亚共振频率聚焦超声应用中脂质包覆微泡的建模
流体动力学
2022-01-17 v1 医学物理
摘要
我们呈现了对初始半径 的脂质包覆 SonoVue 微泡在显著低于线性共振频率的频率(200-1500 kHz)及高达 1500 kPa 的压力幅值下行为的研究,该激励 regime 用于许多聚焦超声应用。气泡动力学使用 Rayleigh-Plesset 方程与 Gilmore 方程模拟,并结合用于脂质单分子层包覆的 Marmottant 模型。此外,引入了 Marmottant 模型的一种新的连续可微变体。在惯性空化起始以下,识别出一个线性 regime,其中气泡壁处的最大压力与激励压力幅值以及机械指数呈线性比例。该线性 regime 以 Blake 压力为界,且与近期体外实验一致,惯性空化的起始被发现发生在约 130-190 kPa 的激励压力幅值,取决于初始气泡尺寸。在非线性 regime 中,气泡壁处的最大压力可轻易由最大气泡半径预测,并且 Rayleigh-Plesset 与 Gilmore 方程均被显示可预测声发射的次谐波与超谐波频率的起始,与体外实验相比。脂质单分子层的表面膨胀粘度与液体的可压缩性对所研究量均无显著影响,但考虑脂质包覆对准确预测气泡行为至关重要。Gilmore 方程被显示对所述气泡与激励 regime 有效,且 Rayleigh-Plesset 方程也提供准确的定性预测,即便其在许多考虑情形中超出有效范围。
引用
@article{arxiv.2106.12004,
title = {Modelling lipid-coated microbubbles in focused ultrasound applications at subresonance frequencies},
author = {Jonas Gümmer and Sören Schenke and Fabian Denner},
journal= {arXiv preprint arXiv:2106.12004},
year = {2022}
}