高強度超聲聚焦的案例
通過仿真分析高強度超聲聚焦技術在生物組織中的傳播
高強度超聲聚焦（High-intensity focused ultrasound，HIFU）是一種用于生物醫學領域的非侵入性技術，包括手術、癌癥治療和沖擊波碎石術。當施加高強度聚焦超聲時，超聲波在焦點上耗散實現組織凝結和消融。我們可以通過仿真進一步分析該技術的聲學特性和非線性性質。
用于醫療的超聲聚焦
超聲聚焦是一種在臨床應用中廣泛使用的技術，它聚焦身體的特定區域，并能防止損害周圍健康組織的風險。高強度聚焦超聲與超聲成像類似，但它是一種侵入性較小的技術。這種技術使用較低的頻率，減少了其他治療方法中常見的副作用。
高強度超聲聚焦使用帶有聚焦透鏡的超聲波換能器，其發射的信號可以在聚焦區內達到較高的強度水平。當信號達到高幅值時，非線性效應變得明顯并產生高次諧波。使用 COMSOL Multiphysics? 軟件和聲學模塊，我們可以對高強度聚焦超聲通過耗散介質的非線性傳播進行建模。
在焦點區域內模擬超聲波信號
本教程模型中使用的換能器外殼和鏡頭被假定為剛性的。半徑為（r）和孔徑為（a）的球面透鏡發出一個五個周期聲波脈沖，聚焦在位于組織中的焦點 F。信號的振幅為 0.1MPa，中心頻率為 1MHz，在傳播過程中只會涉及有限的部分域。當信號傳播時，振幅足以產生高階諧波，但不足以形成激波，這意味著不需要能夠捕獲激波的功能。
二維軸對稱幾何模型的圖解。
我們可以使用以下公式計算從信號到焦點的傳播時間：
其中，c 是聲速，d 是相應材料中的傳播距離。
使用 COMSOL Multiphysics 5.6 版提供的非線性壓力聲學，時域顯式 接口，我們可以模擬流體中的有限幅值高聲壓級非線性波。在本教程中，該接口使用間斷伽遼金有限元法(dG-FEM)，以雙曲守恒律的形式求解非線性聲學方程組。
展開 技術鄰周報Q14：時程分析/ABAQUS/動力系統/Fluent/沖壓分析/振動噪聲/LS-DYNA/氣動分析...
11、通過仿真分析高強度超聲聚焦技術在生物組織中的傳播
作者：
天佑有限元
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1820980
高強度超聲聚焦（High-intensity focused ultrasound，HIFU）是一種用于生物醫學領域的非侵入性技術，包括手術、癌癥治療和沖擊波碎石術。當施加高強度聚焦超聲時，超聲波在焦點上耗散實現組織凝結和消融。我們可以通過仿真進一步分析該技術的聲學特性和非線性性質。
12、列車氣動外形分析：車頭越尖越好嗎？
作者：
白露丹楓
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1821039
近年來，我國的高鐵取得了長足發展，以至于開始在海外的競爭中也開始聲譽顯赫。對于散仙這么一個小老百姓而言，可能最直接的感受就是，從成都到蘭州特快列車需要19小時左右，現在高鐵僅需7小時左右。我們所見到高鐵列車車頭大多是近似尖頭狀的，很顯然，這是為了列車頭有更好的外形氣動性能，以降低高速行駛時迎面的垂直于截面的滯止壓力，減小列車風阻。外形氣動性能分析是高鐵列車頭外形設計必經的步驟之一，那么，列車頭的風阻到底能達到一個什么樣的程度呢？
12、基于ABAQUS的建筑結構時程分析
作者：
??N
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1821345
2021年5月18日下午，位于深圳市華強北商圈的賽格大廈出現強烈晃動現象，一位當時在賽格大廈電子企業工作者坦言大廈出現明顯晃動后，他們沒法在高樓里安心工作。正當人們還不明具體原因時，5月19日中午和20日中午大樓再次出現了晃動。
展開 仿真助力超聲聚焦的臨床應用研究
在此例中，16 個壓電換能器元件發射的低強度超聲信號在聚焦區延伸了若干毫米。在這個階段，我們可以運行傳熱和損傷仿真，以確定不可忽略的強度是否導致聚焦區和換能器（ W/cm2）之間溫度過高，還是可以在手術中進行使用。
轉載自 cn.comsol.com/blogs，原作者 Thomas Clavet
超聲聚焦的仿真研究
超聲聚焦廣泛應用于各類工業設備與技術中，例如我們熟悉的無損檢測（NDT）和醫學成像。高強度聚焦超聲（HIFU）是此技術的一項臨床應用，它利用探頭將大部分能量集中到目標組織區域，使組織發生凝固性壞死。本文將重點對超聲聚焦的仿真過程進行探討。
設計無創超聲設備的換能器
超聲波擁有一大優勢：無需貫穿發射信號與目標之間的傳播路徑，就能夠到達金屬、人體器官或生物組織內部。與外科醫生使用的醫療手術刀不同，超聲波不會在患者皮膚上留下任何疤痕，它能精準地對目標組織進行治療，周圍的健康組織受損傷的風險也很低。聚焦超聲波已用于或可用于治療前列腺癌和乳腺癌、高血壓，甚至是青光眼等疾病。
根據不同的換能器設計，超聲波有幾種聚焦方式。COMSOL Multiphysics? 軟件是模擬和優化換能器的有力工具。設計一款能夠有效制造出可到達靶區的超聲場的換能器可能是一項棘手的任務。它依賴于發射信號的頻率和功率；超聲波傳播介質的衰減和吸收；當然還有換能器本身的位置和尺寸。
圖 1：超聲換能器產生的聲場示意圖。
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技術鄰周報Q15：ANSA/地震動響應/iSolver/子程序/SaaS/結構抗震/3DCS...
5、仿真助力超聲聚焦的臨床應用研究
作者：
天佑有限元
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1822214
超聲聚焦廣泛應用于各類工業設備與技術中，例如我們熟悉的無損檢測（NDT）和醫學成像。高強度聚焦超聲（HIFU）是此技術的一項臨床應用，它利用探頭將大部分能量集中到目標組織區域，使組織發生凝固性壞死。本篇文章將重點對超聲聚焦的仿真過程進行探討。
6、ANSA模型更改，第二種快速修改網格的方法
作者：CAE備忘錄
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1822378
上一期文章中寫過，修改哪的模型就改哪的模型。本次給大家介紹改動相對比較分散的模型修改方法，這種方法適用知道哪些面修改了，我們就把這些修改的面提取出來，再導入原網格中進行修改網格模型，如果上次的方法叫局部修改法，那么本次的方法就叫指哪打哪修改法。
7、工業SaaS是怎么煉成的
作者：
安世亞太
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1822386
工業軟件云生態的未來，必將形成摧枯拉朽之勢，掃除阻礙快速發展；也將擁有春風化雨的力量，帶動國內中小企業恢復生機，欣欣向榮。這必然要求我們工業軟件上云的過程，既要有積沙成塔的恒心，亦要有化整為零的智慧。
展開 大自然是PCM結構設計、行為和理論的源泉之一
Xia小組對基于NPCM的近紅外控制藥物遞送系統進行了大量研究，其中引入中空聚苯乙烯和金納米容器作為載體，并裝載NPCM和治療劑，從而實現直接加熱或高強度聚焦超聲下的精確藥物遞送。在最近的另一項研究中，Meng及其同事提出了一種nir響應和熱調節的藥物遞送納米平臺，他們將藥物載體沸石咪唑酸框架-8 (ZIF-8)/鹽酸阿霉素(DOX)復合材料包裹在NPCM中，并進一步用聚多巴胺(PDA)修飾復合材料(圖15f)。在該系統中，NPCM不僅作為藥物復合介質，而且作為熱響應開關，控制藥物的釋放和擴散過程。復合材料的PDA涂層負載光熱轉移劑觸發NPCM的熱響應開關，以實現nir控制的藥物釋放。因此，獲得的給藥系統實現了癌癥治療的有效化療(圖15g)。此外，仿生相變納米纖維為藥物的按需遞送和控制釋放提供了機會，包括抗癌藥物、抗生素和蛋白質。從原理上講，相變納米纖維的體積在相變過程中會發生變化，從而影響被封裝藥物的釋放行為。Wang等人通過將DOX和月桂酸(LA)加載到PAN/ZIF-8纖維中，提出了一種基于相變纖維的溫度調節給藥系統(圖15h)。該系統在近紅外照射下具有良好的體外控釋效果，可實現對腫瘤的輕度光熱治療和化療。誠然，基于pcm的控釋系統層出不窮，在癌癥治療中顯示出巨大的潛力。
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Xia小組對基于NPCM的近紅外控制藥物遞送系統進行了大量研究，其中引入中空聚苯乙烯和金納米容器作為載體，并裝載NPCM和治療劑，從而實現直接加熱或高強度聚焦超聲下的精確藥物遞送。在最近的另一項研究中，Meng及其同事提出了一種nir響應和熱調節的藥物遞送納米平臺，他們將藥物載體沸石咪唑酸框架-8 (ZIF-8)/鹽酸阿霉素(DOX)復合材料包裹在NPCM中，并進一步用聚多巴胺(PDA)修飾復合材料(圖15f)。在該系統中，NPCM不僅作為藥物復合介質，而且作為熱響應開關，控制藥物的釋放和擴散過程。復合材料的PDA涂層負載光熱轉移劑觸發NPCM的熱響應開關，以實現nir控制的藥物釋放。因此，獲得的給藥系統實現了癌癥治療的有效化療(圖15g)。此外，仿生相變納米纖維為藥物的按需遞送和控制釋放提供了機會，包括抗癌藥物、抗生素和蛋白質。從原理上講，相變納米纖維的體積在相變過程中會發生變化，從而影響被封裝藥物的釋放行為。Wang等人通過將DOX和月桂酸(LA)加載到PAN/ZIF-8纖維中，提出了一種基于相變纖維的溫度調節給藥系統(圖15h)。該系統在近紅外照射下具有良好的體外控釋效果，可實現對腫瘤的輕度光熱治療和化療。誠然，基于pcm的控釋系統層出不窮，在癌癥治療中顯示出巨大的潛力。
圖15.生命科學和醫療服務的NPCM。
由于相變過程中可調節的熱調節和接近恒定的溫度，NPCM在可穿戴設備領域引起了相當大的興趣。到目前為止，一系列功能性的熱調節紡織品已被制成結合相的PCM轉化溫度為18-35°C，進入纖維，織物，和泡沫。具體來說，Tao等人在微結構纖維中填充聚乙二醇，并在其表面涂上聚二甲基硅氧烷后制成可穿戴的溫度調節紡織品(圖16a)。
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