Simulaciones Numéricas de la Interacción No Lineal de un Nube de Burbujas y un Campo de Ultrasonido Focalizado de Alta Intensidad
Autores: Vanhille, Christian; Hynynen, Kullervo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2019
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Artes
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 25
Citaciones: Sin citaciones
Estudiamos los efectos de una pequeña nube de burbujas ubicada en el área pre-focal de un campo de ultrasonido focalizado de alta intensidad. Nuestro objetivo es mostrar que las burbujas pueden modificar los bioefectos de un tratamiento de ultrasonido en el tejido muscular. Modelamos un campo de ultrasonido tridimensional en una configuración idealizada de las condiciones operativas reales. Se realizan simulaciones utilizando un método combinado basado en la ecuación de Khokhlov-Zabolotskaya-Kuznetsov, que describe la propagación del ultrasonido, y una ecuación de Rayleigh-Plesset, que modela las oscilaciones de las burbujas. Se considera la interacción no lineal del campo de ultrasonido y las oscilaciones de las burbujas. Se comparan los resultados con y sin burbujas para diferentes fracciones de vacío de la nube y diferentes potencias acústicas. La nube induce dispersión, distorsión no lineal y blindaje del ultrasonido, lo que aumenta el índice mecánico en la zona pre-focal, desplaza la ubicación, reduce el tamaño y modifica la forma del volumen de tejido de altos valores de índice mecánico, y disminuye considerablemente la presión en el foco previsto. Aunque algunas hipótesis y parámetros utilizados en los modelos no se ajustan a las situaciones reales de HIFU, los resultados de la simulación sugieren que los efectos causados por una nube de burbujas ubicada en el área pre-focal deben ser considerados y monitoreados para garantizar la seguridad de los tratamientos de ultrasonido focalizado de alta intensidad.
Descripción
Estudiamos los efectos de una pequeña nube de burbujas ubicada en el área pre-focal de un campo de ultrasonido focalizado de alta intensidad. Nuestro objetivo es mostrar que las burbujas pueden modificar los bioefectos de un tratamiento de ultrasonido en el tejido muscular. Modelamos un campo de ultrasonido tridimensional en una configuración idealizada de las condiciones operativas reales. Se realizan simulaciones utilizando un método combinado basado en la ecuación de Khokhlov-Zabolotskaya-Kuznetsov, que describe la propagación del ultrasonido, y una ecuación de Rayleigh-Plesset, que modela las oscilaciones de las burbujas. Se considera la interacción no lineal del campo de ultrasonido y las oscilaciones de las burbujas. Se comparan los resultados con y sin burbujas para diferentes fracciones de vacío de la nube y diferentes potencias acústicas. La nube induce dispersión, distorsión no lineal y blindaje del ultrasonido, lo que aumenta el índice mecánico en la zona pre-focal, desplaza la ubicación, reduce el tamaño y modifica la forma del volumen de tejido de altos valores de índice mecánico, y disminuye considerablemente la presión en el foco previsto. Aunque algunas hipótesis y parámetros utilizados en los modelos no se ajustan a las situaciones reales de HIFU, los resultados de la simulación sugieren que los efectos causados por una nube de burbujas ubicada en el área pre-focal deben ser considerados y monitoreados para garantizar la seguridad de los tratamientos de ultrasonido focalizado de alta intensidad.