基于COMSOL的胃肿瘤光声成像仿真研究

发布时间：2020-11-16 04:54

　　 光声成像是一种新兴的无损生物组织成像技术,同时具有光学成像和超声成像的技术特点,得到了广大研究人员的青睐。胃癌作为一种发病率和致死率极高的癌症,其早期诊断检测在临床上的需求非常迫切,光声成像技术提供了满足这种需求的希望。光声成像由于具有高灵敏度、高分辨以及无损的优点,在胃肿瘤的早期诊断中具有非常可观的潜力和巨大的研究意义。本论文在课题组已有基础上关注光声成像中光声模型的构建与仿真,利用有限元分析方法,将光声成像中激光与胃组织作用的复杂情况转化成多个物理场的耦合和偏微分方程组的数值计算,进行相关仿真研究,对光声成像在胃肿瘤上的研究和应用提供了一定参考意义。本文概述了光声成像技术和目前国内外的研究进展,介绍了胃癌的医学知识及胃癌检测的现状和问题,基于有限元分析方法和COMSOL分析软件,构建物理模型,进行网格划分,仿真了脉冲激光在胃组织中的光热-热应变-产生超声这几个光声成像的物理过程,通过四种物理场的耦合搭建了完整的光声模型,得到了有效的光声信号,并对不同的因素对该过程中各个重要物理量的影响做了仿真分析。结果表明了本文搭建的光声模型切实有效,能很好的方便人们在计算机上对光声成像进行快捷高效的模拟研究,有助于进一步促进光声成像在胃肿瘤早期检测诊断中的研究。
【学位单位】：福建师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：R735.2;TP391.41
【部分图文】：

良好的发展前景，该技术利用光声效应，对物质内部结ｃｏｕｓｔｉｃ?Ｅｆｆｅｃｔ）就是指周期性强度调制的激光（一般是物质对光能量的吸收从而会发生热胀冷缩并产生应生超声波的现象，如图】所示：??

看作激光照射在一个生物组织薄层上。由于复杂问题和复杂几何形状的数值计算过??于庞大，所以在本文中，在二维模型上使用矩形模拟胃壁的局部截面进行仿真计算。??如图２－１所示，设置一个１０ｍｍｘ５ｍｍ的矩形表示局部胃组织的截面，５ｍｍ表示胃??组织的厚度。在胃组织中设置一个直径为１ｍｍ的圆作为肿瘤组织，肿瘤组织嵌入??在正常胃组织中。使用点光源作为激光源，由于设置的模型是胃组织的局部区域，??该区域受到激光的照射可视为弥散光均匀辐照，设置了一个３ｍｍ厚的微弱吸收水??层介于胃组织和光源之间，使胃组织模型下端各处受照均匀。??－１６－??

?３?Ｌａｓｅｒ?Ｓｏｕｒｃｅ??图２．１几何模型示意图??Ｆｉｇ．?２．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ?ｍｏｄｅｌ??在建立有限元模型中，划分网格是一个重要环节，计算精度和计算规模都会受??到所划分的网格形式的直接影响。首先，网格的数量会影响计算的大小和准确性。??一般情况下，计算精度会随着网格数量的增加而提高，但同时计算量也会增加，计??算时间相应更长。因此实际仿真中应该综合考虑，权衡网格的数量。其次，网格的??尺寸和密集程度应该适应计算数据的分布特征。在数据的梯度变化比较大的地方，??应该使用更密集的网格，才能更好地反映数据变化；在数据的变化梯度较小的地方??应该使用相对稀疏的网格，以减小模型大小。这样使结构表现出疏密不同。同样，??单位阶次也会影响计算的准确性。使用高阶单元可以提高计算精度
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 王美娇;李美萱;孙琪;徐子奇;阚晓婷;;光声成像及其在癌症检测中的应用[J];科学中国人;2017年08期

2 陈重江;周王婷;胡毅成;杨思华;;非接触式光声成像技术及其应用[J];中国医疗设备;2018年01期

3 毕坤阳;;有机光电材料在光声成像领域的应用[J];中国新通信;2018年04期

4 张建英;李晖;谢文明;曾志平;李莉;李志芳;;光声成像技术引导准确定位的针刺[J];福建师范大学学报(自然科学版);2011年04期

5 石磊;田昊;张希恬;龙子宁;黄畅;曾宁;方驰华;;光声成像技术在早期肝癌诊断和治疗中的应用[J];分子影像学杂志;2019年02期

6 张睿;杨萌;姜玉新;;光声成像技术及其临床应用[J];协和医学杂志;2019年04期

7 张建英;谢文明;曾志平;李晖;;光声成像技术的最新进展[J];中国光学;2011年02期

8 ;新式光声成像技术可诊断宫颈癌[J];中国医学计算机成像杂志;2015年02期

9 谭波;胡建明;杨盼;丁帅军;朱仁江;;光声成像:一种新兴的检测方式[J];激光与光电子学进展;2013年04期

10 周红仙;周有平;王毅;;用阶跃法测量光声成像系统的点扩展函数[J];光学学报;2013年04期

相关博士学位论文 前10条

1 蔺祥伟;乳腺癌光声成像方法与实验研究[D];哈尔滨工业大学;2018年

2 陈亮;骨关节炎早期软骨退变靶向探针的构建及光声成像的研究[D];武汉大学;2018年

3 王岫鑫;基于微纳光纤法布里—珀罗干涉仪的生物医学光声成像技术[D];暨南大学;2014年

4 苏翼雄;二维光声成像技术在医学检测中的基础研究[D];天津大学;2006年

5 宋智源;光声成像技术的重建算法与实验研究[D];天津大学;2009年

6 谢文明;光声成像技术及其在前列腺癌检测中的初步应用[D];福建师范大学;2014年

7 刘学彦;有限视角光声断层成像的迭代重建算法研究[D];东北大学;2013年

8 陈炳章;光声成像技术在内窥镜及脑成像中的应用研究[D];电子科技大学;2015年

9 崔操;血栓靶向光声探针的构建及特异性增强早期静脉血栓显影的实验研究[D];武汉大学;2017年

10 肖嘉莹;定量光声成像技术及在骨关节炎诊断的研究[D];中南大学;2011年

相关硕士学位论文 前10条

1 刘蓝天;基于COMSOL的胃肿瘤光声成像仿真研究[D];福建师范大学;2018年

2 李作然;光声与超声双模成像系统及在胃癌检测中的初步应用[D];福建师范大学;2018年

3 刘潇潇;膝骨关节炎模型小鼠穴位敏化的光声成像研究[D];北京中医药大学;2019年

4 吕静;高分辨光声成像技术对啮齿类动物心肌梗死的无创性精准定位研究[D];厦门大学;2018年

5 庄汉琼;聚多巴胺纳米胶囊：一种用于光声成像及化疗与光热协同治疗的诊疗剂[D];厦门大学;2017年

6 管晶晶;基于字典学习的光声成像方法研究[D];曲阜师范大学;2018年

7 曹紫洋;第二红外窗口（NIR-Ⅱ）激活的载药纳米体系用于肿瘤的光热疗法及其光声成像[D];合肥工业大学;2018年

8 苏杨;多聚赖氨酸修饰的钯碲纳米线在肿瘤光声成像和光热治疗中的应用[D];合肥工业大学;2018年

9 喻滔;靶向乳腺癌的载酞菁锌多功能纳米探针介导体外光声成像及治疗研究[D];重庆医科大学;2018年

10 周瑛子;高速血管内光声成像系统研究[D];湖南大学;2018年

本文编号：2885643