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हाल ही में यह प्रदर्शित किया गया है कि अल्ट्रासाउंड के उपयोग से पारंपरिक फाइन सुई एस्पिरेशन (FNAB) की तुलना में अल्ट्रासाउंड-असिस्टेड फाइन सुई एस्पिरेशन (USEFNAB) में ऊतक उपज बढ़ जाती है।आज तक, बेवल ज्यामिति और टिप मूवमेंट के बीच संबंध का पूरी तरह से अध्ययन नहीं किया गया है।इस अध्ययन में, हमने विभिन्न बेवल लंबाई के साथ विभिन्न सुई बेवल ज्यामिति के लिए सुई प्रतिध्वनि और विक्षेपण आयाम के गुणों की जांच की।एक पारंपरिक 3.9 मिमी बेवेल्ड लैंसेट का उपयोग करते हुए, हवा और पानी में टिप विक्षेपण शक्ति कारक (डीपीआर) क्रमशः 220 और 105 µm/W था।यह एक्सिसिमेट्रिक 4 मिमी बेवेल्ड टिप से अधिक है, जो हवा और पानी में क्रमशः 180 और 80 µm/W डीपीआर प्रदान करता है।यह अध्ययन सम्मिलन के विभिन्न साधनों के संदर्भ में बेवल ज्यामिति की झुकने वाली कठोरता के बीच संबंध के महत्व पर प्रकाश डालता है, और इसलिए सुई बेवल ज्यामिति को बदलकर पोस्ट-पियर्सिंग काटने की क्रिया को नियंत्रित करने के तरीकों में अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकता है, जो महत्वपूर्ण है।USEFNAB एप्लिकेशन के लिए यह महत्वपूर्ण है।
फाइन-सुई एस्पिरेशन बायोप्सी (एफएनए) एक सुई का उपयोग करके संदिग्ध विकृति 1,2,3 के लिए ऊतक के नमूने प्राप्त करने की एक विधि है।फ्रांसेन टिप को पारंपरिक लैंसेट4 और मेंघिनी5 टिप्स की तुलना में उच्च नैदानिक प्रदर्शन प्रदान करने के लिए दिखाया गया है।हिस्टोपैथोलॉजिकल रूप से पर्याप्त नमूनों की संभावना को बढ़ाने के लिए एक्सिसिमेट्रिक (यानी परिधीय) ढलानों का भी सुझाव दिया गया है।
बायोप्सी के दौरान, संदिग्ध घावों तक पहुंच प्राप्त करने के लिए एक सुई को त्वचा और ऊतक की परतों से गुजारा जाता है।हाल के अध्ययनों से पता चला है कि अल्ट्रासाउंड नरम ऊतकों7,8,9,10 तक पहुंचने के लिए आवश्यक प्रवेश बल को कम कर सकता है।सुई बेवल ज्यामिति को सुई अंतःक्रिया बलों को प्रभावित करते हुए दिखाया गया है, उदाहरण के लिए, लंबे बेवेल में कम ऊतक प्रवेश बल 11 दिखाया गया है।सुई के ऊतक की सतह में प्रवेश करने के बाद, यानी पंचर के बाद, सुई का काटने का बल ऊतक के साथ सुई के संपर्क बल का 75% हो सकता है12।यह दिखाया गया है कि पंचर के बाद के चरण में, अल्ट्रासाउंड (अल्ट्रासाउंड) नैदानिक नरम ऊतक बायोप्सी की दक्षता को बढ़ाता है।कठोर ऊतक के नमूने लेने के लिए अन्य अल्ट्रासाउंड-संवर्धित हड्डी बायोप्सी तकनीकों का विकास किया गया है, लेकिन ऐसे कोई परिणाम सामने नहीं आए हैं जो बायोप्सी उपज में सुधार करते हों।कई अध्ययनों ने यह भी पुष्टि की है कि अल्ट्रासोनिक तनाव 16,17,18 के अधीन होने पर यांत्रिक विस्थापन बढ़ जाता है।जबकि सुई-ऊतक इंटरैक्शन 19,20 में अक्षीय (अनुदैर्ध्य) स्थैतिक बलों पर कई अध्ययन हैं, अल्ट्रासोनिक एफएनएबी (यूएसईएफएनएबी) के तहत सुई बेवल की अस्थायी गतिशीलता और ज्यामिति पर सीमित अध्ययन हैं।
इस अध्ययन का उद्देश्य अल्ट्रासोनिक मोड़ द्वारा संचालित सुई में सुई की नोक की गति पर विभिन्न बेवल ज्यामिति के प्रभाव की जांच करना था।विशेष रूप से, हमने पारंपरिक सुई बेवल (यानी, चयनात्मक आकांक्षा या मुलायम ऊतक अधिग्रहण जैसे विभिन्न उद्देश्यों के लिए यूएसईएफएनएबी सुई) के लिए पंचर के बाद सुई टिप विक्षेपण पर इंजेक्शन माध्यम के प्रभाव की जांच की।
इस अध्ययन में विभिन्न बेवल ज्यामिति को शामिल किया गया था।(ए) लैंसेट विनिर्देश आईएसओ 7864:201636 का अनुपालन करता है जहां \(\alpha\) प्राथमिक बेवल है, \(\theta\) द्वितीयक बेवल का घूर्णन कोण है, और \(\phi\) द्वितीयक बेवल है कोण।, घूमते समय, डिग्री (\(^\circ\)) में।(बी) रैखिक असममित एकल चरण कक्ष (डीआईएन 13097:201937 में "मानक" कहा जाता है) और (सी) रैखिक अक्षीय सममित (परिधि) एकल चरण कक्ष।
हमारा दृष्टिकोण पारंपरिक लैंसेट, अक्षसिमेट्रिक और असममित एकल-चरण बेवल ज्यामिति के लिए बेवल के साथ झुकने वाली तरंग दैर्ध्य में परिवर्तन को मॉडलिंग करके शुरू होता है।फिर हमने स्थानांतरण की यांत्रिक तरलता पर पाइप ढलान और लंबाई के प्रभाव की जांच करने के लिए एक पैरामीट्रिक अध्ययन की गणना की।प्रोटोटाइप सुई बनाने के लिए इष्टतम लंबाई निर्धारित करने के लिए यह आवश्यक है।सिमुलेशन के आधार पर, सुई प्रोटोटाइप बनाए गए थे और उनके गुंजयमान व्यवहार को प्रयोगात्मक रूप से वोल्टेज प्रतिबिंब गुणांक को मापने और हवा, पानी और 10% (डब्ल्यू/वी) बैलिस्टिक जिलेटिन में बिजली हस्तांतरण दक्षता की गणना करके चित्रित किया गया था, जिससे ऑपरेटिंग आवृत्ति निर्धारित की गई थी। .अंत में, उच्च गति इमेजिंग का उपयोग हवा और पानी में सुई की नोक पर झुकने वाली लहर के विक्षेपण को सीधे मापने के लिए किया जाता है, साथ ही प्रत्येक तिरछे कोण पर वितरित विद्युत शक्ति और विक्षेपण शक्ति अनुपात की ज्यामिति का अनुमान लगाने के लिए किया जाता है ( डीपीआर) इंजेक्शन माध्यम के लिए।.
जैसा कि चित्र 2ए में दिखाया गया है, आईएसओ के अनुसार ट्यूब की लंबाई (टीएल) और बेवल कोण (बीएल) के साथ सुई ट्यूब को परिभाषित करने के लिए 21 गेज ट्यूब (0.80 मिमी ओडी, 0.49 मिमी आईडी, ट्यूब दीवार की मोटाई 0.155 मिमी, मानक दीवार) का उपयोग करें। 9626:201621) 316 स्टेनलेस स्टील में (यंग का मापांक 205 \(\text {GN/m}^{2}\), घनत्व 8070 kg/m\(^{3}\) और पॉइसन का अनुपात 0.275 )।
सुई और सीमा स्थितियों के लिए झुकने वाली तरंग दैर्ध्य और परिमित तत्व मॉडल (एफईएम) की ट्यूनिंग का निर्धारण।(ए) बेवल लंबाई (बीएल) और पाइप लंबाई (टीएल) का निर्धारण।(बी) सुई को निकटतम रूप से चलाने, बिंदु को विक्षेपित करने और वेग को मापने के लिए एक हार्मोनिक बिंदु बल \(\tilde{F}_y\vec {j}\) का उपयोग करके त्रि-आयामी (3D) परिमित तत्व मॉडल (FEM) यांत्रिक तरलता के हस्तांतरण की गणना करने के लिए टिप (\ ( \tilde {u}_y\vec {j}\), \(\tilde{v}_y\vec {j}\))।\(\lambda _y\) को ऊर्ध्वाधर बल \(\tilde{F}_y\vec {j}\) के सापेक्ष झुकने वाली तरंग दैर्ध्य के रूप में परिभाषित किया गया है।(सी) क्रमशः x और y अक्षों के आसपास गुरुत्वाकर्षण के केंद्र, क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र A और जड़ता के क्षणों \(I_{xx}\) और \(I_{yy}\) की परिभाषा।
जैसा कि चित्र में दिखाया गया है।2बी,सी, क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र ए के साथ एक अनंत (अनंत) बीम के लिए और बीम के क्रॉस-सेक्शनल आकार से अधिक तरंग दैर्ध्य पर, मुड़ा हुआ (या मुड़ा हुआ) चरण वेग \( c_{EI }\) 22 द्वारा निर्धारित किया जाता है :
जहां E यंग का मापांक है (\(\text {N/m}^{2}\)), \(\omega _0 = 2\pi f_0\) उत्तेजना कोणीय आवृत्ति (rad/s) है, जहां \( f_0 \ ) रैखिक आवृत्ति (1/s या Hz) है, I ब्याज की धुरी के आसपास के क्षेत्र की जड़ता का क्षण है\((\text {m}^{4})\), \(m'=\ rho _0 A\ ) इकाई लंबाई (kg/m) पर द्रव्यमान है, जहां \(\rho _0\) घनत्व है\((\text {kg/m}^{3})\) और A क्रॉस है बीम क्षेत्र का अनुभाग (xy समतल) (\(\ text {m}^{2}\)).चूँकि हमारे उदाहरण में लगाया गया बल ऊर्ध्वाधर y-अक्ष के समानांतर है, अर्थात \(\tilde{F}_y\vec {j}\), हम केवल क्षैतिज x-अक्ष के चारों ओर जड़ता के क्षेत्रीय क्षण में रुचि रखते हैं, यानी \(I_{xx}\), तो:
परिमित तत्व मॉडल (FEM) के लिए, एक शुद्ध हार्मोनिक विस्थापन (m) माना जाता है, इसलिए त्वरण (\(\text {m/s}^{2}\)) को \(\आंशिक ^2 \vec) के रूप में व्यक्त किया जाता है { u}/ \ आंशिक t^2 = -\omega ^2\vec {u}\) जैसा कि \(\vec {u}(x, y, z, t): = u_x\vec {i} + u_y\ vec {j } + u_z\vec {k}\) स्थानिक निर्देशांक में दिया गया एक त्रि-आयामी विस्थापन वेक्टर है।बाद के बजाय, COMSOL मल्टीफ़िज़िक्स सॉफ़्टवेयर पैकेज (संस्करण 5.4-5.5, COMSOL Inc., मैसाचुसेट्स, यूएसए) में इसके कार्यान्वयन के अनुसार, गति संतुलन कानून का परिमित विरूपण लैग्रेंजियन रूप इस प्रकार दिया गया है:
जहां \(\vec {\nabla}:= \frac{\partial}}{\partial x}\vec {i} + \frac{\partial}}{\partial y}\vec {j} + \frac{ \आंशिक }{\आंशिक z}\vec {k}\) टेंसर डाइवर्जेंस ऑपरेटर है, \({\underline{\sigma}}\) दूसरा पियोला-किरचॉफ स्ट्रेस टेंसर है (दूसरा क्रम, \(\ टेक्स्ट { N/ m}^{2}\)) और \(\vec {F_V}:= F_{V_x}\vec {i}+ F_{V_y}\vec {j}+ F_{V_z}\vec {k} \) प्रत्येक विकृत आयतन के लिए शरीर बल वेक्टर (\(\text {N/m}^{3}\)) है, और \(e^{j\phi }\) चरण कोण वेक्टर\(\ phi \ ) ( खुश)।हमारे मामले में, शरीर का आयतन बल शून्य है, हमारा मॉडल ज्यामितीय रैखिकता और एक छोटा विशुद्ध रूप से लोचदार विरूपण मानता है, यानी, जहां \({\underline{\varepsilon}}^{el}\) और \({\underline {varepsilon}}\) क्रमशः लोचदार तनाव और कुल तनाव (द्वितीय क्रम, आयाम रहित) हैं।हुक के संवैधानिक आइसोट्रोपिक लोच टेंसर \(\अंडरलाइन{\अंडरलाइन{C}}\) की गणना यंग के मापांक E (\(\text {N/m}^{2}\)) का उपयोग करके की जाती है और पॉइसन का अनुपात v निर्धारित किया जाता है, इसलिए यानी \(\अंडरलाइन{\अंडरलाइन{C}}:=\अंडरलाइन{\अंडरलाइन{C}}(E,v)\) (चौथा क्रम)।तो तनाव की गणना \({\अंडरलाइन{\sigma}} := \अंडरलाइन{\अंडरलाइन{C}}:{\अंडरलाइन{\varepsilon}}\) हो जाती है।
गणना 8 µm के तत्व आकार \(\le\) के साथ 10-नोड टेट्राहेड्रल तत्व का उपयोग करती है।सुई को निर्वात में तैयार किया गया है, और स्थानांतरित यांत्रिक गतिशीलता (ms-1 N-1) का मान \(|\tilde{Y}_{v_yF_y}|= |\tilde{v}_y\vec { के रूप में परिभाषित किया गया है j}|/ |\ tilde{F}_y\vec {j}|\)24, जहां \(\tilde{v}_y\vec {j}\) हैंडपीस का आउटपुट कॉम्प्लेक्स वेग है और \( \ tilde {F}_y\ vec {j }\) ट्यूब के समीपस्थ सिरे पर स्थित एक जटिल प्रेरक बल है, जैसा चित्र 2बी में दिखाया गया है।संदर्भ के रूप में अधिकतम मान का उपयोग करके डेसीबल (डीबी) में यांत्रिक तरलता का अनुवाद करें, यानी \(20\log _{10} (|\tilde{Y}|/ |\tilde{Y}_{max}|) \ ) .सभी FEM अध्ययन 29.75 kHz की आवृत्ति पर किए गए।
सुई के डिज़ाइन (चित्र 3) में एक पारंपरिक 21-गेज हाइपोडर्मिक सुई (कैट नंबर 4665643, स्टेरिकन\(^\circledR\), बाहरी व्यास 0.8 मिमी, लंबाई 120 मिमी, एआईएसआई 304 स्टेनलेस क्रोमियम-निकल शामिल है। स्टील, बी. ब्रौन मेलसुंगेन एजी, मेलसुंगेन, जर्मनी) समीपस्थ सिरे पर पॉलीप्रोपाइलीन से बनी प्लास्टिक लुअर लॉक स्लीव से सुसज्जित है और अंत में उपयुक्त रूप से संशोधित है।सुई ट्यूब को वेवगाइड में मिलाया जाता है जैसा कि चित्र 3बी में दिखाया गया है।वेवगाइड को स्टेनलेस स्टील 3डी प्रिंटर (ईओएस एम 290 3डी प्रिंटर पर ईओएस 316एल स्टेनलेस स्टील, 3डी फॉर्मटेक ओए, ज्यवास्किला, फिनलैंड) पर मुद्रित किया गया और फिर एम4 बोल्ट का उपयोग करके लैंग्विन सेंसर से जोड़ा गया।लैंग्विन सेंसर में 8 पीज़ोइलेक्ट्रिक रिंग तत्व होते हैं जो दो द्रव्यमानों के साथ दोनों सिरों पर लोड होते हैं।
चार प्रकार की युक्तियाँ (फोटो), एक व्यावसायिक रूप से उपलब्ध लैंसेट (एल) और तीन निर्मित एक्सिसमेट्रिक सिंगल-स्टेज बेवेल (एएक्स1-3) की विशेषता क्रमशः 4, 1.2 और 0.5 मिमी की बेवल लंबाई (बीएल) थी।(ए) तैयार सुई की नोक का पास से चित्र।(बी) 3डी प्रिंटेड वेवगाइड में सोल्डर किए गए चार पिनों का शीर्ष दृश्य और फिर एम4 बोल्ट के साथ लैंग्विन सेंसर से जोड़ा गया।
\(\लगभग) 2 \(^ \) के अनुरूप 4.0, 1.2 और 0.5 मिमी की बेवल लंबाई (बीएल, जैसा कि चित्र 2 ए में परिभाषित है) के साथ तीन अक्षीय बेवल टिप (छवि 3) का निर्माण किया गया था (टीएएस मशीन टूल्स ओए)। circ\), 7\(^\circ\) और 18\(^\circ\) क्रमशः।बेवल L और AX1-3 के लिए वेवगाइड और सुई का द्रव्यमान क्रमशः 3.4 ± 0.017 ग्राम (मतलब ± sd, n = 4) है (क्विंटिक्स\(^\circledR\) 224 डिज़ाइन 2, सार्टोरियस एजी, गोटिंगेन, जर्मनी) .चित्र 3बी में एल और एएक्स1-3 बेवल के लिए, सुई की नोक से प्लास्टिक आस्तीन के अंत तक की कुल लंबाई क्रमशः 13.7, 13.3, 13.3 और 13.3 सेमी थी।
सभी सुई विन्यासों के लिए, सुई की नोक से वेवगाइड की नोक तक (यानी, वेल्ड क्षेत्र तक) की लंबाई 4.3 सेमी थी, और सुई ट्यूब कट के साथ ऊपर की ओर उन्मुख थी (यानी, वाई अक्ष के समानांतर) , जैसा कि चित्र में दिखाया गया है।सी (चित्र 2)।
MATLAB (R2019a, द मैथवर्क्स इंक., मैसाचुसेट्स, यूएसए) में एक कंप्यूटर (अक्षांश 7490, डेल इंक., टेक्सास, यूएसए) पर चलने वाली एक कस्टम स्क्रिप्ट का उपयोग 7 सेकंड के लिए 25 से 35 kHz तक एक रैखिक साइनसॉइडल स्वीप उत्पन्न करने के लिए किया गया था। एक डिजिटल-टू-एनालॉग (डीए) कनवर्टर (एनालॉग डिस्कवरी 2, डिजिलेंट इंक., वाशिंगटन, यूएसए) पास करने से एनालॉग सिग्नल में परिवर्तित हो जाता है।एनालॉग सिग्नल \(V_0\) (0.5 वीपी-पी) को फिर एक समर्पित रेडियो फ्रीक्वेंसी (आरएफ) एम्पलीफायर (मारियाची ओए, तुर्कू, फिनलैंड) के साथ बढ़ाया गया था।50 ओम के आउटपुट प्रतिबाधा के साथ आरएफ एम्पलीफायर से गिरने वाले प्रवर्धित वोल्टेज \({V_I}\) को 50 ओम के इनपुट प्रतिबाधा के साथ सुई संरचना में निर्मित ट्रांसफार्मर को खिलाया जाता है।लैंग्विन ट्रांसड्यूसर (सामने और पीछे हेवी-ड्यूटी मल्टीलेयर पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांसड्यूसर) का उपयोग यांत्रिक तरंगें उत्पन्न करने के लिए किया जाता है।कस्टम आरएफ एम्पलीफायर एक दोहरे चैनल स्टैंडिंग वेव पावर फैक्टर (एसडब्ल्यूआर) मीटर से लैस है जो एनालॉग-टू-डिजिटल (एडी) मोड में घटना \({V_I}\) और प्रतिबिंबित प्रवर्धित वोल्टेज\(V_R\) को रिकॉर्ड करता है।300 kHz कनवर्टर (एनालॉग डिस्कवरी 2) की नमूना दर के साथ।क्षणकों के साथ एम्पलीफायर इनपुट को ओवरलोड करने से रोकने के लिए उत्तेजना सिग्नल को शुरुआत और अंत में आयाम मॉड्यूलेट किया जाता है।
MATLAB में कार्यान्वित एक कस्टम स्क्रिप्ट का उपयोग करके, आवृत्ति प्रतिक्रिया फ़ंक्शन (FRF), यानी \(\tilde{H}(f)\), का अनुमान दो-चैनल साइनसॉइडल स्वीप माप विधि (छवि 4) का उपयोग करके ऑफ़लाइन लगाया गया था, जो मानता है समय में रैखिकता.अपरिवर्तनीय प्रणाली.इसके अलावा, सिग्नल से किसी भी अवांछित आवृत्तियों को हटाने के लिए 20 से 40 kHz बैंड पास फ़िल्टर लगाया जाता है।ट्रांसमिशन लाइनों के सिद्धांत का संदर्भ देते हुए, इस मामले में \(\tilde{H}(f)\) वोल्टेज प्रतिबिंब गुणांक के बराबर है, अर्थात \(\rho _{V} \equiv {V_R}/{V_I}\ ) \) घटकर \({V_R}^ 2 /{V_I}^2\ ) के बराबर \(|\rho _{V}|^2\) हो जाता है।ऐसे मामलों में जहां पूर्ण विद्युत शक्ति मूल्यों की आवश्यकता होती है, उदाहरण के लिए, घटना शक्ति \(P_I\) और परावर्तित शक्ति \(P_R\) शक्ति (W) की गणना संबंधित वोल्टेज के आरएमएस मान (आरएमएस) को लेकर की जाती है।साइनसोइडल उत्तेजना के साथ एक ट्रांसमिशन लाइन के लिए \( P = {V}^2/(2Z_0)\)26, जहां \(Z_0\) 50 \(\Omega\) के बराबर है।लोड \(P_T\) (यानी, सम्मिलित माध्यम) को आपूर्ति की गई विद्युत शक्ति की गणना \(|P_I - P_R |\) (W RMS) के साथ-साथ पावर ट्रांसफर दक्षता (PTE) और प्रतिशत ( %) यह निर्धारित किया जा सकता है कि आकार कैसे दिया गया है, इसलिए 27:
एसिक्यूलर मोडल फ़्रीक्वेंसी \(f_{1-3}\) (kHz) और उनके संबंधित पावर ट्रांसफर कारक \(\text {PTE}_{1{-}3} \) का अनुमान FRF का उपयोग करके लगाया जाता है।FWHM (\(\text {FWHM}_{1{-}3}\), Hz) का अनुमान सीधे \(\text {PTE}_{1{-}3}\) से लगाया गया है, तालिका 1 A से एक तरफा रैखिक स्पेक्ट्रम वर्णित मोडल आवृत्ति \(f_{1-3}\) पर प्राप्त किया जाता है।
सुई संरचनाओं की आवृत्ति प्रतिक्रिया (एएफसी) का मापन।एक साइनसॉइडल दो-चैनल स्वीप माप25,38 का उपयोग आवृत्ति प्रतिक्रिया फ़ंक्शन \(\tilde{H}(f)\) और इसकी आवेग प्रतिक्रिया H(t) प्राप्त करने के लिए किया जाता है।\({\mathcal {F}}\) और \({\mathcal {F}}^{-1}\) क्रमशः डिजिटल ट्रंकेशन और इसके व्युत्क्रम के फूरियर रूपांतरण का प्रतिनिधित्व करते हैं।\(\tilde{G}(f)\) का अर्थ है आवृत्ति डोमेन में दो संकेतों का उत्पाद, उदाहरण के लिए \(\tilde{G}_{XrX}\) का अर्थ है उलटा स्कैन उत्पाद\(\tilde{ X} r (f)\ ) और ड्रॉप वोल्टेज क्रमशः \(\tilde{X}(f)\).
जैसा कि चित्र 5 में दिखाया गया है, हाई-स्पीड कैमरा (फैंटम वी1612, विज़न रिसर्च इंक., एनजे, यूएसए) एक मैक्रो लेंस (एमपी-ई 65मिमी, \(एफ\)/2.8, 1-5\) से लैस है।(\times\), कैनन इंक., टोक्यो, जापान), 27.5-30 किलोहर्ट्ज़ की आवृत्तियों पर झुकने वाले उत्तेजना (एकल-आवृत्ति, निरंतर साइनसॉइड) के दौरान टिप विक्षेपण को रिकॉर्ड करने के लिए।एक छाया मानचित्र बनाने के लिए, सुई की नोक के पीछे एक उच्च तीव्रता वाली सफेद एलईडी (भाग संख्या: 4052899910881, सफेद एलईडी, 3000 के, 4150 एलएम, ओसराम ऑप्टो सेमीकंडक्टर्स जीएमबीएच, रेगेन्सबर्ग, जर्मनी) का एक ठंडा तत्व रखा गया था।
प्रायोगिक सेटअप का सामने का दृश्य.गहराई माध्यम की सतह से मापी जाती है।सुई संरचना को क्लैंप किया जाता है और मोटर चालित ट्रांसफर टेबल पर लगाया जाता है।तिरछे कोण विचलन को मापने के लिए उच्च आवर्धन लेंस (5\(\x\)) वाले उच्च गति वाले कैमरे का उपयोग करें।सभी विमाएं मिलीमीटर में हैं।
प्रत्येक प्रकार की सुई बेवल के लिए, हमने 128 \(\x\) 128 पिक्सल मापने वाले हाई-स्पीड कैमरे के 300 फ्रेम रिकॉर्ड किए, जिनमें से प्रत्येक का स्थानिक रिज़ॉल्यूशन 1/180 मिमी (\(\लगभग) 5 µm) था, जिसमें एक 310,000 फ्रेम प्रति सेकंड का अस्थायी रिज़ॉल्यूशन।जैसा कि चित्र 6 में दिखाया गया है, प्रत्येक फ़्रेम (1) को इस प्रकार काटा जाता है (2) कि सुई की नोक फ़्रेम की अंतिम पंक्ति (नीचे) में हो, और छवि के हिस्टोग्राम की गणना की जाती है (3), इसलिए कैनी 1 और 2 की सीमाएँ निर्धारित की जा सकती हैं।फिर सोबेल ऑपरेटर 3 \(\times\) 3 के साथ कैनी एज डिटेक्शन 28(4) लागू करें और बिना कैविटेशन 300 समय चरणों के गैर-कर्ण पिक्सल (लेबल \(\mathbf {times }\)) के लिए स्थिति की गणना करें।टिप विक्षेपण की सीमा निर्धारित करने के लिए, व्युत्पन्न की गणना करें (केंद्रीय अंतर एल्गोरिदम का उपयोग करके) (6) और फ्रेम (7) निर्धारित करें जिसमें विक्षेपण के स्थानीय चरम (यानी शिखर) शामिल हैं।गुहिकायन-मुक्त किनारे के दृश्य निरीक्षण के बाद, फ्रेम की एक जोड़ी (या आधे समय के अंतराल के साथ दो फ्रेम) का चयन किया गया (7) और टिप के विक्षेपण को मापा गया (\(\mathbf \\ बार } के रूप में दर्शाया गया) \) ).उपरोक्त को OpenCV कैनी एज डिटेक्शन एल्गोरिदम (v4.5.1, ओपन सोर्स कंप्यूटर विज़न लाइब्रेरी, opencv.org) का उपयोग करके पायथन (v3.8, पायथन सॉफ्टवेयर फाउंडेशन, Python.org) में लागू किया गया है।अंत में, विक्षेपण शक्ति कारक (डीपीआर, µm/W) की गणना शिखर-से-शिखर विक्षेपण और संचरित विद्युत शक्ति \(P_T\) (Wrms) के अनुपात के रूप में की जाती है।
क्रॉपिंग (1-2), कैनी एज डिटेक्शन (3-4), गणना सहित 7-चरण एल्गोरिथ्म (1-7) का उपयोग करके, उच्च से ली गई फ़्रेमों की एक श्रृंखला का उपयोग करके टिप विक्षेपण किनारे की पिक्सेल स्थिति को मापें। 310 किलोहर्ट्ज़ (5) पर स्पीड कैमरा और इसका समय व्युत्पन्न (6), और, अंत में, टिप विक्षेपण की सीमा को फ्रेम के दृष्टि से जांचे गए जोड़े (7) पर मापा जाता है।
हवा में मापा गया (22.4-22.9 डिग्री सेल्सियस), विआयनीकृत पानी (20.8-21.5 डिग्री सेल्सियस) और 10% (w/v) जलीय बैलिस्टिक जिलेटिन (19.7-23.0 डिग्री सेल्सियस, \(\पाठ {हनीवेल}^{ \ पाठ { TM}}\) \(\text {Fluka}^{\text {TM}}\) टाइप I बैलिस्टिक विश्लेषण के लिए बोवाइन और पोर्क बोन जिलेटिन, हनीवेल इंटरनेशनल, नॉर्थ कैरोलिना, यूएसए)।तापमान को के-टाइप थर्मोकपल एम्पलीफायर (एडी595, एनालॉग डिवाइसेज इंक., एमए, यूएसए) और के-टाइप थर्मोकपल (फ्लूक 80पीके-1 बीड प्रोब नंबर 3648 टाइप-के, फ्लूक कॉर्पोरेशन, वाशिंगटन, यूएसए) से मापा गया था।प्रति चरण 5 माइक्रोमीटर के रिज़ॉल्यूशन के साथ मीडिया सतह (जेड-अक्ष की उत्पत्ति के रूप में सेट) से गहराई मापने के लिए एक ऊर्ध्वाधर मोटर चालित जेड-अक्ष चरण (8MT50-100BS1-XYZ, स्टैंडा लिमिटेड, विनियस, लिथुआनिया) का उपयोग करें।
चूंकि नमूना आकार छोटा था (एन = 5) और सामान्यता की कल्पना नहीं की जा सकती थी, दो-नमूना दो-पूंछ वाले विलकॉक्सन रैंक योग परीक्षण (आर, वी4.0.3, आर फाउंडेशन फॉर स्टैटिस्टिकल कंप्यूटिंग, आर-प्रोजेक्ट.ओआरजी) का उपयोग किया गया था। विभिन्न बेवेल के लिए विचरण सुई टिप की मात्रा की तुलना करने के लिए।प्रत्येक ढलान के लिए तीन तुलनाएँ की गईं, इसलिए 0.017 के समायोजित महत्व स्तर और 5% की त्रुटि दर के साथ बोनफेरोनी सुधार लागू किया गया।
नीचे चित्र 7 का संदर्भ दिया गया है।29.75 kHz पर, 21-गेज सुई की घुमावदार आधी तरंग दैर्ध्य (\(\lambda _y/2\)) \(\लगभग) 8 मिमी है।जैसे-जैसे यह टिप के पास पहुंचता है, झुकने वाली तरंग दैर्ध्य ढलान के साथ कम हो जाती है।टिप \(\lambda _y/2\) पर साधारण लैंसेट (ए), असममित (बी) और एक्सिसमेट्रिक (सी) के लिए क्रमशः 3, 1 और 7 मिमी के चरणबद्ध बेवल हैं।इस प्रकार, इसका मतलब यह है कि लैंसेट में \(\लगभग\) 5 मिमी का अंतर होगा (इस तथ्य के कारण कि लैंसेट के दो तल 29.30 का एक बिंदु बनाते हैं), असममित ढलान में 7 मिमी का अंतर होगा, और सममित ढलान में अंतर होगा 1 मिमी से.अक्षसममितीय ढलान (गुरुत्वाकर्षण का केंद्र वही रहता है, इसलिए केवल दीवार की मोटाई वास्तव में ढलान के साथ बदलती है)।
29.75 kHz पर FEM अध्ययन का अनुप्रयोग और समीकरण।(1) लैंसेट (ए), असममित (बी) और अक्षीय (सी) तिरछी ज्यामिति के लिए झुकने वाले अर्ध-तरंग परिवर्तन (\(\lambda _y/2\)) की गणना करें (जैसा कि चित्र 1 ए, बी, सी में है)।).लैंसेट, एसिमेट्रिक और एक्सिसमेट्रिक ढलानों के लिए औसत \(\lambda_y/2\) क्रमशः 5.65, 5.17 और 7.52 मिमी है।ध्यान दें कि असममित और अक्षीय सममित बेवेल के लिए टिप की मोटाई \(\लगभग) 50 µm तक सीमित है।
चरम गतिशीलता \(|\tilde{Y}_{v_yF_y}|\) इष्टतम ट्यूब लंबाई (टीएल) और झुकाव लंबाई (बीएल) (चित्र 8, 9) का एक संयोजन है।एक पारंपरिक लैंसेट के लिए, चूंकि इसका आकार निश्चित है, इष्टतम टीएल \(\लगभग\) 29.1 मिमी (चित्र 8) है।असममित और अक्षीय सममित ढलानों (क्रमशः चित्र 9 ए, बी) के लिए, एफईएम अध्ययन में बीएल को 1 से 7 मिमी तक शामिल किया गया था, इसलिए इष्टतम टीएल रेंज 26.9 से 28.7 मिमी (सीमा 1.8 मिमी) और 27.9 से 29.2 मिमी (सीमा) थी 1.3 मिमी)।) ), क्रमश।असममित ढलानों (छवि 9 ए) के लिए, इष्टतम टीएल रैखिक रूप से बढ़ गया, बीएल 4 मिमी पर एक पठार तक पहुंच गया, और फिर बीएल 5 से 7 मिमी तक तेजी से घट गया।अक्षसममितीय ढलानों (चित्र 9बी) के लिए, इष्टतम टीएल बीएल बढ़ाव के साथ रैखिक रूप से बढ़ता है और अंत में बीएल पर 6 से 7 मिमी तक स्थिर हो जाता है।अक्षसममितीय ढलानों (चित्र 9सी) के एक विस्तारित अध्ययन ने \(\लगभग) 35.1-37.1 मिमी पर स्थित इष्टतम टीएल का एक अलग सेट दिखाया।सभी बीएल के लिए, इष्टतम टीएल के दो सेटों के बीच की दूरी \(\लगभग\) 8 मिमी (\(\lambda _y/2\) के बराबर) है।
लैंसेट ट्रांसमिशन गतिशीलता 29.75 kHz पर।सुई ट्यूब को 29.75 किलोहर्ट्ज़ की आवृत्ति पर मोड़ा गया था, कंपन को अंत में मापा गया था और टीएल 26.5-29.5 मिमी (0.1 मिमी चरण) के लिए प्रेषित यांत्रिक गतिशीलता (अधिकतम मूल्य के सापेक्ष डीबी) की मात्रा के रूप में व्यक्त किया गया था।
29.75 kHz की आवृत्ति पर FEM के पैरामीट्रिक अध्ययन से पता चलता है कि अक्षीय टिप की स्थानांतरण गतिशीलता इसके असममित समकक्ष की तुलना में ट्यूब की लंबाई में परिवर्तन से कम प्रभावित होती है।एफईएम का उपयोग करके आवृत्ति डोमेन अध्ययन में असममित (ए) और अक्षीय (बी, सी) बेवल ज्यामिति के लिए बेवल लंबाई (बीएल) और पाइप लंबाई (टीएल) अध्ययन (सीमा की स्थिति चित्र 2 में दिखाई गई है)।(ए, बी) टीएल 26.5 से 29.5 मिमी (0.1 मिमी कदम) और बीएल 1-7 मिमी (0.5 मिमी कदम) तक था।(सी) टीएल 25-40 मिमी (0.05 मिमी कदम) और 0.1-7 मिमी (0.1 मिमी कदम) सहित विस्तारित अक्षीय सममित तिरछा कोण अध्ययन जो वांछित अनुपात को प्रकट करता है \(\lambda_y/2\) एक टिप के लिए ढीली चलती सीमा की स्थिति संतुष्ट है।
सुई की संरचना में तीन प्राकृतिक आवृत्तियाँ \(f_{1-3}\) हैं जो निम्न, मध्यम और उच्च मोडल क्षेत्रों में विभाजित हैं जैसा कि तालिका 1 में दिखाया गया है। पीटीई का आकार चित्र 10 में दिखाया गया है और फिर चित्र 11 में विश्लेषण किया गया है। नीचे दिए गए हैं प्रत्येक मॉडल क्षेत्र के लिए परिणाम:
हवा, पानी और जिलेटिन में एक लैंसेट (एल) और एक्सिसिमेट्रिक ढलान AX1-3 के लिए 20 मिमी की गहराई पर स्वेप्ट आवृत्ति के साथ साइनसॉइडल उत्तेजना का उपयोग करके प्राप्त विशिष्ट रिकॉर्ड किए गए तात्कालिक पावर ट्रांसफर दक्षता (पीटीई) आयाम।एकतरफ़ा स्पेक्ट्रम दिखाया गया है.मापी गई आवृत्ति प्रतिक्रिया (300 kHz नमूना दर) को कम-पास फ़िल्टर किया गया और फिर मोडल विश्लेषण के लिए 200 के कारक द्वारा डाउनसैंपल किया गया।सिग्नल-टू-शोर अनुपात \(\le\) 45 डीबी है।पीटीई चरण (बैंगनी बिंदीदार रेखा) को डिग्री (\(^{\circ}\)) में दिखाया गया है।
मोडल प्रतिक्रिया विश्लेषण हवा, पानी और 10% जिलेटिन (20 मिमी गहराई) में एल और एएक्स1-3 ढलानों के लिए चित्र 10 (मतलब ± मानक विचलन, एन = 5) में दिखाया गया है (शीर्ष) तीन मोडल क्षेत्रों (निम्न) के साथ , मध्यम ऊँचाई)।), और उनकी संगत मोडल आवृत्तियाँ\(f_{1-3}\) (kHz), (औसत) ऊर्जा दक्षता\(\text {PTE}_{1{-}3 }\) डिज़ाइन समीकरणों का उपयोग करती है।(4) और (नीचे) क्रमशः अधिकतम मापे गए मान \(\text {FWHM}_{1{-}3}\) (Hz) के आधे पर पूरी चौड़ाई हैं।ध्यान दें कि कम PTE रिकॉर्ड करते समय, यानी AX2 ढलान के मामले में, बैंडविड्थ माप छोड़ दिया जाता है, \(\text {FWHM}_{1}\)।\(f_2\) मोड को झुके हुए विमानों के विक्षेपण की तुलना करने के लिए सबसे उपयुक्त माना जाता है, क्योंकि यह बिजली हस्तांतरण दक्षता (\(\text {PTE}_{2}\)) के उच्चतम स्तर को प्रदर्शित करता है। 99% .
पहला मोडल क्षेत्र: \(f_1\) डाले गए मीडिया प्रकार पर अधिक निर्भर नहीं करता है, लेकिन बेवल ज्यामिति पर निर्भर करता है।\(f_1\) घटती बेवल लंबाई (हवा में AX1-3 के लिए क्रमशः 27.1, 26.2 और 25.9 kHz) के साथ घटती है।क्षेत्रीय औसत \(\text {PTE}_{1}\) और \(\text {FWHM}_{1}\) क्रमशः \(\लगभग\) 81% और 230 हर्ट्ज हैं।\(\text {FWHM}_{1}\) लैंसेट (L, 473 Hz) से जिलेटिन में सबसे अधिक था।ध्यान दें कि रिपोर्ट की गई आवृत्ति प्रतिक्रियाओं के कम परिमाण के कारण जिलेटिन में AX2 के लिए \(\text {FWHM}_{1}\) का अनुमान नहीं लगाया जा सकता है।
दूसरा मोडल क्षेत्र: \(f_2\) पेस्ट और बेवल मीडिया के प्रकार पर निर्भर करता है।हवा, पानी और जिलेटिन में, औसत \(f_2\) मान क्रमशः 29.1, 27.9 और 28.5 kHz हैं।इस मॉडल क्षेत्र के लिए पीटीई भी 99% तक पहुंच गया, जो 84% के क्षेत्रीय औसत के साथ सभी माप समूहों में सबसे अधिक है।क्षेत्र का औसत \(\text {FWHM}_{2}\) \(\लगभग\) 910 हर्ट्ज है।
तीसरा मोडल क्षेत्र: \(f_3\) आवृत्ति सम्मिलन माध्यम और बेवल के प्रकार पर निर्भर करती है।हवा, पानी और जिलेटिन में औसत \(f_3\) मान क्रमशः 32.0, 31.0 और 31.3 kHz हैं।\(\text {PTE}_{3}\) का क्षेत्रीय औसत \(\लगभग\) 74% है, जो किसी भी क्षेत्र से सबसे कम है।क्षेत्रीय औसत \(\text {FWHM}_{3}\) \(\लगभग\) 1085 हर्ट्ज है, जो पहले और दूसरे क्षेत्र से अधिक है।
निम्नलिखित चित्र को संदर्भित करता है.12 और तालिका 2. लैंसेट (एल) ने हवा और पानी दोनों में सबसे अधिक (सभी युक्तियों के लिए उच्च महत्व के साथ, \(p<\) 0.017) विक्षेपित किया (चित्र 12ए), उच्चतम डीपीआर (220 µm/ तक) प्राप्त किया। डब्ल्यू हवा में)। 12 और तालिका 2. लैंसेट (एल) ने हवा और पानी दोनों में सबसे अधिक (सभी युक्तियों के लिए उच्च महत्व के साथ, \(p<\) 0.017) विक्षेपित किया (चित्र 12ए), उच्चतम डीपीआर (220 µm/ तक) प्राप्त किया। डब्ल्यू हवा में)। Следующе относится к рисунку и таблице 2. Ланцет (L) отклонялше всего (с высокой значимостью для всех наконечников, \(p<\) 0,017) как в воздухе, так и в воде (рис. 12а), достигая самого высокого DPR . निम्नलिखित चित्र 12 और तालिका 2 पर लागू होता है। लैंसेट (एल) ने हवा और पानी दोनों में सबसे अधिक (सभी युक्तियों के लिए उच्च महत्व के साथ, \(p<\) 0.017) विक्षेपित किया (चित्र 12ए), उच्चतम डीपीआर प्राप्त करते हुए।(हवा में 220 μm/W करें)।नीचे चित्र 12 और तालिका 2 का संदर्भ दिया गया है।柳叶刀(L) 在空气和水中（图12a）中偏转最大（对所有尖端具有高度意义，\(p<\) 0.017），实现औसत डीपीआर (लगभग 220 µm/W)।柳叶刀(L) का हवा और पानी में उच्चतम विक्षेपण है (图12a) (对所述尖端是对尖端是是电影,\(p<\) 0.017), और उच्चतम DPR (220 µm/तक) प्राप्त किया है डब्ल्यू हवा में)। Ланцет (L) имеет наибольшее отклонение (весьма значимое для всех наконечн иков, \(p<\) 0,017) в воздухе и воде (рис. 12а), достигая самого высокого DPR (до 220 мкм/Вт в воздухе). लैंसेट (L) का हवा और पानी में सबसे बड़ा विचलन (सभी सुझावों के लिए अत्यधिक महत्वपूर्ण, \(p<\) 0.017) है (चित्र 12a), उच्चतम DPR (हवा में 220 µm/W तक) तक पहुंचता है। हवा में, AX1 जिसका BL अधिक था, AX2–3 (महत्व के साथ, \(p<) 0.017) से अधिक विक्षेपित हुआ, जबकि AX3 (जिसका BL सबसे कम था) 190 µm/W की DPR के साथ AX2 से अधिक विक्षेपित हुआ। हवा में, AX1 जिसका BL अधिक था, AX2–3 (महत्व के साथ, \(p<) 0.017) से अधिक विक्षेपित हुआ, जबकि AX3 (जिसका BL सबसे कम था) 190 µm/W की DPR के साथ AX2 से अधिक विक्षेपित हुआ। AX1 को BL से जोड़ने पर AX2–3 दिखाई देता है (p<\) 0 ,017), как AX3 का उपयोग करें (यह BL से कम नहीं है) отклонялся больше, ем AX2 с DPR 190 мкм/Вт. हवा में, उच्च BL के साथ AX1, AX2–3 (महत्व \(p<) 0.017 के साथ) से अधिक विक्षेपित हुआ, जबकि AX3 (न्यूनतम BL के साथ) DPR 190 µm/W के साथ AX2 से अधिक विक्षेपित हुआ।AX1 और AX2-3 (p<) 0.017）, AX3 (BL) के बाद AX1 को डाउनलोड करें। AX2, DPR, 190 µm/W. हवा में, उच्च BL के साथ AX1 का विक्षेपण AX2-3 (महत्वपूर्ण रूप से, \(p<\) 0.017) की तुलना में अधिक है, और AX3 का विक्षेपण (न्यूनतम BL के साथ) AX2 की तुलना में अधिक है, DPR 190 है µm/W. AX1 को बंद करने के लिए BL को एक शीट पर रखा गया है, AX2-3 (पृ <\) 0,017), как AX3 (यह BL नहीं है) की कीमत AX2 और DPR 190 м है км/Вт. हवा में, उच्च BL के साथ AX1 में AX2-3 (महत्वपूर्ण, \(p<) 0.017) की तुलना में अधिक विचलन होता है, जबकि AX3 (निम्नतम BL के साथ) में 190 μm/W की DPR के साथ AX2 की तुलना में अधिक विचलन होता है। 20 मिमी पानी में, AX1–3 के लिए विक्षेपण और PTE में कोई महत्वपूर्ण अंतर (\(p>\) 0.017) नहीं पाया गया। 20 मिमी पानी में, AX1–3 के लिए विक्षेपण और PTE में कोई महत्वपूर्ण अंतर (\(p>\) 0.017) नहीं पाया गया। 20 मिलियन से अधिक दिनों में востоверных различий (\(p>\) 0,017) по прогибу и ФТР дл यह AX1–3 कोई विकल्प नहीं है। 20 मिमी की गहराई पर पानी में, AX1–3 के लिए विक्षेपण और FTR में महत्वपूर्ण अंतर (\(p>\) 0.017) का पता लगाया गया।20 मिमी अधिकतम लंबाई, AX1-3 गति सीमा और PTE अधिकतम सीमा(\(p>\) 0.017)。 20 मिमी पानी में, AX1-3 और PTE (\(p>\) 0.017) के बीच कोई महत्वपूर्ण अंतर नहीं था। На гущественно не отличались (\(p>\) 0,017). 20 मिमी की गहराई पर विक्षेपण और PTE AX1-3 में महत्वपूर्ण अंतर नहीं था (\(p>\) 0.017)।पानी में पीटीई का स्तर (90.2-98.4%) आम तौर पर हवा (56-77.5%) (छवि 12 सी) की तुलना में अधिक था, और पानी में प्रयोग के दौरान गुहिकायन की घटना नोट की गई थी (चित्र 13), अतिरिक्त भी देखें जानकारी)।
हवा और पानी (गहराई 20 मिमी) में एल और एएक्स1-3 चैम्फर्स के लिए टिप झुकने वाले आयाम माप (मतलब ± मानक विचलन, एन = 5) ने चैम्फर ज्यामिति को बदलने के प्रभाव का खुलासा किया।माप निरंतर एकल आवृत्ति साइनसोइडल उत्तेजना का उपयोग करके प्राप्त किए जाते हैं।(ए) शीर्ष पर चरम विचलन (\(u_y\vec {j}\)), (बी) उनके संबंधित मोडल आवृत्तियों \(f_2\) पर मापा जाता है।(सी) एक समीकरण के रूप में पावर ट्रांसमिशन दक्षता (पीटीई, आरएमएस,%)।(4) और (डी) विचलन शक्ति कारक (डीपीआर, µm/W) की गणना चरम विचलन और संचारित शक्ति \(P_T\) (Wrms) के रूप में की जाती है।
एक हाई-स्पीड कैमरे का विशिष्ट छाया प्लॉट, लैंसेट टिप (एल) के लैंसेट टिप (हरी और लाल बिंदीदार रेखाएं) और पानी में एक्सिसमेट्रिक टिप (AX1-3) का कुल विक्षेपण (गहराई 20 मिमी), आधा चक्र, ड्राइव आवृत्ति दर्शाता है \(f_2\) (आवृत्ति 310 kHz नमूनाकरण)।कैप्चर की गई ग्रेस्केल छवि का आयाम 128×128 पिक्सेल है और पिक्सेल आकार \(\लगभग) 5 µm है।वीडियो अतिरिक्त जानकारी में पाया जा सकता है.
इस प्रकार, हमने झुकने वाली तरंग दैर्ध्य (छवि 7) में परिवर्तन का मॉडल तैयार किया और ट्यूब की लंबाई और बेवल (छवि 8, 9) के पारंपरिक लांसोलेट, असममित और अक्षीय संयोजनों के हस्तांतरण के लिए यांत्रिक गतिशीलता की गणना की।सममित बेवेल्ड ज्यामिति.उत्तरार्द्ध के आधार पर, हमने अनुमानित टिप-टू-वेल्ड दूरी 43 मिमी (या \(\लगभग\) 2.75\(\lambda_y\) 29.75 kHz पर) होने का अनुमान लगाया है जैसा कि चित्र 5 में दिखाया गया है, और इसके साथ तीन अक्षीय सममित बेवल बनाए गए हैं अलग-अलग बेवल लंबाई।फिर हमने हवा, पानी और 10% (डब्ल्यू/वी) बैलिस्टिक जिलेटिन (आंकड़े 10, 11) में पारंपरिक लैंसेट की तुलना में उनकी आवृत्ति प्रतिक्रियाओं की विशेषता बताई और झुकाव विक्षेपण मोड की तुलना के लिए सबसे अच्छा मामला निर्धारित किया।अंत में, हमने 20 मिमी की गहराई पर हवा और पानी में लहर को झुकाकर टिप विक्षेपण को मापा और प्रत्येक झुकाव के लिए इंजेक्शन माध्यम की पावर ट्रांसफर दक्षता (पीटीई,%) और विक्षेपण शक्ति कारक (डीपीआर, µm/W) की मात्रा निर्धारित की।प्रकार (चित्र 12)।
नतीजे बताते हैं कि ज्यामिति का झुकाव अक्ष टिप अक्ष के आयाम विचलन को प्रभावित करता है।लैंसेट में अक्षीय सममित बेवल की तुलना में उच्चतम वक्रता और उच्चतम डीपीआर भी थी, जबकि अक्ष सममित बेवल का माध्य विचलन छोटा था (चित्र 12)। सबसे लंबी बेवल लंबाई वाले अक्ष-सममित 4 मिमी बेवल (AX1) ने अन्य अक्ष-सममित सुइयों (AX2–3) की तुलना में, हवा में सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण उच्चतम विक्षेपण (\(p < 0.017\), तालिका 2) प्राप्त किया। लेकिन जब सुई को पानी में रखा गया तो कोई महत्वपूर्ण अंतर नहीं देखा गया। सबसे लंबी बेवल लंबाई वाले अक्ष-सममित 4 मिमी बेवल (AX1) ने अन्य अक्ष-सममित सुइयों (AX2–3) की तुलना में, हवा में सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण उच्चतम विक्षेपण (\(p < 0.017\), तालिका 2) प्राप्त किया। लेकिन जब सुई को पानी में रखा गया तो कोई महत्वपूर्ण अंतर नहीं देखा गया। Осесиметричный скос 4 мм (ax1), имеющий наиболшую длин तुम्हारा । एक्सिसिमेट्रिक बेवल 4 मिमी (AX1), जिसकी बेवेल लंबाई सबसे लंबी है, ने अन्य एक्सिसिमेट्रिक सुइयों (AX2–3) की तुलना में हवा में सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण अधिक विचलन (\(p < 0.017\), तालिका 2) हासिल किया।लेकिन सुई को पानी में रखने पर महत्वपूर्ण अंतर नहीं देखा गया।AX2-3 ट्यूब, AX2-3 ट्यूब, 4 मिमी बैटरी AX1 (AX1) ट्यूब समस्या समाधान(\(p < 0.017\)， 2)，但当将针头放入水中时，没有观察到显着差异。 अन्य अक्षीय सममित सुइयों (AX2-3) की तुलना में, इसमें हवा में 4 मिमी अक्षीय सममित (AX1) का सबसे लंबा तिरछा कोण है, और इसने सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण अधिकतम विक्षेपण (\(p < 0.017\), तालिका 2) हासिल किया है। लेकिन जब सुई को पानी में रखा गया तो कोई खास फर्क नजर नहीं आया। Осесиметричный скос 4 мм (ax1) по сравнию с с сругимॉलर 4 मिमी (AX1) की सबसे लंबी ढलान लंबाई के साथ अक्षसममितीय ढलान ने अन्य अक्षसममितीय ढलानों (AX2-3) (\(p < 0.017\), तालिका 2) की तुलना में हवा में सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण अधिकतम विचलन प्रदान किया, लेकिन कोई नहीं था महत्वपूर्ण अंतर।सुई को पानी में रखने पर देखा जाता है।इस प्रकार, लंबी बेवल लंबाई का शिखर टिप विक्षेपण के संदर्भ में कोई स्पष्ट लाभ नहीं है।इसे ध्यान में रखते हुए, यह पता चलता है कि ढलान ज्यामिति, जिसकी इस अध्ययन में जांच की गई है, ढलान की लंबाई की तुलना में आयाम विक्षेपण पर अधिक प्रभाव डालती है।यह झुकने की कठोरता से संबंधित हो सकता है, उदाहरण के लिए, मुड़ी हुई सामग्री और निर्माण सुई की कुल मोटाई पर निर्भर करता है।
प्रायोगिक अध्ययनों में, परावर्तित फ्लेक्सुरल तरंग का परिमाण टिप की सीमा स्थितियों से प्रभावित होता है।जब सुई की नोक को पानी और जिलेटिन में डाला गया, तो \(\text {PTE}_{2}\) का औसत \(\लगभग\) 95% और \(\text {PTE}_{2}\) का औसत मूल्य था क्रमशः 73% और 77% (\text {PTE}_{1}\) और \(\text {PTE}_{3}\) हैं (चित्र 11)।यह इंगित करता है कि कास्टिंग माध्यम (उदाहरण के लिए, पानी या जिलेटिन) में ध्वनिक ऊर्जा का अधिकतम स्थानांतरण \(f_2\) पर होता है।41-43 kHz की आवृत्तियों पर सरल उपकरण संरचनाओं का उपयोग करते हुए पिछले अध्ययन में इसी तरह का व्यवहार देखा गया था, जहां लेखकों ने अंतर्संबंधित माध्यम के यांत्रिक मापांक से जुड़े वोल्टेज प्रतिबिंब गुणांक का प्रदर्शन किया था।प्रवेश की गहराई32 और ऊतक के यांत्रिक गुण सुई पर एक यांत्रिक भार प्रदान करते हैं और इसलिए UZeFNAB के गुंजयमान व्यवहार को प्रभावित करने की उम्मीद की जाती है।इसलिए, स्टाइलस के माध्यम से वितरित ध्वनि की शक्ति को अनुकूलित करने के लिए 17, 18, 33 जैसे अनुनाद ट्रैकिंग एल्गोरिदम का उपयोग किया जा सकता है।
बेंड वेवलेंथ मॉडलिंग (चित्र 7) से पता चलता है कि लैंसेट और एसिमेट्रिक बेवल की तुलना में एक्सिसिमेट्रिक में टिप पर उच्च संरचनात्मक कठोरता (यानी उच्च झुकने वाली कठोरता) होती है।(1) से व्युत्पन्न और ज्ञात वेग-आवृत्ति संबंध का उपयोग करते हुए, हम लैंसेट, असममित और अक्षमितीय युक्तियों की झुकने की कठोरता का अनुमान क्रमशः 200, 20 और 1500 एमपीए के ढलानों के रूप में लगाते हैं।यह 29.75 kHz पर क्रमशः (\lambda _y\) 5.3, 1.7 और 14.2 मिमी से मेल खाता है (चित्र 7a-c)।USeFNAB प्रक्रिया की नैदानिक सुरक्षा को ध्यान में रखते हुए, बेवल डिज़ाइन की कठोरता पर ज्यामिति के प्रभाव का मूल्यांकन करने की आवश्यकता है34।
बेवल के मापदंडों और ट्यूब की लंबाई (छवि 9) के अध्ययन से पता चला कि असममित (1.8 मिमी) के लिए इष्टतम टीएल रेंज अक्षीय बेवल (1.3 मिमी) की तुलना में अधिक थी।इसके अलावा, गतिशीलता पठार क्रमशः असममित और अक्षीय झुकाव के लिए 4 से 4.5 मिमी और 6 से 7 मिमी तक होता है (चित्र 9 ए, बी)।इस खोज की व्यावहारिक प्रासंगिकता विनिर्माण सहनशीलता में व्यक्त की गई है, उदाहरण के लिए, इष्टतम टीएल की कम सीमा उच्च लंबाई सटीकता की आवश्यकता का संकेत दे सकती है।साथ ही, उपज प्लेटफ़ॉर्म उपज को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित किए बिना किसी दी गई आवृत्ति पर ढलान की लंबाई की पसंद के लिए अधिक सहनशीलता प्रदान करता है।
अध्ययन में निम्नलिखित सीमाएँ शामिल हैं।एज डिटेक्शन और हाई-स्पीड इमेजिंग (चित्रा 12) का उपयोग करके सुई विक्षेपण का प्रत्यक्ष माप का मतलब है कि हम हवा और पानी जैसे ऑप्टिकली पारदर्शी मीडिया तक सीमित हैं।हम यह भी बताना चाहेंगे कि हमने सिम्युलेटेड ट्रांसफर गतिशीलता का परीक्षण करने के लिए प्रयोगों का उपयोग नहीं किया और इसके विपरीत, लेकिन निर्मित सुई की इष्टतम लंबाई निर्धारित करने के लिए FEM अध्ययन का उपयोग किया।व्यावहारिक सीमाओं के दृष्टिकोण से, नोक से आस्तीन तक लैंसेट की लंबाई अन्य सुइयों (AX1-3) की तुलना में 0.4 सेमी अधिक है, चित्र देखें।3बी.इससे एसिकुलर संरचना की मोडल प्रतिक्रिया प्रभावित हो सकती है।इसके अलावा, वेवगाइड लीड सोल्डर का आकार और आयतन (चित्र 3 देखें) पिन डिज़ाइन के यांत्रिक प्रतिबाधा को प्रभावित कर सकता है, जिसके परिणामस्वरूप यांत्रिक प्रतिबाधा और झुकने के व्यवहार में त्रुटियां हो सकती हैं।
अंत में, हमने प्रयोगात्मक रूप से प्रदर्शित किया है कि बेवल ज्यामिति USeFNAB में विक्षेपण की मात्रा को प्रभावित करती है।ऐसी स्थितियों में जहां उच्च विक्षेपण आयाम ऊतक पर सुई के प्रभाव पर सकारात्मक प्रभाव डाल सकता है, उदाहरण के लिए, पंचर के बाद काटने की दक्षता, USeFNAB के लिए एक पारंपरिक लैंसेट की सिफारिश की जा सकती है, क्योंकि यह पर्याप्त कठोरता बनाए रखते हुए सबसे बड़ा विक्षेपण आयाम प्रदान करता है। डिज़ाइन के सिरे पर.इसके अलावा, एक हालिया अध्ययन से पता चला है कि अधिक टिप विक्षेपण गुहिकायन जैसे जैविक प्रभावों को बढ़ा सकता है, जो न्यूनतम आक्रामक सर्जिकल हस्तक्षेप के लिए अनुप्रयोगों को विकसित करने में मदद कर सकता है।यह देखते हुए कि USeFNAB13 से बायोप्सी उपज में वृद्धि के लिए कुल ध्वनिक शक्ति में वृद्धि देखी गई है, अध्ययन की गई सुई ज्यामिति के विस्तृत नैदानिक लाभ का आकलन करने के लिए नमूना उपज और गुणवत्ता के आगे मात्रात्मक अध्ययन की आवश्यकता है।
फ्रैबल, डब्ल्यूजे फाइन सुई एस्पिरेशन बायोप्सी: एक समीक्षा।हम्फ.बीमार।14:9-28.https://doi.org/10.1016/s0046-8177(83)80042-2 (1983)।
पोस्ट करने का समय: अक्टूबर-13-2022