強(qiáng)聲波作用下肺部力學(xué)響應(yīng)的數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、本研究基于亥姆霍茲共鳴器的理論基礎(chǔ)，通過(guò)數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合研究強(qiáng)聲波作用下肺部的力學(xué)響應(yīng)。借助COMSOL MULTIPHYSICS數(shù)值仿真軟件構(gòu)建人類(lèi)肺臟組織模型，通過(guò)模擬肺部在聲場(chǎng)中的響應(yīng)來(lái)研究強(qiáng)聲對(duì)生物空腔器官的作用效果和損傷機(jī)理。同時(shí)，使用SD大鼠作為研究對(duì)象，利用聲學(xué)傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)聲場(chǎng)特征，SD大鼠胸腔表面振動(dòng)位移使用高精度激光位移傳感器來(lái)測(cè)定，設(shè)計(jì)完成強(qiáng)聲的生物效應(yīng)實(shí)驗(yàn)。
　　數(shù)值仿真結(jié)果表明，當(dāng)模型的結(jié)構(gòu)和材料簡(jiǎn)單

2、時(shí)，如只考慮空氣和肺部軟組織介質(zhì)，模型聲學(xué)特性接近理想亥姆霍茲共鳴器，此時(shí)經(jīng)典集中參數(shù)系統(tǒng)共振頻率計(jì)算公式經(jīng)過(guò)修正之后可以被用于估算共振頻率。一旦考慮肺部彈性壁面，模型在聲場(chǎng)中不再做等容變化，共振頻率會(huì)隨著肺部壁面厚度和軟組織材料密度的不同而變化。對(duì)于更為復(fù)雜的考慮空氣、肺部彈性壁面、軟組織和骨骼四種不同材料的人肺部模型，會(huì)出現(xiàn)明顯的共振現(xiàn)象（本研究選取的材料參數(shù)下，共振頻率為121Hz），此時(shí)模型吸收聲能最多，彈性壁面振動(dòng)位移幅值最大