Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

13.04 Применение ультразвука, физические основы акустических методов и приборов для биологии и медицины

 

Коннова Е.О., Юлдашев П.В., Хохлова В.А. «Использование графических ускорителей при моделировании нелинейных ультразвуковых пучков на основе уравнения Вестервельта» Труды Всероссийской акустической конференции. Санкт-Петербург. 21–25 сентября 2020 г., с. 134-140 (2020)

При проектировании мощных ультразвуковых преобразователей медицинского назначения возникает задача моделирования нелинейных фокусированных пучков. Для ее решения удобной волновой моделью является однонаправленное нелинейное уравнение Вестервельта. Большой волновой размер излучателей (около сотни длин волн), малый размер фокальной области высоких гармоник основной частоты (доли миллиметра), а также учет большого числа гармоник в численной модели (до 1000) для описания волн с ударными фронтами приводят к необходимости построения численного решения уравнения на больших пространственных сетках с размером матриц порядка 10000 на 10000. Реализация данной задачи на центральном процессоре (CPU) персонального компьютера занимает время до нескольких суток. Целью работы было разработать алгоритм распараллеливания расчетов оператора дифракции методом углового спектра, оператора нелинейности с помощью метода Рунге-Кутты четвертого порядка и оператора поглощения на графическом процессоре (GPU). Реализация данной задачи на GPU позволила ускорить расчеты в несколько раз по сравнению с CPU.

Труды Всероссийской акустической конференции. Санкт-Петербург. 21–25 сентября 2020 г., с. 134-140 (2020) | Рубрики: 05.11 13.04

 

Бритенков А.К., Машукова О.В., Боголюбов Б.Н., Силаков М.И., Речкин А.И. «Исследование влияния гидроакустических полей высокой интенсивности на морские светящиеся планктонные виды» Труды Всероссийской акустической конференции. Санкт-Петербург. 21–25 сентября 2020 г., с. 285-288 (2020)

Для дальней звукоподводной связи, телеуправления, освещения подводной обстановки, геолого-, сейсмо- и рыбопромысловой разведки используют мощные низкочастотные излучатели. Создаваемое такими гидроакустическими излучателями звуковое давление достигает нескольких десятков тысяч Па (приведённых к 1 м). Воздействие звуковых полей столь высокой интенсивности на гидробионты практически не изучено. В настоящей работе приведены примеры методик изучения влияния мощных низкочастотных звуковых полей на планктонные морские организмы путём исследования параметров биолюминесценции.

Труды Всероссийской акустической конференции. Санкт-Петербург. 21–25 сентября 2020 г., с. 285-288 (2020) | Рубрики: 04.11 13.04

 

Бобина А.С., Росницкий П.Б., Хохлова Т.Д., Юлдашев П.В., Хохлова В.А. «Искажение и затухание сфокусированного ультразвукового пучка при прохождении через брюшную стенку в задачах неинвазивной хирургии абдоминальных гематом» Труды Всероссийской акустической конференции. Санкт-Петербург. 21–25 сентября 2020 г., с. 289-294 (2020)

Возможность применения высокоинтенсивного фокусированного ультразвука для неинвазивной ликвификации абдоминальных гематом представляет интерес для современных клиницистов. Численный эксперимент по расчету ультразвукового поля внутри тела человека является важным инструментом планирования операции при фокусировке ультразвука через брюшную стенку. В работе исследовано распространение фокусированной ультразвуковой волны через реалистичную акустическую модель торса человека, полученную по результатам сегментации изображений компьютерной томографии. Моделирование поля проводилось для различных положений излучателя с частотой 1 МГц на основе псевдоспектрального метода решения линейного волнового уравнения в неоднородной среде (программа k-Wave). Исследовано смещение фокального максимума поля в пространстве и уменьшение максимально достижимой интенсивности поля, связанные с поглощением и аберрациями. Выбрано наиболее выигрышное расположение излучателя относительно тела человека для минимизации искажений ультразвукового пучка.

Труды Всероссийской акустической конференции. Санкт-Петербург. 21–25 сентября 2020 г., с. 289-294 (2020) | Рубрики: 04.11 13.04