Nature.com сайтына кергәнегез өчен рәхмәт.Сез чикләнгән CSS ярдәме белән браузер версиясен кулланасыз.Иң яхшы тәҗрибә өчен без яңартылган браузерны кулланырга киңәш итәбез (яки Internet Explorer'та туры килү режимын сүндерегез).Моннан тыш, дәвамлы ярдәмне тәэмин итү өчен, без сайтны стильләр һәм JavaScriptсыз күрсәтәбез.
Слайдка өч мәкалә күрсәтүче слайдерлар.Слайдлар аша хәрәкәт итү өчен арткы һәм киләсе төймәләрне кулланыгыз, яки һәр слайд аша хәрәкәт итү өчен ахырдагы слайд контроллер төймәләрен кулланыгыз.
Физика һәм тормыш фәннәренең дисциплинар киселешенә нигезләнеп, төгәл медицинага нигезләнгән диагностик һәм терапевтик стратегияләр күптән түгел медицинаның күп өлкәләрендә, аеруча онкологиядә, яңа инженерлык ысулларының практик кулланылуы аркасында зур игътибар җәлеп иттеләр.Бу кысаларында, УЗИ куллану, төрле масштабларда механик зыян китерү өчен, шешләрдәге яман шеш күзәнәкләренә һөҗүм итү бөтен дөнья галимнәренең игътибарын җәлеп итә.Бу факторларны исәпкә алып, эластодинамик вакыт чишелешләренә һәм санлы симуляцияләргә нигезләнеп, без җирле нурланыш ярдәмендә тиешле ешлыкларны һәм көчләрне сайлау өчен тукымаларда УЗИ таралуның компьютер симуляциясен алдан өйрәнүне тәкъдим итәбез.On-Fiber технологиясе лабораториясе өчен яңа диагностик мәйданчык, больницаның энә дип аталган һәм инде патентланган.Анализ нәтиҗәләре һәм аңа бәйле биофизик күзаллаулар яңа интеграль диагностика һәм терапевтик алымнар өчен юл ача ала, киләчәктә физика өлкәләреннән чыгып, төгәл медицина куллануда төп роль уйный ала.Биология арасында үсә барган синергия башлана.
Күп санлы клиник кушымталарны оптимизацияләү белән пациентларга начар йогынтысын киметү кирәклеге әкренләп барлыкка килә башлады.Бу максаттан, 1, 2, 3, 4, 5 төгәл медицина пациентларга китерелгән препаратлар дозасын киметү стратегик максатка әйләнде, нигездә ике төп алым.Беренчесе пациентның геном профиле буенча эшләнгән дәвалауга нигезләнгән.Икенчесе, онкологиядә алтын стандартка әверелә, аз күләмле наркотик чыгарырга тырышып, системалы наркотиклар китерү процедураларыннан сакланырга, шул ук вакытта җирле терапия ярдәмендә төгәллекне арттырырга.Төп максат - химиотерапия яки радионуклидларны системалы куллану кебек күп терапевтик карашларның тискәре йогынтысын бетерү яки ким дигәндә киметү.Яман шеш төренә, урнашу урынына, нурланыш дозасына һәм башка факторларга карап, хәтта нурланыш терапиясе дә сәламәт тукымаларга зур куркыныч тудырырга мөмкин.Глиобластоманы дәвалауда 6,7,8,9 хирургия төп яман шешне уңышлы бетерә, ләкин метастаз булмаган очракта да, бик кечкенә рак инфилратлары булырга мөмкин.Әгәр алар тулысынча бетерелмәсә, яңа яман шеш авырулары чагыштырмача кыска вакыт эчендә үсә ала.Бу контекстта, югарыда телгә алынган төгәл медицина стратегияләрен куллану кыен, чөнки бу инфилтрларны табу һәм зур мәйданга тарату авыр.Бу киртәләр төгәл медицина белән кабатланмас өчен төгәл нәтиҗәләргә комачаулыйлар, шуңа күрә кайбер очракларда системалы китерү ысуллары өстенлек бирелә, гәрчә кулланылган препаратлар бик югары токсиклылыкка ия ​​булырга мөмкин.Бу проблеманы җиңәр өчен, идеаль дәвалау ысулы минималь инвазив стратегияләрне куллану булыр иде, алар сәламәт тукымаларга тәэсир итмичә рак күзәнәкләренә сайлап һөҗүм итә алалар.Бу аргумент нигезендә, бер күзәнәкле системаларда да, месоскаль гетероген кластерларда да рак һәм сәламәт күзәнәкләргә төрлечә йогынты ясаган УЗИ тибрәнүләрен куллану мөмкин булган чишелеш кебек.
Механик күзлектән караганда, сәламәт һәм яман шеш күзәнәкләре төрле табигый резонант ешлыкларына ия.Бу мөлкәт онкогеник үзгәрешләр белән бәйле, рак күзәнәкләренең циткелет структурасының механик үзлекләре12,13, ә шеш күзәнәкләре уртача, гадәти күзәнәкләргә караганда деформацияләнә.Шулай итеп, стимуллаштыру өчен УЗИ ешлыгын оптималь сайлау белән, сайланган өлкәләрдә китерелгән тибрәнүләр тере яман шеш структураларына зыян китерергә мөмкин, хуҗаның сәламәт мохитенә йогынтысын киметә.Бу әле тулысынча аңлашылмаган эффектлар ультратавышлы (еш кына литотрипсиягә бик охшаган) югары ешлыктагы тибрәнүләр аркасында кайбер кәрәзле структур компонентларны юк итүне һәм механик арыганлыкка охшаган күренеш аркасында кәрәзле зыянны үз эченә ала, ул үз чиратында кәрәзле структураны үзгәртә ала. .программалаштыру һәм механобиология.Бу теоретик чишелеш бик яраклы булып күренсә дә, кызганычка каршы, анекоик биологик структуралар УЗИны турыдан-туры куллануны тыя торган очракларда кулланып булмый, мәсәлән, сөяк булу аркасында интракраниаль кушымталарда, һәм күкрәк шешенең кайбер массалары адипозада урнашкан. тукыма.Атенуация потенциаль терапевтик эффект мәйданын чикләргә мөмкин.Бу проблемаларны җиңәр өчен, УЗИ махсус эшләнгән кондукторлар белән кулланылырга тиеш, алар нурланыш мәйданына мөмкин кадәр азрак инвазив рәвештә барып җитә ала.Шуны истә тотып, без "энә хастаханәсе" дип аталган инновацион технологик платформа булдыру мөмкинлеге белән бәйле идеяларны куллану мөмкинлеген карадык."Иңдәге больница" концепциясе диагностик һәм терапевтик кушымталар өчен минималь инвазив медицина коралын эшләүне үз эченә ала, бер медицина энәсендә төрле функцияләрне берләштереп.Хастаханәнең энә бүлегендә җентекләп тикшерелгәнчә, бу компакт җайланма беренче чиратта 16, 17, 18, 19, 20, 21 җепселле оптик зоналарның өстенлекләренә нигезләнә, алар, характеристикалары аркасында, 20 стандартка кертү өчен яраклы. медицина энәләре, 22 люмен.Lab-on-Fiber (LOF) 23 технологиясе белән тәэмин ителгән сыгылманы кулланып, җепсел миниатюрлаштырылган һәм куллануга әзер диагностика һәм терапевтик җайланмалар, шул исәптән сыеклык биопси һәм тукымалар биопси җайланмалары өчен уникаль мәйданчыкка әйләнә.биомолекуляр ачыклауда 24,25, җиңел дару белән җирле наркотиклар китерү 26,27, югары төгәл җирле УЗИ картинасы28, җылылык терапиясе29,30 һәм спектроскопия нигезендә яман шеш тукымасын ачыклау31.Бу концепция кысаларында, "больницада энә" нигезендә локализация алымын кулланып, без кызыклы төбәктә УЗИ дулкыннарын энә аша УЗИ дулкыннарын тарату ярдәмендә резидент биологик структураларын оптимальләштерү мөмкинлеген тикшерәбез..Шулай итеп, аз интенсив терапевт УЗИ риск өлкәсенә турыдан-туры кулланылырга мөмкин, йомшак тукымалардагы соникат күзәнәкләр һәм кечкенә каты формацияләр өчен минималь инвазивлык белән, югарыда телгә алынган интракраниаль операциядәге кебек, баш сөягенә кечкенә тишек кертелергә тиеш. энә.Соңгы теоретик һәм эксперименталь нәтиҗәләр белән илһамланып, УЗИ кайбер яман шеш авыруларын туктатырга яки тоткарларга мөмкин, 32,33,34 тәкъдим ителгән алым, ким дигәндә, агрессив һәм дәвалау эффектлары арасындагы төп сәүдә нәтиҗәләрен чишәргә ярдәм итә ала.Шуны истә тотып, хәзерге кәгазьдә, без яман шеш авыруына минималь инвазив УЗИ терапиясе өчен больницада энә җайланмасын куллану мөмкинлеген тикшерәбез.Төгәлрәге, үсүгә бәйле УЗИ ешлыгы бүлеген бәяләү өчен сферик шеш массаларының таралу анализында без эластик уртада үскән сферик каты шешләрнең зурлыгын фаразлау өчен яхшы урнаштырылган эластодинамик ысулларны һәм акустик тарату теориясен кулланабыз.материалның үсүенә китергән яңарту аркасында шеш һәм төп тукымалар арасында булган катгыйлык."Энҗедәге больница" бүлеген "Энҗедәге больница" бүлегендә тасвирлаган системабызны тасвирлап, без УЗИ дулкыннарының фаразланган ешлыкларда медицина энәләре аша таралуын анализлыйбыз, аларның санлы моделе өйрәнү өчен әйләнә-тирәне нурландыра. инструментның акустик көчен тапшыруга тәэсир итүче төп геометрик параметрлар (фактик эчке диаметр, энә озынлыгы һәм үткенлеге).Төгәл медицина өчен яңа инженер стратегияләрен эшләргә кирәклеген исәпкә алып, тәкъдим ителгән тикшеренү УЗИны башка чишелешләр белән интеграллаштырылган интеграль терагностик платформа аша китерелгән УЗИ куллану нигезендә яман шеш авыруларын дәвалау өчен яңа корал булдырырга ярдәм итә ала дип санала.Берләштерелгән энә эчендә наркотиклар җибәрү һәм реаль вакытта диагностика кебек берләштерелгән.
УЗИ (УЗИ) стимуляциясе ярдәмендә локальләштерелгән каты шешләрне дәвалау өчен механик стратегияләр бирүнең эффективлыгы 10, 11, 12 бер күзәнәкле системаларга аз интенсив УЗИ тибрәнүләре теоретик һәм эксперименталь рәвештә эшләнгән берничә кәгазьнең максаты булды. ., 32, 33, 34, 35, 36 Вискоэластик модельләрне кулланып, берничә тикшерүче аналитик рәвештә шеш һәм сәламәт күзәнәкләрнең АКШның 10,11,12 диапазонында төрле резонанс чокырлары белән характерланган төрле ешлык реакцияләрен күрсәтүен күрсәттеләр.Бу нәтиҗә шуны күрсәтә: шиш күзәнәкләренә хуҗа мохитне саклаучы механик стимул ярдәмендә сайлап һөҗүм ясарга мөмкин.Бу үз-үзеңне тоту төп дәлилләрнең туры нәтиҗәсе, күпчелек очракта, шеш күзәнәкләре сәламәт күзәнәкләргә караганда җиңелрәк, мөгаен, аларның таралу һәм күченү сәләтен арттыру өчен37,38,39,40.Бер күзәнәк модельләре белән алынган нәтиҗәләргә нигезләнеп, мәсәлән, микроскальдә, рак күзәнәкләренең сайлылыгы гетероген күзәнәк агрегатларының гармоник реакцияләрен санлы өйрәнү аша месоскальда күрсәтелде.Рак күзәнәкләренең һәм сәламәт күзәнәкләрнең төрле процентын тәэмин итеп, күп күзәнәкле агрегатлар йөзләгән микрометр зурлыктагы иерархик яктан төзелгән.Бу агрегатларның месолевелында, кызыксынуның кайбер микроскопик үзенчәлекләре бер күзәнәкләрнең механик тәртибен характерлаучы төп структур элементларның турыдан-туры тормышка ашырылуы аркасында саклана.Аерым алганда, һәр күзәнәк киеренкелеккә нигезләнгән архитектураны куллана, төрле престрессланган циткелет структураларының реакциясен охшату өчен, шуның белән аларның гомуми катгыйлыгына тәэсир итә12,13.Aboveгарыдагы әдәбиятның теоретик фаразлары һәм витро экспериментлары дәртләндергеч нәтиҗәләр бирде, шеш массаларының аз интенсив терапевтик УЗИга (LITUS) сизгерлеген өйрәнергә кирәклеген күрсәтте, һәм шеш массаларының нурланыш ешлыгын бәяләү бик мөһим.сайтта куллану өчен LITUS позициясе.
Ләкин, тукымалар дәрәҗәсендә, аерым компонентның субмакроскопик тасвирламасы котылгысыз рәвештә юкка чыга, һәм шеш тукымасының үзлекләрен макроскопик эффектларны исәпкә алып, массаның үсешен һәм стресска китергән яңарту процессларын эзләү өчен эзлекле ысуллар ярдәмендә эзләргә мөмкин. үсеш.- 41.42 масштабында тукымаларның эластиклыгында үзгәрешләр.Чыннан да, бер күзәнәкле һәм агрегат системалардан аермалы буларак, каты шеш массалары йомшак тукымаларда үсә, калдык стрессларының әкренләп туплануы аркасында үсә, алар гомуми механик үзлекләрне үзгәртә, гомуми катгыйлыкның артуы аркасында, һәм шеш склерозы еш кына фактор булып тора. шешне ачыклау.
Бу уйларны истә тотып, без гадәти тукымалар мохитендә үсә торган эластик сферик инклюзияләр рәвешендә модельләнгән шеш сфероидларының сонодинамик реакциясен анализлыйбыз.Төгәлрәге, шеш этапы белән бәйле эластик үзлекләр кайбер авторларның алдагы әсәрдә алган теоретик һәм эксперименталь нәтиҗәләренә нигезләнеп билгеләнде.Алар арасында, гетероген массакүләм мәгълүмат чараларында вивода үскән каты шеш сфероидларының эволюциясе 41,43,44 сызыклы булмаган механик модельләрне кулланып, шеш массаларының үсешен һәм бәйләнешле стрессны фаразлау өчен интерпекция динамикасы белән берлектә өйрәнелде.Aboveгарыда әйтелгәнчә, үсеш (мәсәлән, инеластик престретинг) һәм калдык стрессы шеш материалының үзлекләрен прогрессив яңартуга китерә, шуның белән аның акустик реакциясен дә үзгәртә.Шунысын да әйтергә кирәк.41 үсемлекнең бергә эволюциясе һәм шешләрдә каты стресс хайван модельләрендәге эксперименталь кампанияләрдә күрсәтелде.Аерым алганда, төрле этапларда резекцияләнгән күк шеш массаларының катгыйлыгын чагыштыру, силикода охшаш шартларны сферик чикләнгән элемент моделендә бер үк үлчәмнәр белән кабатлау һәм фаразланган калдык стресс кырын исәпкә алып, тәкъдим ителгән ысулны раслады. модель дөреслеге..Бу эштә моңа кадәр алынган теоретик һәм эксперименталь нәтиҗәләр яңа эшләнгән терапевтик стратегияне эшләү өчен кулланыла.Аерым алганда, эволюцион каршылык үзенчәлекләре булган фаразланган зурлыклар монда исәпләнде, алар кабул итү мохитенә салынган шеш массалары сизгеррәк булган ешлык диапазонын бәяләү өчен кулланылды.Бу максаттан, без ультратавыш стимулына җавап итеп таралу һәм сфероидның мөмкин булган резонанс күренешләрен күрсәтеп, акустик күрсәткечләрне исәпкә алып, төрле этапларда алынган, төрле этапларда шеш массасының динамик тәртибен тикшердек. .шешкә һәм хуҗага карап тукымалар арасындагы катгыйлыкның үсешкә бәйле аермалары.
Шулай итеп, шеш массалары хуҗаның тирә-юньдәге эластик мохитендә радиусның эластик өлкәләре итеп модельләштерелде, эксперименталь мәгълүматларга нигезләнеп, зур зарарлы структураларның сферик формаларда үсүен күрсәтәләр.Сферик координаталарны кулланып 1-нче рәсемгә мөрәҗәгать итегез \ (\ {r, \ theta, \ varphi \} \) (монда \ (\ theta \) һәм \ (\ varphi \) аномалия почмагын һәм азимут почмагын күрсәтәләр), шиш домены сәламәт мәйданга урнаштырылган Төбәкне били \ ({\ mathcal {V}} _ {T} = \ {(r, \ theta, \ varphi): r \ le a \} \) чикләнмәгән төбәк \ ({\ mathcal { V}} _ {H} = \ {(r, \ theta, \ varphi): r> a \} \).Күпчелек әдәбиятта хәбәр ителгән яхшы урнаштырылган эластодинамик нигездә математик модельнең тулы тасвирламасы өчен өстәмә мәгълүматка (SI) мөрәҗәгать итеп, 45,46,47,48, без монда аксимметрик осылу режимы белән характерланган проблема дип саныйбыз.Бу фараз шеш һәм сәламәт өлкәләрдәге барлык үзгәрүчәннәрнең азимуталь координаталардан бәйсез булуын һәм бу юнәлештә бернинди бозылу булмавын күрсәтә.Димәк, күчерү һәм стресс кырларын ике скаляр потенциалдан алырга мөмкин \ (\ phi = \ hat {\ phi} \ left ({r, \ theta} \ right) e ^ {{- i \ omega {\ kern 1pt} t}} \) һәм \ (\ chi = \ hat {\ chi} \ сул ({r, \ theta} \ уң) e ^ {{- i \ омега {\ ядрә 1pt} t}} \), алар озын дулкын һәм кыру дулкыны белән бәйле, өскә туры килү вакыты t (\ theta \) һәм вакыйга дулкыны юнәлеше һәм позиция векторы арасындагы почмак \ ({\ mathbf {x)) \) () 1 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә) һәм \ (\ омега = 2 \ pi f \) почмак ешлыгын күрсәтәләр.Аерым алганда, вакыйга кыры яссылык дулкыны белән модельләштерелгән \ (\ phi_ {H} ^ {(in)} \) (шулай ук ​​SI системасында кертелгән, тигезләмәдә (A.9)) тән күләменә тарала. закон нигезендә
монда \ (\ phi_ {0} \) амплитуда параметры.Сферик дулкын функциясен кулланып, вакыйга яссы дулкынының сферик киңәюе - стандарт аргумент:
Кайда \ (j_ {n} \) - беренче тәртипнең сферик Бессель функциясе \ (n \), һәм \ (P_ {n} \) - Легенда полиномиалы.Инвестиция өлкәсенең вакыйгалар дулкының бер өлеше тирә-юньгә таралып, вакыйга кырын каплый, калган өлеше өлкә эчендә таралып, аның тибрәнүенә ярдәм итә.Моның өчен дулкын тигезләмәсенең гармоник чишелешләре \ (\ nabla ^ {2} \ hat {\ phi} + k_ {1} ^ {2} {\ mkern 1mu} \ hat {\ phi} = 0 \, \ ) һәм \ (\ nabla ^ {2} {\ mkern 1mu} \ hat {\ chi} + k_ {2} ^ {2} \ hat {\ chi} = 0 \), мәсәлән, Eringen45 тарафыннан бирелгән (шулай ук ​​SI кара ) шеш һәм сәламәт урыннарны күрсәтергә мөмкин.Аерым алганда, хуҗа уртада барлыкка килгән таралган киңәю дулкыннары һәм изоволум дулкыннары үзләренең потенциаль энергияләрен таныйлар:
Алар арасында, беренче төрдәге сферик Ханкель функциясе \ (h_ {n} ^ {(1)} \) чыккан таралган дулкынны карау өчен кулланыла, һәм \ (\ alpha_ {n} \) һәм \ (\ beta_ { n} \) билгесез коэффициентлар.тигезләмәсендә.(2) - (4) тигезләмәләрендә \ (k_ {H1} \) һәм \ (k_ {H2} \) терминнары тәннең төп өлкәсендә сирәк очрый торган һәм трансверс дулкыннарның дулкын саннарын күрсәтәләр ( SI кара).Шеш һәм сменалар эчендә кысу кырлары формага ия
Кайда \ (k_ {T1} \) һәм \ (k_ {T2} \) шеш өлкәсендә озын һәм аркылы дулкын саннарын күрсәтәләр, һәм билгесез коэффициентлар \ (\ gamma_ {n} {\ mkern 1mu} \), \ (\ eta_ {n} {\ mkern 1mu} \).Бу нәтиҗәләргә нигезләнеп, нуль булмаган радиаль һәм әйләнә-тирә күчерү компонентлары карала торган проблемада сәламәт төбәкләргә хас, мәсәлән, \ (u_ {Hr} \) һәм \ (u_ {H \ theta} \) (\ (u_ {) H \ varphi} \) симметрия фаразы кирәк түгел) - бәйләнештән алырга мөмкин (u_ {Hr} = \ өлешчә_ {r} \ сул ({\ phi + \ өлешчә_ {r} (r \ chi) } \ уң) + k _} ^ {2} {\ mkern 1mu} r \ chi \) һәм \ (u_ {H \ theta} = r ^ {- 1} \ өлешчә _ {\ Тета} \ сул ({\ phi + \ өлешчә_ {r} (r \ chi)} \ уң) \) формалаштырып \ (\ phi = \ phi_ {H} ^ {(эчендә)} + \ phi_ {H} ^ {(лар)} \) һәм \ (\ chi = \ chi_ {H} ^ {(s)} \) (математик чыгару өчен SI карагыз).Шулай ук, \ (\ phi = \ phi_ {T} ^ {(лар)} \) һәм \ (\ chi = \ chi_ {T} ^ {(лар)} \) алыштыру {Tr} = \ өлешчә_ {r} \ сул ({\ phi + \ өлешчә_ {r} (r \ chi)} \ уң) + k_ {T2} ^ {2} {\ mkern 1mu} r \ chi \) һәм \ (u_ {T \ theta} = r ^ {- 1} \ өлешчә _ {\ тета} \ сул ({\ phi + \ өлешчә_ {r} (r \ chi)} \ уң) \).
. кысу сынауларында витро MDA-MB-231 күзәнәкләре белән прививкаланган каты күк шешләреннән алынган.
Сызыклы эластик һәм изотроп материалларны фаразлау, сәламәт һәм шеш өлкәләрендә нуль булмаган стресс компонентлары, ягъни \ (\ sigma_ {Hpq} \) һәм \ (\ sigma_ {Tpq} \) - гомумиләштерелгән Хук законын үтәгез, монда. хуҗа һәм шешнең эластиклыгын характерлаучы төрле Lamé модули, \ (\ {\ mu_ {H}, \, \ lambda_ {H} \} \) һәм \ (\ {\ mu_ {T}, \, \ lambda_ {T} \} \) (SIда күрсәтелгән стресс компонентларының тулы чагылышы өчен Тигезләмәне карагыз (A.11)).Аерым алганда, 41 нче белешмәдәге һәм 1 нче рәсемдә күрсәтелгән мәгълүматлар буенча үскән шешләр тукымаларның эластиклыгы тотрыклылыгын күрсәттеләр.Шулай итеп, хуҗа һәм шеш өлкәләрендәге күчерүләр һәм стресслар билгесез тотрыклылар җыелмасына кадәр билгеләнә \ ({{\ varvec {\ upxi}}} _ {n} = \ {\ alpha_ {n}, {\ mkern 1mu } \ beta_ {n} {\ mkern 1mu} \ gamma_ {n}, \ eta_ {n} \} \) теоретик яктан чиксез үлчәмнәргә ия.Бу коэффициент векторларын табу өчен, шеш һәм сәламәт урыннар арасында тиешле интерфейслар һәм чик шартлары кертелә.Шеш-хуҗа интерфейсында камил бәйләнешне күздә тоту \ (r = a \), күчерү һәм стрессларның өзлексезлеге түбәндәге шартларны таләп итә:
Система (7) чиксез чишелешләр белән тигезләмәләр системасын формалаштыра.Моннан тыш, һәр чик чикләре аномалиягә бәйле булачак (\ theta \).Чик кыйммәте проблемасын \ (N \) ябык системалар комплекты белән тулы алгебраик проблемага киметү өчен, аларның һәрберсе билгесез \ ({{\ varvec {\ upxi}}} _ {n} = \ {\ alpha_ {n}, {\ mkern 1mu} \ beta_ {n} {\ mkern 1mu} \ gamma_ {n}, \ eta_ {n} \} _ {n = 0,…, N} \) белән (\ (N \ \ infty \), теоретик яктан), һәм тигезләмәләрнең тригонометрик терминнарга бәйләнешен бетерү өчен, интерфейс шартлары Легенда полиномиалларының ортогоналлыгын кулланып зәгыйфь формада язылган.Аерым алганда, (7) 1,2 һәм (7) 3,4 тигезләмәсе \ (P_ {n} \ сул ({\ cos \ theta} \ уң) \) һәм \ (P_ {n} ^ {белән тапкырлана. 1} \ сул ({\ cos \ theta} \ уң) \), аннары математик үзенчәлекләр кулланып \ (0 \) һәм \ (\ pi \) арасында берләшегез:
Шулай итеп, интерфейс торышы (7) квадрат алгебраик тигезләмә системасын кайтара, ул матрица формасында \ ({\ mathbb {D}} _ {n} (a) \ cdot {{\ varvec {\ upxi} as итеп күрсәтелергә мөмкин. } _ {n} = {\ mathbf {q}} _ {n} (a) \) һәм Крамер кагыйдәсен чишеп билгесез \ ({{\ varvec {\ upxi}}} _ {n} \) алыгыз.
Сферада таралган энергия агымын бәяләү һәм аның акустик реакциясе турында мәгълүмат алу өчен, хуҗада таралучы таралган кыр турындагы мәгълүматларга нигезләнеп, акустик сан кызыклы, ул нормальләштерелгән бистатик таралыш кисәге.Аерым алганда, таралучы кисемтә, таралган сигнал аша бирелгән акустик көч белән вакыйга дулкыны алып барган энергия бүленеше арасындагы нисбәтне белдерә.Бу уңайдан, форма функциясенең зурлыгы \ (\ сул | {F _ {\ инфти} \ сул (\ тета \ уң)} \ уң | ^ {2} \) акустик механизмнарны өйрәнгәндә еш кулланыла торган күләм. сыек яки каты чокырдагы әйберләрнең таралуы.Төгәлрәге, форма функциясенең амплитудасы дифференциаль таралу кисемтәсе \ (ds \) итеп билгеләнә, ул нормадан вакыйга дулкыны таралу юнәлешенә аерылып тора:
монда \ (f_ {n} ^ {pp} \) һәм \ (f_ {n} ^ {ps} \) модаль функцияне белдерәләр, бу озын дулкын көченең һәм таралган дулкын көченең чагыштырма булуын күрсәтә. кабул итү чарасында P-дулкыны, түбәндәге сүзләр белән бирелә:
Кисәк дулкын функцияләре (10) резонант тарату теориясе (RST) 49,50,51,52 нигезендә мөстәкыйль өйрәнелергә мөмкин, бу төрле режимны өйрәнгәндә максатчан эластикны гомуми адашу кырыннан аерырга мөмкинлек бирә.Бу ысул буенча модаль форма функциясе ике тигез өлеш суммасына бүленергә мөмкин, алар \ (f_ {n} = f_ {n} ^ {(res)} + f_ {n} ^ {(b)} \ ) резонант һәм резонанс булмаган фон амплитудасы белән бәйле.Резонант режимының форма функциясе максатның реакциясе белән бәйле, ә фон гадәттә таратучы формасы белән бәйле.Modeәр режим өчен максатның беренче форматын ачыклау өчен, модаль резонанс формасы амплитудасы \ (\ сул | {f_ {n} ^ {(res)} \ сул (\ Тета \ уң)} \ уң | \) эластик хуҗа материалында үтеп булмый торган кырлардан торган каты фонны исәпкә алып исәпләнә.Бу гипотеза, гомумән алганда, каты компрессив стресс аркасында шеш массасының үсүе белән катгыйлыкның да, тыгызлыкның да артуы белән дәртләндерелә.Шулай итеп, җитди үсеш дәрәҗәсендә импеданс коэффициенты \ (\ rho_ {T} c_ {1T} / \ rho_ {H} c_ {1H} \) йомшак үскән макроскопик каты шешләр өчен 1 дән зуррак булыр дип көтелә. тукымалар.Мәсәлән, Крускоп һ.б.53 простат тукымасы өчен ракның нормаль модулусына якынча 4 булуын хәбәр итте, ә күкрәк тукымасы үрнәкләре өчен бу кыйммәт 20гә кадәр артты.Бу мөнәсәбәтләр тукыманың акустик импеденциясен котылгысыз рәвештә үзгәртә, шулай ук ​​эластография анализы күрсәткәнчә54,55,56, һәм шеш гиперпролиферациясе аркасында локальләштерелгән тукымаларның калынлашуы белән бәйле булырга мөмкин.Бу аерма эксперименталь рәвештә төрле этапларда үскән күк шешенең блокларын гади кысу сынаулары белән күзәтелде32, һәм материалны төзекләндерү сызыксыз үсүче шешләрнең прогнозлы кросс төрләре модельләре белән яхшы үтәлергә мөмкин 43,44.Алынган катгыйлык мәгълүматлары \ (E_ {T} = S \ сул ({1 - \ nu ^ {2}} \ уң) / a \ sqrt \ формуласы буенча Яшьнең каты шеш модулусы эволюциясе белән турыдан-туры бәйле. варепсилон)Шулай итеп, шешнең һәм хуҗаның акустик импеданс үлчәүләрен төрле үсеш дәрәҗәләрендә алырга мөмкин.Аерым алганда, 1 нче рәсемдә 2 кПа тигез булган нормаль тукымалар модулусы белән чагыштырганда, күк шешләренең эластик модуласы якынча 500 - 1250 мм3 диапазонында 10 кПадан 16 кПа кадәр артуга китерде. хәбәр ителгән мәгълүматларга туры килә.58, 59 сылтамаларда күк тукымасы үрнәкләрендәге басымның юкка чыгу белән 0,25-4 кПа булуы ачыкланды.Шулай ук ​​Poisson-ның кысылмый торган тукыманың катнашуы 41,60 дип уйлагыз, димәк, тукыманың тыгызлыгы күләмнең артуы белән сизелерлек үзгәрми.Аерым алганда, халыкның уртача тыгызлыгы \ (\ rho = 945 \, {\ текст {кг}} \, {\ текст {м}} ^ {- 3} \) 61 кулланыла.Бу уйланулар белән катгыйлык түбәндәге белдерүне кулланып фон режимын ала ала:
Кайда билгесез даими \ (\ widehat {{{\ varvec {\ upxi)))) _ {n} = \ {\ delta_ {n}, \ upsilon_ {n} \} \) өзлексезлекне исәпкә алып исәпләнә ала икеләтә (7) 2,4, ягъни алгебраик системаны чишеп \ (\ widehat {{\ mathbb {D}}} _ {n} (a) \ cdot \ widehat {({\ varvec {\ upxi}} }} _ {n} = \ widehat {{\ mathbf {q}}} _ {n} (a) \) балигъ булмаганнар катнашында \ (\ widehat {{\ mathbb {D}}} _ {n} (a) = \ {{\ mathbb {D}} _ {n} (a) \} _ {{\ {(1,3), (1,3) \}}} \) һәм тиешле гадиләштерелгән багана векторы \ (\ widehat {{\ mathbf {q}} _ _ n} (а) \) тигезләмәсендә төп белем бирә, арткы резонант режимы функциясенең ике амплитудасы \ (\ сул | {f_ {n} ^ {{ \ сул ({res} \ уң) \, pp}} \ сул (\ тета \ уң)} \ уң | | = f | | n} ^ {pp (b)} \ сул (\ Тета \ уң)} \ уң | \) һәм \ (\ сул | {f_ {n} ^ {{\ сул ({res} \ уң) \, ps} } \ сул (\ тета \ уң)} \ уң | = \ сул | {f_ {n} ^ {ps} \ сул (\ тета \ уң) - f_ {n} ^ {ps (b)} \ сул (\ Тета \ уң)} \ уң | \) P-дулкынлану һәм P- һәм S-дулкын чагылдыруны аңлата.Алга таба, беренче амплитуда \ (\ theta = \ pi \), икенче амплитуда \ (\ theta = \ pi / 4 \) дип бәяләнде.Төрле композиция үзлекләрен йөкләп.2 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә, диаметры якынча 15 мм булган шер сфероидларының резонант үзенчәлекләре, нигездә, 50-400 кГц ешлыклы диапазонда тупланган, бу резонанслы шеш дулкынландыру өчен аз ешлыклы УЗИ куллану мөмкинлеген күрсәтә.күзәнәкләр.Бихисап.Бу ешлык полосасында, RST анализы 1-нче режимда 6-нчы режим өчен бер режимлы формантларны ачты, 3-нче рәсемдә күрсәтелгән. Монда pp-һәм ps-таралган дулкыннар беренче типтагы формантларны күрсәтәләр, алар бик түбән ешлыкларда була, алар арта. 1 режим өчен 20 кГц якынча 60 кГц n = 6 өчен, бу радиусның зур аермасын күрсәтми.Соңрак резонант функциясе бозыла, зур амплитуда pp формантларының комбинациясе якынча 60 кГц периодиклыгын тәэмин итә, режим саны арту белән югары ешлык сменасын күрсәтә.Барлык анализлар да Mathematica®62 исәпләү программасы ярдәмендә башкарылды.
Төрле зурлыктагы күк шешләре модулыннан алынган арткы форма функцияләре 1 нче рәсемдә күрсәтелгән, монда иң югары таралу полосалары режим суперпозициясен исәпкә алып күрсәтелә.
Сайланган режимнарның резонансы \ (n = 1 \) дән \ (n = 6 \), дулкынлану һәм P-дулкынның төрле шеш зурлыгында чагылышы белән исәпләнгән (\ (\ сулдан | {f_ {n} ^) {{\ сул ({res} \ уң) \, pp}} \ сул (\ pi \ уң)} \ уң | = = сул | | f_ {n} ^ {pp (b)} \ сул (\ pi \ уң)} \ уң | \)) һәм P-дулкынлану һәм S-дулкын чагылдыру (модаль форма функциясе белән бирелгән соры кәкреләр \ (\ сул | { f_ {n} ^ {{\ сул ({res} \ уң) \, ps}} \ сул ({\ pi / 4} \ уң)} \ уң | = = сул | \ сул ({\ pi / 4} \ уң) - f_ {n} ^ {ps (b)} \ сул ({\ pi / 4} \ уң)} \ уң | \)).
Бу башлангыч анализ нәтиҗәләре ерак кыр тарату шартларын кулланып, микровибрация стрессының массага тәэсирен өйрәнү өчен, киләсе санлы симуляцияләрдә саклагыч специфик диск ешлыкларын сайларга ярдәм итә ала.Нәтиҗә шуны күрсәтә: оптималь ешлыкларның калибрлануы шеш үсү вакытында этапка хас булырга мөмкин һәм тукымаларны төзекләндерүне дөрес фаразлау өчен авыру терапиясендә кулланылган биомеханик стратегияләр булдыру өчен үсеш модельләре нәтиҗәләрен кулланып билгеле була.
Нанотехнологиядә зур уңышлар фәнни җәмгыятьне виво кушымталары өчен миниатюрлаштырылган һәм минималь инвазив медицина җайланмаларын үстерү өчен яңа карарлар һәм ысуллар табарга этәрә.Бу контекстта LOF технологиясе оптик җепселләрнең мөмкинлекләрен киңәйтү өчен искиткеч сәләт күрсәтте, тормыш минимум инвазив җепселле оптик җайланмалар үсешенә мөмкинлек бирә21, 63, 64, 65. 2D һәм 3D материалларны интеграцияләү идеясы. кирәкле химик, биологик һәм оптик үзлекләр белән 25 һәм / яки 64 оптик җепселнең наноскалда тулы киңлек контроле белән тәмамлануы, оптик наноптодларның яңа классы барлыкка килүенә китерә.диагностик һәм терапевтик функцияләрнең киң спектрына ия.Кызык, аларның геометрик һәм механик үзлекләре (кечкенә кисемтәләр, зур аспект, сыгылучылык, аз авырлык) һәм материалларның биокомплективлыгы аркасында (гадәттә пыяла яки полимерлар) оптик җепселләр энә һәм катетерга кертү өчен бик яраклы.Медицина кушымталары20, "энә хастаханәсе" нең яңа күренешенә юл ача (4 нче рәсемне кара).
Чынлыкта, LOF технологиясе биргән ирек дәрәҗәләре аркасында, төрле металл һәм / яки диэлектрик материаллардан ясалган микро- һәм наноструктуралар интеграциясен кулланып, оптик җепселләр резонанс режимында дулкынлануны хуплаган махсус кушымталар өчен дөрес эшләнергә мөмкин., 21 яктылык кыры нык урнашкан.Субвавел озынлыгы масштабында яктылыкны саклау, еш кына химик һәм / яки биологик эшкәртү63 һәм акыллы полимерлар кебек сизгер материалларның интеграциясе 65,66 яктылык һәм матдәнең үзара тәэсирен контрольдә тотуны көчәйтә ала, бу тераностик максатларда файдалы булырга мөмкин.Интеграль компонентларның / материалларның төрен һәм күләмен сайлау, билгеле, физик, биологик яки химик параметрларга бәйле 21,63.
LOF зоналарын организмдагы аерым урыннарга юнәлтелгән медицина энәләренә интеграцияләү җирле сыеклык һәм тукымалар биописиясен вивода ясарга мөмкинлек бирәчәк, бер үк вакытта җирле дәвалау мөмкинлеген бирә, йогынтысын киметә һәм эффективлыкны арттыра.Потенциаль мөмкинлекләр төрле әйләнешле биомолекулаларны, шул исәптән яман шешне ачыклау.биомарклар яки микроРНКлар (miRNAs) 67, Раман спектроскопиясе (SERS) 31 кебек сызыклы һәм сызыксыз спектроскопия ярдәмендә яман шеш тукымаларын ачыклау, югары резолюцияле фотоакустик сурәтләү 22,28,68, лазер хирургиясе һәм абляция69, һәм light27 һәм җирле тапшыру препаратлары. кеше организмына энәләрнең автоматик җитәкчелеге20.Әйтергә кирәк, оптик җепселләрне куллану электрон компонентларга нигезләнгән "классик" ысулларның типик кимчелекләреннән сакланса да, электр тоташу ихтыяҗы һәм электромагнит интерфейсы булу кебек, бу төрле LOF сенсорларына эффектив интеграцияләнергә мөмкинлек бирә. системасы.бердәм медицина энесе.Пычрату, оптик комачаулау, төрле функцияләр арасындагы кроссталь эффектлар китереп чыгаручы физик киртәләр кебек зарарлы эффектларны киметүгә аеруча игътибар бирелергә тиеш.Ләкин шулай ук ​​дөрес, телгә алынган функцияләрнең күбесе бер үк вакытта актив булырга тиеш түгел.Бу аспект комачаулыкны ким дигәндә киметергә мөмкинлек бирә, шуның белән һәр тикшерүнең эшенә тискәре йогынты ясый һәм процедураның төгәллеген чикли.Бу уйланулар безгә "больницада энә" төшенчәсен тормыш күзлегендә киләсе буын терапевтик энәләргә ныклы нигез салу өчен гади күренеш итеп карарга мөмкинлек бирә.
Бу кәгазьдә каралган конкрет кушымтага килгәндә, киләсе бүлектә без медицина энәсенең УЗИ дулкыннарын кеше тукымаларына юнәлтү сәләтен сан белән тикшерәчәкбез.
УЗИ дулкыннарын су белән тутырылган һәм йомшак тукымаларга кертелгән медицина энәсе аша тарату (5а рәсемен кара) коммерция Comsol Multiphysics программа ярдәмендә модельләштерелгән, чикләнгән элемент ысулы (FEM) 70 нигезендә, энә һәм тукымалар модельләнгән. сызыклы эластик мохит буларак.
Шигырь 5бка мөрәҗәгать итеп, энә тотрыксыз корычтан ясалган буш цилиндр (шулай ук ​​"каннула" дип тә атала), медицина энәләре өчен стандарт материал71.Аерым алганда, ул Яшь модуласы E = 205 GPa, Poisson нисбәте ν = 0,28, тыгызлыгы ρ = 7850 кг м −372,73 белән модельләштерелгән.Геометрик яктан энә L озынлыгы, эчке диаметры D (шулай ук ​​"чистарту" дип атала) һәм дивар калынлыгы t белән аерылып тора.Моннан тыш, энә очлары почмакка омтылган дип санала α озынлыкка (z) карата.Су күләме асылда энә эчке өлкәсенең формасына туры килә.Бу башлангыч анализда, энә тукымалар өлкәсенә тулысынча чумган дип уйланылды (чиксез озайтылыр дип уйланыла), радиус радиосы өлкәсе итеп модельләштерелгән, барлык симуляцияләр вакытында 85 мм даими булган.Төгәлрәк, без сферик өлкәне бик туры килгән катлам (PML) белән тәмамлыйбыз, бу ким дигәндә "хыялый" чикләрдән чагылган кирәкмәгән дулкыннарны киметә.Аннары без радиус rs-ны сайладык, шуңа күрә сферик домен чикләрен исәпләү чишелешенә тәэсир итмәс өчен, һәм симуляциянең исәпләү бәясенә тәэсир итмәс өчен җитәрлек.
Стилус геометриянең аскы чигенә f ешлыгы һәм А амплитудасы гармоник озын сменасы кулланыла;бу ситуация симуляцияләнгән геометриягә кулланылган кертү стимулын күрсәтә.Энҗенең калган чикләрендә (тукымалар һәм су белән контактта), кабул ителгән модель ике физик күренеш арасындагы бәйләнешне үз эченә ала, аларның берсе структур механика белән бәйле (энә өлкәсе өчен), һәм икенчесе структур механикага.(акикуляр регион өчен), шуңа күрә акустикага тиешле шартлар куелган (су һәм акикуляр өлкә өчен) 74.Аерым алганда, энә урынына кулланылган кечкенә тибрәнүләр кечкенә көчәнеш пертурбациясенә китерәләр;Шулай итеп, энә үзен эластик медиа кебек тота, U күчерү векторы эластодинамик тигезлек тигезләмәсеннән (Navier) 75 бәяләнә ала.Энҗенең структур осилиналары аның эчендәге су басымының үзгәрүенә китерә (безнең модельдә стационар булып санала), нәтиҗәдә тавыш дулкыннары энәнең озын юнәлешендә таралалар, асылда Гельмхольц тигезләмәсенә буйсыналар76.Ниһаять, тукымалардагы сызыксыз эффектлар әһәмиятсез һәм кыру дулкыннарының амплитудасы басым дулкыннары амплитудасыннан күпкә кечерәк дип уйлап, Гельмхольц тигезләмәсе йомшак тукымаларда акустик дулкыннар таралуны модельләштерү өчен дә кулланылырга мөмкин.Бу якынлашудан соң, тукымалар тыгызлыгы 1000 кг / м3 һәм тавыш тизлеге 1540 м / с булган сыеклык77 булып санала (ешлыкка бәйле дампинг эффектларын санга сукмыйча).Бу ике физик кырны тоташтыру өчен, каты һәм сыеклык чикләрендә нормаль хәрәкәтнең өзлексезлеген, каты чиккә перпендикуляр басым һәм стресс арасындагы статик тигезлекне, һәм чик чикендәге тангеналь стрессны тәэмин итәргә кирәк. сыеклык нульгә тигез булырга тиеш.75.
Анализда без акустик дулкыннарның стационар шартларда энә буйлап таралышын тикшерәбез, энә геометриясенең тукымалар эчендә дулкыннар чыгаруга тәэсиренә игътибар итәбез.Аерым алганда, без D энәсенең эчке диаметрының, L озынлыгының һәм бевел почмагының тәэсирен тикшердек, өйрәнелгән барлык очраклар өчен калынлыгы 500 мм тәшкил итә.T кыйммәте коммерция энәләре өчен типик стандарт стенаның калынлыгына якын.
Гомумилекне югалтмыйча, энә нигезенә кулланылган гармоник күчерүнең ешлыгы 100 кГц тигез, А амплитудасы 1 мм иде.Аерым алганда, ешлык 100 кГц итеп билгеләнде, бу "үсемлеккә бәйле УЗИ ешлыкларын бәяләү өчен сферик шеш массаларын тарату анализы" бүлегендә бирелгән аналитик сметаларга туры килә, анда шеш массаларының резонанс сыман тәртибе булган. ешлык диапазоны 50–400 кГц, иң зур таралу амплитудасы 100-200 кГц тирәсе түбән ешлыкларда тупланган (2 нче рәсемне кара).
Өйрәнелгән беренче параметр - энә эчке диаметры.Уңайлык өчен, ул энә куышлыгында акустик дулкын озынлыгының тулы өлеше дип билгеләнә (ягъни, λW = 1,5 мм суда).Чыннан да, бирелгән геометрия белән характерланган җайланмаларда дулкын таралу күренешләре (мәсәлән, дулкын саклагычында) еш таралучы дулкынның дулкын озынлыгы белән чагыштырганда кулланылган геометриянең характеристик зурлыгына бәйле.Моннан тыш, беренче анализда, D диаметрының акустик дулкынның энә аша таралуына тәэсирен яхшырак ассызыклау өчен, без α = 90 ° почмагын куеп, яссы очны карадык.Бу анализ вакытында L энә озынлыгы 70 мм итеп билгеләнде.
Инҗирдә.6а уртача тавыш интенсивлыгын үлчәмсез масштаблы параметр функциясе итеп күрсәтә, ягъни D = λW / SD 10 мм радиуслы сферада бәяләнә, тиешле энә очында.SD масштаб параметры 2 дән 6га үзгәрә, ягъни без D кыйммәтләрен 7,5 мм дан 2,5 мм га кадәр (f = 100 kHz) саныйбыз.Бу диапазон дат басмаган корыч медицина энәләре өчен стандарт кыйммәтне үз эченә ала.Көтелгәнчә, энә эчке диаметры энә чыгарган тавышның интенсивлыгына тәэсир итә, максималь кыйммәт (1030 Вт / м2) D = λW / 3 (ягъни D = 5 мм) һәм кимү тенденциясе белән. диаметры.Д диаметры геометрик параметр булуын да исәпкә алырга кирәк, ул шулай ук ​​медицина җайланмасының инвазивлыгына тәэсир итә, шуңа күрә оптималь кыйммәтне сайлаганда бу критик аспектны игътибарсыз калдырырга ярамый.Шуңа күрә, D кимү тукымалардагы акустик интенсивлыкның түбән таралуы аркасында килеп чыкса да, түбәндәге тикшеренүләр өчен, диаметры D = λW / 5, ягъни D = 3 мм (f = 100 kHz 11G71 стандартына туры килә) , җайланманың интрузивлыгы һәм тавыш интенсивлыгы арасында уртача компромисс булып санала (уртача якынча 450 Вт / м2).
Энҗе (а), озынлык (б) һәм бевел почмагы α (с) буенча, энә очыннан чыгарылган тавышның уртача интенсивлыгы (яссы дип санала).Озынлыгы (а, в) 90 мм, диаметры (б, в) 3 мм.
Анализланырга тиешле чираттагы параметр - L энә озынлыгы. .SL үлчәмсез масштаблы параметр 3тән 7кә үзгәртелә, шулай итеп озынлыктагы энә очыннан чыгарылган тавышның уртача интенсивлыгын 4,5-10,5 мм диапазонында бәялиләр.Бу диапазон коммерция энәләре өчен типик кыйммәтләрне үз эченә ала.Нәтиҗә инҗирдә күрсәтелгән.6б, энә озынлыгы, тукымаларда тавыш интенсивлыгын таратуга зур йогынты ясавын күрсәтә.Аерым алганда, бу параметрны оптимизацияләү тапшыруны зурлык тәртибе буенча яхшыртырга мөмкинлек бирде.Чынлыкта, анализланган озынлык диапазонында, уртача тавыш интенсивлыгы SL = 4 (ягъни L = 60 мм) җирле максимум 3116 W / m2 ала, икенчесе SL = 6 (ягъни L = 90) туры килә. мм).
Эндр диаметрының һәм озынлыгының цилиндрик геометриядә УЗИ таралышына тәэсирен анализлагач, без тукымалардагы тавыш интенсивлыгын таратуга бевел почмагының йогынтысына игътибар иттек.Fiberепсел очыннан чыккан тавышның уртача интенсивлыгы ang почмагы функциясе буларак бәяләнде, аның бәясен 10 ° (үткен оч) 90 ° (яссы оч) итеп үзгәртте.Бу очракта, интеграль өлкәнең радиусы 20 мм булган, шуңа күрә α барлык кыйммәтләре өчен, энә очлары уртача исәпләнгән күләмгә кертелгән.
Инҗирдә күрсәтелгәнчә.6с, оч кискенләшкәндә, ягъни, ° 90 ° тан кимегәндә, тапшырылган тавышның интенсивлыгы арта, максималь кыйммәткә якынча 1,5 × 105 Вт / м2 җитә, бу α = 50 ° га туры килә, ягъни 2 яссы хәлгә караганда югарырак зурлыктагы тәртип.Очкычның тагын да кискенләшүе белән (ягъни, ° 50 ° тан түбәндә), тавыш интенсивлыгы кими бара, тигезләнгән оч белән чагыштырыла торган кыйммәтләргә ирешә.Ләкин, без симуляцияләр өчен бик күп бевел почмакларын карасак та, энә тукымага керүне җиңеләйтү өчен, очны кискенләштерү зарур.Чынлыкта, кечерәк кечерәк почмак (якынча 10 °) тукымаларга үтеп керү өчен кирәк булган 78 көчне киметергә мөмкин.
Токым эчендә бирелгән тавыш интенсивлыгы кыйммәтенә өстәп, бевел почмагы дулкын таралу юнәлешенә дә тәэсир итә, 7а рәсемдә күрсәтелгән тавыш басымы дәрәҗәсе графикларында күрсәтелгәнчә (яссы оч өчен) һәм 3б (10 ° өчен). ).киселгән оч), параллель Озынлык юнәлеше симметрия яссылыгында бәяләнә (yz, 5 нче рәсемгә кара).Бу ике уйның ахырында, тавыш басымы дәрәҗәсе (1 µПа дип атала), нигездә, энә куышлыгында (ягъни суда) тупланган һәм тукымага нурланган.Төгәлрәк, яссы оч булган очракта (7а рәсем), тавыш басымы дәрәҗәсенең таралуы озын юнәлешкә карата бик симметрияле, һәм басып торган дулкыннар тәнне тутырган суда аерылып торырга мөмкин.Дулкын озынлыкка юнәлтелгән (z-күчәр), амплитуда судагы максималь кыйммәткә (якынча 240 дБ) җитә һәм аркылы кими, бу энә үзәгеннән 10 мм ераклыкта 20 дБ якынлашуга китерә.Көтелгәнчә, очлы очны кертү (7б рәсем) бу симметрияне боза, һәм басып торган дулкыннарның антинодлары энә очлары буенча “бозыла”.Күрәсең, бу асимметрия энә очының нурланыш интенсивлыгына тәэсир итә (6с рәсем).Бу аспектны яхшырак аңлар өчен, акустик интенсивлык киселгән сызык буенча, энә симметрия яссылыгында урнашкан һәм энә очыннан 10 мм ераклыкта урнашкан ортогональ киселгән сызык буенча бәяләнде. нәтиҗәләр 7 нче рәсемдә).Төгәлрәк әйтсәк, 10 °, 20 ° һәм 30 ° облигация почмакларында бәяләнгән тавыш интенсивлыгы бүленеше (зәңгәр, кызыл һәм яшел каты сызыклар) яссы оч янындагы тарату белән чагыштырылды (кара нокталы кәкреләр).Ясалма энәләр белән бәйле интенсивлык бүленеше энә үзәге турында симметрияле булып күренә.Аерым алганда, ул үзәктә якынча 1420 Вт / м2 кыйммәтен ала, mm 8 мм ераклыкта 300 Вт / м2 ташып тора, аннары якынча 170 Вт / м2 ~ 30 мм га төшә. .Очкыч күрсәтелгәндә, үзәк лоб төрле интенсивлыктагы лобларга бүленә.Төгәлрәк әйтсәк, α 30 ° булганда, өч яфракны энә очыннан 1 мм үлчәнгән профильдә аерып була.Centralзәк энә үзәгендә диярлек һәм аның бәясе 1850 Вт / м2, һәм уң яктагысы үзәктән 19 мм ераклыкта һәм 2625 Вт / м2 га җитә.= = 20 ° температурада 2 төп лоб бар: берсе −12 мм өчен 1785 Вт / м2, 14 мм өчен 1524 Вт / м2.Оч кискенрәк һәм почмак 10 ° ка җиткәч, максимум 817 Ватт / м2 -20 ммга җитә, һәм профиль буйлап тагын да азрак интенсивлыкның тагын өч лобы күренеп тора.
Тигез оч (а) һәм 10 ° бевел (б) белән симметрия y - z яссылыгында тавыш басымы дәрәҗәсе.в) акустик интенсивлык тарату, энә очыннан 10 мм ераклыкта һәм симметрия yz яссылыгында яткан перпендикуляр киселгән сызык буенча бәяләнә.L озынлыгы - 70 мм, D диаметры - 3 мм.
Бергә туплангач, бу нәтиҗәләр шуны күрсәтә: УЗИны 100 кГц йомшак тукымага күчерү өчен медицина энәләре эффектив кулланыла ала.Чыгарылган тавышның интенсивлыгы энә геометриясенә бәйле һәм оптимизацияләнергә мөмкин (соңгы җайланманың инвазивлыгы аркасында) 1000 Вт / м2 диапазонында (10 мм).энә төбенә кулланыла 1. Микрометр офсеты булган очракта, энә чиксез киңәйтелгән йомшак тукымага тулысынча кертелгән дип санала.Аерым алганда, бевел почмагы тукымалардагы тавыш дулкыннарының таралу интенсивлыгына һәм юнәлешенә нык тәэсир итә, бу беренче чиратта энә очының киселгән ортогоналлыгына китерә.
Инвазив булмаган медицина техникасын куллануга нигезләнеп, яңа шешне дәвалау стратегиясен эшләргә булышу өчен, шеш мохитендә аз ешлыклы УЗИ таралуы аналитик һәм исәпләү рәвешендә анализланды.Аерым алганда, тикшерүнең беренче өлешендә вакытлыча эластодинамик эремә безгә массаның ешлык сизгерлеген өйрәнү өчен билгеле зурлыктагы һәм каты каты шеш сфероидларында УЗИ дулкыннарының таралуын өйрәнергә мөмкинлек бирде.Аннары, йөзләрчә килограмм тәртибенең ешлыклары сайланды, һәм акустиканың күчүен билгеләүче төп конструктор параметрларының йогынтысын өйрәнеп, шиш мохитендә тибрәнү стрессының җирле кулланылышы санлы симуляциядә модельләштерелде. коралның әйләнә-тирә мохиткә көче.Нәтиҗә шуны күрсәтә: медицина энәләре тукымаларны УЗИ ярдәмендә нурландыру өчен эффектив кулланыла ала, һәм аның интенсивлыгы эшнең акустик дулкын озынлыгы дип аталган энә геометрик параметры белән тыгыз бәйләнгән.Чынлыкта, тукымалар аша нурланыш интенсивлыгы энә эчке диаметры арту белән арта, диаметр дулкын озынлыгыннан өч тапкыр булганда максимумга җитә.Энҗенең озынлыгы шулай ук ​​экспозицияне оптимальләштерү өчен ниндидер дәрәҗәдә ирек бирә.Соңгы нәтиҗә, чыннан да, эш дулкын озынлыгының билгеле бер өлешенә куелганда максимальләштерелә (махсус 4 һәм 6).Кызык, кызыксыну ешлыгы диапазоны өчен оптимальләштерелгән диаметр һәм озынлык кыйммәтләре стандарт коммерция энәләре өчен гадәттә кулланыла.Энҗенең үткенлеген билгеләүче бевел почмагы эмиссивлыкка тәэсир итә, якынча 50 ° ка күтәрелә һәм 10 ° тирәсендә яхшы күрсәткеч бирә, бу гадәттә коммерция энәләре өчен кулланыла..Симуляция нәтиҗәләре больницаның эчке диагностик платформасын тормышка ашыру һәм оптимальләштерү, диагностик һәм терапевтик УЗИны җайланмадагы терапевтик карарлар белән интеграцияләү һәм төгәл медицина интервенцияләрен тормышка ашыру өчен кулланылачак.
Koenig IR, Fuchs O, Hansen G, von Mutius E. and Kopp MV Төгәл медицина нәрсә ул?Евр, чит.Журнал 50, 1700391 (2017).
Коллинз, ФС һәм Вармус, Х. Төгәл медицинада яңа инициативалар.Н.Медицина.372, 793–795 (2015).
Hsu, W., Markey, MK and Wang, MD.Төгәл медицина чорында биомедицина күзаллау информатикасы: казанышлар, проблемалар, мөмкинлекләр.Джейм.медицина.хәбәр итегез.Ассистент.20 (6), 1010-1013 (2013).
Garraway, LA, Verweij, J. & Ballman, KV Төгәл онкология: күзәтү.Дж. Клиник.Онкол.31, 1803-1805 (2013).
Wiwatchaitawee, K., Quarterman, J., Geary, S., and Salem, A. Нанопартикка нигезләнгән тапшыру системасы ярдәмендә глиобластома (ГБМ) терапиясен камилләштерү.AAPS PharmSciTech 22, 71 (2021).
Алдап К, Задах Г, Мансури С, Райфенбергер Г һәм фон Даймлинг А. Глиобластома: патология, молекуляр механизмнар һәм маркерлар.Acta Neuropathology.129 (6), 829–848 (2015).
Буш, НАО, Чанг, СМ һәм Бергер, МС Глиоманы дәвалау өчен хәзерге һәм киләчәк стратегияләр.нейрохирургия.Ред.40, 1–14 (2017).