通过使用光谱元素方法进行跨膜超声波建模
Patrick Marty1, Christian Boehm1, Martin van Driel1
1Institute of Geophysics, Department of Earth and Planetary Sciences, ETH Zürich, 8092 Zürich, Switzerland.
The Journal of the Acoustical Society of America
|December 3, 2024
概括
本研究提出了一种光谱元素方法,用于在损失介质中准确的超声波建模,这对于跨膜超声波成像和治疗至关重要. 该方法有效地处理复杂的几何和接口,提高模拟保真度.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 计算物理 计算物理
- 声学 声学 在声学方面
背景情况:
- 对异质介质中的超声波传播进行准确的建模对于医疗应用至关重要.
- 现有的方法在流体-固体环境中的衰减和复杂接口方面扎.
- 穿超声波由于骨的声学特性和波衰减而面临挑战.
研究的目的:
- 为合的粘声学-粘弹性波形方程开发一个光谱元素方法配方.
- 为了在模型中纳入流体和固体区域的波衰减.
- 建立一个端到端的工作流程,用于跨膜超声波的光谱元素模拟.
主要方法:
- 使用无矩阵的,高阶的有限元素光谱元素方法.
- 开发了一种合的粘声学-粘弹性波浪方程公式.
- 为不同的接口实施了明确的网格,以避免楼梯架构的工件.
主要成果:
- 证明了光谱元素方法的准确性和超声波模拟的计算效率.
- 在液体和固体介质中成功地结合了减弱效应.
- 展示了该方法处理高阻抗对比度和复杂几何形状的能力.
结论:
- 光谱元素方法提供了一种有效和准确的方法,用于在有损失的流体-固体介质中建模超声波传播.
- 这种技术非常适合跨膜超声波成像和聚焦超声波疗法.
- 建模方法广泛适用于医学成像中的其他软组织骨系统.
