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    重庆时时彩后三不定位技巧: 基于高斯函数卷积的高强度聚焦超声三维温度场模拟算法.pdf

    摘要
    申请专利号:

    重庆时时彩单双窍门 www.4mum.com.cn CN201610233456.1

    申请日:

    2016.04.15

    公开号:

    CN105938467A

    公开日:

    2016.09.14

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G06F 17/13申请日:20160415|||公开
    IPC分类号: G06F17/13 主分类号: G06F17/13
    申请人: 东莞理工学院
    发明人: 叶国良; 郭建文; 陈海彬
    地址: 523000 广东省东莞市松山湖科技产业园区大学路1号
    优先权:
    专利代理机构: 广州市一新专利商标事务所有限公司 44220 代理人: 刘兴耿
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201610233456.1

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2018.07.31|||2016.10.19|||2016.09.14

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明涉及一种可以快速计算并模拟出由高强度聚焦超声波在生物软组织引起的三维立体温度场的算法,尤指基于高斯函数卷积的高强度聚焦超声三维温度场模拟算法;所述算法包括以下步骤:1)利用声辐射原理计算出高强度聚焦超声波焦点处的声??;2)利用声场对生物组织产生的原始温度图与高斯函数卷积运算;3)计算出超声波焦点处随时间变化的三维温度场,高斯函数的运算量少,运算速度快,所得的高强度聚焦超声波引起的随时间变化的三维温度场即为实时温度模拟;该算法应用在高强度聚焦超声肿瘤消融治疗过程中的实时温度监测,达到控制消融过程中的余热跟热源的位置,优化治疗过程中对肿瘤的最大破坏跟避免周围健康细胞的损害。

    权利要求书

    1.基于高斯函数卷积的高强度聚焦超声三维温度场模拟算法,其特征在于,所述的计算方法主要包括以下步骤:1)首先,利用声辐射原理计算出高强度聚焦超声波焦点处的声??;2)然后,利用声场对生物组织产生的原始温度图与高斯函数进行卷积运算;3)最后,利用步骤2)中的算法,计算出超声波焦点处随时间变化的三维温度场,高斯函数的运算量少,运算速度快,所得的高强度聚焦超声波引起的随时间变化的三维温度场即为实时温度模拟。2.根据权利要求1所述的基于高斯函数卷积的高强度聚焦超声三维温度场模拟算法,其特征在于:在步骤3)中,根据热传导方程,高强度聚焦超声波引起的三维温度场随时间的变化有下面的表达式:其中T是温度,t是时间,k是热传导系数,是密度,C是比热,xyz是三维空间坐标。3.根据权利要求2所述的基于高斯函数卷积的高强度聚焦超声三维温度场模拟算法,其特征在于:在高强度聚焦超声波引起的三维温度场随时间变化表达式,即实时温度场表达式中,q是超声波在单位体积的生物软组织内产生的热量,可以通过下式求得:其中是生物组织对超声的热吸收系数,I是高强度聚焦超声波的声强并可由声辐射原理根据换能器尺寸跟输入的电功率计算得到,或者可以根据实验预先测定。4.根据权利要求1所述的基于高斯函数卷积的高强度聚焦超声三维温度场模拟算法,其特征在于:步骤1)和2)中,利用声场对生物组织产生的原始温度图,即根据热传导原理,由于高强度聚焦超声波的焦点尺寸较小,一般是几毫米宽,所以相对于人体的器官尺寸非常小因此在超声波焦点引起的温度升高与扩散过程中,热传导的边界可以被忽略不计。5.根据权利要求1所述的基于高斯函数卷积的高强度聚焦超声三维温度场模拟算法,其特征在于:步骤1)和2)中,在超声波焦点引起的温度升高与扩散过程中,热传导的边界可以被忽略不计的情况下,根据点扩散原理,如果介质当中有一个点热源,热传导过程就可以用下面的三维高斯热核心来表示:因为高强度聚焦超声波引入的热源在三维空间上可以看成是由一组三维的点热源组成,所以热传导过程就是任意形状大小的初始热源与高斯热核心在三维空间上的卷积,可用下式表示:其中是坐标为的空间在时间t时候的温度,也就是随时间变化的三维空间的温度??;*表示三维空间卷积运算;是由高强度聚焦超声引入的初始热三维温度场,并可以根据高强度聚焦超声波产生的热量q求得。6.根据权利要求1-5任一项所述的基于高斯函数卷积的高强度聚焦超声三维温度场模拟算法,其特征在于:以一维空间情况证明高斯热核心就是热传导方程的解;一维高斯热核心的表达式为:对高斯热核心求时间t的一阶偏导,得到:对高斯热核心求空间x的二阶偏导,得到:因此根据上面两式,可得到上式就是当空间没有新的热源引入的时候(Q=0),热传导过程是原始热源的热扩散过程,符合式1中Q=0时的热传导方程的表达式;同时,因为与,高斯热核心函数在空间上的积分等于1:所以高斯热核心函数在空间上保持了能量不损失,符合热传导过程中能量守恒;因此,高斯热核心函数是点热源温度场的解。

    关 键 词:
    基于 函数 卷积 强度 聚焦 超声 三维 温度场 模拟 算法
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