Interaction between microbubble and elastic microvessel in low frequency ultrasound field using finite element method

The interaction between microbubble and elastic microvessel wall has been hypothesized to be important in the mechanisms of therapeutic ultrasound applications.In this study,a 2D axisymmetric finite element numerical model is established to study the interaction between elastic microvessel wall and oscillating microbubble in low frequency ultrasound field using fluid solid interaction method.The numerical results show that the bubble oscillation induces the vessel wall dilation and depression.The von Mises stress distribution over the microvessel wall is heterogeneous and the maximum value of the midpoint on the inner vessel wall could reach 0.23 MPa and 1.32 MPa under PNP 0.2 MPa and 0.5 MPa,respectively.When the bubble collapses,the circumferential stress decreases rapidly and the transmural pressure increases dramatically.Noticeably,the circumferential stress becomes compressive with the maximum magnitude 1.83 MPa under PNP 0.5 MPa,larger than the maximum tension value.It is possible that the rapid compression stress during bubble collapse plays important role in mechanical effect on microvessel wall endothelial lining disruption.     

微血管形成在腰椎间盘退变过程中的表现特征及影响因素

目的观察微血管形成在腰椎间盘退变过程中的病理表现特征,并分析其相关影响因素.方法选取48例行单节段腰椎后路经椎间孔减压椎间植骨融合内固定术患者,术中切取患处组织,冷冻切片后HE染色,观察病理改变,Weidner微血管计数法统计微血管密度.根据是否有微血管分为有微血管组、无微血管组,比较微血管形成的可能影响因素,对差异具有统计学意义的因素进一步行Logistics回归分析.结果 25例患者椎间盘内存在明显微血管形成,组织切片中存在典型的条形管腔结构,血管内皮细胞核有明显蓝染,微血管形成率为52.08%,MVD值平均为11.9±2.5.有微血管组椎间盘钙化率明显高于无微血管组,差异具有显著统计学意义(P0.01);有微血管组JOA评分明显低于无微血管组,腰椎疼痛VAS评分明显高于无微血管组,差异具有统计学意义(P0.05);椎间盘退变程度、椎间盘疝出程度两组间比较差异无统计学意义(P0.05).多因素回归分析显示:椎间盘钙化、腰椎疼痛VAS评分与退变椎间盘内微血管形成有明显相关性(OR值分别8.992,7.359,P值均0.05).结论椎间盘退变伴随着微血管形成,椎间盘钙化、腰椎疼痛VAS评分与退变腰椎间盘微血管形成有关.     

复杂形状血管中血液两相流动研究

从液固两相流的角度出发,针对人体心脑动脉血管中典型的血管形状,利用计算流体力学的方法和血流动力学的基本原理,考虑血液两相流动的影响,进行了相关的血流动力学分析,获得了血液两相流动的有关动力学参数,并揭示了考虑两相流动影响造成的血液动力学特性的差异,为进一步研究复杂形状血管中血流动力学提供了理论参考。     

基于FTM的不同初始形状同轴双气泡上升直接数值模拟

多气泡运动在各个工程领域广泛存在。为更好的研究不同形状的多气泡上升过程,采用界面追踪法（FTM, Front Tracking method）对四种具有不同初始形状的双气泡上升情形进行二维数值模拟。模拟结果表明,两竖直分布的气泡上升时,上部气泡的尾流会使下部气泡的速度更快;气泡的初始形状对气泡上升的速度和变形都有影响,圆形气泡相较于椭圆形气泡,上升速度更小;下部气泡为椭圆形时,上部气泡的变形更大。     

超声场中振荡微泡对血管壁的生物力学效应

血管内受束微泡振荡所产生的生物力学效应在靶向药物传递、开放血脑屏障等具有重要的医学应用。本文从生物力学角度,创建了一个气泡-流体-固体耦合动力学模型,利用有限元法,研究超声场中振荡微泡与血管壁的相互作用,得到不同超声频率、血管尺度及不同初始半径微泡对血管壁的应力及应变分布。结果表明:频率1.0～1.5MHz时,血管壁应力随频率增大而降低;1.5～2.0MHz时,应力随频率经历半个正弦波形的变化,2.0 MHz之后不同初始半径微泡对血管壁的应力趋向一个相等的稳定值;当频率和初始微泡确定时,血管壁应力随血管半径先增大后变小,血管越厚,其应力和振动幅值都相应变小。三种不同初始半径微泡在不同血管半径中能产生有相应的应力极大值,其中较小初始半径微泡应力最大。本模型可用于计算不同声参数、血管尺度及不同初始微泡半径时的生物力学效应,为血管损伤评估提供参考。     

Micro-Friction and Adhesion Measurements for Si Wafer and TiB2 Thin Film

An apparatus was specifically developed for micro-friction and adhesion measurements. The force measurement range is 10-2000 μN with a horizontal speed of 10-400 μm/s . The apparatus was tested us-ing a 0.7-mm diameter steel ball as the upper specimen to measure the micro friction and adhesion behav-iour of a Si (100) wafer and a TiB2 film. The effects of rest time, speed, and load were studied. The results show that the maximum static and sliding friction forces of both the Si (100) wafer and the TiB2 film increase with the load. At low speeds, the influence of speed on the friction force is significant. The adhesion forces of the Si (100) wafer and the TiB2 film increase with rest time, reaching stable values after about 3000 s. The TiB2 film has significantly less adhesion and micro friction forces than the Si (100) wafer.     

气泡粘性对上升运动特性影响的FTM模拟

为了研究气泡粘性对其上升过程的速度、形态以及阻力系数的影响,基于FTM(Front- Tracking Method)模拟了气泡在粘性流体中的运动,通过改变气泡粘性来改变气液粘度比,研究了气泡内的速度分布以及气泡周围粘性剪切应力的分布和变化特点。研究表明：气液粘度比较小时,流场中的粘性耗散很强,气泡的粘度主要影响其平衡速度和形态,气液粘度比较大时,粘性耗散减弱,其平衡速度和形态基本无变化,气泡粘性主要影响气泡内的速度分布;气泡上升过程中的阻力系数随粘度比增大而减小,粘性剪切应力则呈现相反的变化趋势。气泡上升过程中,周围的粘性剪切应力关于中心轴线对称分布,出现最大粘性切应力的区域由气泡两侧逐渐向气泡底部边缘过渡;气泡尾部边缘的形变引起气泡尾部的表面张力不平衡,使得气泡的形态发生改变。     

基于鱼雷制导的表层气泡尾迹主要特征研究

表层气泡尾迹由于其特殊的形成机制和丰富的信号特征,直接影响了可被探测的尾流自导作用距离,成为新型鱼雷尾流制导技术领域的重点研究对象。为此,本文在气泡运动基本方程基础上,考虑表层流场因素重点是波浪条件的影响,构建表层尾迹场气泡运动的耦合模型,进而分析了可有效表征表层气泡尾迹特征的气泡存留时间和数密度。结果表明,表层流场因素对气泡的主要特征变化影响显著,相对于静水条件,气泡存留时间最大可延长17倍,气泡相对数密度衰减时间最大可延长9倍。这对利用表层气泡尾迹主要特征进行制导的新型尾流自导鱼雷来说,可较大提高尾流自导作用距离。     

声场中气泡界面稳定性研究

声致空化广泛应用于表面清洁、生物成像和材料合成等领域,气泡的界面稳定性对空化作用效果有重要影响.考虑液体黏性和表面张力的影响,采用扰动法获得气泡径向运动控制方程的解析解,建立单/双频激振声场中气泡界面稳定性预测模型并求解,获得气泡振荡的临界半径.当气泡初始平衡半径小于临界半径时,气泡界面保持稳定;大于临界半径时,气泡界面失稳.在单频激振声场中,低频激振下气泡界面失稳的低阶临界半径在其共振半径附近,高阶临界半径不受频率影响,与同阶的高频激振下临界半径相当,给出了不同激振幅值下高低频的临界频率值.在双频激振声场中,分3种情况（即双低频激振、高频+低频激振和双高频激振）讨论声场中关键参数（即激振频率、振幅分配比和总的声压幅值）对气泡界面失稳临界半径的影响.     

气泡体积比对流体中超声声场分布的影响

当超声作用于装有液体的有限容器中时,液体中的气泡对超声波辐射具有一定阻尼作用。通过对流体在超声作用下的声场分布的比较分析,探讨气泡的体积比对流体中超声声场分布的影响。结果表明考虑空化泡在流体中引起的阻尼效应的计算结果与铝箔腐蚀结果比较相符,流体中气泡体积比对流体中超声声场分布有重要影响。在稳态线性声波波动方程基础上作进一步计算的方法只有当流体中的气泡体积比在一定的范围内才可行。     

自激振荡流动的基本模式形态

以引黄入晋工程联接段水工模型试验为基础,简要分析了振荡源及其特性,并通过数值计算得到自激振荡流动的基本模式形态,为判断液体系统动态性能提供依据。     

Effect of excessive Internet use on the time-frequency characteristic of EEG

We examined the effect of excessive Internet use on the time–frequency characteristic of the electroencephalogram by wavelet transformed and non-negative matrix factorization (NMF). The event-related potentials (ERP) of normal subjects and excessive Internet users were acquired using the oddball paradigm experiment. We applied the wavelet transformed and event-related spectral perturbation to ERP in order to extract the time–frequency values. The F-test statistics of time–frequency values were then decomposed into two components by NMF. Excessive Internet use resulted in a significant decrease in the P300 amplitudes (P < 0.05) and a significant increase in the P300 latency (P < 0.05) in all electrodes. The major effect of excessive Internet use on gamma oscillation occurred at 300 ms after stimuli at 40–50 Hz on the parietal central region. Thus, these data suggest that excessive Internet use affects information coding and integration in the brain.     

气泡振动对氧溶解的影响

通过匹配求解扩散方程与气泡振动方程，得到血液中氧浓度随空间与时间的变化，并与气泡无振动时的扩散方程的解相比较，说明气泡的振动，可以增加氧的溶解．     

热孤子与微细通道相变传热研究

对于微槽流动相变传热,在给出汽泡的平衡半径及初值条件的前提下,提出了汽泡在微槽中演化半径的系综公式,并在此基础上结合汽泡生长随机变量的相关性得出了汽泡在微槽道中生长满足的随机微分动力方程,由方程的定态解进一步得出了微槽中汽泡生长系统的势能及概率密度函数随半径的演化规律。根据微槽中反应汽泡热通量的热孤子表达式,从理论上获得了以核态沸腾为主的微槽相变传热计算公式。为了验证该公式的可行性,本文对具有23条平行的0.3 mm×2mm 微槽进行了相变传热实验,实验结果验证了理论计算公式的可行性。     

血浆同型半胱氨酸水平与脑小血管病搏动指数相关性研究

目的 探讨血浆同型半胱氨酸(tHcy)水平与脑小血管病患者搏动指数(PI)的相关性.方法 选取脑小血管病患者180例和同期对照组100例,利用化学发光微粒子免疫检测法检测患者血浆tHcy水平;借助颈部血管彩超测定两侧颈动脉血流运动学参数,包括颈动脉最大血流速度(Vmax)、最小血流速度(Vmin)、平均血流速度(Vmean);利用公式PI=(Vmax-Vmin)/Vmean,求得PI.结果 脑小血管病组患者血浆tHcy与患者PI呈正相关(r=0.326,P=0.002),同时与Vmax,Vmin,Vmean呈负相关,而对照组无此相关性.脑白质病变(WML)组患者血浆tHcy水平明显高于腔隙性脑梗死组(LI).结论 血浆tHcy水平与脑小血管病PI有显著的相关性,tHcy是脑小血管病的独立危险因素,可在一定程度上反映脑血管的损伤程度.     

毛鸡骨草活血化淤作用的研究

目的以青蛙肠系膜微循环为观测窗,探讨毛鸡骨草活血化淤作用．方法24R青蛙随机分为三组：空白对照组、毛鸡骨草高剂量组（1．5g／m1）、毛鸡骨草低剂量组（1g／m1）,每组8R．采用微循环显微镜及图像分析系统观察毛鸡骨草对青蛙活体肠系膜微循环血管管径、血流速度、血流流态、管袢数目、血管交叉数的影响．结果给予毛鸡骨草后,青蛙肠系膜微循环的上述指标呈正向变化,各数值均有所增加,而对照组上述指标无明显变化,给药组与对照组比较有显著性差异（P〈0．05）．结论毛鸡骨草可以改善微循环、具有一定的活血化淤作用．     

微槽群结构对微纳复合表面汽泡周期的影响

将涂有250 nm钛纳米涂层,且具有不同微尺度结构的微槽群竖直放置,采用高速摄影技术对热沉中的汽泡周期进行可视化研究.研究结果表明：当热流密度较小时,汽泡周期随着微槽深宽比的增加而减小;随热流密度的增大,汽泡周期逐渐减小;微尺度效应对汽泡周期的影响随着热流密度的增加而减弱.     

视网膜血管分割算法研究

针对现有的视网膜血管分割方法对微细血管分割精度低的问题, 在多尺度单通道线性追踪(MSLTA:Multi-Scale Single-Channel Linear Track)的图像分割方法基础上, 提出了一种新的、 有效的视网膜血管分割方法。采用 Gabor 滤波预处理以增强血管信息, 利用 MSLTA 算法获得最初的血管网络, 采用连通域标记的去噪方法,去除图像上的斑点噪声, 分割出最终的血管。 利用国际上公开的 DRIVE(Digital Retinal Images for VesselExtraction)数据库的视网膜图像进行实验, 并与现有的常规算法做了对比。 多组实验结果表明, 该方法的平均精确度达到 95. 37%, 能很好地保留微细血管。     

微流动的研究现状及影响因素

随着微机电系统的发展及其应用领域的不断扩大 ,微器件和微机电系统中涉及到许多微流动问题 ,流体在微尺度槽道中流动的研究引起了人们的重视 随着尺寸的微小化 ,在宏观流动中可忽略的一些影响因素变得重要起来 ,由于尺度效应、表面效应等因素的影响 ,微小槽道中的流动呈现出一些与宏观流动不同的现象 因而对微流动的研究现状进行综述 ,并对影响微流动的尺度效应、表面力、气泡、相对表面粗糙度及流体极性等因素进行分析     

Two-dimensional investigation of forced bubble oscillation under microgravity

Recent referential studies of fluid interfaces subjected to small vibration under microgravity conditions are reviewed. An experimental investigation was carried out aboard the American Space Shuttle Discovery. Two-dimensional (2-D) modeling and simulation were conducted to further understand the experimental results. The oscillation of a bubble in fluid under surface tension is governed by the incompressible Navier-Stokes equations. The SIMPLEC algorithm was used to solve the partial differential equations on an Eulerian mesh in a 2-D coordinate. Free surfaces were represented with the volume of fluid (VOF) obtained by solving a kinematic equation. Surface tension was modeled via a continuous surface force (CSF) algorithm that ensures robustness and accuracy. A new surface reconstruction scheme, alternative phase integration (API) scheme, was adopted to solve the kinematic equation, and was compared with referential schemes. Numerical computations were conducted to simulate the transient behavior of an oscillating gas bubble in mineral oil under different conditions. The bubble positions and shapes under different external vibrations were obtained numerically. The computed bubble oscillation amplitudes were compared with experimental data.