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基于分数导数研究高强度聚焦超声的非线性声场

孙健明 于洁 郭霞生 章东

基于分数导数研究高强度聚焦超声的非线性声场

孙健明, 于洁, 郭霞生, 章东
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  • 在高强度聚焦超声(high intensity focused ultrasound, HIFU) 的研究中, 生物组织的衰减和色散性质会对声能量的空间分布产生影响. 本文提出应用分数导数修正非线性Khokhlov-Zabolotskaya-Kuznetsov (KZK)方程, 研究生物组织中非线性HIFU声场. 对三种生物仿体的衰减和声速色散的理论实验研究表明分数导数应用的可行性, 在此基础上通过数值仿真分析研究了衰减及声速随频率的变化对HIFU焦域分布的影响. 研究结果表明, 在计算强非线性聚焦超声时, 由于高次谐波的强色散作用, 引入分数导数来解决生物组织特殊的衰减以及色散问题可进一步提高HIFU治疗的安全性.
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(973计划)(批准号: 2011CB707900), 国家自然科学基金(批准号: 81127901, 10974093, 11174141, 11104140), 江苏省自然科学基金(批准号: BE2011110, BK2011543), 江苏高校优势学科建设工程项目和声场声信息国家重点实验室开放课题资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-09-24
  • 修回日期:  2012-10-26
  • 刊出日期:  2013-03-05

基于分数导数研究高强度聚焦超声的非线性声场

  • 1. 南京大学声学所, 近代声学教育部重点实验室, 南京 210093;
  • 2. 江苏省中医院, 南京 210029
    基金项目: 

    国家重点基础研究发展计划(973计划)(批准号: 2011CB707900), 国家自然科学基金(批准号: 81127901, 10974093, 11174141, 11104140), 江苏省自然科学基金(批准号: BE2011110, BK2011543), 江苏高校优势学科建设工程项目和声场声信息国家重点实验室开放课题资助的课题.

摘要: 在高强度聚焦超声(high intensity focused ultrasound, HIFU) 的研究中, 生物组织的衰减和色散性质会对声能量的空间分布产生影响. 本文提出应用分数导数修正非线性Khokhlov-Zabolotskaya-Kuznetsov (KZK)方程, 研究生物组织中非线性HIFU声场. 对三种生物仿体的衰减和声速色散的理论实验研究表明分数导数应用的可行性, 在此基础上通过数值仿真分析研究了衰减及声速随频率的变化对HIFU焦域分布的影响. 研究结果表明, 在计算强非线性聚焦超声时, 由于高次谐波的强色散作用, 引入分数导数来解决生物组织特殊的衰减以及色散问题可进一步提高HIFU治疗的安全性.

English Abstract

参考文献 (25)

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