Selbstkonsistente Modellierung der Erhitzung von biologischem Gewebe durch hochintensiven Ultraschall:
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Karlsruhe
Inst. für Höchstfrequenztechnik und Elektronik, Univ. Karlsruhe (TH)
2002
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32 |
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INHALTSVERZEICHNIS
1.
EINLEITUNG
1
1.1.
ULTRASCHALL
IN
DER
TUMORTHERAPIE
.
1
1.2.
STAND
DER
FORSCHUNG
.
4
1.3.
ZIELSETZUNG
DER
ARBEIT
.
8
1.4.
GLIEDERUNG
DER
ARBEIT
.
9
2.
MATHEMATISCHE
MODELLIERUNG
DER
USTT
11
2.1.
ANFORDERUNGEN
AN
EIN
USTT-MODELL
-
MODELLUEBERBLICK
.
11
2.2.
AUSBREITUNG
VON
HOCHINTENSIVEM
ULTRASCHALL
IN
BIOLOGISCHEM
GEWEBE
.
.
14
2.2.1.
US-AUSBREITUNG
IN
IDEALEN
FLUESSIGKEITEN
.
15
2.2.2.
DIE
ZUSTANDSGLEICHUNG
.'
.
19
2.2.3.
US-DAEMPFUNG
IN
BIOLOGISCHEM
GEWEBE
.
22
2.2.4.
BERECHNUNG
DER
ABSORBIERTEN
US-ENERGIE
PRO
ZEIT
UND
VOLUMEN
.
27
2.3.
WAERMETRANSFER
IN
BIOLOGISCHEM
GEWEBE
.
28
2.4.
GEWEBESCHAEDIGUNG
ALS
FUNKTION
VON
TEMPERATUR
UND
ZEIT
.
32
2.5.
REVERSIBLE
UND
IRREVERSIBLE
VERAENDERUNGEN
DER
GEWEBEEIGENSCHAFTEN
.
33
2.6.
KAVITATION
.
36
2.7.
MODELLGLEICHUNGEN
IM
UEBERBLICK
.
37
-II-
INHALTSVERZEICHNIS
3.
FINITE-DIFFERENZEN
APPROXIMATION
DER
MODELLGLEICHUNGEN
UND
IHRE
VE
RIFIKATION
39
3.1.
DAS
EXPLIZITE
FDTD-VERFAHREN
.
40
3.2.
APPROXIMATION
DER
NICHTLINEAREN
US-AUSBREITUNG
IN
DER
IDEALEN
FLUESSIGKEIT
43
3.2.1.
APPROXIMATION
VON
SCHWACHEN
STOSSWELLEN
.
43
3.2.2.
APPROXIMATION
VON
GLATTEN
LOESUNGEN
.
45
3.2.3.
LOESUNGSAPPROXIMATION
AM
RANDE
DES
RECHENGEBIETS
.
49
3.2.4.
EXPERIMENTELLE
VERIFIKATION
DES
IDEALEN
NICHTLINEAREN
US-AUSBREI
TUNGSMODELLS
.
53
3.3.
APPROXIMATION
DER
GEWEBEDAEMPFUNG
.
56
3.3.1.
NUMERISCHE
VALIDIERUNG
DES
DAEMPFUNGSALGORITHMUS
.
60
3.3.2.
EXPERIMENTELLE
VERIFIKATION
DES
NICHTLINEAREN
US-AUSBREITUNGSMODELLS
IN
DAEMPFENDER
FLUESSIGKEIT
.
61
3.4.
APPROXIMATION
DER
BIO-HEAT-TRANSFER-EQUATION
.
65
3.4.1.
VALIDIERUNG
DES
WAERMEAUSBREITUNGSMODELLS
ANHAND
VON
ANALYTI
SCHEN
LOESUNGEN
.
68
3.5.
DAS
BERECHNUNGSVERFAHREN
ZUR
USTT
IM
UEBERBLICK
.
73
4.
SIMULATIONEN
77
4.1.
ZIELSETZUNGEN
UND
SIMULATIONSANORDNUNG
.
77
4.2.
SENDERCHARAKTERISIERUNG
IN
WASSER
.
79
4.3.
ABSORBIERTE
US-ENERGIE
IN
ABHAENGIGKEIT
VON
DEN
SIGNALPARAMETERN
.
84
4.4.
EINFLUSS
TEMPERATURABHAENGIGER
GEWEBEPARAMETER
BEI
DER
USTT
.
91
5.
ZUSAMMENFASSUNG
101
INHALTSVERZEICHNIS
-III
SYMBOL
UND
ABKUERZUNGSVERZEICHNIS
105
LITERATURVERZEICHNIS
113
A.
GEWEBEPARAMETER
127
A.L.
ULTRASCHALLPARAMETER
.
127
A.2.
WAERMEMODELL-PARAMETER
.
130
A.3.
PARAMETER
FUER
DIE
GEWEBESCHAEDIGUNG
.
132
B.
NUMERISCHE
KOEFFIZIENTEN
DES
FDTD-ALGORITHMUS
135
C.
ABLEITUNG
DER
STOSSWELLENGESCHWINDIGKEIT
DES
NUMERISCHEN
VERFAHRENS
137 |
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