超声驱动下微泡与血管相互作用的有限元建模研究

发布时间：2017-10-19 13:01

  本文关键词：超声驱动下微泡与血管相互作用的有限元建模研究

  更多相关文章： 超声造影剂微泡 弹性微血管 微泡-血液-血管相互作用 非对称形变 有限元方法

【摘要】：全面了解弹性血管中包膜气泡振动的动力学特性对于超声造影剂(UCA)在医学成像和治疗中的安全有效应用具有重要意义。本工作中,我们基于有限元方法和二维轴对称坐标系建立了弹性边界条件下的微气泡动力学模型来研究声学参数(例如声压和频率)和材料性质(如血管尺寸、气泡包膜的粘弹性参数和流体粘度)对气泡-血液-血管之间相互作用的影响。研究结果表明,血管在微泡径向产生的限制作用会导致气泡的非对称振动、血管形变以及气泡共振频率的变化。在频率为1-MHz、幅值为0.2MPa的超声信号驱动下,当微气泡(半径1.5gm)所处的血管的半径在2μm到6.5μm的范围内变化时,血管壁处由气泡震动引发的剪切力最高可到达26.95kPa,这足以导致血管内皮细胞损伤。随着驱动声压和血液粘度的增加,或血管半径和气泡包膜的粘弹性参数的减小,气泡振动的半径非对称比可从0.12%增加到79.94%。随着血管半径和声压的增加,或者气泡包膜的粘弹性参数和血液粘度的减小,气泡壁面最大压缩速度可从0.19m/s增大到22.79m/s。结果显示,随着声压幅值的增强或者血管半径、血液粘度和气泡包膜的粘弹性参数的减小,由声微流导致的血管壁上剪切力的最大值可从0.003kPa增长为26.95kPa,且血管壁的最大形变比可由1.01增长至1.49。此外,结果也表明,在本文研究的所有影响参数中,气泡的共振频率和气泡包膜的弹性系数对整个气泡-血液-血管系统的动力学行为产生的影响较为显著。
【关键词】：超声造影剂微泡 弹性微血管 微泡-血液-血管相互作用 非对称形变 有限元方法
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R445.1
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 引言7-11
• 1.1 超声造影剂简介7-8
• 1.2 超声造影剂微泡对血管的影响8-9
• 1.3 有限元方法简介9
• 1.4 本文工作9-11
• 第二章 材料与方法11-34
• 2.1 气泡-血液-血管间相互作用的理论模型11-14
• 2.2 有限元仿真14-16
• 2.3 仿真结果16-31
• 2.3.1 血管初始半径对微泡-血液-血管系统的影响19-22
• 2.3.2 驱动声信号参数对微泡-血液-血管系统的影响22-25
• 2.3.3 微泡包膜参数对微泡-血液-血管系统的影响25-29
• 2.3.4 流体动力粘度对微泡-血液-血管系统的影响29-31
• 2.4 讨论31-34
• 第三章 总结与展望34-36
• 参考文献36-44
• 硕士阶段发表论文44-45
• 致谢45-46

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本文编号：1061226