation of Harmonics in Nonlinear Focused Ultrasound[J]. 彭哲凡,林伟军,刘石磊,苏畅,张海澜,王秀明. Chinese Physics Letters. 2016(08)
[6]Study of the temperature rise induced by a focusing transducer with a wide aperture angle on biological tissue containing ribs[J]. 王鑫,林杰兴,刘晓宙,刘杰惠,龚秀芬. Chinese Physics B. 2016(04)
[7]超声造影剂微泡非线性动力学响应的机理及相关应用[J]. 于洁,郭霞生,屠娟,章东. 物理学报. 2015(09)
[8]球形集声器在生物组织中形成的组织损伤[J]. 耿昊,范庭波,张喆,屠娟,郭霞生,李发琪,章东. 物理学报. 2014(04)
[9]Study of Polytropic Exponent Based on High Pressure Switching Expansion Reduction[J]. Xuanyin Wang 1,Yuxi Luo 1*,and Zhipeng Xu 1,2 1.The State Key Laboratory of Fluid Power Transmission and Control,Zhejiang University,Zhejiang 310027,China.2.College of Metrology and Measurement Engineering,China Jiliang University,Hangzhou 310018,China. Journal of Thermal Science. 2011(05)
[10]声场中水力空化泡的动力学特性[J]. 沈壮志,林书玉. 物理学报. 2011(08)
博士论文
[1]测量与理论模型结合方法定征高强度聚焦超声非线性声场[D]. 陈涛.南京大学 2014
[2]微波热疗超声监测系统及关键技术研究[D]. 盛磊.北京工业大学 2013
[3]聚焦超声对生物媒质加热的理论问题研究[D]. 胡继文.湖南师范大学 2010
[4]基于超声图像数据挖掘的HIFU无损监控关键技术研究[D]. 冯艳玲.中南大学 2008
[5]生物医学超声中若干非线性问题的研究[D]. 杜宏伟.中国科学技术大学 2007
硕士论文
[1]组织声学特性对HIFU温度分布影响的数值仿真研究[D]. 张晓静.天津医科大学 2011
本文编号：3182219
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/jckxbs/3182219.html
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