Page 87 - 《应用声学》2021年第1期

第 40 卷 第 1 期 乔玉配等： 利用 k-Wave 计算超声在腹壁组织的声辐射力 83

图如图 2 所示，包含结缔组织、肌肉、脂肪、水等 3 数值仿真
主要成分，其相应的参数值如表 1 所示。图 2 中的
3.1 有效性验证
L x = N x × dx，L y = N y × dy，L z = N z × dz。另
外在仿真计算时在计算区域的周围添加 PML 边界 为了验证 k-Wave 计算的正确性，首先利用公
层来模拟无限大区域。 式 (5) 对放置在平面波声场中液体柱的声辐射力进
行了仿真计算，并与已有的结果进行对比，液体柱内
声速为930 m/s ，其密度为1000 kg/m 3 [23] ，半径为
2
7.5 mm，其声场情况如图 3 所示。图3(a)为平面波
6.0
z/mm 4.5 -20 p/Pa
1.0
3.0
1.5 -15 ࣱ᭧ฉ͜୧வՔ
-10 0.5
3
12 -5
6 9
9 6 x/mm 0 0
12 3 x/mm
y/mm
15 5
10 -0.5
(a) ጳ᫼૱ᑟ٨ښᝠካӝ۫ᄊ᝺Ꮆ
15
20 -1.0
z
-20 -10 0 10 20
x y/mm
૱ᑟ٨ࠕए y
(a) ࣱ᭧ฉܦڤК࠱҂๯ʹಏᇨਓڏ
᫼Ћ᫂ए -20 p/Pa
1.0
-15
-10 0.5
᫼Ћࠕए ᫼Ћᫎᡰ
-5
(b) ጳ᫼૱ᑟ٨ྭေԠ஝ᇨਓڏ 0
x/mm 0
图 1 线阵换能器示意图 5 -0.5
Fig. 1 Schematic of the linear array transducer 10 -1.0
15
-1.5
y ૱ᑟ٨᫼Ћ 20
-20 -10 0 10 20
(0,0) (0,L y)
x ፇᎂጸጻ y/mm
ඵ
ᑠᐬ (b) ௑۫ܦԍѬ࣋
ᐝᐛ
p/Pa
(L x ֒↽ ↼L x ֒L y ↽ -20
-15
PML 1.5
-10
图 2 组织横截面图 [22] -5 1.0
Fig. 2 Cross-sectional tissue map [22] x/mm 0 5

表 1 组织中各成分对应的参数 [22] 10 0.5
Table 1 Parameters of components in tissue [22] 15
20
-20 -10 0 10 20
腹壁成分 声速/(m·s −2 ) 密度/(kg·m −3 ) 非线性参数 B/A
y/mm
水 1524 993 5.20
(c) ᮠ۫ܦԍѬ࣋
脂肪 1478 950 9.91
图 3 平面波入射到液体柱时的声场分布
肌肉 1547 1050 7.43
Fig. 3 Sound field distribution when a plane wave
结缔组织 1613 1120 5.80
incident on a liquid cylinder