在生物组织中实验验证时间显式超声波传播模型的声音扩散率或粘性衰减,使用COMSOL多物理
Nuno A T C Fernandes1, Shivam Sharma1, Ana Arieira1
1Center for Micro-Electro Mechanical Systems (CMEMS), University of Minho, 4800-058 Guimarães, Portugal.
生物组织中的超声波衰减主要是由散装粘度驱动的,特别是在富含液体的器官中. 功率定律模型准确地描述了这种依赖频率的关系,以改进超声波模拟.
科学领域:
- 声学 声学 在声学方面
- 生物物理学的生物物理.
- 生物材料是一种生物材料.
背景情况:
- 生物组织中的超声波衰减是复杂的,受机械,结构和流体性质的影响.
- 精确的模拟和设备设计需要了解主导衰减机制.
研究的目的:
- 将实验测量的组织参数集成到时间显式的非线性声波模拟中.
- 为了估计各种ex vivo组织的声音扩散度和粘性抑制参数.
- 使用回归模型来描述衰减的频率依赖性.
主要方法:
- 使用显式解答器进行时间显式非线性声波模拟.
- 对包括皮肤,肌肉,骨,肝脏和大脑在内的组织的动态和散装粘度的估计.
- 功率定律,线性,指数和对数回归模型 (0.5-5 MHz) 的应用.
主要成果:
- 大量粘度显著推动衰减,而不是动态粘度,特别是在富含液体的组织,如肝脏和心肌.
- 功率定律模型始终为所有衰减指标提供了最合适的方法,表明了尺度不变的频率依赖.
- 软骨和大脑等组织表现出较弱的粘性反应,表明需要替代建模.
结论:
- 这些发现有助于进一步了解生物组织中超声波衰减机制的基本原理.
- 经过验证的参数和建模策略提高了治疗超声波和声学设备设计的预测准确性.
- 鉴定的特定组织变异需要定制的建模方法,以实现最佳的超声波应用.
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