微泡增强型高强度聚焦超声的建模
流体动力学
2025-11-27 v1
摘要
通过考虑在待消融肿瘤附近注入微泡的影响，研究了高强度聚焦超声（HIFU）场中靶区的热增强。利用三维数值模型研究了气泡云与 HIFU 场的相互作用。组织或其模体介质中非线性超声波的传播使用固定网格上的可压缩 Navier-Stokes 方程建模，而微泡动力学与运动则建模为离散奇点，并在拉格朗日框架下追踪。这两个模型相互耦合，使得声场与气泡彼此影响。场中的温升通过求解在更长时标上应用的热传导方程计算。通过对无微泡的 HIFU 模拟并将压力与温度场与已有实验对比，验证了模型的可压缩连续介质部分。随后将欧拉-拉格朗日耦合方法与已有模体组织实验对比验证。进而详细考察了微泡增强热沉积的各种机制。接着通过考虑一次超声波衰减的变化以及焦区中增强热沉积的改变，探究了云中初始空泡分数的影响。最后，展示了微泡云尺寸及其在焦区中定位的影响，并讨论了这些参数在改变温升与温度峰值位置方面的作用。
引用
@article{arxiv.1807.10316,
title = {Modeling of Microbubble Enhanced High Intensity Focused Ultrasound},
author = {Aswin Gnanaskandan and Chao-Tsung Hsiao and Georges Chahine},
journal= {arXiv preprint arXiv:1807.10316},
year = {2025}
}