Go raibh maith agat as cuairt a thabhairt ar Nature.com.Tá tú ag baint úsáide as leagan brabhsálaí a bhfuil tacaíocht CSS teoranta aige.Chun an taithí is fearr a fháil, molaimid duit brabhsálaí nuashonraithe a úsáid (nó Mód Comhoiriúnachta a dhíchumasú in Internet Explorer).Ina theannta sin, chun tacaíocht leanúnach a chinntiú, taispeánann muid an suíomh gan stíleanna agus JavaScript.
Sleamhnáin a thaispeánann trí alt in aghaidh an tsleamhnáin.Bain úsáid as na cnaipí cúil agus seo chugainn chun bogadh tríd na sleamhnáin, nó na cnaipí rialtóra sleamhnáin ag an deireadh chun bogadh trí gach sleamhnán.
Bunaithe ar thrasnáil idirdhisciplíneach na fisice agus na n-eolaíochtaí beatha, tharraing aird nach beag le déanaí ar straitéisí diagnóiseacha agus teiripeacha atá bunaithe ar mhionleigheas mar gheall ar infheidhmeacht phraiticiúil modhanna nua innealtóireachta i go leor réimsí den leigheas, go háirithe san oinceolaíocht.Laistigh den chreat seo, tá úsáid ultrafhuaime chun ionsaí a dhéanamh ar chealla ailse i siadaí chun damáiste meicniúil féideartha a dhéanamh ar scálaí éagsúla ag tarraingt aird níos mó ó eolaithe ar fud an domhain.Agus na fachtóirí seo á gcur san áireamh, bunaithe ar réitigh uainiúcháin elastodinimiciúla agus ionsamhlúcháin uimhriúla, cuirimid i láthair réamhstaidéar ar ionsamhlú ríomhaire ar iomadú ultrafhuaime i bhfíocháin chun minicíochtaí agus cumhachtaí oiriúnacha a roghnú trí ionradaíocht áitiúil.Ardán diagnóiseach nua don teicneolaíocht saotharlainne On-Fiber, ar a dtugtar an tsnáthaid ospidéil agus atá paitinnithe cheana féin.Creidtear go bhféadfadh torthaí na hanailíse agus na léargais bhithfhisiceacha gaolmhara an bealach a réiteach do chur chuige comhtháite diagnóiseacha agus teiripeacha nua a bhféadfadh ról lárnach a bheith acu i gcur i bhfeidhm na míochaine beachtais amach anseo, ag tarraingt ó réimsí na fisice.Tá sineirgíocht mhéadaitheach idir an bhitheolaíocht ag tosú.
Le leas iomlán a bhaint as líon mór iarratas cliniciúil, thosaigh an gá atá le fo-iarsmaí ar othair a laghdú de réir a chéile ag teacht chun cinn.Chuige sin, tá leigheas beachta1, 2, 3, 4, 5 anois ina sprioc straitéiseach chun dáileog na ndrugaí a sheachadtar d’othair a laghdú, tar éis dhá phríomhchur chuige go bunúsach.Tá an chéad cheann bunaithe ar chóireáil atá deartha de réir phróifíl genomic an othair.Tá sé mar aidhm ag an dara ceann, atá ag éirí mar an caighdeán óir in oinceolaíocht, nósanna imeachta seachadta sistéamach drugaí a sheachaint trí iarracht a dhéanamh méid beag drugaí a scaoileadh, agus ag an am céanna cruinneas a mhéadú trí úsáid a bhaint as teiripe áitiúil.Is é an sprioc deiridh ná deireadh a chur le nó ar a laghad na héifeachtaí diúltacha a bhaineann le go leor cineálacha cur chuige teiripeacha, amhail ceimiteiripe nó riarachán sistéamach radanúiclídí.Ag brath ar an gcineál ailse, suíomh, dáileog radaíochta, agus fachtóirí eile, is féidir fiú teiripe radaíochta riosca bunúsach ard a bheith ag fíochán sláintiúil.I cóireáil glioblastoma6,7,8,9 máinliacht go rathúil bhaint as an ailse bunúsacha, ach fiú in éagmais metastases, d'fhéadfadh go leor infiltrates ailse beag a bheith i láthair.Mura ndéantar iad a bhaint go hiomlán, féadann maiseanna ailse nua fás laistigh de thréimhse ama sách gearr.Sa chomhthéacs seo, tá sé deacair na straitéisí um leigheas beachtais thuasluaite a chur i bhfeidhm toisc go bhfuil sé deacair na hinsiltí sin a bhrath agus a scaipeadh thar limistéar mór.Cuireann na bacainní seo cosc ​​ar thorthaí cinntitheacha chun aon atarlú le leigheas beachta a chosc, mar sin is fearr modhanna seachadta sistéamacha i gcásanna áirithe, cé gur féidir leibhéil an-ard tocsaineachta a bheith ag na drugaí a úsáidtear.Chun an fhadhb seo a shárú, is é an cur chuige idéalach cóireála ná úsáid a bhaint as straitéisí íosta ionracha a fhéadfaidh ionsaí roghnach a dhéanamh ar chealla ailse gan cur isteach ar fhíochán sláintiúil.I bhfianaise na hargóintí seo, is cosúil gur réiteach féideartha é úsáid creathadh ultrasonaic, a léiríodh go ndéanann siad difear difriúil do chealla ailse agus sláintiúil, i gcórais aoncheallacha agus i gcnuasaigh ilchineálacha mesoscale.
Ó thaobh meicniúil de, bíonn minicíochtaí athshondacha nádúrtha difriúla ag cealla sláintiúla agus ailse.Tá baint ag an maoin seo le hathruithe oncogenic ar airíonna meicniúla struchtúr cítea-chnámharlaigh na gcealla ailse12,13, agus tá cealla meall, ar an meán, níos dífhoirmithe ná na gnáthchealla.Mar sin, le rogha optamach minicíochta ultrafhuaime le haghaidh spreagtha, is féidir le creathadh a tharlódh i limistéir roghnaithe damáiste a dhéanamh do struchtúir ailse beo, ag íoslaghdú an tionchar ar thimpeallacht shláintiúil an óstaigh.D’fhéadfadh go n-áireofaí leis na héifeachtaí seo nach dtuigtear go hiomlán fós scriosadh comhpháirteanna struchtúracha ceallacha áirithe mar gheall ar chreathadh ard-minicíochta a chothaítear le ultrafhuaime (i bprionsabal an-chosúil le lithotripsy14) agus damáiste cheallacha de bharr feiniméan cosúil le tuirse meicniúil, rud a d’fhéadfadh struchtúr ceallacha a athrú ina dhiaidh sin. .ríomhchlárú agus meicneolaíocht.Cé gur cosúil go bhfuil an réiteach teoiriciúil seo an-oiriúnach, ar an drochuair ní féidir é a úsáid i gcásanna ina gcuireann struchtúir bhitheolaíocha anechoic cosc ​​​​ar chur i bhfeidhm díreach ultrafhuaime, mar shampla, in iarratais intracranial mar gheall ar láithreacht cnámh, agus tá roinnt maiseanna meall chíche suite i adipose. fíochán.Féadfaidh tanú teorainn a chur le suíomh na héifeachta teiripeacha féideartha.Chun na fadhbanna seo a shárú, ní mór ultrafhuaime a chur i bhfeidhm go háitiúil le trasducers atá saindeartha ar féidir leo an suíomh ionradaithe a bhaint amach chomh ionrach agus is féidir.Agus é seo san áireamh, rinneamar breithniú ar an bhféidearthacht smaointe a úsáid a bhaineann leis an bhféidearthacht ardán teicneolaíochta nuálaíoch a chruthú ar a dtugtar an “ospidéal snáthaidí”15.Is éard atá i gceist leis an gcoincheap “Ospidéal sa tSnáthaid” ionstraim leighis íosta ionrach a fhorbairt le haghaidh feidhmeanna diagnóiseacha agus teiripeacha, bunaithe ar chomhcheangal feidhmeanna éagsúla in aon snáthaid leighis amháin.Mar a pléadh níos mine sa chuid Snáthaide Ospidéil, tá an gléas dlúth seo bunaithe go príomha ar na buntáistí a bhaineann le 16, 17, 18, 19, 20, 21 tóireadóirí snáthoptaice, atá, mar gheall ar a saintréithe, oiriúnach le cur isteach i gcaighdeán 20. snáthaidí leighis, 22 lumens.Ag baint leasa as an tsolúbthacht a thugann teicneolaíocht Lab-on-Fiber (LOF)23, tá snáithín ag éirí go héifeachtach mar ardán uathúil d’fheistí diagnóiseacha agus teiripeacha mion-réidh agus réidh le húsáid, lena n-áirítear bithóipse sreabhán agus feistí bithóipse fíocháin.i mbrath bithmhóilíneach24,25, seachadadh drugaí áitiúla faoi threoir éadrom26,27, íomháú ultrafhuaime áitiúil ard-chruinneas28, teiripe teirmeach29,30 agus sainaithint fíocháin ailse bunaithe ar speictreascópacht31.Laistigh den choincheap seo, ag baint úsáide as cur chuige logánaithe bunaithe ar an ngléas “snáthaid san ospidéal”, déanaimid imscrúdú ar an bhféidearthacht spreagadh áitiúil de struchtúir bhitheolaíocha cónaitheacha a bharrfheabhsú trí úsáid a bhaint as iomadú tonnta ultrafhuaime trí shnáthaidí chun tonnta ultrafhuaime a spreagadh laistigh den réigiún spéise..Mar sin, is féidir ultrafhuaime teiripeach íseal-déine a chur i bhfeidhm go díreach ar an limistéar riosca le ionradh íosta maidir le cealla sonicating agus foirmíochtaí beaga soladacha i bhfíocháin bhog, mar atá i gcás na máinliachta intracranial thuasluaite, ní mór poll beag sa cloigeann a chur isteach le a. snáthaid.Arna spreagadh ag torthaí teoiriciúla agus turgnamhacha le déanaí a thugann le tuiscint gur féidir le ultrafhuaime forbairt ailsí áirithe a stopadh nó a mhoilliú,32,33,34 d’fhéadfadh an cur chuige atá beartaithe cabhrú le dul i ngleic, i bprionsabal ar a laghad, leis na príomh-chomhbhabhálacha idir éifeachtaí ionsaitheach agus leigheasacha.Agus na nithe seo á gcur san áireamh, sa pháipéar seo, déanaimid imscrúdú ar an bhféidearthacht gléas snáthaide in ospidéil a úsáid le haghaidh teiripe ultrafhuaime íosta ionrach le haghaidh ailse.Níos cruinne, sa rannóg Anailís Scaipthe ar Mhais Mheall Sféarúil chun Minicíocht Ultrafhuaime a Mheastachán ar Fhás a Mheas, bainimid úsáid as modhanna elastodinimiciúla dea-bhunaithe agus teoiric scaipthe fuaimiúil chun méid siadaí soladacha sféarúla a fhástar i meán leaisteacha a thuar.stiffness a tharlaíonn idir an meall agus an fíochán ósta mar gheall ar athmhúnlú fás-spreagtha ar an ábhar.Tar éis cur síos a dhéanamh ar ár gcóras, ar a dtugaimid an rannán “Ospidéal sa tSnáthaid”, sa chuid “Ospidéal sa tSnáthaid”, déanaimid anailís ar iomadú tonnta ultrasonaic trí shnáthaidí leighis ag na minicíochtaí tuartha agus ionradaíonn a múnla uimhriúil an timpeallacht chun staidéar a dhéanamh air. na príomh-pharaiméadair geoiméadrach (an trastomhas istigh iarbhír, fad agus géire an tsnáthaid), a dhéanann difear do tharchur cumhachta fuaimiúil na hionstraime.I bhfianaise an ghá atá le straitéisí innealtóireachta nua a fhorbairt le haghaidh míochaine bheachtais, creidtear go bhféadfadh an staidéar atá beartaithe cabhrú le huirlis nua a fhorbairt le haghaidh cóireála ailse bunaithe ar úsáid ultrafhuaime a sheachadtar trí ardán teiripeach comhtháite a chomhtháthaíonn ultrafhuaime le réitigh eile.Comhcheangailte, amhail seachadadh spriocdhírithe drugaí agus diagnóisic fhíor-ama laistigh de shnáthaid amháin.
Bhí sé mar sprioc ag go leor páipéar déileáil go teoiriciúil agus go turgnamhach le héifeacht creathadh ultrasonaic íseal-déine ar chórais aonchealla 10, 11, 12 éifeachtacht straitéisí meicniúla a sholáthar chun siadaí soladacha logánta a chóireáil trí úsáid a bhaint as spreagadh ultrasonaic (ultrafhuaime). . , 32, 33, 34, 35, 36 Ag baint úsáide as samhlacha viscoelastic, léirigh go leor imscrúdaitheoirí go hanailíseach go léiríonn siadaí agus cealla sláintiúla freagairtí minicíochta éagsúla arb iad is sainairíonna iad buaiceanna athshondacha ar leith i raon 10,11,12 SAM.Tugann an toradh seo le tuiscint gur féidir, i bprionsabal, cealla meall a ionsaí go roghnach trí spreagthaigh mheicniúla a chaomhnaíonn timpeallacht an óstaigh.Is iarmhairt dhíreach é an t-iompar seo ar phríomhfhianaise go bhfuil, i bhformhór na gcásanna, cealla siadaí níos intuargainte ná cealla sláintiúla, b’fhéidir chun cur lena gcumas iomadú agus imirce37,38,39,40.Bunaithe ar na torthaí a fuarthas le samhlacha aonchealla, m.sh. ag an micreascála, léiríodh roghnaíocht na gceall ailse ag an mesoscale trí staidéir uimhriúla ar fhreagraí armónacha comhiomláin ilchineálach cille.Ag soláthar céatadán éagsúil de chealla ailse agus de chealla sláintiúla, tógadh comhiomláin ilcheallacha na céadta micriméadair i méid go ordlathach.Ag mesolevel na gcomhiomlán seo, caomhnaítear roinnt gnéithe spéisiúla micreascópacha mar gheall ar chur i bhfeidhm díreach na bpríomhghnéithe struchtúracha arb iad is sainairíonna iad iompar meicniúil cealla aonair.Go háirithe, úsáideann gach cill ailtireacht atá bunaithe ar dhianseasmhacht chun aithris a dhéanamh ar fhreagairt struchtúir chíteisicéil réamhbhreise éagsúla, rud a chuireann isteach ar a stiffness iomlán12,13.Thug tuar teoiriciúil agus turgnaimh in vitro den litríocht thuas torthaí spreagúla, rud a léiríonn an gá atá le staidéar a dhéanamh ar íogaireacht na maiseanna meall chuig ultrafhuaime teiripeach íseal-déine (LITUS), agus tá sé ríthábhachtach measúnú a dhéanamh ar mhinicíocht ionradaíochta na maiseanna meall.seasamh LITUS le cur i bhfeidhm ar an láthair.
Mar sin féin, ar leibhéal an fhíocháin, cailltear an cur síos submacroscópach ar an gcomhpháirt aonair dosheachanta, agus is féidir airíonna an fhíocháin meall a rianú trí úsáid a bhaint as modhanna seicheamhach chun an fás mais agus próisis athmhúnlaithe strus-spreagtha a rianú, agus éifeachtaí macrascópacha á gcur san áireamh. fás.-athruithe spreagtha ar leaisteachas fíocháin ar scála 41.42.Go deimhin, murab ionann agus córais unicellular agus comhiomlán, fásann maiseanna siadaí soladach i fíocháin bhoga mar gheall ar an carnadh de réir a chéile ar strus iarmharach aberrant, a athraíonn na hairíonna meicniúla nádúrtha mar gheall ar mhéadú ar an rigidity intratumoral iomlán, agus scléaróis meall go minic a thiocfaidh chun bheith ina fhachtóir cinntitheach i. braite meall.
Agus na cúinsí seo á gcur san áireamh, déanaimid anailís anseo ar fhreagra sonodinimiciúil na sféaróid siadaí atá bunaithe ar chuimsiú sféarúil leaisteacha atá ag fás i dtimpeallacht fíocháin gnáth.Níos cruinne, rinneadh na hairíonna leaisteacha a bhaineann le céim an meall a chinneadh bunaithe ar na torthaí teoiriciúla agus turgnamhacha a fuair roinnt údair i saothar roimhe seo.Ina measc, rinneadh staidéar ar éabhlóid na sféaróidí meall soladach a fhástar in vivo i meáin ilchineálach trí mhúnlaí meicniúla neamhlíneacha 41,43,44 a chur i bhfeidhm i gcomhar le dinimic interspecies chun forbairt maiseanna meall agus strus intratumoral gaolmhar a thuar.Mar a luadh thuas, tá fás (m.sh., réamhshíneadh neamhleaisteach) agus strus iarmharach ina chúis le hathmhúnlú forásach ar airíonna an ábhair meall, rud a athraíonn a fhreagairt fhuaimiúil freisin.Tá sé tábhachtach a thabhairt faoi deara go bhfuil i tag.41 léiríodh comh-éabhlóid an fháis agus an strus soladach i siadaí i bhfeachtais thurgnamhacha i múnlaí ainmhithe.Go háirithe, dheimhnigh comparáid idir stiffness na maiseanna meall chíche resected ag céimeanna éagsúla leis an stiffness a fhaightear trí dhálaí comhchosúla a atáirgeadh i silico ar mhúnla eiliminte críochta sféarúil leis na toisí céanna agus ag cur san áireamh an réimse struis iarmharach tuartha an modh atá beartaithe. bailíocht múnla..Sa obair seo, úsáidtear torthaí teoiriciúla agus turgnamhacha a fuarthas roimhe seo chun straitéis theiripeach fhorbartha nua a fhorbairt.Go háirithe, ríomhadh méideanna tuartha le hairíonna friotaíochta éabhlóideach comhfhreagracha anseo, a úsáideadh mar sin chun meastachán a dhéanamh ar na raonta minicíochta a bhfuil maiseanna siadaí atá leabaithe i dtimpeallacht an óstaigh níos íogaire.Chuige sin, rinneamar imscrúdú mar sin ar iompar dinimiciúil an mhais meall ag céimeanna éagsúla, a glacadh ag céimeanna éagsúla, ag cur táscairí fuaimiúla san áireamh i gcomhréir leis an bprionsabal scaipthe a nglactar leis go ginearálta mar fhreagra ar spreagthaigh ultrasonaic agus béim a chur ar fheiniméin athshondacha féideartha an sféaróideach. .ag brath ar meall agus ósta Difríochtaí fáis-spleách ar stiffness idir fíocháin.
Mar sin, múnlaíodh maiseanna siadaí mar sféir leaisteacha de gha \(a\) i dtimpeallacht leaisteacha máguaird an óstaigh bunaithe ar shonraí turgnamhacha a thaispeánann conas a fhásann struchtúir urchóideacha toirtiúla in situ i gcruthanna sféarúla.Ag tagairt do Fíor 1, agus na comhordanáidí sféarúla \(\{ r,\theta ,\varphi \}\) á n-úsáid (nuair a sheasann \(\theta\) agus \(\varphi\) don uillinn aimhrialtacht agus don uillinn azimuth faoi seach), is féidir an áitíonn fearann ​​meall Réigiún leabaithe sa spás sláintiúil \({ \ mathcal {V}}_{T} = \ { ( r , \ theta , \ varphi ): r \ le a \} \ ) réigiún gan teorainn \({ \ mathcal { V} }_{H} = \{ (r,\theta,\varphi):r> a\}\).Ag tagairt don Fhaisnéis Fhorlíontach (IR) chun cur síos iomlán a dhéanamh ar an tsamhail mhatamaiticiúil bunaithe ar an mbonn leaistedinimiciúil seanbhunaithe a tuairiscíodh i go leor litríochta45,46,47,48, breithnímid anseo ar fhadhb arb iad is sainairíonna é mód ascalaithe aisshiméadrach.Tugann an toimhde seo le tuiscint go bhfuil gach athróg laistigh den siadaí agus réimsí sláintiúla neamhspleách ar an gcomhordanáid azimuthal \(\varphi\) agus nach dtarlaíonn aon saobhadh sa treo seo.Dá bhrí sin, is féidir na réimsí díláithrithe agus struis a fháil ó dhá acmhainn scálach \(\phi = \hat{\phi}\left( {r,\theta} \right)e^{{ – i \omega {\kern 1pt } t }}\) agus \(\chi = \hat{\chi }\left( {r,\theta } \right)e^{{ – i\omega {\kern 1pt} t }}\), tá siad faoi ​​seach a bhaineann le fadtonn agus tonn lomadh, an t-am comhtharlú t idir an borrtha \(\theta \) agus an uillinn idir treo na toinne teagmhais agus an veicteoir suímh \({\mathbf {x))\) ( mar a thaispeántar i bhfíor 1) agus seasann \(\omega = 2\pi f\) don mhinicíocht uilleach.Go háirithe, déantar an réimse teagmhais a shamhaltú le tonn an eitleáin \(\phi_{H}^{(in)}\) (a tugadh isteach sa chóras SI freisin, i gcothromóid (A.9)) ag iomadú isteach i dtoirt an choirp de réir abairt an dlí
áit a bhfuil \(\phi_{0}\) an paraiméadar aimplitiúid.Is í an fhairsingiú sféarúil ar thonn eitleáin theagmhais (1) ag baint úsáide as feidhm tonnta sféarúil an argóint chaighdeánach:
Nuair is í \(j_{n}\) an fheidhm sféarúil Bessel den chéad chineál ordaithe \(n\), agus is é \(P_{n}\) an iltéarmach Legendre.Tá cuid den tonn teagmhais den sféar infheistíochta scaipthe sa mheán máguaird agus forluí ar an réimse teagmhais, agus tá an chuid eile scaipthe laistigh den sféar, ag cur lena chreathadh.Chun seo a dhéanamh, réitigh armónach na cothromóide tonnta \(\nabla^{2} \hat{\phi } + k_{1}^{2} { \mkern 1mu} \hat{ \phi } = 0\,\ ) agus \(\ nabla^{2} { \mkern 1mu} \hat{\chi } + k_{2}^{2} \hat{\chi } = 0\), arna sholáthar mar shampla ag Eringen45 (féach freisin SI ) féadfaidh siad meall agus réimsí sláintiúla a chur in iúl.Go háirithe, admhaíonn tonnta fairsingithe scaipthe agus tonnta isavalamacha a ghintear sa mheán óstaigh \(H\) a bhfuinneamh féideartha faoi seach:
Ina measc, úsáidtear feidhm sféarúil Hankel den chéad chineál \(h_{n}^{(1)}\) chun an tonn scaipthe atá ag dul as oifig a mheas, agus \(\alpha_{n}\) agus \(\beta_{ n}\ ) na comhéifeachtaí anaithnide.sa chothromóid.I gcothromóidí (2)–(4), seasann na téarmaí \(k_{H1}\) agus \(k_{H2}\) líon na dtonnta de dhréachtú tearc-thonnta agus de thrasthonnta i bpríomhlimistéar an choirp, faoi seach ( féach SI).Tá an fhoirm ag réimsí comhbhrúite taobh istigh den meall agus shifts
Nuair a sheasann \(k_{T1}\) agus \(k_{T2}\) na huimhreacha fadtonnta agus trasnaí sa réigiún meall, agus is iad na comhéifeachtaí anaithnide \( \ gamma_{ n} { \mkern 1mu} \ ), \(\eta_{n} {\mkern 1mu}\).Bunaithe ar na torthaí seo, is saintréithe de réigiúin shláintiúla san fhadhb atá á meas iad comhpháirteanna gathacha neamh-nialasacha agus imlíneacha, mar \(u_{Hr}\) agus \(u_{H\theta}\) (\(u_{). H\ varphi } \ ) níl an toimhde siméadrachta ag teastáil a thuilleadh) — is féidir é a fháil ón gcoibhneas \(u_{Hr} = \partial_{r} \left( {\phi + \partial_{r} (r\chi ) } \right) + k_}^{2 } { \mkern 1mu} r\chi\) agus \(u_{H\theta} = r^{- 1} \partial_{\theta} \left({\phi + \partial_{ r } ( r \ chi ) } \right) \) trí \(\phi = \phi_{H}^{(i)} + \phi_{H}^{(s)}\) agus \) a fhoirmiú agus \ ( \chi = \chi_ {H} ^ {(s)}\) (féach IR le haghaidh díorthú mionsonraithe matamaitice).Ar an gcaoi chéanna, má chuirtear in ionad \(\phi = \phi_{T}^{(s)}\) agus \(\chi = \chi_{T}^{(s)}\) {Tr} = \partial_{r} \clé( {\phi + \partial_{r} (r\chi)} \right) + k_{T2}^{2} {\mkern 1mu} r\chi\) agus \(u_{T\theta} = r^{-1}\partial _{\theta }\left({\phi +\partial_{r}(r\chi)}\ar dheis)\).
(Clé) Céimseata meall sféarúil a fhástar i dtimpeallacht shláintiúil trína iomadaíonn réimse teagmhais, (ar dheis) Éabhlóid chomhfhreagrach ar an gcóimheas stiffness meall-óstach mar fheidhm de gha meall, sonraí tuairiscithe (arna oiriúnú ó Carotenuto et al. 41) ó i dtástálacha comhbhrú fuarthas vitro ó siadaí cíche soladacha ionaclaithe le cealla MDA-MB-231.
Ag glacadh le hábhair líneacha leaisteacha agus iseatrópacha, déanfaidh na comhpháirteanna struis neamh-nialasacha sna réigiúin shláintiúla agus siadaí, ie \(\sigma_{Hpq}\) agus \(\sigma_{Tpq}\) - cloí le dlí ginearálaithe Hooke, ós rud é go bhfuil atá difriúil ó thaobh moduli Lamé , arb iad is sainairíonna iad leaisteachas óstaigh agus siadaí, sainithe mar \(\{ \mu_{H}, \,\lambda_{H} \}\) agus \(\{ \mu_{T}, \, \lambda_ {T} \ }\) (féach Cothromóid (A.11) le haghaidh slonn iomlán na gcomhpháirteanna struis a léirítear in IR).Go háirithe, de réir na sonraí i dtagairt 41 agus a chuirtear i láthair i bhFíor 1, léirigh siadaí atá ag fás athrú ar na tairisigh leaisteachas fíocháin.Mar sin, déantar díláithriúcháin agus struis sna réigiúin óstaigh agus siadaí a chinneadh go hiomlán suas go dtí sraith de thairisigh anaithnid \({{ \varvec{\upxi}}}_{n} = \{ \alpha_{n} ,{\mkern 1mu } \ beta_{ n} { \ mkern 1mu} \gamma_{ n} , \eta_{ n} \} \ ) tá toisí gan teorainn go teoiriciúil.Chun na veicteoirí comhéifeachta seo a aimsiú, tugtar isteach comhéadain oiriúnacha agus coinníollacha teorann idir an meall agus na limistéir shláintiúla.Ag glacadh leis go bhfuil ceangal foirfe ag an gcomhéadan meall-óstach \(r = a \), tá na coinníollacha seo a leanas ag teastáil le haghaidh leanúnachas díláithriúcháin agus strusanna:
Déanann Córas (7) córas cothromóidí le réitigh gan teorainn.Ina theannta sin, braithfidh gach coinníoll teorann ar an aimhrialtacht \(\theta\).Chun an fhadhb luach teorann a laghdú go fadhb iomlán ailgéabrach le \(N\) tacair de chórais dúnta, gach ceann acu san anaithnid \({{\varvec{\upxi}}}_{n} = \{ \alpha_ {n},{ \mkern 1mu} \beta_{n} {\mkern 1mu} \gamma_{n}, \eta_{n} \}_{n = 0,…,N}\) (le \( N \) go \infty \), go teoiriciúil), agus chun deireadh a chur le spleáchas na gcothromóidí ar théarmaí triantánacha, scríobhtar coinníollacha an chomhéadain i bhfoirm lag agus úsáid á baint as orthogonality polynomials Legendre.Go háirithe, iolraítear an chothromóid (7)1,2 agus (7)3,4 faoi \(P_{n} \left( {\cos \theta} \right)\) agus \(P_{n}^{ 1} \left( { \cos\theta} \ar dheis) \) agus ansin comhtháthú idir \(0\) agus \(\pi\) ag baint úsáide as féiniúlachtaí matamaitice:
Mar sin, cuireann riocht an chomhéadain (7) córas cothromóid chearnach ailgéabrach ar ais, ar féidir é a chur in iúl i bhfoirm maitrís mar \({ \ mathbb{D}}_{ n} (a) \cdot {{ \varvec{ \upxi }} } _{ n} = { \mathbf{q}}_{n} (a)\) agus faigh an anaithnid \({{\varvec{\upxi}}}_{n}\ ) trí riail Cramer a réiteach .
Chun an flosc fuinnimh atá scaipthe ag an sféar a mheas agus faisnéis a fháil faoina fhreagra fuaimiúil bunaithe ar shonraí ar an réimse scaipthe atá ag iomadú sa mheán óstach, is díol spéise cainníocht fhuaimiúil, atá ina thrasghearradh scaipthe bistatic normalaithe.Go háirithe, cuireann an trasghearradh scaipthe, a shonraítear \(s), in iúl an cóimheas idir an chumhacht fhuaimiúil a tharchuireann an comhartha scaipthe agus an roinnt fuinnimh a iompraíonn an tonn teagmhais.Maidir leis seo, is é méid na feidhme crutha \(\left| {F_{\infty} \left(\theta \right)} \right|^{2}\) cainníocht a úsáidtear go minic i staidéar a dhéanamh ar mheicníochtaí fuaimiúla leabaithe i leacht nó soladach Scaipeadh rudaí sa dríodar.Níos cruinne, sainmhínítear aimplitiúid na feidhme cruth mar an trasghearradh scaipthe difreálach \ (ds \) in aghaidh an aonaid achair, atá difriúil ó ghnáth go treo iomadaithe na tonn teagmhais:
áit a seasann \(f_{n}^{pp}\) agus \(f_{n}^{ps}\) an fheidhm mhódúil, a thagraíonn don chóimheas idir chumhachtaí na fadtoinne agus na toinne scaipthe i gcoibhneas leis an tugtar P-tonn teagmhais sa mheán glactha, faoi seach, leis na sloinn seo a leanas:
Is féidir staidéar neamhspleách a dhéanamh ar fheidhmeanna páirttonnta (10) de réir teoiric scaipthe athshondach (RST) 49,50,51,52, rud a fhágann gur féidir an sprioc-leaisteachas a scaradh ón réimse iomlán fáin agus staidéar á dhéanamh ar mhodhanna éagsúla.De réir an mhodha seo, is féidir feidhm na foirme módúla a dhianscaoileadh ina dhá chuid chothroma, eadhon \(f_{n} = f_{n}^{(res)} + f_{n}^{(b)}\ ) go bhfuil baint acu leis na haimplitiúidí athshonracha agus neamhshonracha sa chúlra, faoi seach.Baineann feidhm cruth an mhodh athshondach le freagra an sprioc, agus is gnách go mbaineann an cúlra le cruth an scaiptheora.Chun an chéad fhoirmiú den sprice do gach mód a bhrath, aimplitiúid na feidhme crutha athshondais mhódúil \(\left| {f_{n}^{(res)} \left( \theta \right)} \right|\ ) ríomhtar ag glacadh leis go bhfuil cúlra crua, comhdhéanta de sféir dho-thruaillithe in ábhar óstach leaisteach.Tá an hipitéis seo spreagtha ag an bhfíric go bhfuil, go ginearálta, an dá stiffness agus dlús a mhéadú le fás an mais meall mar gheall ar an strus compressive iarmharach.Mar sin, ag leibhéal dian fáis, meastar go mbeidh an cóimheas impedance \(\rho_{T} c_{1T} /\rho_{H} c_{1H}\) níos mó ná 1 i gcás fhormhór na siadaí macrascópacha soladacha a fhorbraíonn go bog. fíocháin.Mar shampla, Krouskop et al.Thuairiscigh 53 cóimheas de thart ar 4 mhodal ailse le gnáthmhodal d'fhíochán próstatach, agus mhéadaigh an luach seo go 20 i gcás samplaí fíocháin chíche.Is cinnte go n-athraíonn na caidrimh seo bacainn fhuaimiúil an fhíocháin, mar atá léirithe ag anailís ar elastagrafaíocht54,55,56, agus d’fhéadfadh baint a bheith acu le ramhrú fíocháin logánta de bharr hipeariomadú siadaí.Breathnaíodh an difríocht seo go turgnamhach freisin le tástálacha comhbhrú simplí ar bhloic siadaí cíche a fhástar ag céimeanna éagsúla32, agus is féidir athmhúnlú an ábhair a leanúint go maith le samhlacha trasspeicis thuarthacha de shiadaí neamhlíneacha a fhásann43,44.Baineann na sonraí stiffness a fhaightear go díreach le héabhlóid modúl Young siadaí soladacha de réir na foirmle \(E_{T} = S\clé( {1 – \nu ^{2} } \right)/a\sqrt \ varepsilon\ )(sféir le ga \(a\), stiffness \(S\) agus cóimheas Poisson \(\nu\) idir dhá phláta dochta 57, mar a thaispeántar i bhFíor 1).Mar sin, is féidir tomhais impedance fuaimiúla a fháil ar an meall agus an óstaigh ag leibhéil éagsúla fáis.Go háirithe, i gcomparáid le modulus gnáthfhíocháin comhionann le 2 kPa i bhFíor 1, d'eascair méadú ó thart ar 10 kPa go 16 kPa ar mhodúl leaisteacha siadaí cíche sa raon toirte de thart ar 500 go 1250 mm3, is é sin. comhsheasmhach leis na sonraí tuairiscithe.i dtagairtí 58, 59 fuarthas amach gurb é an brú i samplaí fíocháin chíche ná 0.25–4 kPa le réamh-chomhbhrú ag dul in olcas.Glac leis freisin gurb é an cóimheas Poisson d'fhíochán beagnach do-chomhbhrúite ná 41.60, rud a chiallaíonn nach n-athraíonn dlús an fhíocháin go mór de réir mar a mhéadaíonn an toirt.Go háirithe, úsáidtear an meándlús mais daonra \(\rho = 945\,{\text{kg}}\,{\text{m}}^{ – 3}\)61.Leis na cúinsí seo, féadann stiffness glacadh le modh cúlra ag baint úsáide as an slonn seo a leanas:
Nuair is féidir an tairiseach anaithnid \(\widehat{{{\varvec{\upxi))))_{n} = \{\delta_{n} ,\upsilon_{n} \}\) a ríomh agus an leanúnachas á chur san áireamh claonadh ( 7 )2,4, is é sin, tríd an gcóras ailgéabrach a réiteach \(\widehat{{\mathbb{D}}}_{n} (a) \cdot \widehat{({\varvec{\upxi}} } } _{ n } = \widehat{{\mathbf{q}}_{n} (a)\) a bhaineann le mionaoisigh\(\widehat{{\mathbb{D}}}_{n}(a) = \ { { \ mathbb{D}}_{ n} (a)\}_{{\{ (1,3),(1,3) \} }}\) agus an veicteoir colún simplithe comhfhreagrach\(\widehat { { \mathbf {q}}}_{ n} (а) \) Soláthraíonn sé eolas bunúsach sa chothromóid. \ clé n}^{pp(b)} \left( \theta \right)} \right|\) agus \( \clé|{f_{n}^{{\clé( {res} \right)\,ps} } \left( \theta \right)} \right|= \left|{f_{ n}^{ps} \left( \theta \right) - f_{ n}^{ps(b)} \left( \ tagraíonn theta \right)} \right|\) do excitation P-tonn agus machnamh P- agus S-tonn, faoi seach.Ina theannta sin, measadh gurb é \(\theta = \pi\) an chéad aimplitiúid, agus measadh gurb é an dara aimplitiúid \(\theta = \ pi/4\).Trí airíonna comhdhéanamh éagsúla a luchtú.Léiríonn Fíor 2 go bhfuil gnéithe athshonracha sféaróid siadaí suas le thart ar 15 mm ar trastomhas comhchruinnithe go príomha sa bhanna minicíochta 50-400 kHz, rud a léiríonn an fhéidearthacht ultrafhuaime íseal-minicíochta a úsáid chun excitation meall athshondach a spreagadh.cealla.A lán.Sa bhanda minicíochta seo, léirigh an anailís RST foirmithe aonmhód do mhodhanna 1 go 6, aibhsithe i bhFíor 3. Anseo, taispeánann tonnta pp- agus ps-scaipthe foirmithe den chéad chineál, a tharlaíonn ag minicíochtaí an-íseal, a mhéadaíonn ó thart ar 20 kHz don mhód 1 go dtí thart ar 60 kHz do n = 6, rud a léiríonn aon difríocht shuntasach i ga sféar.Mecann an fheidhm athshondach ps ansin, agus soláthraíonn an meascán d’fhoirmeacha aimplitiúid mhóra pp tréimhsiúlacht de thart ar 60 kHz, rud a léiríonn athrú minicíochta níos airde le huimhir mód méadaithe.Rinneadh na hanailísí go léir trí úsáid a bhaint as bogearraí ríomhaireachta Mathematica®62.
Léirítear na feidhmeanna foirmeacha backscatter a fhaightear ó mhodúl tumaí cíche de mhéideanna éagsúla i bhFíor 1, áit a gcuirtear béim ar na bannaí scaipthe is airde ag cur san áireamh forshuíomh mód.
Athshondas na modhanna roghnaithe ó \(n = 1\) go \(n = 6\), arna ríomh ar excitation agus frithchaitheamh na P-tonn ag méideanna siadaí éagsúla (cuair dhubh ó \(\clé | {f_{ n} ^ {{\clé( {res} \deas)\,pp}} \left( \pi \right)} \right| = \clé|. f_{ n }^{pp(b)} \left( \pi \right)} \right|\)) agus excitation P-tonn agus frithchaitheamh S-tonn (cuair liath tugtha ag feidhm cruth módúil \( \clé | { f_{ n }^{{ \left( {res} \right)\,ps}} \left( {\pi /4} \right)} \right| = \clé|. \left( {\pi /4} \right) - f_{ n}^{ps(b)} \left( {\pi /4} \right)} \right |\)).
Is féidir le torthaí na réamhanailíse seo ag baint úsáide as coinníollacha iomadaithe i bhfad-réimse treoir a thabhairt do roghnú minicíochtaí tiomána ar leith sna insamhaltaí uimhriúla seo a leanas chun staidéar a dhéanamh ar éifeacht strus microvibration ar mhais.Léiríonn na torthaí gur féidir le calabrú na minicíochtaí optamach a bheith sainiúil do chéim le linn fáis siadaí agus gur féidir é a chinneadh trí úsáid a bhaint as torthaí samhlacha fáis chun straitéisí bithmheicniúla a úsáidtear i dteiripe galair a bhunú chun athmhúnlú fíocháin a thuar i gceart.
Tá dul chun cinn suntasach sa nanaitheicneolaíocht ag tiomáint an phobail eolaíochta chun réitigh agus modhanna nua a aimsiú chun feistí leighis mion-ionracha agus íosta a fhorbairt le haghaidh feidhmeanna in vivo.Sa chomhthéacs seo, léirigh teicneolaíocht LOF cumas iontach chun cumais snáithíní optúla a leathnú, rud a chuir ar chumas feistí snáthoptaice nua íosta ionracha a fhorbairt le haghaidh feidhmeanna eolaíochta beatha21, 63, 64, 65. An smaoineamh ar ábhair 2D agus 3D a chomhtháthú. le hairíonna ceimiceacha, bitheolaíocha agus optúla inmhianaithe ar na taobhanna 25 agus/nó foircinn 64 de shnáithíní optúla a bhfuil smacht iomlán spásúil acu ag an nana-scála, tagann aicme nua nanaiptóidí snáthoptaice chun cinn.tá raon leathan feidhmeanna diagnóiseacha agus teiripeacha aige.Is díol spéise é, mar gheall ar a n-airíonna geoiméadracha agus meicniúla (trasghearradh beag, cóimheas mór gné, solúbthacht, meáchan íseal) agus bith-chomhoiriúnacht ábhar (gloine nó polaiméirí de ghnáth), tá snáithíní optúla oiriúnach go maith lena gcur isteach i snáthaidí agus cataitéir.Feidhmchláir leighis20, ag réiteach an bhealaigh le haghaidh fís nua den “ospidéal snáthaidí” (féach Fíor 4).
Go deimhin, mar gheall ar na céimeanna saoirse a thugann teicneolaíocht LOF, trí úsáid a bhaint as comhtháthú micrea- agus nanastruchtúir a dhéantar as ábhair mhiotalacha agus / nó thréleictreacha éagsúla, is féidir snáithíní optúla a fheidhmiú i gceart le haghaidh feidhmeanna sonracha a thacaíonn go minic le excitation mód athshondach., Tá an réimse solais 21 suite go láidir.Is féidir le srianadh an tsolais ar scála fothonnta, go minic i gcomhcheangal le próiseáil cheimiceach agus/nó bhitheolaíoch63 agus comhtháthú ábhar íogair ar nós polaiméirí cliste65,66 rialú ar idirghníomhaíocht an tsolais agus an ábhair a fheabhsú, rud a d’fhéadfadh a bheith úsáideach chun críocha teiripeacha.Is léir go mbraitheann rogha cineáil agus méid na gcomhpháirteanna/na n-ábhar comhtháite ar na paraiméadair fhisiceacha, bhitheolaíocha nó cheimiceacha atá le brath21,63.
Cumasóidh comhtháthú tóireadóirí LOF isteach i snáthaidí leighis a dhírítear chuig suíomhanna sonracha sa chorp bithóipsí sreabhán agus fíocháin áitiúla in vivo, rud a cheadóidh cóireáil áitiúil chomhuaineach, ag laghdú fo-iarmhairtí agus ag méadú éifeachtúlachta.I measc na ndeiseanna féideartha tá braite bithmhóilíní éagsúla a scaiptear, lena n-áirítear ailse.bithmharcóirí nó microRNAnna (miRNAs)67, sainaithint fíocháin ailse ag baint úsáide as speictreascópacht líneach agus neamhlíneach amhail speictreascópacht Raman (SERS)31, íomháú fótafhuaimneach ardtaifigh22,28,68, máinliacht léasair agus ablation69, agus drugaí seachadta áitiúla ag baint úsáide as solas27 agus treoir uathoibríoch snáthaidí isteach sa chorp daonna20.Is fiú a thabhairt faoi deara, cé go seachnaíonn úsáid snáithíní optúla na míbhuntáistí tipiciúla a bhaineann le modhanna “clasaiceacha” bunaithe ar chomhpháirteanna leictreonacha, amhail an gá atá le naisc leictreacha agus láithreacht trasnaíochta leictreamaighnéadacha, ceadaíonn sé seo braiteoirí LOF éagsúla a chomhtháthú go héifeachtach sa córas.snáthaid leighis amháin.Ní mór aird ar leith a thabhairt ar éifeachtaí díobhálacha a laghdú mar thruailliú, trasnaíocht optúil, bacainní fisiceacha a chuireann faoi deara éifeachtaí crosstalk idir feidhmeanna éagsúla.Mar sin féin, tá sé fíor freisin nach gá go leor de na feidhmeanna a luaitear a bheith gníomhach ag an am céanna.Fágann an ghné seo gur féidir trasnaíocht a laghdú ar a laghad, rud a chuireann srian ar an tionchar diúltach ar fheidhmíocht gach taiscéalaí agus ar chruinneas an nós imeachta.Ligeann na cúinsí seo dúinn féachaint ar choincheap an “snáthaid san ospidéal” mar fhís shimplí chun bonn láidir a leagan don chéad ghlúin eile de shnáthaidí teiripeacha sna heolaíochtaí beatha.
Maidir leis an iarratas sonrach a phléitear sa pháipéar seo, sa chéad chuid eile déanfaimid imscrúdú uimhriúil ar chumas snáthaide leighis tonnta ultrasonaic a dhíriú isteach i bhfíocháin an duine ag baint úsáide as a iomadú feadh a ais.
Rinneadh iomadú tonnta ultrasonaic trí shnáthaid leighis a líonadh le huisce agus a cuireadh isteach i bhfíocháin bhoga (féach an léaráid i bhFíor 5a) a shamhaltú trí úsáid a bhaint as bogearraí tráchtála Comsol Multiphysics bunaithe ar an modh eiliminte críochta (FEM)70, áit a ndéantar an tsnáthaid agus an fíochán a shamhaltú. mar thimpeallacht leaisteacha líneach.
Ag tagairt do Fíor 5b, déantar an tsnáthaid a shamhaltú mar shorcóir log (ar a dtugtar “cannula freisin”) déanta as cruach dhosmálta, ábhar caighdeánach do shnáthaidí leighis71.Go háirithe, múnlaíodh é le modulus Young E = 205 GPa, cóimheas Poisson ν = 0.28, agus dlús ρ = 7850 kg m −372.73.Go céimseatúil, tá fad L, trastomhas inmheánach D (ar a dtugtar “imréiteach”) agus tiús bhalla t.Ina theannta sin, meastar go bhfuil barr an tsnáthaid claonta ag uillinn α maidir leis an treo fadaimseartha (z).Freagraíonn toirt an uisce go bunúsach le cruth réigiún istigh an tsnáthaid.Sa réamhanailís seo, glacadh leis go raibh an tsnáthaid tumtha go hiomlán i réigiún fíocháin (a mheastar go sínfeadh sé ar feadh tréimhse éiginnte), arna mhúnla mar sféar ga rs, a d’fhan seasmhach ag 85 mm le linn gach insamhalta.Níos mine, críochnaíonn muid an réigiún sféarúil le ciseal a mheaitseáil go foirfe (PML), a laghdaíonn ar a laghad tonnta nach dteastaíonn a léirítear ó theorainneacha “samhlacha”.Roghnaigh muid ansin an ga rs ionas go gcuirfí teorainn an fhearainn sféarúil fada go leor ón tsnáthaid gan cur isteach ar an réiteach ríomhaireachtúil, agus beag go leor chun nach gcuirfí isteach ar chostas ríomh an insamhalta.
Cuirtear aistriú fadaimseartha armónach de mhinicíocht f agus aimplitiúid A i bhfeidhm ar theorainn íochtair chéimseata an stílis;is ionann an cás seo agus spreagadh ionchuir a chuirtear i bhfeidhm ar an gcéimseata ionsamhlaithe.Ag teorainneacha atá fágtha den tsnáthaid (i dteagmháil le fíochán agus uisce), meastar go n-áiríonn an tsamhail a nglactar leis caidreamh idir dhá fheiniméin fhisiceacha, ceann acu a bhaineann le meicnic struchtúrach (do limistéar an tsnáthaid), agus an ceann eile go meicnic struchtúrach.(don réigiún aigéadach), mar sin déantar na coinníollacha comhfhreagracha a fhorchur ar an bhfuaimíocht (do uisce agus don réigiún aigéadach)74.Go háirithe, bíonn creathadh beaga a chuirtear i bhfeidhm ar an suíochán snáthaide ina gcúis le corraíl bheaga voltais;mar sin, ag glacadh leis go n-iompraíonn an tsnáthaid mar mheán leaisteach, is féidir an veicteoir díláithrithe U a mheas ón gcothromóid leaistinimiciúil cothromaíochta (Navier)75.Cruthaíonn ascaluithe struchtúracha na snáthaide athruithe ar an mbrú uisce laistigh di (a mheastar a bheith ina stad inár múnla), agus mar thoradh air sin iomadaíonn tonnta fuaime i dtreo fadaimseartha na snáthaide, ag cloí go bunúsach le cothromóid Helmholtz76.Mar fhocal scoir, ag glacadh leis go bhfuil na héifeachtaí neamhlíneacha i bhfíocháin neamhbhríoch agus go bhfuil aimplitiúid na dtonnta lomadh i bhfad níos lú ná aimplitiúid na dtonnta brú, is féidir cothromóid Helmholtz a úsáid freisin chun iomadú tonnta fuaimiúla i bhfíocháin bhog a shamhaltú.Tar éis an chomhfhogasaithe seo, meastar an fíochán mar leacht77 le dlús 1000 kg/m3 agus luas fuaime 1540 m/s (gan aird a thabhairt ar éifeachtaí damála a bhraitheann ar mhinicíocht).Chun an dá réimse fisiceacha seo a nascadh, is gá a chinntiú go bhfuil leanúnachas gnáthghluaiseachta ag teorainn an soladach agus an leachta, an chothromaíocht statach idir brú agus strus ingearach le teorainn an tsóid, agus an strus tadhlaíoch ag teorainn an tsóid. ní mór leacht a bheith comhionann le nialas.75 .
Inár n-anailís, déanaimid imscrúdú ar iomadú tonnta fuaimiúla feadh snáthaide faoi choinníollacha seasta, ag díriú ar thionchar geoiméadracht na snáthaide ar astú tonnta taobh istigh den fhíochán.Go háirithe, rinneamar imscrúdú ar thionchar trastomhas istigh an tsnáthaid D, an fad L agus an uillinn bevel α, ag coinneáil an tiús t socraithe ag 500 µm do gach cás a ndearnadh staidéar air.Tá an luach t seo gar don tiús bhalla caighdeánach tipiciúil 71 le haghaidh snáthaidí tráchtála.
Gan caillteanas ginearáltachta, tógadh minicíocht f an díláithrithe armónach a cuireadh i bhfeidhm ar bhonn na snáthaide cothrom le 100 kHz, agus ba é an aimplitiúid A 1 μm.Go háirithe, socraíodh an mhinicíocht go 100 kHz, atá ag teacht leis na meastacháin anailíseacha a thugtar sa rannán “Anailís scaipthe ar mhaiseanna siadaí sféarúla chun minicíochtaí ultrafhuaime atá ag brath ar fhás a mheas”, áit ar thángthas ar iompar athshondais de mhais siadaí i an raon minicíochta 50-400 kHz, agus an aimplitiúid scaipthe is mó dírithe ar mhinicíochtaí níos ísle timpeall 100-200 kHz (féach Fíor. 2).
Ba é an chéad pharaiméadar a ndearnadh staidéar air ná trastomhas inmheánach D na snáthaide.Ar mhaithe le caoithiúlacht, sainmhínítear é mar chodán slánuimhir den fhad tonn fuaimiúil i gcuas na snáthaide (ie, in uisce λW = 1.5 mm).Go deimhin, is minic a bhíonn feiniméin iomadú tonnta i bhfeistí arb iad is sainairíonna iad ag céimseata ar leith (mar shampla, i dtreoir thonn) ag brath ar shainmhéid na céimseata a úsáidtear i gcomparáid le tonnfhad na toinne iomadaithe.Ina theannta sin, sa chéad anailís, d'fhonn béim níos fearr a chur ar éifeacht an trastomhas D ar iomadú an tonn fuaimiúil tríd an tsnáthaid, mheasamar tip cothrom, ag socrú an uillinn α = 90 °.Le linn na hanailíse seo, socraíodh fad an tsnáthaid L ag 70 mm.
Ar fig.Léiríonn 6a an meándéine fuaime mar fheidhm den pharaiméadar scála gan toise SD, ie D = λW/SD arna mheas i sféar le ga 10 mm agus é dírithe ar bharr na snáthaide comhfhreagrach.Athraíonn an paraiméadar scálaithe SD ó 2 go 6, ie measaimid luachanna D ó 7.5 mm go 2.5 mm (ag f = 100 kHz).Áirítear ar an raon freisin luach caighdeánach 71 le haghaidh snáthaidí leighis cruach dhosmálta.De réir mar a bhíothas ag súil leis, bíonn tionchar ag trastomhas istigh an tsnáthaid ar dhéine na fuaime a astaíonn an tsnáthaid, le huasluach (1030 W/m2) a fhreagraíonn do D = λW/3 (ie D = 5 mm) agus treocht laghdaitheach le laghdú. trastomhas.Ba chóir a chur san áireamh gur paraiméadar geoiméadrach é an trastomhas D a théann i bhfeidhm freisin ar ionradh feiste leighis, agus mar sin ní féidir neamhaird a dhéanamh ar an ngné chriticiúil seo agus an luach is fearr á roghnú.Dá bhrí sin, cé go dtarlaíonn an laghdú ar D mar gheall ar an tarchur níos ísle ar dhéine fuaimiúil sna fíocháin, do na staidéir seo a leanas, an trastomhas D = λW/5, ie D = 3 mm (a fhreagraíonn do chaighdeán 11G71 ag f = 100 kHz) , meastar gur comhréiteach réasúnta é idir cur isteach feiste agus tarchur fuaimdhéine (thart ar 450 W/m2 ar an meán).
Meán-déine na fuaime a astaíonn barr an tsnáthaid (a mheastar a bheith cothrom), ag brath ar thrastomhas istigh na snáthaide (a), fad (b) agus uillinn bevel α (c).Is é 90 mm an fad in (a, c), agus is é 3 mm an trastomhas in (b, c).
Is é an chéad pharaiméadar eile atá le hanailísiú ná fad an tsnáthaid L. Mar a rinneadh sa chás-staidéar roimhe seo, breithnímid uillinn fhéar α = 90° agus déantar an fad a scála mar iolraí den tonnfhad in uisce, .i. breithnigh L = SL λW .Athraítear an paraiméadar scála gan toise SL ó 3 go 7, agus mar sin déantar meastachán ar mheándéine na fuaime a astaíonn barr na snáthaide sa raon faid ó 4.5 go 10.5 mm.Áirítear leis an raon seo luachanna tipiciúla do shnáthaidí tráchtála.Taispeántar na torthaí i bhfíor.6b, a léiríonn go bhfuil tionchar mór ag fad an tsnáthaid, L, ar tharchur déine fuaime i bhfíocháin.Go sonrach, de bharr leas iomlán a bhaint as an bparaiméadar seo bhíothas in ann an tarchur a fheabhsú thart ar ord méide.Go deimhin, sa raon faid anailísithe, glacann an meándéine fuaime ar uasmhéid áitiúil de 3116 W/m2 ag SL = 4 (.i. L = 60 mm), agus comhfhreagraíonn an ceann eile do SL = 6 (.i. L = 90 mm).
Tar éis anailís a dhéanamh ar thionchar trastomhas agus fad an tsnáthaid ar iomadú ultrafhuaime i gcéimseata sorcóireach, dhírigh muid ar thionchar an uillinn bevel ar tharchur déine fuaime i bhfíocháin.Rinneadh measúnú ar mheán-déine na fuaime a thagann as an rinn snáithíní mar fheidhm den uillinn α, ag athrú a luach ó 10 ° (barn géar) go 90 ° (barr cothrom).Sa chás seo, ba é 20 mm ga an sféir chomhtháthaithe timpeall barr measta an tsnáthaid, ionas go gcuirfí barr na snáthaide san áireamh sa toirt a ríomhtar ón meán do gach luach α.
Mar a thaispeántar i bhfíor.6c, nuair a dhéantar an rinn a ghéarú, ie, nuair a laghdaíonn α ag tosú ó 90 °, méadaíonn déine na fuaime tarchurtha, ag baint amach uasluach de thart ar 1.5 × 105 W/m2, a fhreagraíonn do α = 50 °, ie, 2 tá ord méide níos airde i gcoibhneas leis an staid chomhréidh.Le géarú breise ar an rinn (ie, ag α faoi bhun 50°), is gnách go laghdaítear an fhuaimdhéine, ag baint amach luachanna atá inchomparáide le rinn leacaithe.Mar sin féin, cé gur bhreithnigh muid raon leathan uillinneacha bevel le haghaidh ár n-ionsamhlúcháin, is fiú smaoineamh go bhfuil géarú an rinn riachtanach chun an tsnáthaid a chur isteach sa fhíochán a éascú.Go deimhin, is féidir le huillinn bevel níos lú (thart ar 10 °) an fórsa 78 a theastaíonn chun dul isteach i bhfíochán a laghdú.
Chomh maith le luach na déine fuaime a tharchuirtear laistigh den fhíochán, bíonn tionchar ag an uillinn bevel freisin ar threo iomadú na dtonn, mar a thaispeántar sna graif leibhéal brú fuaime a thaispeántar i bhFíor 7a (don rinn cothrom) agus 3b (do 10 ° ).tip beveled), comhthreomhar Déantar an treo fadaimseartha a mheas sa phlána siméadrachta (yz, cf. Fíor 5).Ag foircneacha an dá bhreithniú seo, tá an leibhéal brú fuaime (dá ngairtear 1 µPa) comhchruinnithe go príomha laistigh den chuas snáthaid (ie san uisce) agus radaithe isteach sa fhíochán.Níos mionsonraithe, i gcás tip chomhréidh (Fíor 7a), tá dáileadh leibhéal an bhrú fuaime breá siméadrach maidir leis an treo fadaimseartha, agus is féidir idirdhealú a dhéanamh ar thonnta seasta san uisce a líonadh an corp.Tá an tonn dírithe go fadaimseartha (z-ais), sroicheann an aimplitiúid a luach uasta in uisce (thart ar 240 dB) agus laghdaítear go trasnánach, rud a fhágann go bhfuil maolú thart ar 20 dB ar fad 10 mm ó lár an tsnáthaid.De réir mar a bheifí ag súil leis, briseann tabhairt isteach barr pointeáilte (Fíor 7b) an siméadracht seo, agus “sraonann” frithnóid na dtonnta seasta de réir bharr na snáthaide.Réir dealraimh, bíonn tionchar ag an neamhshiméadracht seo ar dhéine radaíochta an bharr snáthaidí, mar a thuairiscítear níos luaithe (Fíor 6c).Chun an ghné seo a thuiscint níos fearr, rinneadh measúnú ar an déine fuaimiúil feadh líne gearrtha orthogonal go dtí treo fadaimseartha na snáthaide, a bhí suite i bplána siméadrachta na snáthaide agus atá suite ar fad 10 mm ó bharr na snáthaide ( torthaí i bhFíor 7c).Go sonrach, rinneadh comparáid idir dáiltí fuaimdhéine a ndearnadh measúnú orthu ag uillinneacha fiarleaganacha 10°, 20° agus 30° (línte soladacha gorma, dearga agus glasa, faoi seach) leis an dáileadh in aice leis an bhfoirceann cothrom (cuair dhubh poncaithe).Is cosúil go bhfuil an dáileadh déine a bhaineann le snáthaidí cothrom-tipped siméadrach faoi lár an tsnáthaid.Go háirithe, glacann sé luach thart ar 1420 W/m2 ag an lár, ró-shreabhadh de thart ar 300 W/m2 ar fad ~8 mm, agus ansin laghdaítear go dtí luach thart ar 170 W/m2 ag ~30 mm .De réir mar a éiríonn an rinn pointeáilte, roinntear an lobe lárnach i níos mó lobes le déine éagsúil.Go sonrach, nuair a bhí α 30 °, d'fhéadfaí trí pheitil a idirdhealú go soiléir sa phróifíl arna thomhas ag 1 mm ó bharr na snáthaide.Tá an ceann lárnach beagnach i lár an tsnáthaid agus tá luach measta 1850 W / m2 aige, agus tá an ceann is airde ar dheis thart ar 19 mm ón lár agus sroicheann sé 2625 W / m2.Ag α = 20°, tá 2 phríomhlóib: ceann amháin in aghaidh −12 mm ag 1785 W/m2 agus ceann in aghaidh 14 mm ag 1524 W/m2.Nuair a éiríonn an rinn níos géire agus go sroicheann an uillinn 10 °, sroichtear uasmhéid 817 W/m2 ag thart ar -20 mm, agus tá trí lobes eile le déine beagán níos lú le feiceáil ar feadh an phróifíl.
Leibhéal fuaimbhrú sa phlána siméadrachta y–z de shnáthaid a bhfuil foirceann cothrom (a) aici agus bevel 10° (b).(c) Dáileadh déine fuaime a mheastar feadh líne ghearrtha atá ingearach le fadtreo na snáthaide, fad 10 mm ó bharr na snáthaide agus atá suite i bplána na siméadrachta yz.Is é an fad L 70 mm agus an trastomhas D ná 3 mm.
Le chéile, léiríonn na torthaí seo gur féidir snáthaidí leighis a úsáid go héifeachtach chun ultrafhuaime ag 100 kHz a tharchur isteach i bhfíochán bog.Braitheann déine na fuaime astaithe ar chéimseata an tsnáthaid agus is féidir é a bharrfheabhsú (faoi réir na dteorainneacha a fhorchuirtear le ionradh an fheiste deiridh) suas go dtí luachanna sa raon 1000 W/m2 (ag 10 mm).a chuirtear i bhfeidhm ar bhun an tsnáthaid 1. I gcás fritháireamh micriméadair, meastar go gcuirtear an tsnáthaid isteach go hiomlán sa fhíochán bog a shíneann gan teorainn.Go háirithe, cuireann uillinn bevel isteach go láidir ar dhéine agus ar threo iomadú na dtonnta fuaime sa fhíochán, rud a fhágann go príomha orthogonality gearrtha an rinn snáthaidí.
Chun tacú le forbairt straitéisí cóireála meall nua bunaithe ar úsáid teicnící neamh-ionracha leighis, rinneadh anailísiú anailíse agus ríomhaireachtúil ar iomadú ultrafhuaime íseal-minicíochta i dtimpeallacht meall.Go háirithe, sa chéad chuid den staidéar, thug réiteach sealadach elastodinimiciúil deis dúinn staidéar a dhéanamh ar scaipeadh tonnta ultrasonaic i sféaróidí meall soladacha de mhéid aitheanta agus stiffness chun staidéar a dhéanamh ar íogaireacht minicíochta an mhais.Ansin, roghnaíodh minicíochtaí an t-ordú de na céadta kilohertz, agus rinneadh cur i bhfeidhm áitiúil strus tonnchrith sa timpeallacht meall ag baint úsáide as tiomáint snáthaide leighis a mhúnlú in insamhalta uimhriúil trí staidéar a dhéanamh ar thionchar na bpríomhpharaiméadair dearaidh a chinneann aistriú an fhuaimiúil. cumhacht na hionstraime don chomhshaol.Léiríonn na torthaí gur féidir snáthaidí leighis a úsáid go héifeachtach chun fíocháin a ionradaíocht le ultrafhuaime, agus tá dlúthbhaint ag a déine le paraiméadar geoiméadrach an tsnáthaid, ar a dtugtar an tonnfhad fuaimiúil oibre.Go deimhin, méadaíonn an déine ionradaíochta tríd an fíochán le méadú trastomhas inmheánach an tsnáthaid, a bhaint amach uasta nuair a bhíonn an trastomhas trí huaire an tonnfhad.Soláthraíonn fad an tsnáthaid freisin roinnt saoirse chun nochtadh a bharrfheabhsú.Uasmhéadaítear an toradh deiridh go deimhin nuair a shocraítear fad an tsnáthaid chuig iolraí áirithe den tonnfhad oibriúcháin (4 agus 6 go sonrach).Suimiúil go leor, le haghaidh an raon minicíochta spéise, tá na luachanna optamaithe trastomhas agus fad gar dóibh siúd a úsáidtear go coitianta le haghaidh snáthaidí caighdeánacha tráchtála.Bíonn tionchar ag an uillinn bevel, a chinneann géire an tsnáthaid, ar an emissivity freisin, ag buaicphointe thart ar 50 ° agus ag soláthar dea-fheidhmíocht thart ar 10 °, a úsáidtear go coitianta le haghaidh snáthaidí tráchtála..Bainfear úsáid as torthaí insamhalta chun treoir a thabhairt do chur i bhfeidhm agus leas iomlán a bhaint as ardán diagnóiseach intraneedle an ospidéil, ultrafhuaime diagnóiseach agus teiripeach a chomhtháthú le réitigh theiripeacha in-fheiste eile agus idirghabhálacha míochaine beachtais comhoibritheacha a bhaint amach.
Koenig IR, Fuchs O, Hansen G, von Mutius E. agus Kopp MV Cad is leigheas cruinn ann?Eur, eachtrannach.Iris 50, 1700391 (2017).
Collins, FS agus Varmus, H. Tionscnaimh nua sa leigheas beachtais.N. eng.J. Leigheas.372, 793–795 (2015).
Hsu, W., Markey, MK agus Wang, MD.Faisnéisíocht Íomháithe Bithleighis i Ré an Mhíochaine Bheacht: Éachtaí, Dúshláin, agus Deiseanna.subh.cógas.eolas.Ollamh cúnta.20(6), 1010–1013 (2013).
Garraway, LA, Verweij, J. & Ballman, KV Oinceolaíocht beachtais: athbhreithniú.J. Cliniciúil.Oncol.31, 1803–1805 (2013).
Wiwatchaitawee, K., Quarterman, J., Geary, S., agus Salem, A. Feabhsú ar theiripe glioblastoma (GBM) ag baint úsáide as córas seachadta atá bunaithe ar nanacháithníní.AAPS PharmaSciTech 22, 71 (2021).
Aldape K, Zadeh G, Mansouri S, Reifenberger G agus von Daimling A. Glioblastoma: paiteolaíocht, meicníochtaí móilíneacha agus marcóirí.Néaróipeolaíocht Acta.129(6), 829–848 (2015).
Bush, NAO, Chang, SM agus Berger, MS Straitéisí reatha agus todhchaí le haghaidh cóireáil glioma.néar-mháinliacht.Ed.40, 1–14 (2017).