Nature.com-a gireniňiz üçin sag boluň.Çäkli CSS goldawy bilen brauzer wersiýasyny ulanýarsyňyz.Iň oňat tejribe üçin täzelenen brauzeri ulanmagy maslahat berýäris (ýa-da Internet Explorer-de Gabat geliş tertibini öçüriň).Mundan başga-da, dowamly goldawy üpjün etmek üçin sahypany stil we JavaScript-de görkezýäris.
Slaýdda üç makalany görkezýän slaýderler.Slaýdlardan geçmek üçin yzky we indiki düwmeleri ýa-da her slaýddan geçmek üçin ahyrynda slaýd gözegçilik düwmelerini ulanyň.
Fizika we durmuş ylymlarynyň dersara kesişmesine esaslanyp, takyk lukmançylyga esaslanýan anyklaýyş we bejeriş strategiýalary, täze in engineeringenerçilik usullarynyň lukmançylyk ugurlarynyň köpüsinde, esasanam onkologiýada amaly taýdan ulanylmagy sebäpli soňky döwürde uly ünsi çekdi.Şol çäkde, dürli terezide mehaniki zeper ýetirmek üçin çişlerdäki rak öýjüklerine hüjüm etmek üçin ultrases barlagyny ulanmak dünýädäki alymlaryň ünsüni özüne çekýär.Elastodinamiki wagt çözgütlerine we san simulýasiýalaryna esaslanyp, bu faktorlary göz öňünde tutup, ýerli şöhlelenme arkaly laýyk ýygylyklary we güýçleri saýlamak üçin dokumalarda ultrases sesiniň ýaýramagynyň kompýuter simulýasiýasynyň deslapky gözlegini hödürleýäris.Laboratoriýa On-Fiber tehnologiýasy üçin hassahananyň iňňesi diýlip atlandyrylýan we eýýäm patentlenen täze anyklaýyş platformasy.Derňewiň netijeleri we baglanyşykly biofiziki düşünjeler geljekde fizika ugurlaryndan ugur alyp, takyk lukmançylygy ulanmakda esasy rol oýnap biljek täze toplumlaýyn anyklaýyş we bejeriş usullaryna ýol açyp biler diýip hasaplanýar.Biologiýanyň arasynda ösýän sinergiýa başlaýar.
Köp sanly kliniki amaly optimizasiýa bilen hassalara ýaramaz täsirleri azaltmak zerurlygy kem-kemden ýüze çykyp başlady.Bu maksat bilen, 1, 2, 3, 4, 5 takyk lukmançylyk, esasan iki esasy çemeleşmä eýerip, näsaglara iberilýän dermanlaryň dozasyny azaltmak üçin strategiki maksada öwrüldi.Birinjisi, näsagyň genom profiline laýyklykda düzülen bejergä esaslanýar.Onkologiýada altyn standartyna öwrülen ikinjisi, az mukdarda neşe goýbermäge synanyşyp, şol bir wagtyň özünde ýerli terapiýanyň kömegi bilen takyklygy ýokarlandyryp, neşe serişdelerini ulgamlaýyn bermekden gaça durmagy maksat edinýär.Esasy maksat himiýa bejergisi ýa-da radionuklidleri ulgamlaýyn dolandyrmak ýaly köp bejeriş usullarynyň ýaramaz täsirlerini ýok etmek ýa-da iň bolmanda azaltmak.Düwnük keseliniň görnüşine, ýerleşişine, radiasiýa dozasyna we beýleki faktorlara baglylykda hatda radiasiýa bejergisi hem sagdyn dokuma üçin ýokary töwekgelçilik döredip biler.Glioblastomany bejermekde 6,7,8,9 operasiýa esasy rak keselini üstünlikli ýok edýär, ýöne metastazlar bolmasa-da, köp sanly düwnük keseli bolup biler.Eger olar doly aýrylmasa, täze düwnük keselleri gysga wagtyň içinde ösüp biler.Bu nukdaýnazardan, ýokarda agzalan takyk lukmançylyk strategiýalaryny ulanmak kyn, sebäbi bu infiltratlary ýüze çykarmak we uly bir ýere ýaýmak kyn.Bu päsgelçilikler takyk lukmançylyk bilen gaýtalanmagyň öňüni almakda kesgitli netijeleriň öňüni alýar, şonuň üçin ulanylýan dermanlar gaty ýokary zäherlilige eýe bolup bilse-de, käbir ýagdaýlarda ulgamlaýyn eltiş usullary ileri tutulýar.Bu meseläni ýeňip geçmek üçin iň oňat bejeriş usuly, sagdyn dokuma täsir etmezden, düwnük öýjüklerine saýlap hüjüm edip biljek minimal invaziv strategiýalary ulanmak bolar.Bu argumenti göz öňünde tutup, bir öýjükli ulgamlarda-da, mezoskale heterogen toparlarda-da rak we sagdyn öýjüklere başgaça täsir edýändigi görkezilen ultrases ses titremelerini ulanmak mümkin çözgüt ýaly bolup görünýär.
Mehaniki nukdaýnazardan seredeniňde, sagdyn we düwnük öýjükleri aslynda dürli tebigy rezonans ýygylyklaryna eýe.Bu häsiýet, rak öýjükleriniň sitoskelet gurluşynyň mehaniki häsiýetleriniň onkogen üýtgemeleri bilen baglanyşyklydyr, çiş öýjükleri ortaça adaty öýjüklerden has deformasiýa bolýar.Şeýlelik bilen, gyjyndyrma üçin ultrases ses ýygylygyny optimal saýlamak bilen, saýlanan ýerlerde dörän yrgyldylar öý eýesiniň sagdyn gurşawyna täsirini azaldyp, ýaşaýyş düwnük kesellerine zeper ýetirip biler.Bu entek doly düşünilmedik effektler ultrases barlagyndan (ýokary derejede litotripsi14 bilen meňzeş) ýokary ýygylykly yrgyldylar sebäpli öýjükli gurluş düzüm bölekleriniň ýok edilmegini we öýjükli gurluşy üýtgedip bilýän mehaniki ýadawlyga meňzeş hadysa sebäpli öýjükli zeperleri öz içine alyp biler. .programmirleme we mehanobiologiýa.Bu nazaryýet çözgüdi gaty laýyk ýaly bolup görünse-de, gynansak-da, anohiki biologiki gurluşlar ultrases barlagynyň gönüden-göni ulanylmagynyň öňüni alýan ýagdaýlarda ulanylyp bilinmez, mysal üçin süňküň bolmagy sebäpli intrakranial programmalarda we käbir döş çiş massalary adipozada ýerleşýär dokuma.Duşuşyk potensial bejeriş täsiriniň ýerini çäklendirip biler.Bu kynçylyklary ýeňip geçmek üçin, şöhlelenýän ýere mümkin boldugyça az girip bilýän ýörite döredilen transduserler bilen ultrases barlagy ulanylmaly.Şuny göz öňünde tutup, “iňňe hassahanasy” 15 diýlip atlandyrylýan innowasion tehnologiki platforma döretmek mümkinçiligi bilen baglanyşykly pikirleri ulanmagyň mümkinçiligini göz öňünde tutduk.“Iňňedäki hassahana” düşünjesi, bir lukmançylyk iňňesinde dürli funksiýalaryň birleşmegine esaslanyp, anyklaýyş we bejeriş amaly üçin minimal invaziv lukmançylyk guralynyň işlenip düzülmegini öz içine alýar.Keselhananyň iňňe bölüminde has jikme-jik ara alnyp maslahatlaşylyşy ýaly, bu ykjam enjam, esasan, 16, 17, 18, 19, 20, 21 süýümli optiki zondlaryň artykmaçlyklaryna esaslanýar, aýratynlyklary sebäpli 20-nji standartda goýmak üçin amatly. lukmançylyk iňňeleri, 22 lýumen.“Lab-on-Fiber” (LOF) 23 tehnologiýasy bilen üpjün edilýän çeýeligi ulanyp, süýüm miniatýurlaşdyrylan we ulanmaga taýyn anyklaýyş we bejeriş enjamlary, şol sanda suwuk biopsiýa we dokuma biopsiýasy enjamlary üçin ajaýyp platforma öwrülýär.biomolekulýar kesgitlemede 24,25, ýeňil ugrukdyryjy ýerli dermanlary 26,27, ýokary takyk ýerli ultrases barlagy28, termiki terapiýa29,30 we spektroskopiýa esasly rak dokumalaryny kesgitlemek31.Bu düşünjäniň çäginde, “hassahanadaky iňňe” enjamyna esaslanýan lokalizasiýa çemeleşmesini ulanyp, gyzyklanýan sebitdäki ultrases tolkunlaryny tolgundyrmak üçin ultrases tolkunlarynyň iňňeler arkaly ýaýramagyny ulanyp, ýaşaýjylaryň biologiki gurluşlarynyň ýerli stimulýasiýasyny optimizirlemegiň mümkinçiligini öwrenýäris..Şeýlelik bilen, pes intensiwlikli bejeriş ultrases barlagy öýjüklere sonikasiýa öýjükleri we ýumşak dokumalarda ownuk gaty emele gelmeler üçin minimal invazivlik bilen gönüden-göni ulanylyp bilner, ýokarda ady agzalan intrakranial operasiýa ýaly, kelläniň içine kiçijik deşik goýulmalydyr. iňňe.Ultrases barlagynyň käbir düwnük keseliniň ösüşini togtadyp ýa-da gijikdirip biljekdigini görkezýän soňky teoretiki we synag synaglaryndan ylham alan 32,33,34 teklip edilýän çemeleşme, iň bolmanda, agressiw we bejeriş täsirleriniň arasyndaky esasy söwdany çözmäge kömek edip biler.Şu pikirleri göz öňünde tutup, häzirki kagyzda, hassahanada iňňe enjamyny rak üçin minimal invaziv ultrases barlagy üçin ulanmak mümkinçiligini öwrenýäris.Has takygy, ösüşe bagly ultrases ses ýygylygyny bahalandyrmak üçin sferik çiş massalarynyň ýaýramagynyň derňewinde, elastik gurşawda ösýän sferik gaty çişleriň ululygyny çaklamak üçin oňat döredilen elastodinamiki usullary we akustiki dargamak teoriýasyny ulanýarys.materialyň ösmegine sebäp bolan täzelenmegi sebäpli çiş we öýjük dokumasynyň arasynda ýüze çykýan berklik.“Iňňe hassahanasy” diýýän ulgamymyzy, “Iňňe hassahanasy” bölüminde beýan eden ulgamymyzy, çak edilýän ýygylyklarda lukmançylyk iňňeleriniň üsti bilen ultrases tolkunlarynyň ýaýramagyny seljerýäris we olaryň san modeli öwrenmek üçin daşky gurşawy şöhlelendirýär. guralyň akustiki güýjüniň geçmegine täsir edýän esasy geometrik parametrler (hakyky içki diametri, iňňäniň uzynlygy we ýitiligi).Takyk lukmançylyk üçin täze in engineeringenerçilik strategiýalaryny işläp düzmegiň zerurdygyny göz öňünde tutup, teklip edilýän gözleg, ultrases barlagyny beýleki çözgütler bilen birleşdirýän integral teragnostiki platforma arkaly berlen ultrases barlagyny ulanmak arkaly rak keselini bejermegiň täze guralyny döretmäge kömek edip biler diýip hasaplanýar.Maksatly neşe serişdelerini eltmek we bir iňňäniň içinde hakyky wagtda anyklaýyş ýaly birleşdirilen.
Ultrases (ultrases) gyjyndyrmasy arkaly lokallaşdyrylan gaty çişleri bejermek üçin mehaniki strategiýalary üpjün etmegiň netijeliligi, 10, 11, 12 öýjükli ulgamlarda pes intensiwlikli ultrases yrgyldylarynyň täsiri bilen teoretiki we tejribe taýdan işleýän birnäçe kagyzyň maksady boldy. .Bu netije, esasan, çiş öýjüklerine ýer gurşawyny goraýan mehaniki gyjyndyrmalar arkaly saýlanyp hüjüm edilip bilinjekdigini görkezýär.Bu özüňi alyp barmak, köp halatlarda çiş öýjükleriniň sagdyn öýjüklere garanyňda has ýumşakdygyny, ähtimal köpelmek we göçmek ukybyny ýokarlandyrmak üçin esasy subutnamalaryň gönüden-göni netijesidir37,38,39,40.Singleeke öýjükli modeller bilen alnan netijelere esaslanyp, mikroskalda, rak keseliniň seçimliligi mezoskale-de birmeňzeş öýjükli agregatlaryň garmoniki jogaplaryny san taýdan öwrenmek arkaly görkezildi.Rak öýjükleriniň we sagdyn öýjükleriň başga göterimini üpjün edip, ýüzlerçe mikrometr ölçegli köp öýjükli agregatlar iýerarhiki taýdan guruldy.Bu agregatlaryň mezol derejesinde, bir öýjükleriň mehaniki hereketini häsiýetlendirýän esasy gurluş elementleriniň gönüden-göni durmuşa geçirilmegi sebäpli gyzyklanmanyň käbir mikroskopiki aýratynlyklary saklanýar.Hususan-da, her öýjük dürli abraýly sitoskelet gurluşlarynyň seslenmesini takyklamak üçin dartgynlylyga esaslanýan arhitekturany ulanýar we şeýlelik bilen olaryň umumy berkligine täsir edýär12,13.Aboveokardaky edebiýatyň nazary çaklamalary we in vitro synaglary höweslendiriji netijeleri berdi, bu çiş massasynyň pes intensiw terapewtiki ultrases (LITUS) duýgurlygyny öwrenmegiň zerurdygyny görkezýär we çiş massalarynyň şöhlelenmesiniň ýygylygyna baha bermek möhümdir.ýerdäki programma üçin LITUS-ny ýerleşdiriň.
Şeýle-de bolsa, dokumalar derejesinde aýry-aýry komponentleriň submakroskopiki beýany hökmany suratda ýitýär we makroskopiki täsirleri göz öňünde tutup, köpçülikleýin ösüşi we stres bilen täzeleniş proseslerini yzarlamak üçin yzygiderli usullar arkaly çiş dokumasynyň häsiýetlerini yzarlap bolýar. ösüşi.- 41.42 şkalada dokumanyň çeýeliginiň üýtgemegi.Hakykatdanam, bir öýjükli we jemleýji ulgamlardan tapawutlylykda, umumy çiş berkliginiň ýokarlanmagy sebäpli tebigy mehaniki häsiýetleri üýtgedýän we çiş sklerozy köplenç kesgitleýji faktor bolup durýan aberrant galyndy stresleriniň ýuwaş-ýuwaşdan ýygnanmagy sebäpli ýumşak dokumalarda ösýär. çişiň ýüze çykarylmagy.
Bu pikirleri göz öňünde tutup, bu ýerde adaty dokuma gurşawynda ösýän elastik sferiki goşulmalar hökmünde modellenen çiş sferoidleriniň sonodinamiki jogabyny seljerýäris.Has takygy, çişiň basgançagy bilen baglanyşykly elastik häsiýetler käbir ýazyjylaryň öňki işinde alan teoretiki we tejribe netijelerine esaslanyp kesgitlenildi.Şolaryň arasynda, birmeňzeş mediýada wivo görnüşinde ösdürilip ýetişdirilen gaty çiş sferoidleriniň ewolýusiýasy, çiş massalarynyň ösüşini we baglanyşykly içerki stresleri çaklamak üçin kesiş dinamikasy bilen 41,43,44 çyzykly däl mehaniki modelleri ulanmak arkaly öwrenildi.Aboveokarda belläp geçişimiz ýaly, ösüş (meselem, inelastik prestretting) we galyndy stres, çiş materialynyň häsiýetleriniň kem-kemden täzelenmegine sebäp bolýar we şeýlelik bilen akustiki täsirini üýtgedýär.Ref.Ösümlikleriň bilelikde ösmegi we çişlerde gaty stres haýwan modellerinde geçirilen synag kampaniýalarynda görkezildi.Hususan-da, dürli basgançaklarda dörän döş çiş massalarynyň berkligini deňeşdirmek, ölçegleri bolan sferik çäkli element modelinde silikoda şuňa meňzeş şertleri köpeltmek we çak edilýän galyndy stres meýdanyny göz öňünde tutmak bilen göz öňünde tutulan usuly tassyklady. modeliň güýji..Bu işde ozal alnan teoretiki we tejribe netijeleri täze işlenip düzülen bejeriş strategiýasyny döretmek üçin ulanylýar.Hususan-da, bu ýerde degişli ewolýusiýa garşylyk häsiýetleri bilen çak edilýän ululyklar hasaplandy, şonuň üçin kabul ediji gurşawda ýerleşdirilen çiş massalarynyň has ýygylyk diapazonlaryny bahalandyrmak üçin ulanyldy.Bu maksat bilen, ultrases gyjyndyrmalaryna jogap hökmünde ýaýramagyň umumy kabul edilen ýörelgesine laýyklykda akustiki görkezijileri göz öňünde tutup, dürli etaplarda, dürli etapda çiş massasynyň dinamiki hereketini derňedik we sferoidiň bolup biläýjek rezonans hadysalaryny görkezdik. .çişe we öý eýesine baglylykda dokumalaryň arasyndaky berklikde ösüşe bagly tapawutlar.
Şeýlelik bilen, çiş massalary öý eýesiniň daş-töweregindäki elastik gurşawda radiusyň elastik sferalary hökmünde modelleşdirildi, uly zyýanly gurluşlaryň sferik şekillerde situada nähili ösýändigini görkezýän tejribe maglumatlaryna esaslanýar.Sferiki koordinatlary \ (\ {r, \ theta, \ varphi \} \) ulanyp, 1-nji surata salgylanmak (bu ýerde \ (\ theta \) we \ (\ varphi \) anomaliýa burçuny we azimut burçuny görkezýär), çiş domeni sagdyn giňişlige ýerleşdirilen sebiti eýeleýär \ ({\ mathcal {V}} _ {T} = \ {(r, \ theta, \ varphi): r \ le a \} \) çäksiz sebit \ ({\ mathcal { V}} _ {H} = \ {(r, \ theta, \ varphi): r> a \} \).Köp edebiýatda habar berlen gowy döredilen elastodinamiki esasda matematiki modeliň doly düşündirilmegi üçin goşmaça maglumatlara (SI) salgylanyp, 45,46,47,48, bu ýerde akisimmetrik yrgyldama tertibi bilen häsiýetlendirilen meseläni göz öňünde tutýarys.Bu çaklama, çişiň we sagdyn ýerleriň içindäki ähli üýtgeýänleriň azimutal koordinata \ (\ varphi \) garaşsyzdygyny we bu ugurda hiç hili ýoýulmanyň ýokdugyny aňladýar.Netijede, süýşmek we stres meýdanlaryny iki sany skalar potensialyndan alyp bolýar \ (\ phi = \ hat {\ phi} \ çep ({r, \ theta} \ sag) e ^ {{- i \ omega {\ kern 1pt} t}} \) we \ (\ chi = \ hat {\ chi} \ çep ({r, \ theta} \ sag) e ^ {{- i \ omega {\ kern 1pt} t}} \), olar degişlilikde uzyn tolkun we gyrkym tolkuny, ýokarlanmagyň \ (\ theta \) we waka tolkunynyň ugry bilen pozisiýa wektorynyň arasyndaky burç \ ({\ mathbf {x)) \) () 1-nji suratda görkezilişi ýaly) we \ (\ omega = 2 \ pi f \) burç ýygylygyny görkezýär.Hususan-da, waka meýdany bedeniň göwrümine ýaýran tekizlik tolkuny \ (\ phi_ {H} ^ {(in)} \) bilen modellendirildi (SI ulgamynda hem girizildi, deňleme (A.9)) kanuny aňlatmalaryna laýyklykda
bu ýerde \ (\ phi_ {0} \) amplituda parametridir.Sferiki tolkun funksiýasyny ulanyp, hadysanyň tekiz tolkunynyň (1) sferiki giňelmegi adaty argumentdir:
Nirede \ (j_ {n} \) birinji görnüşdäki sferik Bessel funksiýasy \ (n \), \ (P_ {n} \) bolsa Legendre polinomial.Maýa goýum sferasynyň waka tolkunynyň bir bölegi daş-töweregi gurşap alýar we hadysanyň meýdanyna gabat gelýär, beýleki bölegi bolsa titremegine goşant goşup, meýdanyň içinde ýaýrady.Munuň üçin tolkun deňlemesiniň garmoniki çözgütleri \ (\ nabla ^ {2} \ hat {\ phi} + k_ {1} ^ {2} {\ mkern 1mu} \ hat {\ phi} = 0 \, \ ) we \ (\ nabla ^ {2} {\ mkern 1mu} \ hat {\ chi} + k_ {2} ^ {2} \ hat {\ chi} = 0 \), mysal üçin Eringen45 tarapyndan berilýär (SI-e hem serediň ) çiş we sagdyn ýerleri görkezip biler.Hususan-da, kabul ediji gurşawda emele gelen dargadylan giňeliş tolkunlary we izowolum tolkunlary degişli potensial energiýalaryny kabul edýärler:
Olaryň arasynda birinji görnüşdäki sferik Hankel funksiýasy \ (h_ {n} ^ {(1)} \) çykýan ýaýradylan tolkuny we \ (\ alfa_ {n} \) we \ (\ beta_ { n} \) näbelli koeffisiýentlerdir.deňlemede.(2) - (4) deňlemelerde \ (k_ {H1} \) we \ (k_ {H2} \) adalgalary degişlilikde bedeniň esasy böleginde seýrek duş gelýän we transvers tolkunlaryň tolkun sanlaryny aňladýar ( SI serediň).Çişiň we çalşyklaryň içindäki gysyş meýdanlary görnüşi bar
Nirede \ (k_ {T1} \) we \ (k_ {T2} \) çiş sebitindäki uzyn we transvers tolkun sanlaryny görkezýär we näbelli koeffisiýentler \ (\ gamma_ {n} {\ mkern 1mu} \), \ (\ eta_ {n} {\ mkern 1mu} \).Bu netijelere esaslanyp, nol däl radial we daş-töweregi süýşürmek komponentleri seredilýän meselede \ (u_ {Hr} \) we \ (u_ {H \ theta} \) (\ (u_ {) ýaly sagdyn sebitlere mahsusdyr. H \ varphi} \) simmetriýa çaklamasy indi zerur däl) - gatnaşykdan alyp bolýar \ (u_ {Hr} = \ bölekleýin {r} \ çep ({\ phi + \ bölekleýin {r} (r \ chi) } \ sag) + k _} ^ {2} {\ mkern 1mu} r \ chi \) we \ (u_ {H \ theta} = r ^ {- 1} \ bölekleýin _ {\ teta} \ çep ({\ phi + \ bölekleýin_ {r} (r \ chi)} \ sag) \) \ (\ phi = \ phi_ {H} ^ {(in)} + \ phi_ {H} ^ {(lar)} \) we \ (\ chi = \ chi_ {H} ^ {(lar)} \) (jikme-jik matematiki çykaryş üçin SI serediň).Edil şonuň ýaly \ \ çep ({\ phi + \ bölek_ r ^ {- 1} \ bölekleýin _ {\ teta} \ çep ({\ phi + \ bölek_ {r} (r \ chi)} \ sag) \).
(Çepde) Saglyk gurşawynda bir hadysanyň ýaýraýan sferik çişiniň geometriýasy, (sagda) Ösümlik radiusynyň funksiýasy hökmünde çişiň berkliginiň gatnaşygynyň degişli ewolýusiýasy (Karotenuto we başg. 41) gysyş synaglaryndan vitro MDA-MB-231 öýjükleri bilen sanjym edilen gaty döş çişlerinden alyndy.
Çyzykly elastik we izotrop materiallary göz öňünde tutsak, sagdyn we çiş sebitlerinde nol däl stres komponentleri, ýagny \ (\ sigma_ {Hpq} \) we \ (\ sigma_ {Tpq} \) - şol ýerde göz öňünde tutulan Hookyň umumylaşdyrylan kanunyna boýun boluň öý eýesi we çişiň çeýeligini häsiýetlendirýän dürli Lamé moduli, \ (\ {\ mu_ {H}, \, \ lambda_ {H} \} \) we \ (\ {\ mu_ {T}, \, \ lambda_ {T} \} \) (SI-de görkezilen stres komponentleriniň doly görkezilmegi üçin deňleme (A.11) serediň).Hususan-da, 41-nji salgyda we 1-nji suratda görkezilen maglumatlara görä ösýän çişler dokumanyň çeýeligi üýtgemelerini görkezdi.Şeýlelik bilen, ýer eýesi we çiş sebitlerindäki süýşmeler we stresler näbelli yzygiderlilige çenli kesgitlenýär \ ({{\ varvec {\ upxi}}} _ {n} = \ {\ alpha_ {n}, {\ mkern 1mu } \ beta_ {n} {\ mkern 1mu} \ gamma_ {n}, \ eta_ {n} \} \) teoretiki taýdan çäksiz ölçeglere eýe.Bu koeffisiýent wektorlary tapmak üçin, çiş we sagdyn ýerleriň arasynda amatly interfeýsler we araçäk şertleri girizilýär.Ösümlik saklaýjy interfeýsde ajaýyp baglanyşygy göz öňünde tutsak \ (r = a \), üýtgemeleriň we stresleriň dowamlylygy aşakdaky şertleri talap edýär:
Ulgam (7) çäksiz çözgütler bilen deňlemeler ulgamyny emele getirýär.Mundan başga-da, her araçäk ýagdaýy anomaliýa \ (\ theta \) bagly bolar.Araçäk bahasy meselesini hersi näbelli \ ({{\ varvec {\ upxi}}} _ {n} = \ {\ alpha_) ýapyk ulgamlaryň \ (N \) toplumy bilen doly algebraik meselä çenli azaltmak. {n}, {\ mkern 1mu} \ beta_ {n} m \ mkern 1mu} \ gamma_ {n}, \ eta_ {n} \} _ {n = 0,…, N} \) bilen (\ (N \ teoretiki taýdan \ infty \) we deňlemeleriň trigonometriki adalgalara baglylygyny aradan aýyrmak üçin interfeýs şertleri Legendre polinomiallarynyň ortogonallygyny ulanyp gowşak görnüşde ýazylýar.Hususan-da, (7) 1,2 we (7) 3,4 deňleme \ (P_ {n} \ çep ({\ cos \ theta} \ sag) \) we \ (P_ {n} ^ {) köpeldilýär. 1} \ çep ({\ cos \ theta} \ sag) \) we soňra matematiki şahsyýetleri ulanyp \ (0 \) bilen \ (\ pi \) arasynda birleşiň:
Şeýlelik bilen, interfeýs ýagdaýy (7) matrisa görnüşinde \ ({\ mathbb {D}} _ {n} (a) \ cdot {{\ varvec {\ upxi} as görnüşinde dörtburç algebraik deňleme ulgamyny gaýtaryp berýär. } _ {n} = {\ mathbf {q}} _ {n} (a) \) we Krameriň düzgünini çözmek bilen näbelli \ ({{\ varvec {\ upxi}}} _ {n} \) alyň.
Sfera tarapyndan dargadylan energiýa akymyna baha bermek we kabul ediji gurşawda ýaýradylan ýaýradylan meýdanlardaky maglumatlara esaslanyp, akustiki jogaby barada maglumat almak üçin akustiki mukdar gyzyklanma döredýär, bu adatylaşdyrylan bistatiki dargamak kesimidir.Hususan-da, ýaýradylan kesiş bölümi, ýaýradylan signal arkaly iberilýän akustiki güýjüň we waka tolkunynyň göterýän energiýasynyň bölünişiniň arasyndaky gatnaşygy aňladýar.Bu nukdaýnazardan, şekil funksiýasynyň ululygy \ (\ çep | {F _ {\ çaga} \ çep (\ teta \ sag)} \ sag | ^ {2} \) akustiki mehanizmleri öwrenmekde ýygy-ýygydan ulanylýan mukdardyr. suwuklyga ýa-da gaty çökündilerdäki zatlaryň ýaýramagy.Has takygy, şekil funksiýasynyň amplitudasy, hadysanyň tolkunynyň ýaýramagynyň ugry boýunça adaty bilen tapawutlanýan bir meýdana diferensial dargamak kesiş \ (ds \) hökmünde kesgitlenýär:
bu ýerde \ (f_ {n} ^ {pp} \) we \ (f_ {n} ^ {ps} \) uzynlyk tolkunynyň we dargadylan tolkunyň güýjüniň gatnaşygyny aňladýan modal funksiýany aňladýar. kabul ediji gurşawdaky P-tolkun degişlilikde aşakdaky aňlatmalar bilen berilýär:
Bölekleýin tolkun funksiýalary (10) rezonans dargamak teoriýasyna (RST) 49,50,51,52 laýyklykda özbaşdak öwrenilip bilner, bu bolsa dürli reesimleri öwreneniňizde maksat çeýeligini umumy azaş meýdanyndan aýyrmaga mümkinçilik berýär.Bu usula görä, modal görnüş funksiýasy \ (f_ {n} = f_ {n} ^ {(res)} + f_ {n} ^ {(b)} \ iki sany deň bölekleriň jemine bölünip bilner. ) rezonansly we rezonansyz fon amplitudalary bilen baglanyşyklydyr.Rezonans re modeiminiň şekil funksiýasy nyşanyň jogaby bilen baglanyşykly bolsa, fon adatça ýaýradyjynyň şekili bilen baglanyşyklydyr.Her re modeim üçin nyşanyň birinji görnüşini kesgitlemek üçin modal rezonans şekil funksiýasynyň amplitudasy \ (\ çep | {f_ {n} ^ {(res)} \ çep (\ teta \ sag)} \ sag | \) elastik kabul ediji materialda geçip bolmaýan sferalardan ybarat gaty fon bilen hasaplanýar.Bu çaklama, umuman alanyňda, galyndy gysyjy stres sebäpli çiş massasynyň ösmegi bilen berkligiň we dykyzlygyň ýokarlanmagy bilen baglanyşyklydyr.Şeýlelik bilen, ösüşiň agyr derejesinde, ýumşaklykda ösýän makroskopiki gaty çişleriň köpüsi üçin impedans gatnaşygy \ (\ rho_ {T} c_ {1T} / \ rho_ {H} c_ {1H} \) 1-den uly bolmagyna garaşylýar. dokumalar.Mysal üçin, Krouskop we başgalar.53, prostata dokumasy üçin düwnük keseliniň adaty modulyna 4 töweregi gatnaşygy habar berildi, döş dokumasynyň nusgalary üçin bu baha 20-e çenli ýokarlandy.Bu gatnaşyklar, elastografiýa derňewi bilen görkezilişi ýaly dokumanyň akustiki impedensiýasyny hökmany suratda üýtgedýär we çişiň giperprolifasiýasy sebäpli dörän dokumanyň lokallaşmagy bilen baglanyşykly bolup biler.Bu tapawut, dürli etaplarda ösdürilip ýetişdirilen döş çişiniň bloklarynyň ýönekeý gysyş synaglary bilen synagdan geçirildi we materialyň täzeden düzülmegi çyzykly däl ösýän çişleriň çaklaýyş görnüşleri 43,44 bolup biler.Alnan berklik maglumatlary \ (E_ {T} = S \ çep ({1 - \ nu ^ {2}} \ sag) / a \ sqrt \ formula laýyklykda Youngaşyň gaty çiş modulynyň ewolýusiýasy bilen gönüden-göni baglanyşyklydyr. varepsilon \) (radiusy \ (a \), berklik \ (S \) we Poisson-yň gatnaşygy \ (\ nu \) 1-nji suratda görkezilişi ýaly iki sany gaty plastinanyň arasyndaky 57).Şeýlelik bilen, dürli ösüş derejelerinde çişiň we öý eýesiniň akustiki impedans ölçeglerini almak bolýar.Hususan-da, 1-nji suratda 2 kPa deň bolan adaty dokumanyň moduly bilen deňeşdirilende, takmynan 500-den 1250 mm3 aralygyndaky döş çişleriniň elastik moduly, takmynan 10 kPa-dan 16 kPa çenli ýokarlandy. hasabat berlen maglumatlara laýyk gelýär.58, 59 salgylanmalarda döş dokumasynyň nusgalarynda basyşyň ýitip barýan prekompressiýa bilen 0,25–4 kPa bolandygy anyklandy.Şeýle hem, Poisson-yň diýen ýaly gysyp bolmaýan dokumanyň gatnaşygy 41,60 diýip çaklaň, bu sesiň artmagy bilen dokumanyň dykyzlygy düýpgöter üýtgemeýär.Hususan-da, ilatyň ortaça dykyzlygy \ (\ rho = 945 \, {\ text {kg}} \, {\ text {m}} ^ {- 3} \) 61 ulanylýar.Bu pikirler bilen, berklik aşakdaky aňlatmany ulanyp fon re modeimine geçip biler:
Näbelli hemişelik \ (\ widehat {{{\ varvec {\ upxi)))) _ {n} = \ {\ delta_ {n}, \ upsilon_ {n} \} \) dowamlylygyny göz öňünde tutup hasaplap bolar ikitaraplaýyn (7) 2,4, ýagny algebraik ulgamy çözmek arkaly \ (\ widehat {{\ mathbb {D}}} _ {n} (a) \ cdot \ widehat {({\ varvec {\ upxi}} }} _ {n} = \ widehat {{\ mathbf {q}}} _ {n} (a) \) kämillik ýaşyna ýetmedikleriň gatnaşmagynda \ (\ widehat {{\ mathbb {D}}} _ {n} (a) = \ {{\ mathbb {D}} _ {n} (a) \} _ {{\ {(1,3), (1,3) \}}} \) we degişli ýönekeýleşdirilen sütün wektory \ (\ widehat {{\ mathbf {q}}} _ {n} (а) \) \ çep ({res} \ sag) \, pp}} \ çep (\ teta \ sag)} \ sag | = f = | çep | n} ^ {pp (b)} \ çep (\ teta \ sag)} \ sag | \) we \ (\ çep | {f_ {n} ^ {{\ çep ({res} \ sag) \, ps} } \ çep (\ theta \ sag)} \ sag | = \ çep | {f_ {n} ^ {ps} \ çep (\ teta \ sag) - f_ {n} ^ {ps (b)} \ çep (\ teta \ sag)} \ sag | \) degişlilikde P-tolkun tolgunmasyny we P- we S-tolkun şöhlelenmesini aňladýar.Mundan başga-da, birinji amplituda \ (\ theta = \ pi \), ikinji amplituda bolsa \ (\ theta = \ pi / 4 \) hökmünde baha berildi.Dürli kompozisiýa aýratynlyklaryny ýüklemek bilen.2-nji suratda, diametri takmynan 15 mm çenli bolan çiş sferoidleriniň rezonans aýratynlyklarynyň esasan 50-400 kHz ýygylyk zolagynda jemlenendigi görkezilýär, bu rezonansly çişiň tolgunmagyna sebäp bolmak üçin pes ýygylykly ultrases barlagyny ulanmagyň mümkinçiligini görkezýär.öýjükleri.Köp.Bu ýygylyk zolagynda, RST derňewi 3-nji suratda görkezilen 1-den 6-a çenli re forimler üçin bir tertipli formantlary ýüze çykardy, bu ýerde pp- we ps-ýaýradylan tolkunlar gaty pes ýygylyklarda ýüze çykýan birinji görnüşiň görnüşlerini görkezýär. 1 = re modeim üçin takmynan 20 kHz n = 6 üçin 60 kHz, sfera radiusynda düýpli tapawudy görkezmeýär.Rezonans funksiýasy ps soň pese gaçýar, uly amplitudaly pp formantlarynyň kombinasiýasy takmynan 60 kHz döwürleýinligi üpjün edýär we tertip sanynyň köpelmegi bilen has ýokary ýygylyk çalşygyny görkezýär.Allhli derňewler Mathematica®62 hasaplaýyş programma üpjünçiligi arkaly geçirildi.
Dürli ululykdaky döş çişleriniň modulyndan alnan arka görnüşli forma funksiýalary 1-nji suratda görkezilýär, bu ýerde re modeimiň superpozisiýasyny göz öňünde tutup iň köp ýaýradyjy zolaklar görkezilýär.
Dürli çiş ululyklarynda P-tolkunyň tolgunmagy we şöhlelenmesi bilen hasaplanan \ (n = 1 \) -den \ (n = 6 \) çenli saýlanan reesimleriň rezonanslary (\ (\ çep | {f_ {n} ^) {{\ çep ({res} \ sag) \, pp}} \ çep (\ pi \ sag)} \ sag | = = çep | | f_ {n} ^ {pp (b)} \ çep (\ pi \ sag)} \ sag | \)) we P-tolkun tolgunmasy we S-tolkun şöhlelenmesi (modal şekil funksiýasy tarapyndan berlen çal egriler \ (\ çep | { f_ {n} ^ {{\ çep ({res} \ sag) \, ps}} \ çep ({\ pi / 4} \ sag)} \ sag | \ çep | | \ çep ({\ pi / 4} \ sag) - f_ {n} ^ {ps (b)} \ çep ({\ pi / 4} \ sag)} \ sag | \)).
Uzakdan ýaýramak şertlerini ulanyp, bu deslapky derňewiň netijeleri, mikrowibrasiýa stresiniň massa täsirini öwrenmek üçin aşakdaky san simulýasiýalarynda sürüjä mahsus disk ýygylyklaryny saýlamaga ýol görkezip biler.Netijeler, optimal ýygylyklaryň kalibrlemesiniň, çişiň ösýän döwründe basgançakly bolup biljekdigini we dokumanyň täzelenmegini dogry çaklamak üçin kesel bejergisinde ulanylýan biomehaniki strategiýalary kesgitlemek üçin ösüş modelleriniň netijelerini ulanyp kesgitlenip biljekdigini görkezýär.
Nanotehnologiýada ep-esli üstünlikler ylmy jemgyýetçiligi wivo programmalarynda miniatýurlaşdyrylan we minimal invaziv lukmançylyk enjamlaryny ösdürmegiň täze çözgütlerini we usullaryny tapmaga iterýär.Bu kontekstde, LOF tehnologiýasy optiki süýümleriň mümkinçiliklerini giňeltmek üçin ajaýyp ukyplylygy görkezdi, 21, 63, 64, 65. Durmuş ylmy goşundylary üçin minimal invaziv süýümli optiki enjamlary ösdürmäge mümkinçilik berdi21, 63, 64, 65. 2D we 3D materiallary birleşdirmek pikiri 25 we / ýa-da optiki süýümleriň 64-sinde islenýän himiki, biologiki we optiki häsiýetleri bilen, nanoskale doly giňişlik gözegçiligi bilen süýüm optiki nanooptodlaryň täze synpynyň döremegine sebäp bolýar.anyklaýyş we bejeriş funksiýalarynyň giň toplumyna eýedir.Gyzykly tarapy, geometrik we mehaniki aýratynlyklary (kiçi kesiş, uly tarap gatnaşygy, çeýeligi, pes agramy) we materiallaryň biokompatensiýasy (köplenç aýna ýa-da polimerler) sebäpli optiki süýümler iňňelere we kateterlere salmak üçin oňaýlydyr.Lukmançylyk programmalary20, “iňňe hassahanasynyň” täze gözýetimine ýol açýar (4-nji surata serediň).
Aslynda, dürli metal we / ýa-da dielektrik materiallaryndan öndürilen mikro we nanostrukturalaryň integrasiýasyny ulanyp, LOF tehnologiýasy tarapyndan berilýän erkinlik derejeleri sebäpli optiki süýümler köplenç rezonans re modeim tolgunmasyny goldaýan aýratyn programmalar üçin dogry işlenip bilner., 21 ýagtylyk meýdançasy berk ýerleşýär.Lightagtylygyň aşaky tolkun şkalasynda bolmagy, köplenç himiki we / ýa-da biologiki gaýtadan işlemek63 we akylly polimerler 65,66 ýaly duýgur materiallaryň birleşmegi, teranostiki maksatlar üçin peýdaly bolup biljek ýagtylygyň we materiýanyň täsirine gözegçiligi güýçlendirip biler.Integrirlenen komponentleriň / materiallaryň görnüşini we ululygyny saýlamak, ýüze çykaryljak fiziki, biologiki ýa-da himiki parametrlere baglydyr21,63.
LOF zondlaryny bedeniň belli ýerlerine gönükdirilen lukmançylyk iňňelerine birleşdirmek, ýerli suwuklygy we dokuma biopsiýasyny bir wagtyň özünde ýerli bejergä, ýaramaz täsirleri azaltmaga we netijeliligi ýokarlandyrmaga mümkinçilik berer.Mümkinçilikler, dürli aýlanylýan biomolekulalary, şol sanda rak keselini tapmagy öz içine alýar.biomarkerler ýa-da mikroRNA (miRNAs) 67, Raman spektroskopiýasy (SERS) 31 ýaly çyzykly we çyzykly spektroskopiýa ulanyp, düwnük dokumalaryny kesgitlemek, ýokary çözgütli fotoakustiki şekillendiriş22,28,68, lazer operasiýasy we ablasiýa 69, we light27 we ýerli gowşuryş dermanlary iňňeleriň adam bedenine awtomatiki ugrukdyrylmagy20.Optiki süýümleriň ulanylmagynyň, elektrik birikmeleriniň zerurlygy we elektromagnit päsgelçiliginiň bolmagy ýaly elektron komponentlerine esaslanýan “nusgawy” usullaryň adaty kemçiliklerinden gaça durýandygyna garamazdan, bu dürli LOF datçiklerine täsirli birleşmäge mümkinçilik berýändigini bellemelidiris. ulgamy.ýeke lukmançylyk iňňesi.Hapalanmak, optiki päsgelçilik, dürli funksiýalaryň arasynda pyýada täsirine sebäp bolýan fiziki päsgelçilikler ýaly zyýanly täsirleri azaltmaga aýratyn üns berilmelidir.Şeýle-de bolsa, agzalan funksiýalaryň köpüsiniň şol bir wagtyň özünde işjeň bolmaly däldigi hem hakykat.Bu tarap, iň bolmanda päsgelçiligi azaltmaga mümkinçilik berýär, şeýlelik bilen her synagyň ýerine ýetirilişine we amalyň takyklygyna ýaramaz täsirini çäklendirýär.Bu pikirler, “hassahanadaky iňňe” düşünjesini durmuş ylymlarynda geljekki nesil terapewtiki iňňeler üçin berk binýat döretmek üçin ýönekeý görüş hökmünde görmäge mümkinçilik berýär.
Bu kagyzda ara alnyp maslahatlaşylan anyk programma barada aýdanymyzda, indiki bölümde lukmançylyk iňňesiniň ultrases tolkunlaryny oklarynyň ýaýramagyndan peýdalanyp, adam dokumalaryna gönükdirmek ukybyny san taýdan öwreneris.
Ultrases tolkunlarynyň suw bilen doldurylan we ýumşak dokumalara salynýan lukmançylyk iňňesi arkaly ýaýramagy (5a-njy surata serediň) iňňe we dokumanyň modellenen çäkli element usuly (FEM) 70 esasly täjirçilik Comsol Multifizics programma üpjünçiligi arkaly modellendi. çyzykly elastik gurşaw hökmünde.
5b surata salgylanyp, iňňe poslamaýan polatdan ýasalan içi boş silindr (“kanula” diýlip hem atlandyrylýar), lukmançylyk iňňeleri üçin adaty materialdyr71.Hususan-da, Youngaşyň moduly E = 205 GPa, Poissonyň gatnaşygy ν = 0.28, dykyzlygy ρ = 7850 kg m −372.73 bilen modellendi.Geometrik taýdan iňňe L uzynlygy, içki diametri D (“arassalamak” hem diýilýär) we diwaryň galyňlygy t bilen häsiýetlendirilýär.Mundan başga-da, iňňäniň ujy uzynlyk ugruna (z) degişlilikde burçda meýilli hasaplanýar.Suwuň mukdary iňňäniň içki sebitiniň görnüşine laýyk gelýär.Bu deslapky derňewde, iňňe ähli simulýasiýa wagtynda 85 mm hemişelik bolup, radius rs sferasy hökmünde modellenen dokumanyň sebtine (belli bir wagta çenli uzaldyldy) çümdürildi diýlip çaklanylýar.Has jikme-jik, sferik sebiti iň oňat gabat gelýän gatlak (PML) bilen tamamlaýarys, iň bolmanda “hyýaly” çäklerden şöhlelenýän islenmeýän tolkunlary azaldýar.Soňra sferik domen araçägini hasaplama çözgüdine täsir etmez ýaly we simulýasiýanyň hasaplama bahasyna täsir etmezlik üçin radiusy saýladyk.
Stilus geometriýanyň aşaky araçägine f ýygylygynyň we amplitudanyň garmoniki uzynlygy üýtgeýär;bu ýagdaý, simulirlenen geometriýa üçin ulanylýan giriş stimulyny görkezýär.Iňňäniň galan çäklerinde (dokuma we suw bilen kontaktda) kabul edilen model iki fiziki hadysanyň arasyndaky baglanyşygy öz içine alýar, biri gurluş mehanikasy (iňňäniň meýdany üçin) we beýlekisi gurluş mehanikasyna.(asikulýar sebiti üçin), şonuň üçin akustika (suw we asikulýar sebiti üçin) degişli şertler girizilýär 74.Hususan-da, iňňe oturgyjyna ulanylýan kiçijik yrgyldylar kiçi woltly perturbasiýalara sebäp bolýar;şeýlelik bilen, iňňäniň elastik gurşaw ýaly hereket edýändigini göz öňünde tutup, U süýşme wektoryny elastodinamiki deňagramlylyk deňlemesinden (Navier) 75 hasaplap bolar.Iňňäniň gurluş yrgyldamalary içindäki suw basyşynyň üýtgemegine sebäp bolýar (biziň modelimizde stasionar hasaplanýar), netijede ses tolkunlary iňňäniň uzynlygyna ýaýraýar, esasan Helmholtz deňlemesine boýun bolýar76.Netijede, dokumalardaky çyzykly däl täsirleriň ujypsyzdygyny we gyrkym tolkunlarynyň amplitudasynyň basyş tolkunlarynyň amplitudasyndan has kiçidigini göz öňünde tutup, ýumşak dokumalarda akustiki tolkunlaryň ýaýramagyny modellemek üçin Helmholtz deňlemesi hem ulanylyp bilner.Bu takmynan takmynan dokuma 1000 kg / m3 dykyzlygy we ses tizligi 1540 m / s bolan suwuklyk hasaplanýar (ýygylyga bagly damping effektlerini hasaba almazdan).Bu iki fiziki meýdany birleşdirmek üçin, gaty we suwuklygyň araçäginde kadaly hereketiň dowamlylygyny, gaty araçäge perpendikulýar basyş bilen stresiň arasyndaky statiki deňagramlylygy we serhetdäki tangensial stresiň üpjün edilmegi zerurdyr. suwuklyk nola deň bolmaly.75.
Derňewimizde, iňňäniň geometriýasynyň dokumanyň içindäki tolkunlaryň ýaýramagyna täsirine ünsi jemläp, akustiki tolkunlaryň iňňe boýunça stasionar şertlerde ýaýramagyny öwrenýäris.Hususan-da, öwrenilen ähli ýagdaýlar üçin galyňlygy 500 µm derejesinde saklap, iňňäniň içki diametriniň, L uzynlygynyň we kelläniň burçunyň täsirini derňedik.T-iň bu bahasy, täjirçilik iňňeleri üçin adaty diwar galyňlygy 71-e ýakyn.
Umumylygy ýitirmezden, iňňäniň düýbüne ulanylýan garmoniki süýşmäniň ýygylygy 100 kHz deňdir we A amplitudasy 1 μm.Hususan-da, ýygylyk 100 kHz-a düzüldi, bu ösümlik massasynyň rezonans ýaly häsiýetiniň tapylan “Ösüşe bagly ultrases ýygylyklaryny bahalandyrmak üçin sferik çiş massalarynyň ýaýramagynyň derňewi” bölüminde berlen analitiki çaklamalara laýyk gelýär. ýygylygy 50–400 kHz, iň uly ýaýramak amplitudasy 100–200 kHz töweregi pes ýygylyklarda jemlenendir (2-nji surata serediň).
Öwrenilen ilkinji parametr iňňäniň içki diametri boldy.Amatly bolmak üçin, iňňäniň boşlugynda akustiki tolkunyň uzynlygynyň bitewi bölegi (ýagny suwda λW = 1,5 mm) hökmünde kesgitlenýär.Hakykatdanam, berlen geometriýa bilen häsiýetlendirilen enjamlarda tolkunyň ýaýramagy hadysalary (mysal üçin, tolkun goragçysy) köplenç ýaýran tolkunyň tolkun uzynlygy bilen deňeşdirilende ulanylýan geometriýanyň häsiýetli ululygyna baglydyr.Mundan başga-da, ilkinji derňewde, D diametriniň akustiki tolkunyň iňňe arkaly ýaýramagyna täsirini has gowy bellemek üçin α = 90 ° burçuny düzüp, tekiz ujy hasapladyk.Bu derňewiň dowamynda L iňňäniň uzynlygy 70 mm-de kesgitlenildi.
Injirde.6a, ölçegsiz masştab parametriniň funksiýasy hökmünde ortaça ses intensiwligini görkezýär, ýagny D = λW / SD degişli iňňäniň ujunda 10 mm radiusly sferada bahalandyrylýar.SD ulaldyjy parametr 2-den 6-a çenli üýtgeýär, ýagny D bahalaryny 7,5 mm-den 2,5 mm-e çenli (f = 100 kHz-da) hasaplaýarys.Bu aralyk, poslamaýan polatdan ýasalan iňňeler üçin standart bahany hem öz içine alýar.Garaşylyşy ýaly, iňňäniň içki diametri iň ýokary bahasy (1030 W / m2) D = λW / 3 (ýagny D = 5 mm) laýyk gelýän we peselýän tendensiýa bilen iňňäniň çykýan sesiniň intensiwligine täsir edýär. diametriD diametriniň lukmançylyk enjamynyň çozmazlygyna täsir edýän geometrik parametrdigini hem göz öňünde tutmalydyrys, şonuň üçin iň amatly bahany saýlanyňyzda bu möhüm tarapy äsgermezlik edip bolmaz.Şonuň üçin D-iň peselmegi dokumalarda akustiki intensiwligiň pes ýaýramagy sebäpli ýüze çyksa-da, indiki gözlegler üçin diametri D = λW / 5, ýagny D = 3 mm (f = 100 kHz 11G71 standartyna gabat gelýär) , enjamyň çozmagy we ses intensiwliginiň (ortaça 450 W / m2) arasynda laýyk ylalaşyk hasaplanýar.
Iňňäniň ujy bilen çykýan sesiň ortaça intensiwligi (tekiz hasaplanýar), iňňäniň içki diametrine (a), uzynlyga (b) we burç burç α (c) baglylykda.Uzynlygy (a, c) 90 mm, diametri (b, c) 3 mm.
Derňeljek indiki parametr iňňäniň L. uzynlygydyr. Öňki mysallara görä, obli burç α = 90 ° hasaplaýarys we uzynlygy suwda tolkun uzynlygynyň köp mukdary hökmünde ulalýar, ýagny L = SL λW .SL ölçegsiz masştab parametri 3-den 7-e üýtgedilýär, şeýlelik bilen iňňäniň ujy bilen çykýan sesiň ortaça intensiwligini 4,5-den 10,5 mm aralygynda kesgitleýär.Bu aralyk täjirçilik iňňeleri üçin adaty gymmatlyklary öz içine alýar.Netijeler injirde görkezilýär.6b, iňňäniň L, dokumalarda ses intensiwliginiň geçmegine uly täsir edýändigini görkezýär.Hususan-da, bu parametriň optimizasiýasy, ululyk tertibi boýunça geçirişi gowulandyrmaga mümkinçilik berdi.Aslynda, seljerilen uzynlyk aralygynda ortaça ses intensiwligi SL = 4 (ýagny L = 60 mm) derejesinde iň ýokary 3116 W / m2 alýar, beýlekisi SL = 6 (ýagny L = 90) mm).
Ultrases sesiniň silindr geometriýada ýaýramagyna iňňäniň diametriniň we uzynlygynyň täsirini seljerenimizden soň, burç burçunyň dokumalarda ses intensiwliginiň ýaýramagyna täsir etdik.Süýümiň ujundan çykýan sesiň ortaça intensiwligi α burçuň funksiýasy hökmünde bahalandyryldy, bahasyny 10 ° (ýiti ujy) 90 ° (tekiz ujy) üýtgedi.Bu ýagdaýda iňňäniň hasaplanýan ujunyň töweregindäki integrasiýa sferasynyň radiusy 20 mm bolup, α ähli bahalary üçin iňňäniň ujy ortaça hasaplanan göwrüme goşuldy.
Injirde görkezilişi ýaly.6c, ujy ýitileşende, ýagny 90 ° -dan başlap α peselende, iberilýän sesiň intensiwligi ýokarlanýar we iň ýokary bahasy 1,5 × 105 W / m2 bolýar, bu α = 50 °, ýagny 2 tekiz ýagdaýa garanyňda has ýokary ululyk tertibi.Ujunyň hasam ýitileşmegi bilen (ýagny, ° 50 ° -dan aşakda) sesiň intensiwligi peselip, tekiz ujy bilen deňeşdirip boljak bahalara ýetýär.Şeýle-de bolsa, simulýasiýalarymyz üçin dürli burç burçlaryny göz öňünde tutsak-da, iňňäniň dokuma salynmagyny aňsatlaşdyrmak üçin ujuny ýitileşdirmegiň zerurdygyny göz öňünde tutmalydyrys.Aslynda has kiçi burç burçy (takmynan 10 °) dokuma girmek üçin zerur bolan güýji 78 azaldyp biler.
Dokumanyň içinde iberilýän ses intensiwliginiň bahasyndan başga-da, burç burçy 7a-njy suratda (tekiz uç üçin) we 3b (10 ° üçin) görkezilen ses basyş derejesiniň grafiklerinde görkezilişi ýaly tolkun ýaýramagynyň ugruna hem täsir edýär. ).kesilen uç), parallel Uzynlyk ugry simmetriýanyň tekizliginde bahalandyrylýar (yz, 5-nji surat).Bu iki pikiriň aňyrsynda ses basyşynyň derejesi (1 µPa diýilýär) esasan iňňäniň boşlugynda (ýagny suwda) jemlenýär we dokuma ýaýraýar.Has jikme-jik, tekiz uç (7a surat) ýagdaýynda ses basyşynyň derejesiniň paýlanyşy uzynlyk ugry boýunça gaty simmetrikdir we bedeni doldurýan suwda durýan tolkunlary tapawutlandyryp bolar.Tolkun uzynlyga (z-ok) ugrukdyrylýar, amplituda suwdaky iň ýokary bahasyna (takmynan 240 dB) ýetýär we tersine azalýar, bu bolsa iňňäniň merkezinden 10 mm uzaklykda takmynan 20 dB ýapylmagyna sebäp bolýar.Garaşylyşy ýaly, uçly uçuň (7b surat) girizilmegi bu simmetriýany bozýar we duran tolkunlaryň antinodlary iňňäniň ujuna görä “gaçýar”.Görnüşinden, bu assimetriýa öň aýdylyşy ýaly iňňäniň ujunyň radiasiýa intensiwligine täsir edýär (6-njy surat).Bu meselä has gowy düşünmek üçin akustiki intensiwligi, iňňäniň simmetriýasynyň tekizliginde we iňňäniň ujundan 10 mm uzaklykda ýerleşýän iňňäniň uzynlygyna ugrukdyrylan kesilen çyzyk boýunça bahalandyryldy ( netijeler 7c).Has takygy, 10 °, 20 ° we 30 ° obli burçlarda (degişlilikde gök, gyzyl we ýaşyl gaty çyzyklar) bahalandyrylýan ses intensiwliginiň paýlanyşy tekiz ujuň (gara nokatly egriler) paýlanyşy bilen deňeşdirildi.Tekiz uçly iňňeler bilen baglanyşykly intensiwlik paýlanyşy, iňňäniň merkezi barada simmetrik bolup görünýär.Hususan-da, merkezde takmynan 1420 W / m2, ~ 8 mm uzaklykda takmynan 300 W / m2 akymyny alýar, soň bolsa takmynan 30 W / m2 bahasy ~ 30 mm-de azalýar. .Ujy görkezilende merkezi lob dürli intensiwlikdäki has köp loblara bölünýär.Has takygy, α 30 ° bolanda, iňňäniň ujundan 1 mm ölçenen profilde üç ýapragy anyk tapawutlandyryp bolýardy.Merkezi iňňäniň merkezinde diýen ýaly bolup, takmynan 1850 W / m2, sag tarapdaky beýik merkezden takmynan 19 mm we 2625 W / m2 ýetýär.= = 20 ° -da 2 sany esasy lob bar: biri 1785 W / m2-de −12 mm we biri 1524 W / m2-de 14 mm.Ujy has ýitileşip, burç 10 ° ýetende, iň ýokary 817 W / m2 -20 mm-e ýetýär we profiliň üstünde birneme pes intensiwlikli ýene üç lob görünýär.
Tekiz ujy (a) we 10 ° kelleli (b) iňňäniň simmetriýa y - z tekizliginde ses basyşynyň derejesi.c) iňňäniň ujundan 10 mm uzaklykda we simmetriýa yz tekizliginde ýatan iňňäniň uzynlygyna perpendikulýar kesilen çyzyk boýunça çaklanylýan akustiki intensiwlik paýlanyşy.L uzynlygy 70 mm, D diametri 3 mm.
Bu netijeler bilelikde alynsa, lukmançylyk iňňeleriniň ultrases barlagyny 100 kHz ýumşak dokuma geçirmek üçin netijeli ulanylyp bilinjekdigini görkezýär.Çykarylan sesiň intensiwligi iňňäniň geometriýasyna bagly bolup, 1000 W / m2 (10 mm) aralygyndaky bahalara çenli optimallaşdyrylyp bilner (ahyrky enjamyň çozmazlygy sebäpli).iňňäniň düýbüne ulanylýar 1. Mikrometr öçürilen ýagdaýynda iňňe çäksiz uzalýan ýumşak dokuma doly girizilen hasaplanýar.Hususan-da, burç burçy dokumada ses tolkunlarynyň ýaýramagynyň intensiwligine we ugruna güýçli täsir edýär, bu ilkinji nobatda iňňäniň ujunyň kesilmeginiň ortogonallygyna sebäp bolýar.
Invaziv däl lukmançylyk usullaryny ulanmaga esaslanýan täze çiş bejeriş strategiýalarynyň işlenip düzülmegini goldamak üçin pes ýygylykly ultrases barlagynyň çiş gurşawynda ýaýramagy analitiki we hasaplaýyş taýdan seljerildi.Hususan-da, gözlegiň birinji bölüminde köpçüligiň ýygylygyna duýgurlygyny öwrenmek üçin wagtlaýyn elastodinamiki çözgüt bize ultrases tolkunlarynyň belli ululykdaky we gaty berk sferoidlerde ýaýramagyny öwrenmäge mümkinçilik berdi.Soň bolsa, ýüzlerçe kilohert zakazynyň ýygylyklary saýlandy we akustikanyň geçişini kesgitleýän esasy dizaýn parametrleriniň täsirini öwrenmek bilen san simulýasiýasynda lukmançylyk iňňe sürüjisini ulanyp, çiş gurşawynda yrgyldy stresiniň ýerli ulanylyşy san simulýasiýasynda modellendi. guralyň daşky gurşawa güýji.Netijeler, dokumalary ultrases barlagy bilen şöhlelendirmek üçin lukmançylyk iňňeleriniň netijeli ulanylyp bilinjekdigini we intensiwliginiň işleýän akustiki tolkun uzynlygy diýlip atlandyrylýan iňňäniň geometrik parametri bilen ýakyndan baglanyşyklydygyny görkezýär.Aslynda, dokumanyň üsti bilen şöhlelenmäniň intensiwligi iňňäniň içki diametriniň ýokarlanmagy bilen ýokarlanýar we diametri tolkun uzynlygyndan üç esse köp bolanda iň ýokary derejä ýetýär.Iňňäniň uzynlygy, täsirini optimizirlemek üçin belli bir derejede erkinlik berýär.Iň soňky netije, iňňäniň uzynlygy işleýän tolkun uzynlygynyň belli bir bölegine (hususan-da 4 we 6) düzülende has ulalýar.Gyzykly ýeri, gyzyklanma ýygylygy üçin optimallaşdyrylan diametr we uzynlyk bahalary adaty täjirçilik iňňeleri üçin ulanylýanlara ýakyn.Iňňäniň ýitiligini kesgitleýän burç burçy, emissiýa täsir edýär, takmynan 50 ° -e ýetýär we adatça täjirçilik iňňeleri üçin ulanylýan 10 ° töweregi gowy öndürijiligi üpjün edýär..Simulýasiýa netijeleri, hassahananyň içege anyklaýyş platformasyny durmuşa geçirmek we optimizasiýa etmek, anyklaýyş we bejeriş ultrasesini enjamyň içindäki bejeriş çözgütleri bilen birleşdirmek we takyk lukmançylyk çärelerini durmuşa geçirmek üçin ulanylar.
Koenig IR, Fuchs O, Hansen G, fon Mutius E. we Kopp MV Takyk lukmançylyk näme?.Ewropa.00urnal 1700391 (2017).
Kollinz, FS we Varmus, H. Takyk lukmançylykda täze başlangyçlar.N. eng.J. Medisina.372, 793–795 (2015).
Hsu, W., Markey, MK we Wang, MD.Takyk lukmançylyk döwründe biomedikal şekillendiriş informatikasy: Üstünlikler, kynçylyklar we mümkinçilikler.Jam.lukmançylyk.habar ber.Kömekçi professor.20 (6), 1010-1013 (2013).
Garraweý, LA, Verweij, J. & Ballman, KV takyk onkologiýa: syn.J. Kliniki.Onkol.31, 1803–1805 (2013).
Wiwatchaitawee, K., Quarterman, J., Geary, S. we Salem, A. Nanoparticle esasly gowşuryş ulgamyny ulanyp, glioblastoma (GBM) bejergisinde gowulaşma.AAPS PharmSciTech 22, 71 (2021).
Aldape K, Zadeh G, Mansouri S, Reifenberger G we fon Daimling A. Glioblastoma: patologiýa, molekulýar mehanizmler we markerler.Acta newropatologiýa.129 (6), 829–848 (2015).
Buş, NAO, Çang, SM we Berger, MS Gliomany bejermek üçin häzirki we geljekki strategiýalar.neýrohirurgiýa.Ed.40, 1–14 (2017).