Σας ευχαριστούμε που επισκεφτήκατε το Nature.com.Η έκδοση του προγράμματος περιήγησης που χρησιμοποιείτε έχει περιορισμένη υποστήριξη CSS.Για την καλύτερη εμπειρία, συνιστούμε να χρησιμοποιήσετε ένα ενημερωμένο πρόγραμμα περιήγησης (ή να απενεργοποιήσετε τη λειτουργία συμβατότητας στον Internet Explorer).Στο μεταξύ, για να διασφαλίσουμε τη συνεχή υποστήριξη, θα αποδώσουμε τον ιστότοπο χωρίς στυλ και JavaScript.
Πρόσφατα αποδείχθηκε ότι η χρήση υπερήχων αυξάνει την απόδοση ιστού στην αναρρόφηση με λεπτή βελόνα με τη βοήθεια υπερήχων (USeFNAB) σε σύγκριση με τη συμβατική αναρρόφηση με λεπτή βελόνα (FNAB).Μέχρι σήμερα, η σχέση μεταξύ της γεωμετρίας της λοξοτομής και της κίνησης των άκρων δεν έχει μελετηθεί διεξοδικά.Σε αυτή τη μελέτη, διερευνήσαμε τις ιδιότητες του συντονισμού της βελόνας και του πλάτους εκτροπής για διάφορες γεωμετρίες λοξοτομής βελόνας με διαφορετικά μήκη λοξοτομής.Χρησιμοποιώντας ένα συμβατικό λοξότμητο νυστέρι 3,9 mm, ο συντελεστής ισχύος εκτροπής κορυφής (DPR) σε αέρα και νερό ήταν 220 και 105 μm/W, αντίστοιχα.Αυτό είναι υψηλότερο από το αξονικό λοξότμητο άκρο των 4 mm, παρέχοντας 180 και 80 µm/W DPR σε αέρα και νερό, αντίστοιχα.Αυτή η μελέτη υπογραμμίζει τη σημασία της σχέσης μεταξύ της ακαμψίας κάμψης της γεωμετρίας της λοξοτομής στο πλαίσιο των διαφορετικών μέσων εισαγωγής και επομένως μπορεί να παρέχει πληροφορίες για μεθόδους ελέγχου της δράσης κοπής μετά το τρύπημα αλλάζοντας τη γεωμετρία της λοξότμησης της βελόνας, η οποία είναι σημαντική.για μια εφαρμογή USeFNAB είναι κρίσιμης σημασίας.
Η βιοψία με λεπτή βελόνα (FNA) είναι μια μέθοδος λήψης δειγμάτων ιστού για υποψία παθολογίας1,2,3 με χρήση βελόνας.Το άκρο Franseen έχει αποδειχθεί ότι παρέχει υψηλότερη διαγνωστική απόδοση από τα συμβατικά άκρα Lancet4 και Menghini5.Οι αξονικά συμμετρικές (δηλαδή περιφερειακές) κλίσεις προτείνονται επίσης για να αυξήσουν την πιθανότητα ιστοπαθολογικά επαρκών δειγμάτων.
Κατά τη διάρκεια μιας βιοψίας, μια βελόνα περνά μέσα από στρώματα δέρματος και ιστού για να αποκτήσει πρόσβαση σε ύποπτες βλάβες.Πρόσφατες μελέτες έχουν δείξει ότι ο υπέρηχος μπορεί να μειώσει τη δύναμη διείσδυσης που απαιτείται για την πρόσβαση στους μαλακούς ιστούς7,8,9,10.Η γεωμετρία της λοξοτομής της βελόνας έχει αποδειχθεί ότι επηρεάζει τις δυνάμεις αλληλεπίδρασης της βελόνας, για παράδειγμα, οι μεγαλύτερες λοξοτμήσεις έχουν αποδειχθεί ότι έχουν χαμηλότερες δυνάμεις διείσδυσης στον ιστό11.Αφού η βελόνα έχει διεισδύσει στην επιφάνεια του ιστού, δηλαδή μετά την παρακέντηση, η δύναμη κοπής της βελόνας μπορεί να είναι το 75% της δύναμης αλληλεπίδρασης της βελόνας με τον ιστό12.Έχει αποδειχθεί ότι στη φάση μετά την παρακέντηση, ο υπέρηχος (υπερηχογράφημα) αυξάνει την αποτελεσματικότητα της διαγνωστικής βιοψίας μαλακών ιστών.Άλλες τεχνικές βιοψίας οστών με ενισχυμένο υπερήχο έχουν αναπτυχθεί για τη λήψη δειγμάτων σκληρού ιστού, αλλά δεν έχουν αναφερθεί αποτελέσματα που να βελτιώνουν την απόδοση της βιοψίας.Πολυάριθμες μελέτες έχουν επίσης επιβεβαιώσει ότι η μηχανική μετατόπιση αυξάνεται όταν υποβάλλεται σε υπερηχητική καταπόνηση16,17,18.Ενώ υπάρχουν πολλές μελέτες για τις αξονικές (διαμήκεις) στατικές δυνάμεις στις αλληλεπιδράσεις ιστού βελόνας19,20, υπάρχουν περιορισμένες μελέτες για τη χρονική δυναμική και τη γεωμετρία της λοξοτομής της βελόνας υπό υπερήχους FNAB (USeFNAB).
Ο στόχος αυτής της μελέτης ήταν να διερευνήσει την επίδραση διαφορετικών γεωμετριών λοξοτομής στην κίνηση του άκρου της βελόνας σε μια βελόνα που οδηγείται από κάμψη υπερήχων.Συγκεκριμένα, διερευνήσαμε την επίδραση του μέσου έγχυσης στην εκτροπή του άκρου της βελόνας μετά τη διάτρηση για παραδοσιακές λοξοτμήσεις βελόνας (δηλαδή, βελόνες USeFNAB για διάφορους σκοπούς, όπως η επιλεκτική αναρρόφηση ή η απόκτηση μαλακών ιστών.
Σε αυτή τη μελέτη συμπεριλήφθηκαν διάφορες γεωμετρίες λοξοτομής.(α) Η προδιαγραφή Lancet συμμορφώνεται με το ISO 7864:201636 όπου \(\alpha\) είναι η κύρια λοξότμηση, \(\theta\) είναι η γωνία περιστροφής της δευτερεύουσας λοξοτομής και \(\phi\) είναι η δευτερεύουσα λοξότμηση γωνία., κατά την περιστροφή, σε μοίρες (\(^\circ\)).(β) Γραμμικές ασύμμετρες λοξότμητες μονής βαθμίδας (ονομάζονται «τυπικές» στο DIN 13097:201937) και (γ) Γραμμικές αξονικές (περιφερικές) λοξοτομές μονής βαθμίδας.
Η προσέγγισή μας ξεκινά με τη μοντελοποίηση της αλλαγής στο μήκος κύματος κάμψης κατά μήκος της λοξότμησης για συμβατικές γεωμετρίες λοξοτομής, αξονικής συμμετρίας και ασύμμετρης μονοβάθμιας λοξοτομής.Στη συνέχεια υπολογίσαμε μια παραμετρική μελέτη για να εξετάσουμε την επίδραση της κλίσης και του μήκους του σωλήνα στη μηχανική ρευστότητα της μεταφοράς.Αυτό είναι απαραίτητο για τον προσδιορισμό του βέλτιστου μήκους για την κατασκευή μιας πρωτότυπης βελόνας.Με βάση την προσομοίωση, κατασκευάστηκαν πρωτότυπα βελόνας και η συμπεριφορά συντονισμού τους χαρακτηρίστηκε πειραματικά με τη μέτρηση των συντελεστών ανάκλασης τάσης και τον υπολογισμό της απόδοσης μεταφοράς ισχύος σε αέρα, νερό και βαλλιστική ζελατίνη 10% (w/v), από την οποία προσδιορίστηκε η συχνότητα λειτουργίας .Τέλος, η απεικόνιση υψηλής ταχύτητας χρησιμοποιείται για την άμεση μέτρηση της εκτροπής του κύματος κάμψης στην άκρη της βελόνας σε αέρα και νερό, καθώς και για την εκτίμηση της ηλεκτρικής ισχύος που παρέχεται σε κάθε λοξή γωνία και της γεωμετρίας του λόγου ισχύος εκτροπής. DPR) στο ενέσιμο μέσο..
Όπως φαίνεται στο Σχήμα 2α, χρησιμοποιήστε έναν σωλήνα διαμέτρου 21 (0,80 mm OD, 0,49 mm ID, πάχος τοιχώματος σωλήνα 0,155 mm, τυπικό τοίχωμα) για να ορίσετε το σωλήνα βελόνας με μήκος σωλήνα (TL) και γωνία λοξοτομής (BL) σύμφωνα με το ISO 9626:201621) σε ανοξείδωτο χάλυβα 316 (μέτρο Young 205 \(\text {GN/m}^{2}\), πυκνότητα 8070 kg/m\(^{3}\) και αναλογία Poisson 0,275 ).
Προσδιορισμός του μήκους κύματος κάμψης και συντονισμός του μοντέλου πεπερασμένων στοιχείων (FEM) για βελόνες και οριακές συνθήκες.(α) Προσδιορισμός μήκους λοξοτομής (BL) και μήκους σωλήνα (TL).(β) Τρισδιάστατο (3D) μοντέλο πεπερασμένων στοιχείων (FEM) που χρησιμοποιεί μια αρμονική σημειακή δύναμη \(\tilde{F}_y\vec {j}\) για να οδηγήσει τη βελόνα κοντά, να εκτρέψει το σημείο και να μετρήσει την ταχύτητα στο άκρη (\ ( \tilde {u}_y\vec {j}\), \(\tilde{v}_y\vec {j}\)) για τον υπολογισμό της μεταφοράς της μηχανικής ρευστότητας.Το \(\λάμδα _y\) ορίζεται ως το μήκος κύματος κάμψης σε σχέση με την κατακόρυφη δύναμη \(\tilde{F}_y\vec {j}\).(γ) Ορισμοί του κέντρου βάρους, του εμβαδού της διατομής A και των ροπών αδράνειας \(I_{xx}\) και \(I_{yy}\) γύρω από τους άξονες x και y, αντίστοιχα.
Όπως φαίνεται στο σχ.2b,c, για μια άπειρη (άπειρη) δέσμη με εμβαδόν διατομής Α και σε μήκος κύματος μεγαλύτερο από το μέγεθος της διατομής της δέσμης, η ταχύτητα φάσης καμπύλης (ή λυγισμένης) \( c_{EI }\) προσδιορίζεται από το 22 :
όπου E είναι ο συντελεστής του Young (\(\text {N/m}^{2}\)), \(\omega _0 = 2\pi f_0\) είναι η γωνιακή συχνότητα διέγερσης (rad/s), όπου \( f_0 \ ) είναι η γραμμική συχνότητα (1/s ή Hz), I είναι η στιγμή αδράνειας της περιοχής γύρω από τον άξονα ενδιαφέροντος\((\text {m}^{4})\), \(m'=\ rho _0 A\ ) είναι η μάζα στη μονάδα μήκους (kg/m), όπου \(\rho _0\) είναι η πυκνότητα\((\text {kg/m}^{3})\) και A είναι ο σταυρός τμήμα της περιοχής δέσμης (επίπεδο xy) (\(\ κείμενο {m}^{2}\)).Εφόσον η δύναμη που εφαρμόζεται στο παράδειγμά μας είναι παράλληλη στον κατακόρυφο άξονα y, δηλαδή \(\tilde{F}_y\vec {j}\), μας ενδιαφέρει μόνο η περιφερειακή ροπή αδράνειας γύρω από τον οριζόντιο άξονα x, δηλαδή \(I_{xx}\), άρα:
Για το μοντέλο πεπερασμένων στοιχείων (FEM), θεωρείται μια καθαρή αρμονική μετατόπιση (m), επομένως η επιτάχυνση (\(\text {m/s}^{2}\)) εκφράζεται ως \(\μερική ^2 \vec { u}/ \ μερική t^2 = -\omega ^2\vec {u}\) ως \(\vec {u}(x, y, z, t): = u_x\vec {i} + u_y\ vec {j } + u_z\vec {k}\) είναι ένα τρισδιάστατο διάνυσμα μετατόπισης που δίνεται σε χωρικές συντεταγμένες.Αντί για το τελευταίο, σύμφωνα με την εφαρμογή του στο πακέτο λογισμικού COMSOL Multiphysics (εκδόσεις 5.4-5.5, COMSOL Inc., Μασαχουσέτη, ΗΠΑ), η πεπερασμένη μορφή Lagrangian παραμόρφωσης του νόμου ισορροπίας ορμής δίνεται ως εξής:
όπου \(\vec {\nabla}:= \frac{\partial}}{\partial x}\vec {i} + \frac{\partial}}{\partial y}\vec {j} + \frac{ \partial }{\partial z}\vec {k}\) είναι ο τελεστής απόκλισης τανυστών, \({\underline{\sigma}}\) είναι ο δεύτερος τανυστής τάσης Piola-Kirchhoff (δεύτερης τάξης, \(\ text { N/ m}^{2}\)) και \(\vec {F_V}:= F_{V_x}\vec {i}+ F_{V_y}\vec {j}+ F_{V_z}\vec {k} \) είναι το διάνυσμα δύναμης σώματος (\(\text {N/m}^{3}\)) για κάθε παραμορφωμένο όγκο και \(e^{j\phi }\) είναι το διάνυσμα γωνίας φάσης\(\ phi \ ) ( χαρούμενος).Στην περίπτωσή μας, η δύναμη όγκου του σώματος είναι μηδέν, το μοντέλο μας υποθέτει γεωμετρική γραμμικότητα και μια μικρή καθαρά ελαστική παραμόρφωση, δηλαδή όπου \({\underline{\varepsilon}}^{el}\) και \({\underline Τα {\varepsilon}}\) είναι ελαστική παραμόρφωση και ολική καταπόνηση (δεύτερης τάξης, αδιάστατη), αντίστοιχα.Ο συστατικός τανυστής ισοτροπικής ελαστικότητας του Hooke \(\underline{\underline{C}}\) υπολογίζεται χρησιμοποιώντας το μέτρο E (\(\text {N/m}^{2}\)) του Young και προσδιορίζεται ο λόγος Poisson v, δηλ. \(\underline{\underline{C}}:=\underline{\underline{C}}(E,v)\) (τέταρτη σειρά).Έτσι, ο υπολογισμός του στρες γίνεται \({\underline{\sigma}} := \underline{\underline{C}}:{\underline{\varepsilon}}\).
Ο υπολογισμός χρησιμοποιεί ένα τετραεδρικό στοιχείο 10 κόμβων με μέγεθος στοιχείου \(\le\) 8 μm.Η βελόνα μοντελοποιείται στο κενό και η τιμή της μεταφερόμενης μηχανικής κινητικότητας (ms-1 N-1) ορίζεται ως \(|\tilde{Y}_{v_yF_y}|= |\tilde{v}_y\vec { j}|/ |\ tilde{F}_y\vec {j}|\)24, όπου \(\tilde{v}_y\vec {j}\) είναι η μιγαδική ταχύτητα εξόδου της χειρολαβής και \( \ tilde Το {F}_y\ vec {j }\) είναι μια σύνθετη κινητήρια δύναμη που βρίσκεται στο εγγύς άκρο του σωλήνα, όπως φαίνεται στο Σχήμα 2β.Μεταφράστε τη μηχανική ρευστότητα σε ντεσιμπέλ (dB) χρησιμοποιώντας τη μέγιστη τιμή ως αναφορά, π.χ. \(20\log _{10} (|\tilde{Y}|/ |\tilde{Y}_{max}|) \ ) .Όλες οι μελέτες FEM πραγματοποιήθηκαν σε συχνότητα 29,75 kHz.
Ο σχεδιασμός της βελόνας (Εικ. 3) αποτελείται από μια συμβατική υποδερμική βελόνα 21 μετρητών (Αρ. Κατ. 4665643, Sterican\(^\circledR\), εξωτερική διάμετρος 0,8 mm, μήκος 120 mm, ανοξείδωτο χρώμιο-νικέλιο AISI 304 χάλυβας , B. Braun Melsungen AG, Melsungen, Γερμανία) εξοπλισμένο με πλαστικό περίβλημα Luer Lock κατασκευασμένο από πολυπροπυλένιο στο εγγύς άκρο και κατάλληλα τροποποιημένο στο άκρο.Ο σωλήνας της βελόνας συγκολλάται στον κυματοδηγό όπως φαίνεται στο Σχ. 3β.Οι κυματοδηγοί εκτυπώθηκαν σε έναν τρισδιάστατο εκτυπωτή από ανοξείδωτο χάλυβα (ανοξείδωτος χάλυβας EOS 316L σε εκτυπωτή 3D EOS M 290, 3D Formtech Oy, Jyväskylä, Φινλανδία) και στη συνέχεια προσαρτήθηκαν στον αισθητήρα Langevin χρησιμοποιώντας μπουλόνια M4.Ο αισθητήρας Langevin αποτελείται από 8 πιεζοηλεκτρικά στοιχεία δακτυλίου φορτωμένα και στα δύο άκρα με δύο μάζες.
Οι τέσσερις τύποι άκρων (φωτογραφία), ένα εμπορικά διαθέσιμο νυστέρι (L) και τρεις κατασκευασμένες αξονικές συμμετρικές λοξότμητες μονοβάθμιας (AX1-3) χαρακτηρίστηκαν από μήκη λοξοτομής (BL) 4, 1,2 και 0,5 mm, αντίστοιχα.(α) Κοντινό πλάνο του τελειωμένου άκρου της βελόνας.(β) Κάτοψη τεσσάρων ακίδων που έχουν συγκολληθεί στον τρισδιάστατο εκτυπωμένο κυματοδηγό και στη συνέχεια συνδέονται με τον αισθητήρα Langevin με μπουλόνια M4.
Κατασκευάστηκαν τρεις συμμετρικές αξονικές άκρες λοξοτμήσεων (Εικ. 3) (TAs Machine Tools Oy) με μήκη λοξοτομής (BL, όπως ορίζεται στο σχήμα 2a) 4,0, 1,2 και 0,5 mm, που αντιστοιχούν σε \(\περίπου) 2 \(^ \ circ\), 7\(^\circ\) και 18\(^\circ\) αντίστοιχα.Η μάζα του κυματοδηγού και της βελόνας είναι 3,4 ± 0,017 g (μέση τιμή ± sd, n = 4) για λοξοτμήσεις L και AX1-3, αντίστοιχα (Quintix\(^\circledR\) 224 Design 2, Sartorius AG, Göttingen, Γερμανία) .Για τις λοξοτμήσεις L και AX1-3 στο Σχήμα 3β, το συνολικό μήκος από την άκρη της βελόνας μέχρι το άκρο του πλαστικού χιτωνίου ήταν 13,7, 13,3, 13,3 και 13,3 cm, αντίστοιχα.
Για όλες τις διαμορφώσεις βελόνας, το μήκος από το άκρο της βελόνας μέχρι το άκρο του κυματοδηγού (δηλαδή μέχρι την περιοχή συγκόλλησης) ήταν 4,3 cm και ο σωλήνας της βελόνας ήταν προσανατολισμένος με την τομή προς τα πάνω (δηλαδή, παράλληλα με τον άξονα Υ) , όπως φαίνεται στο σχήμα.γ (Εικ. 2).
Ένα προσαρμοσμένο σενάριο στο MATLAB (R2019a, The MathWorks Inc., Μασαχουσέτη, ΗΠΑ) που εκτελείται σε υπολογιστή (Latitude 7490, Dell Inc., Τέξας, ΗΠΑ) χρησιμοποιήθηκε για τη δημιουργία μιας γραμμικής ημιτονοειδής σάρωση από 25 έως 35 kHz για 7 δευτερόλεπτα, μεταβίβαση Ένας μετατροπέας ψηφιακού σε αναλογικό (DA) (Analog Discovery 2, Digilent Inc., Ουάσιγκτον, ΗΠΑ) μετατρέπεται σε αναλογικό σήμα.Το αναλογικό σήμα \(V_0\) (0,5 Vp-p) στη συνέχεια ενισχύθηκε με έναν αποκλειστικό ενισχυτή ραδιοσυχνοτήτων (RF) (Mariachi Oy, Turku, Φινλανδία).Η πτώση ενισχυμένης τάσης \({V_I}\) από τον ενισχυτή RF με σύνθετη αντίσταση εξόδου 50 ohms τροφοδοτείται σε έναν μετασχηματιστή ενσωματωμένο στη δομή της βελόνας με σύνθετη αντίσταση εισόδου 50 ohms.Οι μετατροπείς Langevin (μπροστινοί και πίσω πιεζοηλεκτρικοί μετατροπείς βαρέως τύπου, πολλαπλών στρώσεων) χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία μηχανικών κυμάτων.Ο προσαρμοσμένος ενισχυτής RF είναι εξοπλισμένος με μετρητή συντελεστή ισχύος στάσιμου κύματος (SWR) δύο καναλιών που καταγράφει την προσπίπτουσα τάση \({V_I}\) και την ανακλώμενη ενισχυμένη τάση\(V_R\) σε λειτουργία αναλογικού σε ψηφιακό (AD).με ρυθμό δειγματοληψίας 300 kHz Μετατροπέας (αναλογικό Discovery 2).Το σήμα διέγερσης διαμορφώνεται πλάτος στην αρχή και στο τέλος για να αποφευχθεί η υπερφόρτωση της εισόδου του ενισχυτή με μεταβατικά.
Χρησιμοποιώντας ένα προσαρμοσμένο σενάριο που υλοποιήθηκε στο MATLAB, η συνάρτηση απόκρισης συχνότητας (FRF), δηλ. \(\tilde{H}(f)\), εκτιμήθηκε εκτός σύνδεσης χρησιμοποιώντας μια μέθοδο μέτρησης ημιτονοειδούς σάρωσης δύο καναλιών (Εικ. 4), η οποία προϋποθέτει γραμμικότητα στο χρόνο.αμετάβλητο σύστημα.Επιπλέον, εφαρμόζεται ένα φίλτρο διέλευσης ζώνης 20 έως 40 kHz για την αφαίρεση τυχόν ανεπιθύμητων συχνοτήτων από το σήμα.Αναφερόμενοι στη θεωρία των γραμμών μεταφοράς, στην περίπτωση αυτή το \(\tilde{H}(f)\) είναι ισοδύναμο με τον συντελεστή ανάκλασης τάσης, δηλαδή \(\rho _{V} \equiv {V_R}/{V_I}\ ) \) μειώνεται σε \({V_R}^ 2 /{V_I}^2\ ) ισούται με \(|\rho _{V}|^2\).Σε περιπτώσεις όπου απαιτούνται απόλυτες τιμές ηλεκτρικής ισχύος, η προσπίπτουσα ισχύς \(P_I\) και η ανακλώμενη ισχύς \(P_R\) ισχύς (W) υπολογίζονται λαμβάνοντας, για παράδειγμα, την τιμή rms (rms) της αντίστοιχης τάσης.για μια γραμμή μεταφοράς με ημιτονοειδή διέγερση \( P = {V}^2/(2Z_0)\)26, όπου το \(Z_0\) είναι ίσο με 50 \(\Omega\).Η ηλεκτρική ισχύς που παρέχεται στο φορτίο \(P_T\) (δηλαδή, το εισαγόμενο μέσο) μπορεί να υπολογιστεί ως \(|P_I – P_R |\) (W RMS), καθώς και η απόδοση μεταφοράς ισχύος (PTE) και το ποσοστό ( %) μπορεί να προσδιοριστεί πώς δίνεται το σχήμα, οπότε 27:
Στη συνέχεια, οι βελονικές τροπικές συχνότητες \(f_{1-3}\) (kHz) και οι αντίστοιχοι συντελεστές μεταφοράς ισχύος \(\text {PTE}_{1{-}3} \) υπολογίζονται χρησιμοποιώντας το FRF.FWHM (\(\text {FWHM}_{1{-}3}\), Hz) εκτιμάται απευθείας από \(\text {PTE}_{1{-}3}\), από τον πίνακα 1 Α μονόπλευρη Το γραμμικό φάσμα λαμβάνεται στην περιγραφόμενη τροπική συχνότητα \(f_{1-3}\).
Μέτρηση της απόκρισης συχνότητας (AFC) δομών βελόνας.Μια ημιτονοειδής μέτρηση σάρωσης δύο καναλιών25,38 χρησιμοποιείται για να ληφθεί η συνάρτηση απόκρισης συχνότητας \(\tilde{H}(f)\) και η παλμική της απόκριση H(t).Τα \({\mathcal {F}}\) και \({\mathcal {F}}^{-1}\) αντιπροσωπεύουν τον μετασχηματισμό Fourier της ψηφιακής περικοπής και το αντίστροφό του, αντίστοιχα.\(\tilde{G}(f)\) σημαίνει το γινόμενο δύο σημάτων στον τομέα συχνότητας, π.χ. \(\tilde{G}_{XrX}\) σημαίνει το προϊόν αντίστροφης σάρωσης\(\tilde{ X} r (f)\ ) και πτώση τάσης \(\tilde{X}(f)\) αντίστοιχα.
Όπως φαίνεται στο σχήμα 5, η κάμερα υψηλής ταχύτητας (Phantom V1612, Vision Research Inc., NJ, USA) είναι εξοπλισμένη με φακό macro (MP-E 65mm, \(f\)/2,8, 1-5\).(\times\), Canon Inc., Τόκιο, Ιαπωνία), για καταγραφή των παραμορφώσεων των άκρων κατά τη διέγερση κάμψης (μονής συχνότητας, συνεχής ημιτονοειδής) σε συχνότητες 27,5-30 kHz.Για να δημιουργήσετε έναν σκιερό χάρτη, ένα ψυχρό στοιχείο λευκού LED υψηλής έντασης (αριθμός ανταλλακτικού: 4052899910881, λευκό LED, 3000 K, 4150 lm, Osram Opto Semiconductors GmbH, Regensburg, Γερμανία) τοποθετήθηκε πίσω από την άκρη της βελόνας.
Μπροστινή όψη της πειραματικής εγκατάστασης.Το βάθος μετριέται από την επιφάνεια του μέσου.Η δομή της βελόνας συσφίγγεται και τοποθετείται σε ένα μηχανοκίνητο τραπέζι μεταφοράς.Χρησιμοποιήστε μια κάμερα υψηλής ταχύτητας με φακό υψηλής μεγέθυνσης (5\(\x\)) για να μετρήσετε την απόκλιση της λοξής γωνίας.Όλες οι διαστάσεις είναι σε χιλιοστά.
Για κάθε τύπο λοξότμησης βελόνας, καταγράψαμε 300 καρέ κάμερας υψηλής ταχύτητας 128 \(\x\) 128 pixel, το καθένα με χωρική ανάλυση 1/180 mm (\(\περίπου) 5 μm), με χρονική ανάλυση 310.000 καρέ ανά δευτερόλεπτο.Όπως φαίνεται στο Σχήμα 6, κάθε πλαίσιο (1) έχει περικοπεί (2) έτσι ώστε η άκρη της βελόνας να βρίσκεται στην τελευταία γραμμή (κάτω) του πλαισίου και το ιστόγραμμα της εικόνας (3) υπολογίζεται, οπότε το Canny μπορούν να καθοριστούν τα κατώφλια 1 και 2.Στη συνέχεια, εφαρμόστε την ανίχνευση άκρων Canny 28(4) με τον τελεστή Sobel 3 \(\times\) 3 και υπολογίστε τις θέσεις για εικονοστοιχεία χωρίς υποτείνουσα (με ετικέτα \(\mathbf {\times }\)) χωρίς σπηλαίωση 300 χρονικά βήματα.Για να προσδιορίσετε το εύρος της απόκλισης του άκρου, υπολογίστε την παράγωγο (χρησιμοποιώντας τον αλγόριθμο της κεντρικής διαφοράς) (6) και προσδιορίστε το πλαίσιο (7) που περιέχει τα τοπικά άκρα (δηλ. κορυφή) της εκτροπής.Μετά από μια οπτική επιθεώρηση της ακμής χωρίς σπηλαίωση, επιλέχθηκε ένα ζεύγος καρέ (ή δύο καρέ με διάστημα ημιχρόνου) (7) και μετρήθηκε η απόκλιση του άκρου (σημειώνεται ως \(\mathbf {\times } \) ).Τα παραπάνω υλοποιούνται στην Python (v3.8, Python Software Foundation, python.org) χρησιμοποιώντας τον αλγόριθμο εντοπισμού άκρων OpenCV Canny (v4.5.1, open source computer vision library, opencv.org).Τέλος, ο συντελεστής ισχύος εκτροπής (DPR, µm/W) υπολογίζεται ως ο λόγος της απόκλισης κορυφής προς κορυφή προς τη μεταδιδόμενη ηλεκτρική ισχύ \(P_T\) (Wrms).
Χρησιμοποιώντας έναν αλγόριθμο 7 βημάτων (1-7), συμπεριλαμβανομένης της περικοπής (1-2), της ανίχνευσης άκρων Canny (3-4), του υπολογισμού, μετρήστε τη θέση των εικονοστοιχείων του άκρου εκτροπής του άκρου χρησιμοποιώντας μια σειρά πλαισίων που λαμβάνονται από ένα υψηλό κάμερα ταχύτητας στα 310 kHz ( 5) και η παράγωγος χρόνου της (6), και, τέλος, το εύρος εκτροπής της άκρης μετράται σε οπτικά ελεγμένα ζεύγη πλαισίων (7).
Μετρήθηκε σε αέρα (22,4-22,9°C), απιονισμένο νερό (20,8-21,5°C) και 10% (w/v) υδατική βαλλιστική ζελατίνη (19,7-23,0°C , \(\text {Honeywell}^{ \ text { TM}}\) \(\text {Fluka}^{\text {TM}}\) Ζελατίνη βοοειδών και χοιρινού οστού για βαλλιστική ανάλυση τύπου Ι, Honeywell International, Βόρεια Καρολίνα, ΗΠΑ).Η θερμοκρασία μετρήθηκε με έναν ενισχυτή θερμοστοιχείου τύπου Κ (AD595, Analog Devices Inc., ΜΑ, ΗΠΑ) και ένα θερμοστοιχείο τύπου Κ (Fluke 80PK-1 Bead Probe Νο. 3648 type-K, Fluke Corporation, Washington, USA).Χρησιμοποιήστε μια κατακόρυφη μηχανοκίνητη βαθμίδα του άξονα Z (8MT50-100BS1-XYZ, Standa Ltd., Vilnius, Lithuania) για να μετρήσετε το βάθος από την επιφάνεια του μέσου (ορίζεται ως η αρχή του άξονα Z) με ανάλυση 5 μm ανά βήμα.
Δεδομένου ότι το μέγεθος του δείγματος ήταν μικρό (n = 5) και η κανονικότητα δεν μπορούσε να υποτεθεί, χρησιμοποιήθηκε η δοκιμή αθροίσματος κατάταξης Wilcoxon δύο δειγμάτων (R, v4.0.3, R Foundation for Statistical Computing, r-project.org). για να συγκρίνετε την ποσότητα διακύμανσης στο άκρο της βελόνας για διάφορες λοξοτμήσεις.Έγιναν τρεις συγκρίσεις για κάθε κλίση, επομένως εφαρμόστηκε διόρθωση Bonferroni με προσαρμοσμένο επίπεδο σημαντικότητας 0,017 και ποσοστό σφάλματος 5%.
Γίνεται αναφορά στο Σχ. 7 παρακάτω.Στα 29,75 kHz, το καμπύλο μισό μήκος κύματος (\(\λάμδα _y/2\)) μιας βελόνας 21-gauge είναι \(\περίπου) 8 mm.Το μήκος κύματος κάμψης μειώνεται κατά μήκος της κλίσης καθώς πλησιάζει το άκρο.Στο άκρο \(\λάμδα _y/2\) υπάρχουν κλιμακωτές λοξοτμήσεις 3, 1 και 7 mm, αντίστοιχα, για συνηθισμένα νυστέρια (a), ασύμμετρα (b) και αξονικά συμμετρικά (c).Έτσι, αυτό σημαίνει ότι η βελόνα θα διαφέρει κατά \(\περίπου\) 5 mm (λόγω του γεγονότος ότι τα δύο επίπεδα της βελόνας σχηματίζουν ένα σημείο 29,30), η ασύμμετρη κλίση θα ποικίλλει κατά 7 mm και η συμμετρική κλίση κατά 1 mm.Αξονικά συμμετρικές κλίσεις (το κέντρο βάρους παραμένει το ίδιο, επομένως μόνο το πάχος του τοιχώματος αλλάζει στην πραγματικότητα κατά μήκος της κλίσης).
Εφαρμογή της μελέτης FEM στα 29,75 kHz και η εξίσωση.(1) Υπολογίστε τη μεταβολή του μισού κύματος κάμψης (\(\λάμδα _y/2\)) για την βελόνα (a), την ασύμμετρη (b) και την αξονική (γ) λοξή γεωμετρία (όπως στο Σχ. 1a,b,c).).Ο μέσος όρος \(\lambda_y/2\) για τις κλίσεις νυστέρι, ασύμμετρες και αξονικά συμμετρικές είναι 5,65, 5,17 και 7,52 mm, αντίστοιχα.Σημειώστε ότι το πάχος του άκρου για ασύμμετρες και αξονικές λοξοτμήσεις περιορίζεται στα \(\περίπου) 50 μm.
Η κορυφαία κινητικότητα \(|\tilde{Y}_{v_yF_y}|\) είναι ένας συνδυασμός βέλτιστου μήκους σωλήνα (TL) και μήκους κλίσης (BL) (Εικ. 8, 9).Για ένα συμβατικό νυστέρι, δεδομένου ότι το μέγεθός του είναι σταθερό, το βέλτιστο TL είναι \(\περίπου\) 29,1 mm (Εικ. 8).Για ασύμμετρες και αξονικά συμμετρικές κλίσεις (Εικ. 9a, b, αντίστοιχα), η μελέτη FEM περιελάμβανε BL από 1 έως 7 mm, επομένως οι βέλτιστες περιοχές TL ήταν από 26,9 έως 28,7 mm (εύρος 1,8 mm) και από 27,9 έως 29,2 mm (εύρος 1,3 mm).) ), αντίστοιχα.Για ασύμμετρες κλίσεις (Εικ. 9a), η βέλτιστη TL αυξήθηκε γραμμικά, φτάνοντας σε ένα οροπέδιο στα BL 4 mm, και στη συνέχεια μειώθηκε απότομα από BL 5 σε 7 mm.Για αξονικά συμμετρικές κλίσεις (Εικ. 9β), το βέλτιστο TL αυξάνεται γραμμικά με την επιμήκυνση BL και τελικά σταθεροποιείται στο BL από 6 σε 7 mm.Μια εκτεταμένη μελέτη αξονικών συμμετρικών κλίσεων (Εικ. 9γ) έδειξε ένα διαφορετικό σύνολο βέλτιστων TL που βρίσκονται στα \(\περίπου) 35,1–37,1 mm.Για όλα τα BL, η απόσταση μεταξύ δύο συνόλων βέλτιστων TL είναι \(\περίπου\) 8 mm (ισοδύναμο με \(\λάμδα _y/2\)).
Κινητικότητα μετάδοσης Lancet στα 29,75 kHz.Ο σωλήνας της βελόνας λυγίστηκε σε συχνότητα 29,75 kHz, η δόνηση μετρήθηκε στο τέλος και εκφράστηκε ως η ποσότητα της μεταδιδόμενης μηχανικής κινητικότητας (dB σε σχέση με τη μέγιστη τιμή) για TL 26,5-29,5 mm (βήμα 0,1 mm).
Παραμετρικές μελέτες του FEM σε συχνότητα 29,75 kHz δείχνουν ότι η κινητικότητα μεταφοράς του αξονικού συμμετρικού άκρου επηρεάζεται λιγότερο από τις αλλαγές στο μήκος του σωλήνα σε σχέση με το ασύμμετρο αντίστοιχο.Μελέτες μήκους λοξοτομής (BL) και μήκους σωλήνα (TL) για ασύμμετρες (a) και αξονικά συμμετρικές (b, c) γεωμετρίες λοξότμησης σε μελέτες τομέα συχνότητας χρησιμοποιώντας FEM (οι οριακές συνθήκες φαίνονται στο Σχήμα 2).(α, β) Το TL κυμαινόταν από 26,5 έως 29,5 mm (0,1 mm βήμα) και BL 1-7 mm (0,5 mm βήμα).(γ) Εκτεταμένη αξονική συμμετρική μελέτη λοξής γωνίας που περιλαμβάνει TL 25-40 mm (βήμα 0,05 mm) και 0,1-7 mm (βήμα 0,1 mm) που αποκαλύπτει την επιθυμητή αναλογία \(\λάμδα_υ/2\) Ικανοποιούνται χαλαρές κινούμενες οριακές συνθήκες για μια άκρη.
Η δομή της βελόνας έχει τρεις φυσικές συχνότητες \(f_{1-3}\) χωρισμένες σε χαμηλές, μεσαίες και υψηλές περιοχές όπως φαίνεται στον Πίνακα 1. Το μέγεθος PTE φαίνεται στο Σχήμα 10 και στη συνέχεια αναλύεται στο Σχήμα 11. Παρακάτω είναι οι αποτελέσματα για κάθε τομέα μεταφορών:
Τυπικά καταγεγραμμένα πλάτη απόδοσης στιγμιαίας μεταφοράς ισχύος (PTE) που λαμβάνονται με χρήση ημιτονοειδούς διέγερσης με συχνότητα σάρωσης σε βάθος 20 mm για ένα νυστέρι (L) και αξονικές κλίσεις AX1-3 σε αέρα, νερό και ζελατίνη.Εμφανίζεται ένα μονόπλευρο φάσμα.Η μετρούμενη απόκριση συχνότητας (ρυθμός δειγματοληψίας 300 kHz) φιλτραρίστηκε χαμηλής διέλευσης και στη συνέχεια υποβλήθηκε σε μείωση δειγματοληψίας κατά έναν παράγοντα 200 για τροπική ανάλυση.Ο λόγος σήματος προς θόρυβο είναι \(\le\) 45 dB.Η φάση PTE (μωβ διακεκομμένη γραμμή) εμφανίζεται σε μοίρες (\(^{\circ}\)).
Η ανάλυση τροπικής απόκρισης φαίνεται στο Σχήμα 10 (μέση ± τυπική απόκλιση, n = 5) για τις κλίσεις L και AX1-3 σε αέρα, νερό και 10% ζελατίνη (20 mm βάθος) με (πάνω) τρεις τροπικές περιοχές (χαμηλό , μεσαίο, υψηλό).), και τις αντίστοιχες τροπικές συχνότητες\(f_{1-3}\) (kHz), (μέση) ενεργειακή απόδοση\(\text {PTE}_{1{-}3 }\) χρησιμοποιεί εξισώσεις σχεδιασμού.Τα (4) και (κάτω) είναι το πλήρες πλάτος στο μισό της μέγιστης μετρούμενης τιμής \(\text {FWHM}_{1{-}3}\) (Hz), αντίστοιχα.Σημειώστε ότι κατά την εγγραφή ενός χαμηλού PTE, δηλαδή στην περίπτωση κλίσης AX2, η μέτρηση του εύρους ζώνης παραλείπεται, \(\text {FWHM}_{1}\).Η λειτουργία \(f_2\) θεωρείται ότι είναι η καταλληλότερη για τη σύγκριση της εκτροπής κεκλιμένων επιπέδων, καθώς δείχνει το υψηλότερο επίπεδο απόδοσης μεταφοράς ισχύος (\(\text {PTE}_{2}\)), έως 99%.
Πρώτη περιοχή τρόπων: \(f_1\) δεν εξαρτάται πολύ από τον τύπο μέσου που έχει εισαχθεί, αλλά εξαρτάται από τη γεωμετρία λοξοτομής.Το \(f_1\) μειώνεται με τη μείωση του μήκους λοξοτομής (27,1, 26,2 και 25,9 kHz για το AX1-3, αντίστοιχα, στον αέρα).Οι τοπικοί μέσοι όροι \(\text {PTE}_{1}\) και \(\text {FWHM}_{1}\) είναι \(\περίπου\) 81% και 230 Hz αντίστοιχα.Το \(\text {FWHM}_{1}\) ήταν το υψηλότερο σε ζελατίνη από το Lancet (L, 473 Hz).Σημειώστε ότι το \(\text {FWHM}_{1}\) για το AX2 σε ζελατίνη δεν μπορεί να εκτιμηθεί λόγω του μικρού μεγέθους των αναφερόμενων αποκρίσεων συχνότητας.
Η δεύτερη τροπική περιοχή: \(f_2\) εξαρτάται από τον τύπο της πάστας και του λοξοτομικού μέσου.Στον αέρα, το νερό και τη ζελατίνη, οι μέσες τιμές \(f_2\) είναι 29,1, 27,9 και 28,5 kHz, αντίστοιχα.Το PTE για αυτήν την περιοχή μεταφορών έφτασε επίσης το 99%, το υψηλότερο μεταξύ όλων των ομάδων μέτρησης, με περιφερειακό μέσο όρο 84%.Ο μέσος όρος περιοχής \(\text {FWHM}_{2}\) είναι \(\περίπου\) 910 Hz.
Τρίτη τροπική περιοχή: \(f_3\) Η συχνότητα εξαρτάται από τον τύπο του μέσου εισαγωγής και τη λοξότμηση.Οι μέσες τιμές \(f_3\) είναι 32,0, 31,0 και 31,3 kHz σε αέρα, νερό και ζελατίνη, αντίστοιχα.Το \(\text {PTE}_{3}\) έχει περιφερειακό μέσο όρο \(\ κατά προσέγγιση\) 74%, το χαμηλότερο από οποιαδήποτε περιοχή.Ο περιφερειακός μέσος όρος \(\text {FWHM}_{3}\) είναι \(\κατά προσέγγιση\) 1085 Hz, που είναι υψηλότερος από την πρώτη και τη δεύτερη περιοχή.
Το παρακάτω αναφέρεται στο Σχ.12 και Πίνακας 2. Το νυστέρι (L) εκτρέπεται περισσότερο (με υψηλή σημασία σε όλες τις άκρες, \(p<\) 0,017) τόσο στον αέρα όσο και στο νερό (Εικ. 12a), επιτυγχάνοντας το υψηλότερο DPR (έως 220 μm/ W στον αέρα). 12 και Πίνακας 2. Το νυστέρι (L) εκτρέπεται περισσότερο (με υψηλή σημασία σε όλες τις άκρες, \(p<\) 0,017) τόσο στον αέρα όσο και στο νερό (Εικ. 12a), επιτυγχάνοντας το υψηλότερο DPR (έως 220 μm/ W στον αέρα). Седеее е ος отцц лццццццххххххххххххххххххххххххххххххro (\) 0,017) к к в и и и и и и и и и и и д и д д д и д д д д д д д д д . Τα ακόλουθα ισχύουν για το Σχήμα 12 και τον Πίνακα 2. Το Lancet (L) εκτρέπεται περισσότερο (με υψηλή σημασία για όλες τις άκρες, \(p<\) 0,017) τόσο στον αέρα όσο και στο νερό (Εικ. 12a), επιτυγχάνοντας το υψηλότερο DPR .(έως 220 μm/W στον αέρα).Γίνεται αναφορά στο Σχήμα 12 και στον Πίνακα 2 παρακάτω.柳叶刀(L) 在空气和水中（图12a）中偏转最大（对所有尖端具有度意\0.最高DPR （空气中高达220 μm/W）.Το 柳叶刀(L) έχει την υψηλότερη απόκλιση στον αέρα και το νερό (图12a) (对所述尖端是对尖端是是电影,\(p<\) 0,017) και πέτυχε το υψηλότερο DPR (έως 220 μm/ W στον αέρα). Ланцет (L) имеет наибольшее отклонение (весьма значимое для всех наконечников, \(p<\) 0,017) σε αέρα και νερό (ris. 12α), μέχρι 220 mkm/Vt σε αέρα. Το Lancet (L) έχει τη μεγαλύτερη απόκλιση (πολύ σημαντική για όλες τις άκρες, \(p<\) 0,017) στον αέρα και το νερό (Εικ. 12a), φτάνοντας το υψηλότερο DPR (έως 220 μm/W στον αέρα). Στον αέρα, το AX1 που είχε υψηλότερο BL, εκτρέπεται υψηλότερα από το AX2-3 (με σημαντικότητα, \(p<\) 0,017), ενώ το AX3 (που είχε χαμηλότερο BL) εκτρέπεται περισσότερο από το AX2 με DPR 190 μm/W. Στον αέρα, το AX1 που είχε υψηλότερο BL, εκτρέπεται υψηλότερα από το AX2-3 (με σημαντικότητα, \(p<\) 0,017), ενώ το AX3 (που είχε χαμηλότερο BL) εκτρέπεται περισσότερο από το AX2 με DPR 190 μm/W. Με το AX1 με περισσότερο BL απόκλωνα πιο πολύ, από AX2–3 (με μεγάλη ποσότητα \(p<\) 0,017), έως AX3 (σ.σ. πιο κάτω από BL) από πλεονέκτημα 190 DPR. Στον αέρα, το AX1 με υψηλότερο BL εκτρέπεται υψηλότερα από το AX2–3 (με σημασία \(p<\) 0,017), ενώ το AX3 (με το χαμηλότερο BL) εκτρέπεται περισσότερο από το AX2 με DPR 190 μm/W.在空气中，具有较高BL 的AX1 偏转高于AX2-3（具有显着性，\(p<\) 0.017），3BLA偏转大于AX2, DPR 为190 μm/W. Στον αέρα, η εκτροπή του AX1 με υψηλότερο BL είναι υψηλότερη από αυτή του AX2-3 (σημαντικά, \(p<\) 0,017) και η εκτροπή του AX3 (με το χαμηλότερο BL) είναι υψηλότερη από αυτή του AX2, DPR είναι 190 µm/W. Στο αέρα AX1 με περισσότερο από BL όνομα είναι περισσότερο απόκλιση, чем AX2-3 (σημασία, \(p<\) 0,017), тогда ως AX3 (σ.σ. πιο κάτω BL) έχει μεγαλύτερη τιμή απόκλιση, εάν AX190 με DPR. Στον αέρα, το AX1 με υψηλότερο BL έχει μεγαλύτερη απόκλιση από το AX2-3 (σημαντική, \(p<\) 0,017), ενώ το AX3 (με το χαμηλότερο BL) έχει μεγαλύτερη απόκλιση από το AX2 με DPR 190 μm/W. Στο νερό στα 20 mm, δεν βρέθηκαν σημαντικές διαφορές (\(p>\) 0,017) στην εκτροπή και το PTE για το AX1-3. Στο νερό στα 20 mm, δεν βρέθηκαν σημαντικές διαφορές (\(p>\) 0,017) στην εκτροπή και το PTE για το AX1-3. Воде на глубине 20 мм достоверных различий (\(p>\) 0,017) по прогибу и ФТР для AX1–3 не обнаружено. Σε νερό σε βάθος 20 mm, εντοπίστηκαν σημαντικές διαφορές (\(p>\) 0,017) στην εκτροπή και στο FTR για το AX1-3.在20 mm 的水中，AX1-3 的挠度和PTE 没有显着差异(\(p>\) 0,017)。 Σε 20 mm νερού, δεν υπήρχε σημαντική διαφορά μεταξύ AX1-3 και PTE (\(p>\) 0,017). Σε 20 mm progib και PTE AX1-3 δεν έχει απορριφθεί (\(p>\) 0,017). Στο βάθος των 20 mm η απόκλιση και το PTE AX1-3 δεν διέφεραν σημαντικά (\(p>\) 0,017).Τα επίπεδα PTE στο νερό (90,2–98,4%) ήταν γενικά υψηλότερα από ό,τι στον αέρα (56–77,5%) (Εικ. 12c) και το φαινόμενο της σπηλαίωσης σημειώθηκε κατά τη διάρκεια του πειράματος στο νερό (Εικ. 13, βλέπε επίσης πρόσθετο πληροφορίες).
Οι μετρήσεις του πλάτους κάμψης του άκρου (μέση ± τυπική απόκλιση, n = 5) για λοξοτομές L και AX1-3 σε αέρα και νερό (βάθος 20 mm) αποκάλυψαν την επίδραση της αλλαγής της γεωμετρίας της λοξοτομής.Οι μετρήσεις λαμβάνονται χρησιμοποιώντας συνεχή ημιτονοειδή διέγερση μονής συχνότητας.(α) Απόκλιση κορυφής (\(u_y\vec {j}\)) στην κορυφή, μετρούμενη στις (β) τις αντίστοιχες τροπικές συχνότητες \(f_2\).(γ) Απόδοση μετάδοσης ισχύος (PTE, rms, %) ως εξίσωση.(4) και (δ) Συντελεστής ισχύος απόκλισης (DPR, µm/W) που υπολογίζεται ως απόκλιση κορυφής και ισχύς εκπομπής \(P_T\) (Wrms).
Τυπική γραφική παράσταση σκιάς μιας κάμερας υψηλής ταχύτητας που δείχνει τη συνολική απόκλιση της άκρης νυστέρι (πράσινες και κόκκινες διακεκομμένες γραμμές) της βελόνας (L) και της αξονικής συμμετρικής άκρης (AX1-3) σε νερό (βάθος 20 mm), μισός κύκλος, συχνότητα οδήγησης \(f_2\) (δειγματοληψία συχνότητας 310 kHz).Η ληφθείσα εικόνα σε κλίμακα του γκρι έχει διαστάσεις 128×128 pixel με μέγεθος pixel \(\περίπου) 5 μm.Το βίντεο θα βρείτε σε πρόσθετες πληροφορίες.
Έτσι, μοντελοποιήσαμε την αλλαγή στο μήκος κύματος κάμψης (Εικ. 7) και υπολογίσαμε τη μηχανική κινητικότητα για μεταφορά για συμβατικούς λογχοειδή, ασύμμετρους και αξονικούς συνδυασμούς μήκους σωλήνα και λοξοτομής (Εικ. 8, 9).Συμμετρική λοξότμητη γεωμετρία.Με βάση το τελευταίο, υπολογίσαμε τη βέλτιστη απόσταση από την κορυφή έως τη συγκόλληση στα 43 mm (ή \(\περίπου\) 2,75\(\lambda_y\) στα 29,75 kHz) όπως φαίνεται στο Σχήμα 5, και κατασκευάσαμε τρεις αξονικές συμμετρικές λοξοτμήσεις με διαφορετικά μήκη λοξοτομής.Στη συνέχεια, χαρακτηρίσαμε τις αποκρίσεις συχνότητάς τους σε σύγκριση με τις συμβατικές βελόνες σε αέρα, νερό και 10% (w/v) βαλλιστική ζελατίνη (Εικόνες 10, 11) και προσδιορίσαμε την καλύτερη περίπτωση για σύγκριση της λειτουργίας εκτροπής κλίσης.Τέλος, μετρήσαμε την εκτροπή του άκρου κάμπτοντας το κύμα σε αέρα και νερό σε βάθος 20 mm και ποσοτικοποιήσαμε την απόδοση μεταφοράς ισχύος (PTE, %) και τον συντελεστή ισχύος εκτροπής (DPR, μm/W) του εγχυόμενου μέσου για κάθε κλίση.τύπου (Εικ. 12).
Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι ο άξονας κλίσης της γεωμετρίας επηρεάζει την απόκλιση πλάτους του άξονα κορυφής.Το νυστέρι είχε την υψηλότερη καμπυλότητα και επίσης το υψηλότερο DPR σε σύγκριση με την αξονική συμμετρική λοξότμηση, ενώ η αξονική συμμετρική λοξότμηση είχε μικρότερη μέση απόκλιση (Εικ. 12). Η αξονική συμμετρική λοξότμηση 4 mm (AX1) με το μεγαλύτερο μήκος λοξοτομής, πέτυχε στατιστικά σημαντική υψηλότερη απόκλιση στον αέρα (\(p <0,017\), Πίνακας 2), σε σύγκριση με άλλες αξονικά συμμετρικές βελόνες (AX2–3), αλλά δεν παρατηρήθηκαν σημαντικές διαφορές, όταν η βελόνα τοποθετήθηκε σε νερό. Η αξονική συμμετρική λοξότμηση 4 mm (AX1) με το μεγαλύτερο μήκος λοξοτομής, πέτυχε στατιστικά σημαντική υψηλότερη απόκλιση στον αέρα (\(p <0,017\), Πίνακας 2), σε σύγκριση με άλλες αξονικά συμμετρικές βελόνες (AX2–3), αλλά δεν παρατηρήθηκαν σημαντικές διαφορές, όταν η βελόνα τοποθετήθηκε σε νερό. Осесимметричный скос 4 мм (AX1), имеющий наибольшую длину скоса, достиг статистически значимого наибольшего отклонения в воздухе (\(p <0,017\), таблица 2) по сравнению со другими осесими (AX2-игла). Η αξονική λοξότμηση 4 mm (AX1), με το μεγαλύτερο μήκος λοξοτομής, πέτυχε στατιστικά σημαντική μεγαλύτερη απόκλιση στον αέρα (\(p <0,017\), Πίνακας 2) σε σύγκριση με άλλες αξονικές συμμετρικές βελόνες (AX2–3).αλλά δεν παρατηρήθηκαν σημαντικές διαφορές κατά την τοποθέτηση της βελόνας σε νερό.与其他轴对称针(AX2-3) 相比，具有最长斜角长度的轴对称 丄轴对称4 mm着的最高偏转(\(p < 0,017\)，表2)，但当将针头放入水中时，没有观察到显着差异。 Σε σύγκριση με άλλες αξονικά συμμετρικές βελόνες (AX2-3), έχει τη μεγαλύτερη λοξή γωνία 4 mm αξονικά συμμετρικά (AX1) στον αέρα και έχει επιτύχει στατιστικά σημαντική μέγιστη παραμόρφωση (\(p < 0,017\), Πίνακας 2) , αλλά όταν η βελόνα τοποθετήθηκε σε νερό, δεν παρατηρήθηκε σημαντική διαφορά. Осесимметричный скос 4 мм (AX1) со наибольшей длиной скоса обеспечивает статистически значимое максималное отклонение в воздухе по сравнению со други осесимметричными иглами (AX2-3) (не\(p\20), ыло. Η αξονική συμμετρική κλίση με το μεγαλύτερο μήκος κλίσης 4 mm (AX1) παρείχε μια στατιστικά σημαντική μέγιστη απόκλιση στον αέρα σε σύγκριση με τις άλλες αξονικές συμμετρικές κλίσεις (AX2-3) (\(p < 0,017\), Πίνακας 2), αλλά δεν υπήρχε σημαντική διαφορά.παρατηρείται όταν η βελόνα τοποθετείται σε νερό.Έτσι, ένα μεγαλύτερο μήκος λοξότμησης δεν έχει εμφανή πλεονεκτήματα όσον αφορά την απόκλιση της κορυφής.Λαμβάνοντας αυτό υπόψη, αποδεικνύεται ότι η γεωμετρία της κλίσης, η οποία διερευνάται σε αυτή τη μελέτη, έχει μεγαλύτερη επίδραση στην απόκλιση του πλάτους από το μήκος της κλίσης.Αυτό μπορεί να σχετίζεται με την ακαμψία κάμψης, για παράδειγμα, ανάλογα με το υλικό που κάμπτεται και το συνολικό πάχος της βελόνας κατασκευής.
Σε πειραματικές μελέτες, το μέγεθος του ανακλώμενου καμπτικού κύματος επηρεάζεται από τις οριακές συνθήκες του άκρου.Όταν το άκρο της βελόνας εισήχθη σε νερό και ζελατίνη, το \(\text {PTE}_{2}\) υπολόγισε κατά μέσο όρο το \(\prox\) 95% και το \(\text {PTE}_{2}\) υπολόγισε τις τιμές κατά μέσο όρο είναι 73% και 77% (\text {PTE}_{1}\) και \(\text {PTE}_{3}\), αντίστοιχα (Εικ. 11).Αυτό υποδεικνύει ότι η μέγιστη μεταφορά ακουστικής ενέργειας στο μέσο χύτευσης (για παράδειγμα, νερό ή ζελατίνη) πραγματοποιείται στο \(f_2\).Παρόμοια συμπεριφορά παρατηρήθηκε σε μια προηγούμενη μελέτη χρησιμοποιώντας απλούστερες δομές συσκευών σε συχνότητες 41-43 kHz, όπου οι συγγραφείς κατέδειξαν τον συντελεστή ανάκλασης τάσης που σχετίζεται με το μηχανικό μέτρο του παρεμβαλλόμενου μέσου.Το βάθος διείσδυσης32 και οι μηχανικές ιδιότητες του ιστού παρέχουν μηχανικό φορτίο στη βελόνα και επομένως αναμένεται να επηρεάσουν τη συμπεριφορά συντονισμού του UZeFNAB.Επομένως, αλγόριθμοι παρακολούθησης συντονισμού όπως 17, 18, 33 μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη βελτιστοποίηση της ισχύος του ήχου που μεταδίδεται μέσω της γραφίδας.
Η μοντελοποίηση μήκους κύματος κάμψης (Εικ. 7) δείχνει ότι το αξονικό συμμετρικό έχει υψηλότερη δομική ακαμψία (δηλαδή υψηλότερη ακαμψία κάμψης) στο άκρο από το νυστέρι και το ασύμμετρο λοξότμητο.Προερχόμενο από το (1) και χρησιμοποιώντας τη γνωστή σχέση ταχύτητας-συχνότητας, υπολογίζουμε την ακαμψία κάμψης του νυστέρου, των ασύμμετρων και των αξονικά συμμετρικών άκρων ως κλίσεις \(\περίπου) 200, 20 και 1500 MPa, αντίστοιχα.Αυτό αντιστοιχεί σε (\λάμδα _y\) 5,3, 1,7 και 14,2 mm στα 29,75 kHz, αντίστοιχα (Εικ. 7a–c).Λαμβάνοντας υπόψη την κλινική ασφάλεια της διαδικασίας USeFNAB, η επίδραση της γεωμετρίας στην ακαμψία του σχεδιασμού της λοξοτομής πρέπει να αξιολογηθεί34.
Η μελέτη των παραμέτρων της λοξότμησης και του μήκους του σωλήνα (Εικ. 9) έδειξε ότι το βέλτιστο εύρος TL για την ασύμμετρη (1,8 mm) ήταν υψηλότερη από την αξονική λοξότμηση (1,3 mm).Επιπλέον, το πλατό κινητικότητας κυμαίνεται από 4 έως 4,5 mm και από 6 έως 7 mm για ασύμμετρη και αξονική κλίση, αντίστοιχα (Εικ. 9a, b).Η πρακτική συνάφεια αυτού του ευρήματος εκφράζεται στις κατασκευαστικές ανοχές, για παράδειγμα, ένα χαμηλότερο εύρος βέλτιστου TL μπορεί να συνεπάγεται την ανάγκη για μεγαλύτερη ακρίβεια μήκους.Ταυτόχρονα, η πλατφόρμα απόδοσης παρέχει μεγαλύτερη ανοχή για την επιλογή μήκους κλίσης σε μια δεδομένη συχνότητα χωρίς να επηρεάζει σημαντικά την απόδοση.
Η μελέτη περιλαμβάνει τους ακόλουθους περιορισμούς.Η άμεση μέτρηση της παραμόρφωσης της βελόνας χρησιμοποιώντας ανίχνευση άκρων και απεικόνιση υψηλής ταχύτητας (Εικόνα 12) σημαίνει ότι περιοριζόμαστε σε οπτικά διαφανή μέσα όπως ο αέρας και το νερό.Θα θέλαμε επίσης να επισημάνουμε ότι δεν χρησιμοποιήσαμε πειράματα για να δοκιμάσουμε την προσομοιωμένη κινητικότητα μεταφοράς και αντίστροφα, αλλά χρησιμοποιήσαμε μελέτες FEM για να προσδιορίσουμε το βέλτιστο μήκος της κατασκευασμένης βελόνας.Από την άποψη των πρακτικών περιορισμών, το μήκος της βελόνας από την άκρη μέχρι το χιτώνιο είναι 0,4 cm μεγαλύτερο από άλλες βελόνες (AX1-3), βλ.3β.Αυτό μπορεί να επηρέασε την τροπική απόκριση της βελονοειδής δομής.Επιπλέον, το σχήμα και ο όγκος της συγκόλλησης μολύβδου κυματοδηγού (βλ. Εικόνα 3) μπορεί να επηρεάσει τη μηχανική σύνθετη αντίσταση του σχεδιασμού του πείρου, με αποτέλεσμα σφάλματα στη μηχανική αντίσταση και τη συμπεριφορά κάμψης.
Τέλος, έχουμε αποδείξει πειραματικά ότι η γεωμετρία της λοξοτομής επηρεάζει το μέγεθος της απόκλισης στο USeFNAB.Σε περιπτώσεις όπου ένα υψηλότερο πλάτος παραμόρφωσης μπορεί να έχει θετική επίδραση στην επίδραση της βελόνας στον ιστό, για παράδειγμα, αποτελεσματικότητα κοπής μετά τη διάτρηση, μπορεί να προταθεί ένα συμβατικό νυστέρι για το USeFNAB, καθώς παρέχει το μεγαλύτερο εύρος παραμόρφωσης διατηρώντας παράλληλα επαρκή ακαμψία στην άκρη του σχεδίου.Επιπλέον, μια πρόσφατη μελέτη έδειξε ότι η μεγαλύτερη απόκλιση της άκρης μπορεί να ενισχύσει τις βιολογικές επιδράσεις όπως η σπηλαίωση, η οποία μπορεί να βοηθήσει στην ανάπτυξη εφαρμογών για ελάχιστα επεμβατικές χειρουργικές επεμβάσεις.Δεδομένου ότι η αύξηση της συνολικής ακουστικής ισχύος έχει αποδειχθεί ότι αυξάνει την απόδοση βιοψίας από το USeFNAB13, απαιτούνται περαιτέρω ποσοτικές μελέτες της απόδοσης και της ποιότητας του δείγματος για την αξιολόγηση του λεπτομερούς κλινικού οφέλους της μελετημένης γεωμετρίας της βελόνας.
Fable, WJ Βιοψία με λεπτή βελόνα: μια ανασκόπηση.Humph.Αρρωστος.14:9-28.https://doi.org/10.1016/s0046-8177(83)80042-2 (1983).
Ώρα δημοσίευσης: Οκτ-13-2022