Моделирование модификаций Девайна и Зудина уравнения Рэлея-Плессе динамики пузырька в трубке

Автор: Клотц Александр, Хайненен Куливерто

Журнал: Техническая акустика @ejta

Статья в выпуске: т.10, 2010 года.

Бесплатный доступ

Микроскопические пузырьки используются в качестве контрастного вещества в ультразвуковых медицинских исследованиях. При моделировании поведения свободных пузырьков (находящихся в свободном пространстве) с использованием уравнения Рэлея-Плессе их динамика внутри сосуда остаётся недостаточно ясной. В статье динамика микропузырьков в цилиндрической трубке моделируется двумя модифицированными уравнениями Рэлея-Плессе. Одно из уравнений получено Ю. Б. Зудиным в 1991 г., другое - Ч. Девайном в 1961. Результаты моделирования сопоставлены друг с другом, с аналитическими решениями и с экспериментальными данными Установлено, что обе модели показывают снижение резонансной частоты и амплитуды колебаний пузырьков при уменьшении радиуса трубки

Еще

Ультразвук, контрастное вещество, пузырёк, трубка, сосуд, уравнение рэлея-плессе

Короткий адрес: https://sciup.org/14316265

IDR: 14316265

Список литературы Моделирование модификаций Девайна и Зудина уравнения Рэлея-Плессе динамики пузырька в трубке

  • J. C. Atkisson. Models for acoustically driven bubbles in channels. Ph.D. Dissertation, 2008.
  • J. L. Bull. The application of microbubbles for targeted drug delivery. Expert Opinion on Drug Delivery, 4(5):475-493, 2007. PMID: 17880272.
  • C. F. Caskey, D. E. Kruse, P. A. Dayton, T. K. Kitano, and K. W. Ferrara.Microbubble oscillation in tubes with diameters of 12, 25, and 195 microns. Applied Physics Letters, 88(3), 2006.
  • C. F. Caskey, S. M. Stieger, S. Qin, P. A. Dayton, and K. W. Ferrara. Direct observations of ultrasound microbubble contrast agent interaction with the microvessel wall. The Journal of the Acoustical Society of America, 122(2):1191-1200, 2007.
  • M. Devaud, T. Hocquet, J.-C. Bacri, and V. Leroy. The Minnaert bubble: an acoustic approach. European Journal of Physics, 29(6):1263-1285, 2008.
  • C. Devin. Resonant frequencies of pulsating air bubbles generated in short, open-ended pipes. US Navy Technical Report, 1961.
  • J. B. Freund. Suppression of shocked-bubble expansion due to tissue con_nement with application to shock-wave lithotripsy. The Journal of the Acoustical Society of America, 123(5):2867-2874, 2008.
  • X. Geng, H. Yuan, H. N. Oguz, and A. Prosperetti. The oscillation of gas bubbles in tubes: Experimental results. The Journal of the Acoustical Society of America, 106(2):674-681, 1999.
  • K. Hynynen, N. McDannold, N. Vykhodtseva, and F. A. Jolesz. Noninvasive MR Imaging-guided Focal Opening of the Blood-Brain Barrier in Rabbits. Radiology, 220(3):640-646, 2001.
  • N. W. Jang, S. M. Gracewski, B. Abrahamsen, T. Buttaccio, R. Halm, and D. Dalecki. Natural frequency of a gas bubble in a tube: Experimental and simulation results. The Journal of the Acoustical Society of America, 126(1):EL34-EL40, 2009.
  • A. R. Klotz, L. Lindvere, B. Stefanovic, and K. Hynynen. Temperature change near microbubbles within a capillary network during focused ultrasound. Physics in Medicine and Biology, 55(6):15-49, 2010.
  • W. Lauterborn and H. Bolle. Experimental investigations of cavitation-bubble collapse in the neighbourhood of a solid boundary. Journal of Fluid Mechanics, 72:391-399, 1975.
  • T. Leighton. Derivation of the Rayleigh-Plesset equation in terms of volume. ISVR Technical Reports, 1994.
  • T. G. Leighton and R. E. Apfel. The acoustic bubble. The Journal of the Acoustical Society of America, 96(4), 1994.
  • P. Marmottant and S. Hilgenfeldt. A bubble-driven microuidic transport element for bioengineering. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 101(26):9523-9527, 2004.
  • H. Miao and S. Gracewski. Coupled fem and bem code for simulating acoustically excited bubbles near deformable structures. Computational Mechanics, 42:95-106, April 2008.
  • H. Miao, S. Gracewski, and D. Dalecki. Ultrasonic excitation of a bubble inside a deformable tube: Implications for ultrasonically induced hemorrhage J. Acoust. Soc. Am., 124:2374-2384, October 2008.
  • H. N. Oguz and A. Prosperetti. The natural frequency of oscillation of gas bubbles in tubes. The Journal of the Acoustical Society of America,103(6):3301-3308, 1998.
  • S. Qin and K. W. Ferrara. Acoustic response of compliable microvessels containing ultrasound contrast agents. Physics in Medicine and Biology, 51:5065-5088, Oct. 2006.
  • S. Qin and K. W. Ferrara. The natural frequency of nonlinear oscillation of ultrasound contrast agents in microvessels. Ultrasound in Medicine and Biology, 33(7):1140-1148, 2007.
  • E. Sassaroli and K. Hynynen. Resonance frequency of microbubbles in small blood vessels: a numerical study. Physics in Medicine and Biology, 50(22):5293-5305, 2005.
  • E. Sassaroli and K. Hynynen. On the impact of vessel size on the threshold of bubble collapse. Applied Physics Letters, 89(12), 2006.
  • E. Sassaroli and K. Hynynen. Cavitation threshold of microbubbles in gel tunnels by focused ultrasound. Ultrasound in Medicine and Biology, 33(10):1651-1660, 2007.
  • J. D. Sherwood. Potential flow around a deforming bubble in a venturi. International Journal of Multiphase Flow, 26(12):2005-2047, 2000.
  • E. Stride and N. Safari. Theoretical and experimental investigation of the behaviour of ultrasound contrast agent particles in whole blood. Ultrasound in Medicine and Biology, 30(11):1495-1509, 2004.
  • Wu. J. Theoretical study on shear stress generated by microstreaming surrounding contrast agents attached to living cells. Ultrasound in Medicine and Biology, 28:125-129(5), January 2002.
  • T. Ye and J. L. Bull. Microbubble expansion in a flexible tube. Journal of Biomechanical Engineering, 128(4):554-563, 2006.
  • Y. B. Zudin. Analog of the Rayleigh equation for the problem of bubble dynamics in a tube. Journal of Engineering Physics and Thermophysics, 63:672-675, July 1992.
Еще
Статья научная