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

Автор: Клотц Александр, Хайненен Куливерто

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