Nature.com भ्रमण गर्नुभएकोमा धन्यवाद।तपाईं सीमित CSS समर्थनको साथ ब्राउजर संस्करण प्रयोग गर्दै हुनुहुन्छ।उत्तम अनुभवको लागि, हामी तपाईंलाई अपडेट गरिएको ब्राउजर प्रयोग गर्न सिफारिस गर्छौं (वा इन्टरनेट एक्सप्लोररमा अनुकूलता मोड असक्षम गर्नुहोस्)।थप रूपमा, निरन्तर समर्थन सुनिश्चित गर्न, हामी शैलीहरू र जाभास्क्रिप्ट बिना साइट देखाउँछौं।
स्लाइडरहरू प्रति स्लाइड तीन लेखहरू देखाउँदै।स्लाइडहरू मार्फत सार्नको लागि पछाडि र अर्को बटनहरू प्रयोग गर्नुहोस्, वा प्रत्येक स्लाइडमा सार्नको लागि अन्तमा स्लाइड नियन्त्रक बटनहरू प्रयोग गर्नुहोस्।
भौतिक विज्ञान र जीवन विज्ञानको अन्तरविषय अन्तरसम्बन्धमा आधारित, सटीक औषधिमा आधारित निदान र चिकित्सीय रणनीतिहरूले भर्खरै चिकित्साका धेरै क्षेत्रमा, विशेष गरी ओन्कोलोजीमा नयाँ ईन्जिनियरिङ् विधिहरूको व्यावहारिक प्रयोगको कारणले पर्याप्त ध्यान आकर्षित गरेको छ।यस ढाँचा भित्र, विभिन्न स्केलहरूमा सम्भावित मेकानिकल क्षतिको कारणले गर्दा ट्यूमरहरूमा क्यान्सर कोशिकाहरूलाई आक्रमण गर्न अल्ट्रासाउन्डको प्रयोगले विश्वभरका वैज्ञानिकहरूको बढ्दो ध्यान आकर्षित गरिरहेको छ।यी कारकहरूलाई ध्यानमा राख्दै, इलास्टोडायनामिक समय समाधान र संख्यात्मक सिमुलेशनहरूमा आधारित, हामी स्थानीय विकिरणद्वारा उपयुक्त फ्रिक्वेन्सीहरू र शक्तिहरू चयन गर्न टिश्युहरूमा अल्ट्रासाउन्ड प्रचारको कम्प्युटर सिमुलेशनको प्रारम्भिक अध्ययन प्रस्तुत गर्दछौं।प्रयोगशाला अन-फाइबर प्रविधिको लागि नयाँ निदान प्लेटफर्म, अस्पताल सुई भनिन्छ र पहिले नै पेटेन्ट गरिएको छ।यो विश्वास गरिन्छ कि विश्लेषण र सम्बन्धित बायोफिजिकल अन्तर्दृष्टिहरूको नतिजाहरूले नयाँ एकीकृत निदान र चिकित्सकीय दृष्टिकोणहरूको लागि मार्ग प्रशस्त गर्न सक्छ जसले भविष्यमा सटीक औषधिको प्रयोगमा केन्द्रीय भूमिका खेल्न सक्छ, भौतिक विज्ञानका क्षेत्रहरूबाट चित्रण गर्दछ।जीवविज्ञान बीचको बढ्दो तालमेल सुरु हुँदैछ।
ठूलो संख्यामा क्लिनिकल अनुप्रयोगहरूको अनुकूलनको साथ, बिरामीहरूमा साइड इफेक्टहरू घटाउने आवश्यकता बिस्तारै देखा पर्न थाल्यो।यस उद्देश्यका लागि, सटीक औषधि 1, 2, 3, 4, 5 अनिवार्य रूपमा दुई मुख्य दृष्टिकोणहरू पछ्याउँदै, बिरामीहरूलाई दिइने औषधिहरूको खुराक घटाउने रणनीतिक लक्ष्य भएको छ।पहिलो बिरामीको जीनोमिक प्रोफाइल अनुसार डिजाइन गरिएको उपचारमा आधारित छ।दोस्रो, जुन ओन्कोलोजीमा सुनको मानक बनिरहेको छ, एकै समयमा स्थानीय थेरापीको प्रयोग मार्फत सटीकता बढाउँदै, थोरै मात्रामा औषधि जारी गर्ने प्रयास गरेर प्रणालीगत औषधि वितरण प्रक्रियाहरूबाट बच्ने लक्ष्य राख्छ।अन्तिम लक्ष्य भनेको केमोथेरापी वा रेडियोन्युक्लाइड्सको प्रणालीगत प्रशासन जस्ता धेरै चिकित्सीय दृष्टिकोणहरूको नकारात्मक प्रभावहरू हटाउन वा कम्तिमा कम गर्नु हो।क्यान्सरको प्रकार, स्थान, विकिरणको मात्रा, र अन्य कारकहरूमा निर्भर गर्दै, विकिरण थेरापीले पनि स्वस्थ तन्तुहरूको लागि उच्च निहित जोखिम हुन सक्छ।ग्लियोब्लास्टोमाको उपचारमा ६,७,८,९ शल्यक्रियाले अन्तर्निहित क्यान्सरलाई सफलतापूर्वक हटाउँछ, तर मेटास्टेसेसको अभावमा पनि धेरै साना क्यान्सरजन्य घुसपैठहरू हुन सक्छन्।यदि तिनीहरूलाई पूर्ण रूपमा हटाइएन भने, नयाँ क्यान्सरको जनसङ्ख्या अपेक्षाकृत छोटो अवधिमा बढ्न सक्छ।यस सन्दर्भमा, माथि उल्लिखित सटीक औषधि रणनीतिहरू लागू गर्न गाह्रो छ किनभने यी घुसपैठहरू पत्ता लगाउन र ठूलो क्षेत्रमा फैलाउन गाह्रो छ।यी अवरोधहरूले सटीक औषधिको साथ कुनै पनि पुनरावृत्तिलाई रोक्न निश्चित परिणामहरू रोक्छन्, त्यसैले प्रणालीगत वितरण विधिहरू केही अवस्थामा प्राथमिकता दिइन्छ, यद्यपि प्रयोग गरिएका औषधिहरूमा विषाक्तताको उच्च स्तर हुन सक्छ।यस समस्यालाई जित्नको लागि, आदर्श उपचार दृष्टिकोण भनेको स्वस्थ तन्तुहरूलाई असर नगरी क्यान्सर कोशिकाहरूलाई छनौट गर्न सक्ने न्यूनतम आक्रमणकारी रणनीतिहरू प्रयोग गर्नु हो।यस तर्कको प्रकाशमा, अल्ट्रासोनिक कम्पनहरूको प्रयोग, जसले क्यान्सर र स्वस्थ कोशिकाहरूलाई फरक रूपमा असर गरेको देखाइएको छ, दुबै एककोशिकीय प्रणालीहरूमा र मेसोस्केल विषम क्लस्टरहरूमा, सम्भावित समाधान जस्तो देखिन्छ।
एक यान्त्रिक दृष्टिकोणबाट, स्वस्थ र क्यान्सर कोशिकाहरू वास्तवमा फरक प्राकृतिक अनुनाद आवृत्तिहरू छन्।यो गुण क्यान्सर कोशिकाहरु को cytoskeletal संरचना को मेकानिकल गुण मा oncogenic परिवर्तन संग सम्बन्धित छ 12,13, जबकि ट्यूमर कोशिकाहरु, औसत मा, सामान्य कोशिकाहरु भन्दा बढी विकृत छन्।तसर्थ, उत्तेजनाको लागि अल्ट्रासाउन्ड फ्रिक्वेन्सीको इष्टतम छनोटको साथ, चयन गरिएका क्षेत्रहरूमा उत्प्रेरित भाइब्रेसनहरूले जीवित क्यान्सर संरचनाहरूलाई क्षति पुर्‍याउन सक्छ, होस्टको स्वस्थ वातावरणमा प्रभावलाई कम गर्दै।यी अझै पूर्ण रूपमा नबुझेका प्रभावहरूमा अल्ट्रासाउन्ड (सिद्धान्तमा लिथोट्रिप्सी14 सँग मिल्दोजुल्दो) द्वारा प्रेरित उच्च-फ्रिक्वेन्सी कम्पनहरूका कारण निश्चित सेलुलर संरचनात्मक घटकहरूको विनाश र मेकानिकल थकान जस्तै घटनाको कारण सेलुलर क्षति समावेश हुन सक्छ, जसले सेलुलर संरचना परिवर्तन गर्न सक्छ। ।प्रोग्रामिङ र मेकानोबायोलजी।यद्यपि यो सैद्धान्तिक समाधान धेरै उपयुक्त देखिन्छ, दुर्भाग्यवश यसलाई प्रयोग गर्न सकिँदैन जहाँ एनेकोइक जैविक संरचनाहरूले अल्ट्रासाउन्डको प्रत्यक्ष प्रयोगलाई रोक्छ, उदाहरणका लागि, हड्डीको उपस्थितिको कारण इन्ट्राक्रैनियल अनुप्रयोगहरूमा, र केही स्तन ट्युमरहरू एडिपोजमा अवस्थित छन्। ऊतक।ध्यानाकर्षणले सम्भावित चिकित्सीय प्रभावको साइटलाई सीमित गर्न सक्छ।यी समस्याहरू हटाउनको लागि, अल्ट्रासाउन्डलाई स्थानीय रूपमा विशेष रूपमा डिजाइन गरिएको ट्रान्सड्यूसरहरू प्रयोग गर्नुपर्दछ जुन विकिरणित साइटमा सकेसम्म कम आक्रमणकारी रूपमा पुग्न सक्छ।यसलाई ध्यानमा राख्दै, हामीले "सुई अस्पताल" 15 नामक नवीन प्राविधिक प्लेटफर्म सिर्जना गर्ने सम्भावनासँग सम्बन्धित विचारहरू प्रयोग गर्ने सम्भावनालाई विचार गर्यौं।"हस्पिटल इन द निडल" अवधारणाले एक मेडिकल सुईमा विभिन्न प्रकार्यहरूको संयोजनमा आधारित, निदान र चिकित्सकीय अनुप्रयोगहरूको लागि न्यूनतम आक्रामक चिकित्सा उपकरणको विकास समावेश गर्दछ।हस्पिटल निडल खण्डमा थप विस्तारमा छलफल गरिए अनुसार, यो कम्प्याक्ट यन्त्र मुख्यतया १६, १७, १८, १९, २०, २१ फाइबर अप्टिक प्रोबका फाइदाहरूमा आधारित छ, जुन तिनीहरूका विशेषताहरूको कारणले मानक २० मा सम्मिलित गर्न उपयुक्त छ। मेडिकल सुई, 22 लुमेन।ल्याब-अन-फाइबर (LOF) 23 टेक्नोलोजीद्वारा प्रदान गरिएको लचिलोपनको फाइदा उठाउँदै, फाइबर प्रभावकारी रूपमा लघु र प्रयोग गर्न तयार डायग्नोस्टिक र चिकित्सीय उपकरणहरू, जसमा फ्लुइड बायोप्सी र टिस्यु बायोप्सी यन्त्रहरूका लागि एक अद्वितीय प्लेटफर्म बनिरहेको छ।बायोमोलेकुलर डिटेक्शन 24,25 मा, प्रकाश निर्देशित स्थानीय औषधि वितरण 26,27, उच्च परिशुद्धता स्थानीय अल्ट्रासाउन्ड इमेजिङ28, थर्मल थेरापी 29,30 र स्पेक्ट्रोस्कोपी आधारित क्यान्सर ऊतक पहिचान31।यस अवधारणा भित्र, "अस्पतालमा सुई" यन्त्रमा आधारित स्थानीयकरण दृष्टिकोण प्रयोग गरेर, हामी रुचिको क्षेत्र भित्र अल्ट्रासाउन्ड तरंगहरू उत्तेजित गर्न सुई मार्फत अल्ट्रासाउन्ड तरंगहरूको प्रचार प्रयोग गरेर निवासी जैविक संरचनाहरूको स्थानीय उत्तेजनालाई अनुकूलन गर्ने सम्भावनाको खोजी गर्छौं।।तसर्थ, कम-तीव्रता चिकित्सीय अल्ट्रासाउन्ड सीधै जोखिम क्षेत्रमा लागू गर्न सकिन्छ sonicating कोशिकाहरूको लागि न्यूनतम आक्रामकता र नरम ऊतकहरूमा साना ठोस संरचनाहरू, जस्तै माथि उल्लिखित इन्ट्राक्रैनियल शल्यक्रियाको मामलामा, खोपडीमा एउटा सानो प्वाल घुसाउनु पर्छ। सुई।हालैका सैद्धान्तिक र प्रयोगात्मक नतिजाहरूबाट प्रेरित भई अल्ट्रासाउन्डले केही क्यान्सरहरूको विकासलाई रोक्न वा ढिलाइ गर्न सक्छ भन्ने सुझाव दिन्छ, 32,33,34 प्रस्तावित दृष्टिकोणले कम्तिमा सिद्धान्तमा, आक्रामक र उपचारात्मक प्रभावहरू बीचको मुख्य व्यापार-अफलाई सम्बोधन गर्न मद्दत गर्न सक्छ।यी विचारहरूलाई ध्यानमा राख्दै, वर्तमान पत्रमा, हामी क्यान्सरको लागि न्यूनतम इनवेसिभ अल्ट्रासाउन्ड थेरापीको लागि अस्पतालमा सुई यन्त्र प्रयोग गर्ने सम्भावनाको खोजी गर्छौं।थप स्पष्ट रूपमा, वृद्धि-निर्भर अल्ट्रासाउन्ड फ्रिक्वेन्सी खण्डको अनुमान गर्नको लागि गोलाकार ट्यूमर मासहरूको स्क्याटरिङ विश्लेषणमा, हामी लोचदार माध्यममा बढेको गोलाकार ठोस ट्युमरहरूको आकारको भविष्यवाणी गर्न राम्रोसँग स्थापित इलास्टोडायनामिक विधिहरू र ध्वनिक स्क्याटरिङ सिद्धान्त प्रयोग गर्छौं।सामग्रीको वृद्धि-प्रेरित पुन: निर्माणको कारणले ट्युमर र होस्ट टिश्यूको बीचमा हुने कठोरता।हाम्रो प्रणालीको वर्णन गरिसकेपछि, जसलाई हामी "हस्पिटल इन द निडल" खण्डमा "हस्पिटल इन द निडल" खण्डमा भन्छौं, हामी भविष्यवाणी गरिएको फ्रिक्वेन्सीहरूमा मेडिकल सुईहरू मार्फत अल्ट्रासोनिक तरंगहरूको प्रसारको विश्लेषण गर्छौं र तिनीहरूको संख्यात्मक मोडेलले अध्ययन गर्न वातावरणलाई विकिरण गर्छ। मुख्य ज्यामितीय मापदण्डहरू (वास्तविक भित्री व्यास, लम्बाइ र सुईको तीव्रता), उपकरणको ध्वनिक शक्तिको प्रसारणलाई असर गर्छ।सटीक औषधिको लागि नयाँ ईन्जिनियरिङ् रणनीतिहरू विकास गर्ने आवश्यकतालाई ध्यानमा राख्दै, यो प्रस्तावित अध्ययनले अल्ट्रासाउन्डलाई अन्य समाधानहरूसँग एकीकृत गर्ने एकीकृत थेराग्नोस्टिक प्लेटफर्म मार्फत प्रदान गरिएको अल्ट्रासाउन्डको प्रयोगमा आधारित क्यान्सर उपचारको लागि नयाँ उपकरण विकास गर्न मद्दत गर्न सक्छ भन्ने विश्वास गरिन्छ।संयुक्त, जस्तै लक्षित औषधि डेलिभरी र एकल सुई भित्र वास्तविक-समय निदान।
अल्ट्रासोनिक (अल्ट्रासाउन्ड) उत्तेजना प्रयोग गरेर स्थानीयकृत ठोस ट्युमरहरूको उपचारको लागि मेकानिस्टिक रणनीतिहरू प्रदान गर्ने प्रभावकारिता एकल-कोशिका प्रणालीहरू 10, 11, 12 मा कम-तीव्रता अल्ट्रासोनिक कम्पनहरूको प्रभावसँग सैद्धान्तिक र प्रयोगात्मक रूपमा व्यवहार गर्ने धेरै कागजातहरूको लक्ष्य भएको छ। , 32, 33, 34, 35, 36 viscoelastic मोडेलहरू प्रयोग गरेर, धेरै अन्वेषकहरूले विश्लेषणात्मक रूपमा प्रदर्शन गरेका छन् कि ट्युमर र स्वस्थ कोशिकाहरूले यूएस 10,11,12 दायराहरूमा फरक आवृत्ति प्रतिक्रियाहरू प्रदर्शन गर्छन्।यस नतिजाले सुझाव दिन्छ कि, सिद्धान्तमा, ट्युमर कोशिकाहरूलाई मेकानिकल उत्तेजनाहरूद्वारा चयन रूपमा आक्रमण गर्न सकिन्छ जसले होस्ट वातावरणलाई सुरक्षित गर्दछ।यो व्यवहार मुख्य प्रमाणको प्रत्यक्ष परिणाम हो कि, धेरै जसो अवस्थामा, ट्युमर कोशिकाहरू स्वस्थ कोशिकाहरू भन्दा बढी निन्दनीय हुन्छन्, सम्भवतः तिनीहरूको 37,38,39,40 विस्तार र माइग्रेट गर्ने क्षमता बढाउनको लागि।एकल सेल मोडेलहरूको साथ प्राप्त परिणामहरूको आधारमा, जस्तै माइक्रोस्केलमा, क्यान्सर कोशिकाहरूको चयनशीलता मेसोस्केलमा विषम सेल समुच्चयहरूको हार्मोनिक प्रतिक्रियाहरूको संख्यात्मक अध्ययनहरू मार्फत प्रदर्शन गरिएको छ।क्यान्सर कोशिकाहरू र स्वस्थ कोशिकाहरूको फरक प्रतिशत प्रदान गर्दै, बहुसेलुलर एग्रीगेटहरू सयौं माइक्रोमिटरहरू आकारमा क्रमबद्ध रूपमा बनाइयो।यी समुच्चयहरूको मेसोलेभलमा, एकल कक्षहरूको मेकानिकल व्यवहारलाई चित्रण गर्ने मुख्य संरचनात्मक तत्वहरूको प्रत्यक्ष कार्यान्वयनको कारणले रुचिका केही सूक्ष्म विशेषताहरू सुरक्षित हुन्छन्।विशेष गरी, प्रत्येक सेलले विभिन्न prestressed cytoskeletal संरचनाहरूको प्रतिक्रियाको नक्कल गर्न टेन्सेग्रिटी-आधारित आर्किटेक्चर प्रयोग गर्दछ, जसले गर्दा तिनीहरूको समग्र कठोरता 12,13 लाई असर गर्छ।माथिको साहित्यको सैद्धान्तिक भविष्यवाणी र इन भिट्रो प्रयोगहरूले उत्साहजनक नतिजाहरू दिएका छन्, कम-तीव्रता चिकित्सकीय अल्ट्रासाउन्ड (LITUS) लाई ट्यूमर जनहरूको संवेदनशीलता अध्ययन गर्न आवश्यक छ, र ट्यूमर जनहरूको विकिरणको आवृत्तिको मूल्याङ्कन महत्त्वपूर्ण छ।साइटमा आवेदनको लागि LITUS स्थिति।
यद्यपि, तन्तुको स्तरमा, व्यक्तिगत घटकको सबम्याक्रोस्कोपिक विवरण अनिवार्य रूपमा हराएको छ, र ट्युमर टिस्युका गुणहरू क्रमिक विधिहरू प्रयोग गरेर जन वृद्धि र तनाव-प्रेरित रिमोडेलिंग प्रक्रियाहरू ट्र्याक गर्नको लागि पत्ता लगाउन सकिन्छ, म्याक्रोस्कोपिक प्रभावहरूलाई ध्यानमा राख्दै। वृद्धि।- 41.42 को स्केलमा ऊतक लोचमा परिवर्तनहरू।वास्तवमा, यूनिसेलुलर र समग्र प्रणालीहरूको विपरीत, ठोस ट्यूमर मासहरू क्रमिक अवशिष्ट तनावहरूको संचयको कारणले नरम ऊतकहरूमा बढ्छ, जसले समग्र इन्ट्राट्युमोरल कठोरतामा वृद्धिको कारणले प्राकृतिक मेकानिकल गुणहरूलाई परिवर्तन गर्दछ, र ट्युमर स्क्लेरोसिस प्रायः एक निर्णायक कारक बन्छ। ट्यूमर पत्ता लगाउने।
यी विचारहरूलाई दिमागमा राखेर, यहाँ हामी सामान्य ऊतक वातावरणमा बढ्दै गएको लोचदार गोलाकार समावेशहरूको रूपमा मोडेल गरिएको ट्युमर स्फेरोइडहरूको सोनोडाइनामिक प्रतिक्रियाको विश्लेषण गर्छौं।थप स्पष्ट रूपमा, ट्यूमरको चरणसँग सम्बन्धित लोचदार गुणहरू अघिल्लो काममा केही लेखकहरू द्वारा प्राप्त सैद्धांतिक र प्रयोगात्मक परिणामहरूको आधारमा निर्धारण गरिएको थियो।ती मध्ये, विषम मिडियामा भिभोमा हुर्किएका ठोस ट्यूमर स्फेरोइडहरूको विकासलाई ट्यूमर जन र सम्बन्धित इन्ट्राट्युमोरल तनावको विकासको भविष्यवाणी गर्न अन्तरजातीय गतिशीलतासँग संयोजनमा गैर-रैखिक मेकानिकल मोडेलहरू 41,43,44 लागू गरेर अध्ययन गरिएको छ।माथि उल्लेख गरिए अनुसार, वृद्धि (जस्तै, लचिलो पूर्व स्ट्रेचिङ) र अवशिष्ट तनावले ट्यूमर सामग्रीको गुणहरूको प्रगतिशील पुन: निर्माणको कारण बनाउँछ, जसले गर्दा यसको ध्वनिक प्रतिक्रिया पनि परिवर्तन हुन्छ।यो नोट गर्न महत्त्वपूर्ण छ कि ref मा।41 ट्यूमरहरूमा वृद्धि र ठोस तनावको सह-विकास जनावर मोडेलहरूमा प्रयोगात्मक अभियानहरूमा प्रदर्शन गरिएको छ।विशेष गरी, स्तन ट्यूमर मासको कठोरताको तुलनाले विभिन्न चरणहरूमा सिलिकोमा समान आयामहरूका साथ गोलाकार परिमित तत्व मोडेलमा समान अवस्थाहरू पुन: उत्पादन गरेर र भविष्यवाणी गरिएको अवशिष्ट तनाव क्षेत्रलाई ध्यानमा राखेर प्राप्त गरिएको कठोरताको तुलनाले प्रस्तावित विधिको पुष्टि गर्‍यो। मोडेल वैधता।।यस कार्यमा, पहिले प्राप्त सैद्धांतिक र प्रयोगात्मक परिणामहरू नयाँ विकसित चिकित्सकीय रणनीति विकास गर्न प्रयोग गरिन्छ।विशेष गरी, संगत विकासवादी प्रतिरोधी गुणहरूका साथ अनुमानित आकारहरू यहाँ गणना गरिएको थियो, जुन यसरी होस्ट वातावरणमा एम्बेड गरिएका ट्यूमर जनहरू बढी संवेदनशील हुन्छन् भनेर आवृत्ति दायराहरू अनुमान गर्न प्रयोग गरिएको थियो।यस अन्तमा, हामीले यसरी अल्ट्रासोनिक उत्तेजनाको प्रतिक्रियामा स्क्याटरिङको सामान्य रूपमा स्वीकृत सिद्धान्त अनुसार ध्वनिक संकेतकहरूलाई ध्यानमा राखेर विभिन्न चरणहरूमा लिइएको, विभिन्न चरणहरूमा ट्यूमर मासको गतिशील व्यवहारको अनुसन्धान गर्‍यौं र गोलाकारको सम्भावित अनुनाद घटनालाई हाइलाइट गर्दै। ।ट्युमर र होस्टको आधारमा तन्तुहरू बीचको कठोरतामा वृद्धि-निर्भर भिन्नताहरू।
यसरी, ट्युमर मासहरूलाई प्रयोगात्मक डेटाको आधारमा होस्टको वरपरको लोचदार वातावरणमा त्रिज्या \(a\) को लोचदार गोलाकारको रूपमा मोडेल गरिएको थियो जसमा भारी घातक संरचनाहरू गोलाकार आकारहरूमा कसरी बढ्छन्।चित्र १ लाई सन्दर्भ गर्दै, गोलाकार निर्देशांकहरू \(\{ r,\theta,\varphi \}\) (जहाँ \(\theta\) र \(\varphi\) क्रमशः विसंगति कोण र अजिमुथ कोण प्रतिनिधित्व गर्दछ, ट्युमर डोमेनले स्वस्थ स्थानमा इम्बेड गरिएको क्षेत्र ओगटेको छ \({\mathcal {V}}_{T}=\{ (r,\theta ,\varphi):r\le a\}\) असीमित क्षेत्र \({\mathcal { V} __{H} = \{ (r,\theta,\varphi):r > a\}\)।धेरै साहित्यहरू 45,46,47,48 मा रिपोर्ट गरिएको राम्रोसँग स्थापित इलास्टोडायनामिक आधारमा आधारित गणितीय मोडेलको पूर्ण विवरणको लागि पूरक जानकारी (SI) लाई सन्दर्भ गर्दै, हामी यहाँ एक अक्षीय सममितीय दोलन मोड द्वारा विशेषता भएको समस्यालाई विचार गर्छौं।यस धारणाले ट्यूमर र स्वस्थ क्षेत्रहरू भित्रका सबै चरहरू अजिमुथल समन्वय \(\varphi\) बाट स्वतन्त्र छन् र यस दिशामा कुनै विकृति देखा पर्दैन भन्ने संकेत गर्दछ।फलस्वरूप, विस्थापन र तनाव क्षेत्रहरू दुई स्केलर सम्भाव्यताहरूबाट प्राप्त गर्न सकिन्छ \(\phi = \hat{\phi}\left( {r,\theta} \right)e^{{ – i \omega {\kern 1pt } t }}\) र \(\chi = \hat{\chi }\left( {r,\theta } \right)e^{{ – i\omega {\kern 1pt} t }}\), तिनीहरू हुन् क्रमशः अनुदैर्ध्य तरंग र शियर वेभसँग सम्बन्धित, सर्ज \(\theta \) बीचको संयोग समय t र घटना तरंगको दिशा र स्थिति भेक्टर बीचको कोण \({\mathbf {x))\) ( चित्र 1 मा देखाइए अनुसार) र \(\omega = 2\pi f\) कोणीय आवृत्ति प्रतिनिधित्व गर्दछ।विशेष गरी, घटना क्षेत्र विमान तरंग द्वारा मोडेल गरिएको छ \(\phi_{H}^{(in)}\) (SI प्रणालीमा पनि प्रस्तुत गरिएको, समीकरणमा (A.9)) शरीरको भोल्युममा प्रसारित। कानून अभिव्यक्ति अनुसार
जहाँ \(\phi_{0}\) एम्प्लिट्यूड प्यारामिटर हो।गोलाकार तरंग प्रकार्य प्रयोग गरेर घटना विमान तरंग (1) को गोलाकार विस्तार मानक तर्क हो:
जहाँ \(j_{n}\) पहिलो प्रकारको क्रमको गोलाकार बेसल प्रकार्य हो \(n\), र \(P_{n}\) Legendre बहुपद हो।लगानी क्षेत्रको घटना लहरको भाग वरपरको माध्यममा छरिएको छ र घटना क्षेत्रलाई ओभरल्याप गर्दछ, जबकि अर्को भाग गोला भित्र छरिएको छ, यसको कम्पनमा योगदान गर्दछ।यो गर्नका लागि, तरंग समीकरणको हार्मोनिक समाधान \(\nabla^{2} \hat{\phi } + k_{1}^{2} {\mkern 1mu} \hat{\phi } = 0\,\ ) र \ (\ nabla^{2} {\mkern 1mu} \hat{\chi } + k_{2}^{2} \hat{\chi } = 0\), उदाहरणका लागि Eringen45 द्वारा प्रदान गरिएको (SI पनि हेर्नुहोस्। ) ट्यूमर र स्वस्थ क्षेत्रहरू संकेत गर्न सक्छ।विशेष गरी, छरिएका विस्तार तरंगहरू र होस्ट माध्यममा उत्पन्न आइसोभोल्युमिक तरंगहरूले आ-आफ्ना सम्भावित ऊर्जाहरू स्वीकार गर्छन्:
ती मध्ये, पहिलो प्रकारको गोलाकार ह्यान्केल प्रकार्य \(h_{n}^{(1)}\) बाहिर जाने बिखेरिएको तरंग, र \(\alpha_{n}\) र \(\beta_{) लाई विचार गर्न प्रयोग गरिन्छ। n}\ ) अज्ञात गुणांकहरू हुन्।समीकरण मा।समीकरणमा (2)–(4), सर्तहरू \(k_{H1}\) र \(k_{H2}\) क्रमशः शरीरको मुख्य क्षेत्रमा दुर्लभ र अनुप्रस्थ तरंगहरूको तरंग सङ्ख्याहरूलाई जनाउँछ ( SI हेर्नुहोस्)।ट्युमर भित्र कम्प्रेसन क्षेत्रहरू र शिफ्टहरू फारम छन्
जहाँ \(k_{T1}\) र \(k_{T2}\) ट्यूमर क्षेत्रमा अनुदैर्ध्य र ट्रान्सभर्स तरंग संख्याहरू प्रतिनिधित्व गर्दछ, र अज्ञात गुणांकहरू \(\gamma_{n} {\mkern 1mu}\) हुन्। \(\ eta_{n} {\mkern 1mu}\)।यी परिणामहरूको आधारमा, गैर-शून्य रेडियल र परिधि विस्थापन घटकहरू विचाराधीन समस्यामा स्वस्थ क्षेत्रहरूको विशेषता हुन्, जस्तै \(u_{Hr}\) र \(u_{H\theta}\) (\(u_{ H\ varphi }\ ) सममिति धारणा अब आवश्यक छैन) — सम्बन्ध \(u_{Hr} = \partial_{r} \left( {\phi + \partial_{r} (r\chi) बाट प्राप्त गर्न सकिन्छ। } \right) + k_}^{2 } {\mkern 1mu} r\chi\) र \(u_{H\theta} = r^{- 1} \partial_{\theta} \left({\phi + \partial_{r } ( r\chi ) } \right)\) \(\phi = \phi_{H}^{(in)} + \phi_{H}^{(s)}\) र \ (\chi = \chi_ {H}^ {(s)}\) (विस्तृत गणितीय व्युत्पत्तिको लागि SI हेर्नुहोस्)।त्यसैगरी, \(\phi = \phi_{T}^{(s)}\) र \(\chi = \chi_{T}^{(s)}\) प्रतिस्थापन गर्दा {Tr} = \partial_{r} \left( {\phi + \partial_{r} (r\chi)} \right) + k_{T2}^{2} {\mkern 1mu} r\chi\) र \(u_{T\theta} = r^{-1}\partial _{\theta }\left({\phi +\partial_{r}(r\chi )}\right)\)।
(बायाँ) एक स्वस्थ वातावरणमा बढेको गोलाकार ट्युमरको ज्यामिति जसको माध्यमबाट घटना क्षेत्रले प्रचार गर्छ, (दायाँ) ट्यूमर त्रिज्याको कार्यको रूपमा ट्यूमर-होस्ट कठोरता अनुपातको अनुरूप विकास, रिपोर्ट गरिएको डाटा (Carotenuto et al. 41 बाट अनुकूलित) एमडीए-एमबी-२३१ कोशिकाहरूद्वारा इनोकुलेटेड ठोस स्तन ट्युमरहरूबाट कम्प्रेसन परीक्षणहरूमा भिट्रो प्राप्त गरिएको थियो।
रैखिक लोचदार र आइसोट्रोपिक सामग्रीहरू मान्दै, स्वस्थ र ट्युमर क्षेत्रहरूमा गैर-शून्य तनाव घटकहरू, जस्तै \(\sigma_{Hpq}\) र \(\sigma_{Tpq}\) - सामान्यीकृत हुकको नियमको पालना गर्नुहोस्, त्यहाँ दिइएको छ। विभिन्न Lamé मोड्युली हुन्, जसले होस्ट र ट्युमर लोचलाई चित्रण गर्छ, जसलाई \(\{ \mu_{H},\,\lambda_{H} \}\) र \(\{ \mu_{T},\, \lambda_) भनिन्छ। {T} \ }\) (SI मा प्रतिनिधित्व गरिएका तनाव घटकहरूको पूर्ण अभिव्यक्तिको लागि समीकरण (A.11) हेर्नुहोस्)।विशेष गरी, सन्दर्भ 41 मा डेटा अनुसार र चित्र 1 मा प्रस्तुत गरिएको, बढ्दो ट्युमरहरूले ऊतक लोच स्थिरतामा परिवर्तन देखायो।यसरी, होस्ट र ट्युमर क्षेत्रहरूमा विस्थापन र तनावहरू अज्ञात स्थिरांकहरूको सेटमा पूर्ण रूपमा निर्धारण गरिन्छ \({{ \varvec{\upxi}}}_{n} = \{ \alpha_{n} ,{\mkern 1mu } \ beta_{ n} {\mkern 1mu} \gamma_{n} ,\eta_{n} \}\ ) सैद्धान्तिक रूपमा अनन्त आयामहरू छन्।यी गुणांक भेक्टरहरू फेला पार्न, ट्युमर र स्वस्थ क्षेत्रहरू बीच उपयुक्त इन्टरफेसहरू र सीमा अवस्थाहरू प्रस्तुत गरिन्छ।ट्यूमर-होस्ट इन्टरफेस \(r = a\) मा पूर्ण बन्धन मान्दै, विस्थापन र तनावहरूको निरन्तरतालाई निम्न सर्तहरू आवश्यक पर्दछ:
प्रणाली (7) अनन्त समाधानहरूको साथ समीकरणहरूको प्रणाली बनाउँछ।थप रूपमा, प्रत्येक सीमा अवस्था विसंगतिमा निर्भर हुनेछ \(\theta\)।सीमा मान समस्यालाई पूर्ण बीजगणितीय समस्यामा घटाउनको लागि \(N\) बन्द प्रणालीहरूको सेटहरू, जसमध्ये प्रत्येक अज्ञात \({{\varvec{\upxi}}}__{n} = \{ \alpha_ {n}, { \mkern 1mu} \beta_{n} {\mkern 1mu} \gamma_{n}, \eta_{n} \__{n = 0,…,N}\) (\ ( N \ सँग) to \infty \), सैद्धान्तिक रूपमा), र त्रिकोणमितीय सर्तहरूमा समीकरणहरूको निर्भरता हटाउनको लागि, इन्टरफेस अवस्थाहरू Legendre polynomials को orthogonality को प्रयोग गरेर कमजोर फारममा लेखिन्छ।विशेष गरी, समीकरण (7)1,2 र (7)3,4 लाई \(P_{n} \left( {\cos \theta} \right)\) र \(P_{n}^{ द्वारा गुणा गरिन्छ। 1} \left( { \cos\theta}\right)\) र त्यसपछि गणितीय पहिचानहरू प्रयोग गरेर \(0\) र \(\pi\) बीच एकीकृत गर्नुहोस्:
यसरी, इन्टरफेस अवस्था (७) ले द्विघात बीजगणितीय समीकरण प्रणाली फर्काउँछ, जसलाई म्याट्रिक्स फारममा \({\mathbb{D}}_{n} (a) \cdot {{\varvec{\upxi }} को रूपमा व्यक्त गर्न सकिन्छ। } _{ n} = {\mathbf{q}}_{n} (a)\) र क्रेमरको नियम समाधान गरेर अज्ञात \({{\varvec{\upxi}}}_{n}\ ) प्राप्त गर्नुहोस्।
गोलाद्वारा छरिएको ऊर्जा प्रवाह अनुमान गर्न र होस्ट माध्यममा फैलिएको छरिएको क्षेत्रको डाटामा आधारित यसको ध्वनिक प्रतिक्रियाको बारेमा जानकारी प्राप्त गर्न, एक ध्वनिक मात्रा चासोको विषय हो, जुन सामान्यीकृत बिस्टाटिक स्क्याटरिङ क्रस सेक्शन हो।विशेष गरी, स्क्याटरिङ क्रस सेक्शन, डिनोटेड \(हरू), स्क्याटर गरिएको सिग्नलद्वारा प्रसारित ध्वनिक शक्ति र घटना तरंगद्वारा गरिएको ऊर्जाको विभाजन बीचको अनुपात व्यक्त गर्दछ।यस सन्दर्भमा, आकार प्रकार्यको परिमाण \(\left| {F_{\infty} \left(\theta \right)} \right|^{2}\) ध्वनिक संयन्त्रको अध्ययनमा बारम्बार प्रयोग हुने मात्रा हो। तलछटमा वस्तुहरूको तरल वा ठोस स्क्याटरिङमा इम्बेड गरिएको।थप स्पष्ट रूपमा, आकार प्रकार्यको आयामलाई विभेदक स्क्याटरिङ क्रस सेक्शन \(ds\) प्रति एकाइ क्षेत्रको रूपमा परिभाषित गरिएको छ, जुन घटना तरंगको प्रसारको दिशामा सामान्यबाट भिन्न हुन्छ:
जहाँ \(f_{n}^{pp}\) र \(f_{n}^{ps}\) ले मोडल प्रकार्यलाई जनाउँछ, जसले अनुदैर्ध्य तरंगको शक्तिको अनुपात र बिखरिएको तरंगको सापेक्षलाई जनाउँछ। प्राप्त माध्यममा घटना पी-तरंग, क्रमशः, निम्न अभिव्यक्ति संग दिइएको छ:
आंशिक तरंग प्रकार्यहरू (10) अनुनाद स्क्याटरिङ सिद्धान्त (RST) 49,50,51,52 अनुसार स्वतन्त्र रूपमा अध्ययन गर्न सकिन्छ, जसले विभिन्न मोडहरू अध्ययन गर्दा लक्ष्य लोचलाई कुल आवारा क्षेत्रबाट अलग गर्न सम्भव बनाउँछ।यस विधि अनुसार, मोडल फारम प्रकार्यलाई दुई बराबर भागहरूको योगफलमा विघटन गर्न सकिन्छ, अर्थात् \(f_{n} = f_{n}^{(res)} + f_{n}^{(b)}\ ) क्रमशः अनुनाद र nonresonant पृष्ठभूमि आयाम संग सम्बन्धित छन्।अनुनाद मोडको आकार प्रकार्य लक्ष्यको प्रतिक्रियासँग सम्बन्धित छ, जबकि पृष्ठभूमि सामान्यतया स्क्याटररको आकारसँग सम्बन्धित छ।प्रत्येक मोडको लागि लक्ष्यको पहिलो ढाँचा पत्ता लगाउन, मोडल अनुनाद आकार प्रकार्यको आयाम \(\left| {f_{n}^{(res)} \left( \theta \right)} \right|\ ) लोचदार होस्ट सामग्रीमा अभेद्य क्षेत्रहरू समावेश गरी कडा पृष्ठभूमि मानेर गणना गरिन्छ।यो परिकल्पना यस तथ्यबाट प्रेरित छ कि, सामान्यतया, अवशिष्ट कम्प्रेसिभ तनावको कारण ट्यूमर मासको वृद्धि संग कठोरता र घनत्व दुबै बढ्छ।यसरी, वृद्धिको गम्भीर स्तरमा, प्रतिबाधा अनुपात \(\rho_{T} c_{1T} /\rho_{H} c_{1H}\) नरममा विकास हुने अधिकांश म्याक्रोस्कोपिक ठोस ट्युमरहरूको लागि १ भन्दा बढी हुने अपेक्षा गरिएको छ। तन्तुहरू।उदाहरण को लागी, Krouskop et al।53 ले प्रोस्टेट तन्तुका लागि क्यान्सर र सामान्य मोड्युलसको अनुपात 4 रिपोर्ट गरेको छ, जबकि यो मान स्तन ऊतक नमूनाहरूको लागि 20 मा बढ्यो।यी सम्बन्धहरूले अनिवार्य रूपमा टिश्यूको ध्वनिक प्रतिबाधा परिवर्तन गर्दछ, जसलाई इलास्टोग्राफी विश्लेषणले पनि देखाएको छ 54,55,56, र ट्युमर हाइपरप्रोलिफेरेसनको कारणले गर्दा स्थानीयकृत ऊतक मोटोपनसँग सम्बन्धित हुन सक्छ।यो भिन्नता विभिन्न चरणहरूमा बढेको स्तन ट्यूमर ब्लकहरूको साधारण कम्प्रेसन परीक्षणहरूद्वारा प्रयोगात्मक रूपमा पनि अवलोकन गरिएको छ32, र सामग्रीको पुन: निर्माणलाई गैर-रैखिक रूपमा बढ्दो ट्युमरहरू 43,44 को भविष्यवाणी गर्ने क्रस-प्रजाति मोडेलहरूसँग राम्रोसँग पछ्याउन सकिन्छ।प्राप्त कठोरता डेटा सूत्र \(E_{T} = S\left( {1 – \nu ^{2} } \right)/a\sqrt \ (E_{T}) अनुसार ठोस ट्युमरहरूको युवाको मोड्युलसको विकाससँग प्रत्यक्ष रूपमा सम्बन्धित छ। varepsilon\ )( त्रिज्या \(a\), कठोरता \(S\) र पोइसनको अनुपात \(\nu\) दुई कडा प्लेट ५७ बीचको, चित्र १ मा देखाइए अनुसार।यसरी, विभिन्न विकास स्तरहरूमा ट्यूमर र होस्टको ध्वनिक प्रतिबाधा मापन प्राप्त गर्न सम्भव छ।विशेष गरी, चित्र १ मा २ kPa बराबरको सामान्य तन्तुको मोड्युलससँग तुलना गर्दा, लगभग ५०० देखि १२५० मिमी ३ को भोल्युम दायरामा स्तन ट्युमरहरूको लोचदार मोड्युलसले करिब १० kPa बाट १६ kPa मा वृद्धि गरेको छ। रिपोर्ट गरिएको डाटा संग संगत।सन्दर्भ 58, 59 मा यो फेला पर्यो कि स्तन ऊतक नमूनाहरूमा दबाब 0.25-4 kPa हराइरहेको पूर्व कम्प्रेसनको साथ छ।यो पनि मान्नुहोस् कि लगभग असंकुचनीय ऊतकको Poisson अनुपात 41.60 हो, जसको मतलब यो हो कि टिश्युको घनत्व मात्रा बढ्दै जाँदा उल्लेखनीय रूपमा परिवर्तन हुँदैन।विशेष गरी, औसत जन जनसंख्या घनत्व \(\rho = 945\,{\text{kg}}\,{\text{m}}^{ – 3}\)61 प्रयोग गरिन्छ।यी विचारहरूसँग, कठोरताले निम्न अभिव्यक्ति प्रयोग गरेर पृष्ठभूमि मोडमा लिन सक्छ:
जहाँ अज्ञात स्थिरांक \(\widehat{{{\varvec{\upxi))))_{n} = \{\delta_{n} ,\upsilon_{n} \}\) निरन्तरतालाई ध्यानमा राखेर गणना गर्न सकिन्छ। bias ( 7 )2,4, अर्थात्, बीजगणितीय प्रणाली समाधान गरेर \(\widehat{{\mathbb{D}}}_{n} (a) \cdot \widehat{({\varvec{\upxi}} } } _{n } = \widehat{{\mathbf{q}}}_{n} (a)\) नाबालिगहरू समावेश गर्ने\(\widehat{{\mathbb{D}}}} {n} (a) = \ { { \ mathbb{D}}_{n} (a)\}_{{\{ (1,3), (1,3)\} }}\) र सम्बन्धित सरलीकृत स्तम्भ भेक्टर\(\widehat { {\mathbf {q}}}} {n} (a)\) ले समीकरण (११), ब्याकस्केटरिङ रेझोनन्ट मोड फंक्शनको दुई एम्प्लिट्यूडहरू प्रदान गर्दछ। {f_{n}^{{। \left( {res} \right)\,pp}} \left( \theta \right)} \right| = \left|{f_{n}^{pp} \left( \theta \right) - f_{ n}^{pp(b)} \left( \theta \right)} \right|\) र \( \left|{f_{n}^{{\left( {res} \right)\,ps} } \left( \theta \right)} \right|= \left | {f_{n}^{ps} \left( \theta \right) - f_{n}^{ps(b)} \left( \ theta \right)} \right|\) क्रमशः P-तरंग उत्तेजना र P- र S-तरंग प्रतिबिम्बलाई जनाउँछ।यसबाहेक, पहिलो आयाम \(\theta = \pi\) को रूपमा अनुमान गरिएको थियो, र दोस्रो आयाम \(\theta = \pi/4\) को रूपमा अनुमान गरिएको थियो।विभिन्न संरचना गुणहरू लोड गरेर।चित्र 2 ले देखाउँछ कि लगभग 15 मिमी व्यास सम्मको ट्यूमर स्फेरोइडहरूको अनुनाद विशेषताहरू मुख्यतया 50-400 kHz को फ्रिक्वेन्सी ब्यान्डमा केन्द्रित हुन्छन्, जसले रेसोनन्ट ट्युमर उत्तेजना उत्पन्न गर्न कम-फ्रिक्वेन्सी अल्ट्रासाउन्ड प्रयोग गर्ने सम्भावनालाई संकेत गर्दछ।कक्षहरू।एकदम धेरै।यस फ्रिक्वेन्सी ब्यान्डमा, RST विश्लेषणले चित्र 3 मा हाइलाइट गरिएको मोडहरू 1 देखि 6 को लागि एकल-मोड ढाँचाहरू प्रकट गर्‍यो। यहाँ, दुवै pp- र ps-विखुरिएका तरंगहरूले पहिलो प्रकारका ढाँचाहरू देखाउँछन्, धेरै कम फ्रिक्वेन्सीहरूमा हुने, जुन देखि बढ्छ। मोड 1 को लागि लगभग 20 kHz देखि n = 6 को लागि लगभग 60 kHz, गोलाको त्रिज्यामा कुनै महत्त्वपूर्ण भिन्नता देखाउँदैन।रेसोनन्ट प्रकार्य ps त्यसपछि क्षय हुन्छ, जबकि ठूलो एम्प्लिच्युड pp ढाँचाहरूको संयोजनले लगभग 60 kHz को आवधिकता प्रदान गर्दछ, बढ्दो मोड संख्याको साथ उच्च आवृत्ति परिवर्तन देखाउँदै।सबै विश्लेषणहरू Mathematica®62 कम्प्युटिंग सफ्टवेयर प्रयोग गरेर प्रदर्शन गरिएको थियो।
विभिन्न आकारका स्तन ट्युमरहरूको मोड्युलबाट प्राप्त ब्याकस्क्याटर फारम कार्यहरू चित्र १ मा देखाइएको छ, जहाँ खाता मोड सुपरपोजिसनलाई ध्यानमा राखेर उच्चतम स्क्याटरिङ ब्यान्डहरू हाइलाइट गरिएका छन्।
चयन गरिएको मोडहरूको अनुनाद \(n = 1\) देखि \(n = 6\), विभिन्न ट्युमर आकारहरूमा P-तरंगको उत्तेजना र प्रतिबिम्बमा गणना गरिएको (\(\left | {f_{ n} बाट कालो वक्रहरू) {{\ left( {res} \,pp}} \left( \pi \right)} \right| = \left| {f_{n}^{pp} \left ( \pi \ right) -। f_{n }^{pp(b)} \left( \pi \right)} \right|\)) र P-तरंग उत्तेजना र S-तरंग प्रतिबिम्ब (मोडल आकार प्रकार्य द्वारा दिइएको खैरो वक्र \( \left | { f_{n }^{{\left( {res} \right)\,ps}} \left( {\pi /4} \right)} \right| = \left| {f_{n} ^{ ps} \left( {\pi /4} \right) – f_{n}^{ps(b)} \left( {\pi /4} \right)} \right |\))।
यस प्रारम्भिक विश्लेषणको नतिजाहरू टाढा-फिल्ड प्रचार अवस्थाहरू प्रयोग गरेर ड्राइभ-विशिष्ट ड्राइभ फ्रिक्वेन्सीहरूको चयनलाई निम्न संख्यात्मक सिमुलेशनहरूमा मासमा माइक्रोभाइब्रेसन तनावको प्रभाव अध्ययन गर्न मार्गदर्शन गर्न सक्छ।नतिजाहरूले देखाउँछन् कि इष्टतम फ्रिक्वेन्सीको अंशांकन ट्युमरको बृद्धिको समयमा चरण-विशिष्ट हुन सक्छ र रोगको उपचारमा प्रयोग हुने बायोमेकानिकल रणनीतिहरू स्थापना गर्न विकास मोडेलहरूको नतिजाहरू प्रयोग गरेर टिश्यू रिमोडेलिंगको सही भविष्यवाणी गर्न सकिन्छ।
न्यानोटेक्नोलोजीमा भएको महत्वपूर्ण प्रगतिले वैज्ञानिक समुदायलाई भिभो अनुप्रयोगहरूको लागि लघु र न्यूनतम आक्रमणकारी चिकित्सा उपकरणहरू विकास गर्न नयाँ समाधान र विधिहरू खोज्न प्रेरित गरिरहेको छ।यस सन्दर्भमा, LOF टेक्नोलोजीले अप्टिकल फाइबरहरूको क्षमताहरू विस्तार गर्न उल्लेखनीय क्षमता देखाएको छ, जीवन विज्ञान अनुप्रयोगहरू21, 63, 64, 65 को लागि नयाँ न्यूनतम इनवेसिभ फाइबर अप्टिक उपकरणहरूको विकासलाई सक्षम पार्दै। 2D र 3D सामग्रीहरू एकीकृत गर्ने विचार। नानोस्केलमा पूर्ण स्थानिय नियन्त्रणको साथ अप्टिकल फाइबरको 25 र/वा छेउमा 64 छेउमा चाहिने रासायनिक, जैविक, र अप्टिकल गुणहरूले फाइबर अप्टिक न्यानोप्टोडहरूको नयाँ वर्गको उदय हुन्छ।निदान र चिकित्सीय कार्यहरूको एक विस्तृत श्रृंखला छ।चाखलाग्दो कुरा के छ भने, तिनीहरूको ज्यामितीय र मेकानिकल गुणहरू (सानो क्रस खण्ड, ठूलो पक्ष अनुपात, लचिलोपन, कम तौल) र सामग्रीहरूको बायोकम्प्याटिबिलिटी (सामान्यतया गिलास वा पोलिमर) को कारणले गर्दा, अप्टिकल फाइबरहरू सुई र क्याथेटरहरूमा सम्मिलित गर्नका लागि उपयुक्त छन्।मेडिकल एप्लिकेसन २०, "सुई अस्पताल" को नयाँ दर्शनको लागि मार्ग प्रशस्त गर्दै (चित्र ४ हेर्नुहोस्)।
वास्तवमा, LOF टेक्नोलोजी द्वारा प्रदान गरिएको स्वतन्त्रताको डिग्रीको कारण, विभिन्न धातु र/वा डाइलेक्ट्रिक सामग्रीहरूबाट बनेको माइक्रो- र न्यानोस्ट्रक्चरहरूको एकीकरण प्रयोग गरेर, अप्टिकल फाइबरहरू विशेष अनुप्रयोगहरूको लागि प्राय: गुंजन मोड उत्तेजनालाई समर्थन गर्ने उपयुक्त रूपमा कार्य गर्न सकिन्छ।, प्रकाश क्षेत्र 21 बलियो स्थितिमा छ।सबवेभलेन्थ स्केलमा प्रकाशको नियन्त्रण, प्राय: रासायनिक र/वा जैविक प्रशोधनसँग संयोजनमा ६३ र स्मार्ट पोलिमर ६५,६६ जस्ता संवेदनशील सामग्रीहरूको एकीकरणले प्रकाश र पदार्थको अन्तरक्रियामा नियन्त्रण बढाउन सक्छ, जुन थेरानोस्टिक उद्देश्यका लागि उपयोगी हुन सक्छ।एकीकृत अवयव/सामग्रीको प्रकार र आकारको छनोट स्पष्ट रूपमा पत्ता लगाउने भौतिक, जैविक वा रासायनिक मापदण्डहरूमा निर्भर गर्दछ।
शरीरमा विशिष्ट साइटहरूमा निर्देशित मेडिकल सुईहरूमा LOF प्रोबहरूको एकीकरणले भिभोमा स्थानीय तरल पदार्थ र टिश्यु बायोप्सीहरू सक्षम पार्छ, एकै साथ स्थानीय उपचारलाई अनुमति दिँदै, साइड इफेक्टहरू घटाउन र दक्षता बढाउने अनुमति दिन्छ।सम्भावित अवसरहरूमा क्यान्सर सहित विभिन्न परिसंचरण जैविक अणुहरूको पहिचान समावेश छ।बायोमार्कर वा microRNAs (miRNAs) 67, रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी (SERS) 31 जस्ता रैखिक र गैर-रेखीय स्पेक्ट्रोस्कोपी प्रयोग गरेर क्यान्सरग्रस्त तन्तुहरूको पहिचान, उच्च-रिजोल्युशन फोटोअकौस्टिक इमेजिङ22,28,68, लेजर सर्जरी र ablation69, र स्थानीय डेलिभरी औषधिहरू प्रकाश र 27 प्रयोग गरेर। मानव शरीर 20 मा सुई को स्वचालित मार्गदर्शन।यो ध्यान दिन लायक छ कि यद्यपि अप्टिकल फाइबरको प्रयोगले इलेक्ट्रोनिक कम्पोनेन्टहरूमा आधारित "शास्त्रीय" विधिहरूको विशिष्ट हानिहरूलाई बेवास्ता गर्दछ, जस्तै विद्युतीय जडानहरूको आवश्यकता र विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेपको उपस्थिति, यसले विभिन्न LOF सेन्सरहरूलाई प्रभावकारी रूपमा एकीकृत गर्न अनुमति दिन्छ। प्रणाली।एकल चिकित्सा सुई।प्रदूषण, अप्टिकल हस्तक्षेप, विभिन्न प्रकार्यहरू बीच क्रसस्टक प्रभावहरू निम्त्याउने शारीरिक अवरोधहरू जस्ता हानिकारक प्रभावहरूलाई कम गर्न विशेष ध्यान दिइनुपर्छ।यद्यपि, यो पनि सत्य हो कि उल्लेख गरिएका धेरै कार्यहरू एकै समयमा सक्रिय हुनु पर्दैन।यस पक्षले कम्तिमा हस्तक्षेप कम गर्न सम्भव बनाउँछ, जसले गर्दा प्रत्येक जाँचको कार्यसम्पादन र प्रक्रियाको शुद्धतामा नकारात्मक प्रभाव सीमित हुन्छ।यी विचारहरूले हामीलाई "अस्पतालमा सुई" को अवधारणालाई जीवन विज्ञानमा चिकित्सीय सुईहरूको अर्को पुस्ताको लागि ठोस आधार बनाउनको लागि सरल दृष्टिकोणको रूपमा हेर्न अनुमति दिन्छ।
यस पेपरमा छलफल गरिएको विशिष्ट अनुप्रयोगको सन्दर्भमा, अर्को खण्डमा हामी संख्यात्मक रूपमा मानव ऊतकहरूमा अल्ट्रासोनिक तरंगहरू निर्देशित गर्न मेडिकल सुईको क्षमतालाई यसको अक्षको साथ तिनीहरूको प्रसार प्रयोग गरेर अनुसन्धान गर्नेछौं।
पानीले भरिएको मेडिकल सुई मार्फत अल्ट्रासोनिक तरंगहरूको प्रचार र नरम टिस्युहरूमा घुसाइएको (चित्र 5a मा चित्र हेर्नुहोस्) सीमित तत्व विधि (FEM) 70 मा आधारित व्यावसायिक Comsol Multiphysics सफ्टवेयर प्रयोग गरेर मोडेल गरिएको थियो, जहाँ सुई र टिस्युहरू मोडेल गरिएको छ। रैखिक लोचदार वातावरणको रूपमा।
चित्र 5b लाई सन्दर्भ गर्दै, सुईलाई स्टेनलेस स्टीलबाट बनेको खोक्रो सिलिन्डर ("क्यानुला" पनि भनिन्छ) को रूपमा मोडल गरिएको छ, मेडिकल सुईको लागि मानक सामग्री71।विशेष गरी, यो यंगको मोड्युलस E = 205 GPa, पोइसनको अनुपात ν = 0.28, र घनत्व ρ = 7850 kg m −372.73 सँग मोडेल गरिएको थियो।ज्यामितीय रूपमा, सुई लम्बाइ L, एक आन्तरिक व्यास D ("क्लियरन्स" पनि भनिन्छ) र भित्ता मोटाई t द्वारा विशेषता हुन्छ।थप रूपमा, सुईको टिपलाई अनुदैर्ध्य दिशा (z) को सन्दर्भमा कोण α मा झुकाएको मानिन्छ।पानीको मात्रा अनिवार्य रूपमा सुईको भित्री क्षेत्रको आकारसँग मेल खान्छ।यस प्रारम्भिक विश्लेषणमा, सुईलाई तन्तुको क्षेत्र (अनिश्चित कालसम्म विस्तार गर्ने) मा पूर्ण रूपमा डुबेको मानिएको थियो, त्रिज्या आरएसको क्षेत्रको रूपमा मोडेल गरिएको थियो, जुन सबै सिमुलेशनको समयमा 85 मिमीमा स्थिर रह्यो।थप विवरणमा, हामी पूर्ण रूपमा मिल्दो तह (PML) को साथ गोलाकार क्षेत्र समाप्त गर्छौं, जसले कम्तिमा "काल्पनिक" सीमाहरूबाट प्रतिबिम्बित अवांछित छालहरूलाई कम गर्छ।त्यसपछि हामीले त्रिज्या आरएस छनोट गर्‍यौं ताकि गोलाकार डोमेन सीमालाई कम्प्युटेसनल समाधानलाई असर नगर्नको लागि सुईबाट पर्याप्त टाढा राख्नको लागि, र सिमुलेशनको कम्प्युटेसनल लागतलाई असर नगर्ने पर्याप्त सानो।
फ्रिक्वेन्सी f र एम्प्लिच्युड A को एक हार्मोनिक अनुदैर्ध्य शिफ्ट स्टाइलस ज्यामितिको तल्लो सीमामा लागू हुन्छ;यो अवस्थाले सिमुलेटेड ज्यामितिमा लागू गरिएको इनपुट स्टिमुलसलाई प्रतिनिधित्व गर्दछ।सुईको बाँकी सीमानाहरूमा (उत्तल र पानीको सम्पर्कमा), स्वीकृत मोडेललाई दुई भौतिक घटनाहरू बीचको सम्बन्ध समावेश मानिन्छ, जसमध्ये एउटा संरचनात्मक मेकानिक्ससँग सम्बन्धित छ (सुईको क्षेत्रका लागि), र अर्को संरचनात्मक मेकानिक्समा।(acicular क्षेत्र को लागी), त्यसैले सम्बन्धित अवस्थाहरु ध्वनिकी मा लगाइन्छ (पानी र acicular क्षेत्र को लागी)74।विशेष गरी, सुई सिटमा लगाइएका साना कम्पनहरूले सानो भोल्टेज गडबडीहरू निम्त्याउँछ;यसरी, सुईले लोचदार माध्यम जस्तै व्यवहार गर्छ भनी मान्दै, विस्थापन भेक्टर U लाई इलास्टोडायनामिक सन्तुलन समीकरण (Navier)75 बाट अनुमान गर्न सकिन्छ।सुईको संरचनात्मक दोलनहरूले यसको भित्रको पानीको चापमा परिवर्तनहरू निम्त्याउँछ (हाम्रो मोडेलमा स्थिर मानिन्छ), जसको परिणाम स्वरूप ध्वनि तरंगहरू सुईको अनुदैर्ध्य दिशामा प्रचार गर्दछ, अनिवार्य रूपमा हेल्महोल्ट्ज समीकरण 76 लाई पालन गर्दै।अन्तमा, टिस्युहरूमा ननलाइनर प्रभावहरू नगण्य छन् र शियर वेभहरूको एम्प्लिच्युड दबाव तरंगहरूको एम्प्लिच्युडभन्दा धेरै सानो छ भनी मान्दै, हेल्महोल्ट्ज समीकरणलाई नरम तन्तुहरूमा ध्वनिक तरंगहरूको प्रसार मोडेल गर्न पनि प्रयोग गर्न सकिन्छ।यो अनुमान पछि, टिश्युलाई 1000 kg/m3 को घनत्व र 1540 m/s को ध्वनिको गति (फ्रिक्वेन्सी-निर्भर डम्पिङ प्रभावहरूलाई बेवास्ता गर्दै) तरल पदार्थको रूपमा मानिन्छ।यी दुई भौतिक क्षेत्रहरू जडान गर्न, ठोस र तरलको सिमानामा सामान्य आन्दोलनको निरन्तरता सुनिश्चित गर्न आवश्यक छ, ठोसको सीमामा लम्बवत दबाब र तनाव बीचको स्थिर सन्तुलन, र टन्जेन्जियल तनावको सीमामा। तरल शून्य बराबर हुनुपर्छ।७५।
हाम्रो विश्लेषणमा, हामी तन्तु भित्र छालहरूको उत्सर्जनमा सुईको ज्यामितिको प्रभावमा ध्यान केन्द्रित गर्दै, स्थिर अवस्थाहरूमा सुईको छेउमा ध्वनिक तरंगहरूको प्रसारको अनुसन्धान गर्छौं।विशेष गरी, हामीले सुई D को भित्री व्यास, लम्बाइ L र बेभल कोण α को प्रभावको अनुसन्धान गर्यौं, मोटाई t लाई 500 µm मा स्थिर राखेर सबै केसहरू अध्ययन गरियो।t को यो मान व्यावसायिक सुईहरूको लागि सामान्य मानक पर्खाल मोटाई 71 को नजिक छ।
सामान्यता को हानि बिना, सुई को आधार मा लागू हार्मोनिक विस्थापन को आवृत्ति f 100 kHz बराबर लिइयो, र आयाम A 1 μm थियो।विशेष गरी, फ्रिक्वेन्सी 100 kHz मा सेट गरिएको थियो, जुन "वृद्धि-निर्भर अल्ट्रासाउन्ड फ्रिक्वेन्सीहरू अनुमान गर्न गोलाकार ट्युमर मासहरूको स्क्याटरिङ विश्लेषण" खण्डमा दिइएको विश्लेषणात्मक अनुमानहरूसँग मिल्दोजुल्दो छ, जहाँ ट्यूमर जनसमूहको अनुनाद-जस्तो व्यवहार फेला पर्‍यो। ५०–४०० kHz को फ्रिक्वेन्सी दायरा, 100-200 kHz वरिपरि कम फ्रिक्वेन्सीहरूमा केन्द्रित सबैभन्दा ठूलो स्क्याटरिङ एम्प्लिच्युड (चित्र 2 हेर्नुहोस्)।
अध्ययन गरिएको पहिलो प्यारामिटर सुईको आन्तरिक व्यास डी थियो।सुविधाको लागि, यसलाई सुईको गुहामा ध्वनिक तरंग लम्बाइको पूर्णांक अंशको रूपमा परिभाषित गरिएको छ (अर्थात्, पानीमा λW = 1.5 मिमी)।वास्तवमा, दिइएको ज्यामिति (उदाहरणका लागि, एक वेभगाइडमा) द्वारा विशेषता गरिएका उपकरणहरूमा तरंग प्रसारको घटना प्रायः प्रचार गर्ने तरंगको तरंग लम्बाइको तुलनामा प्रयोग गरिएको ज्यामितिको विशेषता आकारमा निर्भर हुन्छ।थप रूपमा, पहिलो विश्लेषणमा, सुई मार्फत ध्वनिक तरंगको प्रसारमा व्यास D को प्रभावलाई अझ राम्रोसँग जोड दिनको लागि, हामीले कोण α = 90 ° सेट गर्दै, समतल टिपलाई विचार गर्यौं।यस विश्लेषणको क्रममा, सुईको लम्बाइ L 70 मिमीमा तय गरिएको थियो।
अंजीर मा।6a ले आयाम रहित मापन प्यारामिटर SD को कार्यको रूपमा औसत ध्वनि तीव्रता देखाउँछ, जस्तै D = λW/SD सम्बन्धित सुई टिपमा केन्द्रित 10 मिमीको त्रिज्याको साथ गोलाकारमा मूल्याङ्कन गरिएको।मापन प्यारामिटर SD 2 देखि 6 सम्म परिवर्तन हुन्छ, अर्थात् हामी 7.5 mm देखि 2.5 mm सम्म (f = 100 kHz मा) D मानहरू विचार गर्छौं।दायराले स्टेनलेस स्टील मेडिकल सुईहरूको लागि 71 को मानक मूल्य पनि समावेश गर्दछ।अपेक्षित रूपमा, सुईको भित्री व्यासले सुईबाट उत्सर्जित ध्वनिको तीव्रतालाई असर गर्छ, अधिकतम मान (१०३० W/m2) D = λW/3 (अर्थात D = 5 mm) सँग सम्बन्धित र घट्दै जाँदा घट्दै गएको प्रवृत्ति। व्यास।यो ध्यानमा राख्नु पर्छ कि व्यास D एक ज्यामितीय मापदण्ड हो जसले चिकित्सा उपकरणको आक्रामकतालाई पनि असर गर्छ, त्यसैले इष्टतम मान छनौट गर्दा यो महत्वपूर्ण पक्षलाई बेवास्ता गर्न सकिँदैन।तसर्थ, यद्यपि D मा कमी तन्तुहरूमा ध्वनिक तीव्रताको कम प्रसारणको कारण हुन्छ, निम्न अध्ययनहरूको लागि, व्यास D = λW/5, अर्थात् D = 3 मिमी (f = 100 kHz मा 11G71 मानकसँग मेल खान्छ) , उपकरण घुसपैठ र ध्वनि तीव्रता प्रसारण (औसत लगभग 450 W/m2) बीच एक उचित सम्झौता मानिन्छ।
सुई (a), लम्बाइ (b) र बेभल कोण α (c) को भित्री व्यासमा निर्भर गर्दै, सुईको टिपबाट उत्सर्जित ध्वनिको औसत तीव्रता (सपाट मानिन्छ)।(a, c) मा लम्बाइ 90 मिमी छ, र (b, c) मा व्यास 3 मिमी छ।
विश्लेषण गरिनु पर्ने अर्को प्यारामिटर सुई L को लम्बाइ हो। अघिल्लो केस स्टडी अनुसार, हामी एक तिरछा कोण α = 90° लाई विचार गर्छौं र लम्बाइलाई पानीको तरंग दैर्ध्यको गुणकको रूपमा मापन गरिन्छ, अर्थात L = SL λW लाई विचार गर्नुहोस्। ।आयामरहित स्केल प्यारामिटर SL लाई 3 बाइ 7 बाट परिवर्तन गरिएको छ, यसरी 4.5 देखि 10.5 मिमी लम्बाइ दायरामा सुईको टिपबाट उत्सर्जित ध्वनिको औसत तीव्रता अनुमान गर्दछ।यस दायरामा व्यावसायिक सुईहरूको लागि विशिष्ट मानहरू समावेश छन्।परिणामहरू चित्रमा देखाइएको छ।6b, देखाउँदै कि सुईको लम्बाइ, L, ऊतकहरूमा ध्वनि तीव्रताको प्रसारणमा ठूलो प्रभाव छ।विशेष रूपमा, यस प्यारामिटरको अनुकूलनले परिमाणको अर्डरको बारेमा प्रसारण सुधार गर्न सम्भव बनायो।वास्तवमा, विश्लेषण गरिएको लम्बाइ दायरामा, औसत ध्वनि तीव्रताले SL = 4 (अर्थात, L = 60 मिमी) मा स्थानीय अधिकतम 3116 W/m2 लिन्छ, र अर्को SL = 6 (अर्थात, L = 90) सँग मेल खान्छ। मिमी)।
बेलनाकार ज्यामितिमा अल्ट्रासाउन्डको प्रचारमा सुईको व्यास र लम्बाइको प्रभावको विश्लेषण गरेपछि, हामीले टिश्युहरूमा ध्वनि तीव्रताको प्रसारणमा बेभल कोणको प्रभावमा ध्यान केन्द्रित गर्यौं।फाइबर टिपबाट निस्कने ध्वनिको औसत तीव्रता कोण α को प्रकार्यको रूपमा मूल्याङ्कन गरिएको थियो, यसको मान 10° (तीव्र टिप) बाट 90° (फ्लैट टिप) मा परिवर्तन गरियो।यस अवस्थामा, सुईको मानिएको टिप वरिपरि एकीकृत क्षेत्रको त्रिज्या 20 मिमी थियो, ताकि α को सबै मानहरूको लागि, सुईको टिपलाई औसतबाट गणना गरिएको भोल्युममा समावेश गरिएको थियो।
अंजीर मा देखाइएको छ।6c, जब टिप तिखारिन्छ, अर्थात्, जब α 90° बाट सुरु हुँदै घट्छ, प्रसारित ध्वनिको तीव्रता बढ्छ, लगभग 1.5 × 105 W/m2 को अधिकतम मान पुग्छ, जुन α = 50°, अर्थात्, 2 सँग मेल खान्छ। समतल अवस्थाको तुलनामा उच्च परिमाणको अर्डर हो।टिपको थप तीखापन (अर्थात्, 50° भन्दा कममा), ध्वनिको तीव्रता कम हुँदै जान्छ, समतल टिपसँग तुलना गर्न सकिने मानहरूमा पुग्छ।यद्यपि, यद्यपि हामीले हाम्रो सिमुलेशनहरूको लागि बेभल कोणहरूको विस्तृत दायरालाई विचार गर्यौं, यो विचार गर्न लायक छ कि टिस्युमा सुई घुसाउनको लागि टिपलाई तीखो बनाउनु आवश्यक छ।वास्तवमा, सानो बेभल कोण (लगभग 10°) ले तन्तु प्रवेश गर्न आवश्यक बल 78 लाई कम गर्न सक्छ।
टिश्यु भित्र प्रसारित ध्वनि तीव्रताको मानको अतिरिक्त, बेभल कोणले तरंग प्रसारको दिशालाई पनि असर गर्छ, जस्तै चित्र 7a (फ्ल्याट टिपको लागि) र 3b (१०° को लागि) मा देखाइएको ध्वनि दबाव स्तर ग्राफहरूमा देखाइएको छ। )।बेभल्ड टिप), समानान्तर अनुदैर्ध्य दिशा सममितिको समतलमा मूल्याङ्कन गरिन्छ (yz, cf. चित्र। 5)।यी दुई विचारहरूको चरम सीमामा, ध्वनि दबाब स्तर (1 µPa को रूपमा उल्लेख गरिएको) मुख्यतया सुई गुहा भित्र (जस्तै पानीमा) केन्द्रित हुन्छ र टिश्युमा विकिरण हुन्छ।थप विवरणमा, समतल टिप (चित्र 7a) को मामलामा, ध्वनि दबाव स्तरको वितरण अनुदैर्ध्य दिशाको सन्दर्भमा पूर्ण रूपमा सममित हुन्छ, र शरीर भरिएको पानीमा खडा छालहरू छुट्याउन सकिन्छ।तरंग अनुदैर्ध्य (z-अक्ष) उन्मुख हुन्छ, आयाम पानीमा यसको अधिकतम मान (लगभग 240 dB) मा पुग्छ र अनुप्रस्थ रूपमा घट्छ, जसले सुईको केन्द्रबाट 10 मिमीको दूरीमा लगभग 20 dB को क्षीणता निम्त्याउँछ।अपेक्षित रूपमा, पोइन्टेड टिप (चित्र 7b) को परिचयले यो सममितता तोड्छ, र खडा छालहरूको एन्टिनोडहरू सुईको टुप्पो अनुसार "विक्षेपण" हुन्छन्।स्पष्ट रूपमा, यो विषमताले सुई टिपको विकिरण तीव्रतालाई असर गर्छ, जस्तै पहिले वर्णन गरिएको छ (चित्र 6c)।यस पक्षलाई अझ राम्ररी बुझ्नको लागि, ध्वनिक तीव्रता सुईको अनुदैर्ध्य दिशामा कट लाइन ओर्थोगोनलको साथ मूल्याङ्कन गरिएको थियो, जुन सुईको सममितिको प्लेनमा अवस्थित थियो र सुईको टिपबाट 10 मिमीको दूरीमा अवस्थित थियो (। परिणाम चित्र 7c मा)।थप विशेष रूपमा, 10°, 20° र 30° तिरछा कोण (क्रमशः नीलो, रातो र हरियो ठोस रेखाहरू) मा मूल्याङ्कन गरिएको ध्वनि तीव्रता वितरणलाई समतल छेउ (कालो डटेड कर्भ) नजिकको वितरणसँग तुलना गरिएको थियो।फ्लैट-टिप्ड सुईसँग सम्बन्धित तीव्रता वितरण सुईको केन्द्रको बारेमा सममित देखिन्छ।विशेष गरी, यसले केन्द्रमा लगभग 1420 W/m2 को मान लिन्छ, लगभग 300 W/m2 को एक ओभरफ्लो ~ 8 mm को दूरीमा, र त्यसपछि ~ 30 mm मा लगभग 170 W/m2 को मानमा घट्छ। ।टिप पोइन्ट भएपछि, केन्द्रीय लोब विभिन्न तीव्रताका अधिक लोबहरूमा विभाजित हुन्छ।अझ विशेष रूपमा, जब α 30° थियो, तीनवटा पंखुडीहरूलाई सुईको टुप्पोबाट 1 मिमी मा नापिएको प्रोफाइलमा स्पष्ट रूपमा छुट्याउन सकिन्छ।केन्द्रीय एक लगभग सुईको केन्द्रमा छ र 1850 W / m2 को अनुमानित मूल्य छ, र दायाँ माथिको एक केन्द्रबाट लगभग 19 मिमी छ र 2625 W / m2 पुग्छ।α = 20° मा, त्यहाँ 2 मुख्य लोबहरू छन्: एउटा प्रति −12 मिमी 1785 W/m2 मा र एउटा प्रति 14 मिमी 1524 W/m2 मा।जब टिप तिखो हुन्छ र कोण 10° पुग्छ, अधिकतम 817 W/m2 लगभग -20 mm मा पुग्छ, र प्रोफाइलको छेउमा थोरै कम तीव्रताका थप तीन लोबहरू देखिन्छन्।
समतल अन्त (a) र 10° बेभल (b) भएको सुईको सममिति y–z को समतलमा ध्वनि दबाव स्तर।(c) ध्वनिक तीव्रता वितरण सुईको अनुदैर्ध्य दिशामा लम्बवत काटिएको रेखाको साथ अनुमान गरिएको, सुईको टिपबाट 10 मिमीको दूरीमा र सममिति yz को प्लेनमा रहेको।लम्बाइ L 70 मिमी र व्यास D 3 मिमी छ।
सँगै लिइएको, यी परिणामहरूले देखाउँछन् कि चिकित्सा सुईहरू प्रभावकारी रूपमा 100 kHz मा अल्ट्रासाउन्डलाई नरम ऊतकमा प्रसारण गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ।उत्सर्जित ध्वनिको तीव्रता सुईको ज्यामितिमा निर्भर गर्दछ र 1000 W/m2 (10 mm मा) को दायरामा मानहरू सम्म अनुकूलित गर्न सकिन्छ (अन्तिम उपकरणको आक्रामकता द्वारा लगाइएको सीमितताहरूको अधीनमा)।सुईको तल्लो भागमा लगाइन्छ 1. माइक्रोमिटर अफसेटको अवस्थामा, सुईलाई पूर्ण रूपमा असीमित विस्तारित नरम तन्तुमा घुसाइएको मानिन्छ।विशेष गरी, बेभल कोणले टिश्युमा ध्वनि तरंगहरूको प्रसारको तीव्रता र दिशालाई कडा रूपमा प्रभाव पार्छ, जसले मुख्य रूपमा सुईको टिपको काटेको अर्थोगोनालिटीलाई निम्त्याउँछ।
गैर-आक्रामक चिकित्सा प्रविधिहरूको प्रयोगमा आधारित नयाँ ट्यूमर उपचार रणनीतिहरूको विकासलाई समर्थन गर्न, ट्यूमर वातावरणमा कम-फ्रिक्वेन्सी अल्ट्रासाउन्डको प्रचारलाई विश्लेषणात्मक र गणनात्मक रूपमा विश्लेषण गरिएको थियो।विशेष गरी, अध्ययनको पहिलो भागमा, एक अस्थायी इलास्टोडायनामिक समाधानले हामीलाई मासको फ्रिक्वेन्सी संवेदनशीलता अध्ययन गर्न ज्ञात आकार र कठोरताको ठोस ट्यूमर स्फेरोइडहरूमा अल्ट्रासोनिक तरंगहरूको बिखर्ने अध्ययन गर्न अनुमति दियो।त्यसपछि, सयौं किलोहर्ट्जको क्रमको फ्रिक्वेन्सीहरू छनौट गरियो, र मेडिकल सुई ड्राइभ प्रयोग गरेर ट्युमर वातावरणमा कम्पन तनावको स्थानीय अनुप्रयोगलाई ध्वनिकको स्थानान्तरण निर्धारण गर्ने मुख्य डिजाइन प्यारामिटरहरूको प्रभावको अध्ययन गरेर संख्यात्मक सिमुलेशनमा मोडेल गरिएको थियो। वातावरणमा उपकरणको शक्ति।नतिजाहरूले देखाउँछन् कि चिकित्सा सुईहरू प्रभावकारी रूपमा अल्ट्रासाउन्डको साथ तन्तुहरू विकिरण गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ, र यसको तीव्रता सुईको ज्यामितीय मापदण्डसँग नजिक छ, जसलाई काम गर्ने ध्वनिक तरंगदैर्ध्य भनिन्छ।वास्तवमा, तन्तुको माध्यमबाट विकिरणको तीव्रता सुईको आन्तरिक व्यास बढ्दै जान्छ, अधिकतम पुग्छ जब व्यास तरंगदैर्ध्यको तीन गुणा हुन्छ।सुईको लम्बाइले एक्सपोजरलाई अनुकूलन गर्न केही हदसम्म स्वतन्त्रता प्रदान गर्दछ।पछिल्लो परिणाम वास्तवमा अधिकतम हुन्छ जब सुईको लम्बाइ अपरेटिङ तरंगदैर्ध्य (विशेष गरी 4 र 6) को एक निश्चित गुणनमा सेट गरिन्छ।चाखलाग्दो कुरा के छ भने, ब्याजको फ्रिक्वेन्सी दायराको लागि, अनुकूलित व्यास र लम्बाइ मानहरू सामान्य रूपमा मानक व्यावसायिक सुईहरूको लागि प्रयोग हुने नजिक छन्।बेभल कोण, जसले सुईको तीक्ष्णता निर्धारण गर्दछ, यसले उत्सर्जनलाई पनि असर गर्छ, लगभग 50° मा उचाईमा छ र लगभग 10° मा राम्रो प्रदर्शन प्रदान गर्दछ, जुन सामान्यतया व्यावसायिक सुईहरूको लागि प्रयोग गरिन्छ।।सिमुलेशन परिणामहरू अस्पतालको इन्ट्रानिडल डायग्नोस्टिक प्लेटफर्मको कार्यान्वयन र अप्टिमाइजेसनलाई मार्गदर्शन गर्न प्रयोग गरिनेछ, निदान र चिकित्सकीय अल्ट्रासाउन्डलाई अन्य इन-डिभाइस चिकित्सीय समाधानहरूसँग एकीकृत गर्न र सहयोगी सटीक औषधि हस्तक्षेपहरू महसुस गर्न।
Koenig IR, Fuchs O, Hansen G, von Mutius E. र Kopp MV सटीक औषधि के हो?Eur, विदेशी।जर्नल 50, 1700391 (2017)।
कोलिन्स, FS र Varmus, H. सटीक चिकित्सा मा नयाँ पहल।एन इन्जिन।जे मेडिसिन।३७२, ७९३–७९५ (२०१५)।
Hsu, W., Markey, MK र Wang, MD।प्रेसिजन मेडिसिन युगमा बायोमेडिकल इमेजिङ इन्फर्मेटिक्स: उपलब्धिहरू, चुनौतीहरू, र अवसरहरू।जाम।औषधी।जानकारी दिनुहोस्।सहायक प्राध्यापक।20(6), 1010–1013 (2013)।
Garraway, LA, Verweij, J. & Balman, KV प्रेसिजन ओन्कोलोजी: एक समीक्षा।जे क्लिनिकल।ओनकोल।३१, १८०३–१८०५ (२०१३)।
Wiwatchaitawee, K., Quarterman, J., Geary, S., र Salem, A. ग्लियोब्लास्टोमा (GBM) थेरापीमा न्यानोपार्टिकल-आधारित वितरण प्रणाली प्रयोग गरी सुधार।AAPS PharmSciTech 22, 71 (2021)।
Aldape K, Zadeh G, Mansouri S, Reifenberger G र von Daimling A. Glioblastoma: pathology, molecular mechanisms and markers।एक्टा न्यूरोपैथोलोजी।१२९(६), ८२९–८४८ (२०१५)।
बुश, NAO, Chang, SM र Berger, MS वर्तमान र भविष्यका रणनीतिहरू ग्लोमाको उपचारको लागि।न्यूरो सर्जरी।एड।40, 1-14 (2017)।