सुई बेभल ज्यामितिले अल्ट्रासाउन्ड-एम्प्लीफाइड फाइन निडल बायोप्सीमा बेन्ड एम्प्लिट्यूडलाई असर गर्छ

Nature.com भ्रमण गर्नुभएकोमा धन्यवाद।तपाईंले प्रयोग गरिरहनुभएको ब्राउजर संस्करणमा सीमित CSS समर्थन छ।उत्तम अनुभवको लागि, हामी तपाईंलाई अपडेट गरिएको ब्राउजर प्रयोग गर्न सिफारिस गर्छौं (वा इन्टरनेट एक्सप्लोररमा अनुकूलता मोड असक्षम गर्नुहोस्)।यस बीचमा, निरन्तर समर्थन सुनिश्चित गर्न, हामी शैली र जाभास्क्रिप्ट बिना साइट रेन्डर गर्नेछौं।
यो हालसालै प्रदर्शन गरिएको छ कि अल्ट्रासाउन्डको प्रयोगले अल्ट्रासाउन्ड-असिस्टेड फाइन सुई एस्पिरेसन (USeFNAB) मा पारंपरिक फाइन सुई एस्पिरेसन (FNAB) को तुलनामा टिश्यु उत्पादन बढाउँछ।आज सम्म, बेभल ज्यामिति र टिप आन्दोलन बीचको सम्बन्ध राम्ररी अध्ययन गरिएको छैन।यस अध्ययनमा, हामीले विभिन्न बेभल लम्बाइका साथ विभिन्न सुई बेभल ज्यामितिहरूको लागि सुई अनुनाद र विक्षेपन आयामको गुणहरूको अनुसन्धान गर्यौं।परम्परागत ३.९ एमएम बेभल्ड ल्यान्सेट प्रयोग गरेर, हावा र पानीमा टिप डिफ्लेक्शन पावर फ्याक्टर (डीपीआर) क्रमशः २२० र १०५ µm/W थियो।यो हावा र पानीमा क्रमशः 180 र 80 µm/W DPR प्रदान गर्ने अक्षसिमेट्रिक 4mm बेभल्ड टिप भन्दा उच्च छ।यस अध्ययनले सम्मिलनको विभिन्न माध्यमहरूको सन्दर्भमा बेभल ज्यामितिको झुकाउने कठोरता बीचको सम्बन्धको महत्त्वलाई हाइलाइट गर्दछ, र त्यसैले सुई बेभल ज्यामिति परिवर्तन गरेर पोस्ट-छेड्ने काटन कार्य नियन्त्रण गर्न विधिहरूमा अन्तरदृष्टि प्रदान गर्न सक्छ, जुन महत्त्वपूर्ण छ।USeFNAB अनुप्रयोगको लागि महत्वपूर्ण छ।
फाइन-नीडल एस्पिरेसन बायोप्सी (FNA) सुईको प्रयोग गरेर संदिग्ध रोगविज्ञान १,२,३ को टिस्यु नमूनाहरू प्राप्त गर्ने विधि हो।Franseen टिपले परम्परागत ल्यान्सेट4 र Menghini5 सुझावहरू भन्दा उच्च निदान प्रदर्शन प्रदान गर्न देखाइएको छ।अक्षीय सममितीय (अर्थात् परिधि) ढलानहरूलाई पनि हिस्टोपाथोलोजिकल रूपमा पर्याप्त नमूनाहरूको सम्भावना बढाउन सुझाव दिइन्छ।
बायोप्सीको समयमा, संदिग्ध घाउहरूमा पहुँच प्राप्त गर्न छाला र तन्तुको तहहरूबाट सुई पास गरिन्छ।हालैका अध्ययनहरूले देखाएको छ कि अल्ट्रासाउन्डले नरम तन्तुहरू 7,8,9,10 पहुँच गर्न आवश्यक प्रवेश बल कम गर्न सक्छ।सुई बेभल ज्यामितिले सुई अन्तरक्रिया बलहरूलाई असर गर्न देखाइएको छ, उदाहरणका लागि, लामो बेभलहरूमा तल्लो तन्तु प्रवेश बलहरू देखाइएको छ।सुई टिस्युको सतहमा प्रवेश गरिसकेपछि, अर्थात् पंचर पछि, सुईको काट्ने बल टिस्युसँग सुईको अन्तरक्रिया बलको 75% हुन सक्छ।यो देखाइएको छ कि पोस्ट-पंचर चरणमा, अल्ट्रासाउन्ड (अल्ट्रासाउन्ड) डायग्नोस्टिक नरम ऊतक बायोप्सीको दक्षता बढाउँछ।अन्य अल्ट्रासाउन्ड-परिष्कृत हड्डी बायोप्सी प्रविधिहरू कडा ऊतक नमूनाहरू लिनको लागि विकसित गरिएको छ, तर बायोप्सी उपज सुधार गर्ने कुनै परिणाम रिपोर्ट गरिएको छैन।धेरै अध्ययनहरूले पनि पुष्टि गरेका छन् कि अल्ट्रासोनिक तनावको अधीनमा हुँदा मेकानिकल विस्थापन बढ्छ 16,17,18।सुई-तिसू अन्तरक्रियामा अक्षीय (देशान्तर) स्थिर बलहरूमा धेरै अध्ययनहरू छन् 19,20, त्यहाँ अल्ट्रासोनिक FNAB (USeFNAB) अन्तर्गत सुई बेभलको अस्थायी गतिशीलता र ज्यामितिमा सीमित अध्ययनहरू छन्।
यस अध्ययनको उद्देश्य अल्ट्रासोनिक झुकाउने द्वारा संचालित सुईमा सुई टिपको आन्दोलनमा विभिन्न बेभल ज्यामितिहरूको प्रभावको अनुसन्धान गर्नु थियो।विशेष गरी, हामीले परम्परागत सुई बेभलहरू (जस्तै, चयनात्मक आकांक्षा वा नरम ऊतक अधिग्रहण जस्ता विभिन्न उद्देश्यका लागि USeFNAB सुईहरू) को लागि पंचर पछि सुई टिप विक्षेपनमा इंजेक्शन माध्यमको प्रभावको अनुसन्धान गर्‍यौं।
यस अध्ययनमा विभिन्न बेवल ज्यामितिहरू समावेश गरिएको थियो।(a) ल्यान्सेट स्पेसिफिकेशन ISO 7864:201636 को पालना गर्दछ जहाँ \(\alpha\) प्राथमिक बेभल हो, \(\theta\) माध्यमिक बेभलको रोटेशन कोण हो, र \(\phi\) दोस्रो बेभल हो। कोण।, घुमाउँदा, डिग्रीमा (\(^\circ\))।(b) रैखिक असममित एकल चरण च्याम्फरहरू (DIN 13097:201937 मा "मानक" भनिन्छ) र (c) रैखिक अक्षसिमेट्रिक (परिधि) एकल चरण च्याम्फरहरू।
हाम्रो दृष्टिकोण पारंपरिक ल्यान्सेट, अक्षसिमेट्रिक, र असममित एकल-स्टेज बेभल ज्यामितिहरूको लागि बेभलको साथ झुकाउने तरंगदैर्ध्यमा परिवर्तन मोडेलिङ गरेर सुरु हुन्छ।हामीले त्यसपछि ट्रान्सफरको मेकानिकल तरलतामा पाइप ढलान र लम्बाइको प्रभाव जाँच गर्न प्यारामेट्रिक अध्ययन गणना गर्यौं।यो एक प्रोटोटाइप सुई बनाउनको लागि इष्टतम लम्बाइ निर्धारण गर्न आवश्यक छ।सिमुलेशनको आधारमा, सुई प्रोटोटाइपहरू बनाइयो र तिनीहरूको अनुनाद व्यवहार प्रयोगात्मक रूपमा भोल्टेज प्रतिबिम्ब गुणांक मापन र हावा, पानी र 10% (w/v) ब्यालिस्टिक जिलेटिनमा शक्ति स्थानान्तरण दक्षता गणना गरेर चित्रण गरिएको थियो, जसबाट सञ्चालन आवृत्ति निर्धारण गरिएको थियो। ।अन्तमा, हाई-स्पीड इमेजिङलाई हावा र पानीमा सुईको टुप्पोमा झुकेको तरंगको विक्षेपण प्रत्यक्ष रूपमा मापन गर्न प्रयोग गरिन्छ, साथै प्रत्येक तिरछा कोणमा डेलिभर गरिएको विद्युतीय शक्ति र विक्षेपण शक्ति अनुपातको ज्यामिति अनुमान गर्न प्रयोग गरिन्छ। DPR) इन्जेक्टेड माध्यममा।।
चित्र 2a मा देखाइए अनुसार, ISO अनुसार ट्यूब लम्बाइ (TL) र बेभल कोण (BL) संग सुई ट्यूब परिभाषित गर्न 21 गेज ट्यूब (0.80 mm OD, 0.49 mm ID, ट्यूब भित्ता मोटाई 0.155 mm, मानक पर्खाल) प्रयोग गर्नुहोस्। 9626:201621) 316 स्टेनलेस स्टीलमा (यंगको मोड्युलस 205 \(\text {GN/m}^{2}\), घनत्व 8070 kg/m\(^{3}\) र पोइसनको अनुपात 0.275)।
सुई र सीमा अवस्थाहरूको लागि परिमित तत्व मोडेल (FEM) को झुकाउने तरंगदैर्ध्य र ट्युनिङको निर्धारण।(a) बेभल लम्बाइ (BL) र पाइप लम्बाइ (TL) को निर्धारण।(b) त्रि-आयामिक (3D) परिमित तत्व मोडेल (FEM) हार्मोनिक बिन्दु बल \(\tilde{F}_y\vec {j}\) प्रयोग गरी सुईलाई समीपमा चलाउन, बिन्दुलाई विचलित गर्न, र गति मापन गर्न टिप (\ ( \tilde {u}_y\vec {j}\), \(\tilde{v}_y\vec {j}\)) मेकानिकल तरलताको स्थानान्तरण गणना गर्न।\(\lambda _y\) ठाडो बल \(\tilde{F}_y\vec {j}\) को सापेक्ष झुकाउने तरंग दैर्ध्यको रूपमा परिभाषित गरिएको छ।(c) गुरुत्वाकर्षण केन्द्रको परिभाषा, क्रस-सेक्शनल क्षेत्र A, र जडताका क्षणहरू \(I_{xx}\) र \(I_{yy}\) क्रमशः x र y अक्षहरू वरिपरि।
अंजीर मा देखाइएको छ।2b,c, क्रस-सेक्शनल एरिया ए भएको अनन्त (असीमित) बीमको लागि र बीमको क्रस-सेक्शनल साइज भन्दा ठूलो तरंग दैर्ध्यमा, झुकेको (वा झुकेको) चरण वेग \( c_{EI }\) 22 द्वारा निर्धारण गरिन्छ। :
जहाँ E यंगको मोड्युलस हो (\(\text {N/m}^{2}\)), \(\omega _0 = 2\pi f_0\) उत्तेजित कोणीय आवृत्ति (rad/s), जहाँ \( f_0 \ ) रैखिक फ्रिक्वेन्सी (1/s वा हर्ट्ज) हो, म रुचिको अक्ष वरपरको क्षेत्रको जडताको क्षण हो\((\text {m}^{4})\), \(m'=\ rho _0 A\ ) एकाइ लम्बाइ (kg/m) मा द्रव्यमान हो, जहाँ \(\rho _0\) घनत्व\((\text {kg/m}^{3})\) र A क्रस हो। बीम क्षेत्रको खण्ड (xy विमान) (\(\ text {m}^{2}\))।हाम्रो उदाहरणमा लागू गरिएको बल ठाडो y-अक्षको समानान्तर भएको हुनाले, अर्थात् \(\tilde{F}_y\vec {j}\), हामी तेर्सो x-अक्षको वरिपरि जडताको क्षेत्रीय क्षणमा मात्र रुचि राख्छौं, अर्थात् \(I_{xx}\), त्यसैले:
सीमित तत्व मोडेल (FEM) को लागि, एक शुद्ध हार्मोनिक विस्थापन (m) मानिन्छ, त्यसैले एक्सेलेरेशन (\(\text {m/s}^{2}\)) लाई \(\partial ^2 \vec) को रूपमा व्यक्त गरिन्छ। { u}/ \ आंशिक t^2 = -\omega ^2\vec {u}\) \(\vec {u}(x, y, z, t): = u_x\vec {i} + u_y\ vec {j } + u_z\vec {k}\) एक त्रि-आयामी विस्थापन भेक्टर हो जुन स्थानिय निर्देशांकहरूमा दिइएको छ।पछिल्लोको सट्टा, COMSOL Multiphysics सफ्टवेयर प्याकेज (संस्करण 5.4-5.5, COMSOL Inc., Massachusetts, USA) मा यसको कार्यान्वयन अनुसार, मोमेन्टम ब्यालेन्स कानूनको सीमित विकृति Lagrangian रूप निम्नानुसार दिइएको छ:
जहाँ \(\vec {\nabla}:= \frac{\partial}}{\partial x}\vec {i} + \frac{\partial}}{\partial y}\vec {j} + \frac{ \partial }{\partial z}\vec {k}\) टेन्सर विचलन अपरेटर हो, \({\underline{\sigma}}\) दोस्रो Piola-Kirchhoff तनाव टेन्सर हो (दोस्रो क्रम, \(\ text { N/ m}^{2}\)) र \(\vec {F_V}:= F_{V_x}\vec {i}+ F_{V_y}\vec {j}+ F_{V_z}\vec {k} \) प्रत्येक विकृत भोल्युमको लागि शरीर बल भेक्टर (\(\text {N/m}^{3}\)) हो, र \(e^{j\phi }\) चरण कोण भेक्टर हो\(\ phi \) (खुसी)।हाम्रो अवस्थामा, शरीरको भोल्युम बल शून्य छ, हाम्रो मोडेलले ज्यामितीय रेखीयता र सानो विशुद्ध लोचदार विकृतिलाई मान्दछ, अर्थात्, जहाँ \({\underline{\varepsilon}}^{el}\) र \({\underline) {\varepsilon}}\) क्रमशः लोचदार स्ट्रेन र कुल स्ट्रेन (दोस्रो क्रम, आयामविहीन) हुन्।हुकको संरचनात्मक आइसोट्रोपिक इलास्टिकिटी टेन्सर \(\underline{\underline{C}}\) यंगको मोड्युलस E (\(\text {N/m}^{2}\)) प्रयोग गरेर गणना गरिन्छ र पोइसनको अनुपात v निर्धारण गरिन्छ, त्यसैले \(\underline{\underline{C}}:=\underline{\underline{C}}(E,v)\) (चौथो क्रम)।त्यसैले तनाव गणना \({\underline{\sigma}} := \underline{\underline{C}}:{\underline{\varepsilon}}\) बन्छ।
गणनाले 10-नोड टेट्राहेड्रल तत्व प्रयोग गर्दछ \(\le\) 8 µm को एक तत्व आकार।सुईलाई भ्याकुममा मोडल गरिएको छ, र स्थानान्तरण गरिएको मेकानिकल गतिशीलता (ms-1 N-1) को मान \(|\tilde{Y}_{v_yF_y}|= |\tilde{v}_y\vec} को रूपमा परिभाषित गरिएको छ। j}|/ |\ tilde{F}_y\vec {j}|\)24, जहाँ \(\tilde{v}_y\vec {j}\) ह्यान्डपीसको आउटपुट जटिल वेग हो र \( \ tilde {F}_y\ vec {j }\) चित्र २b मा देखाइए अनुसार ट्यूबको प्रक्सिमल छेउमा अवस्थित जटिल ड्राइभिङ फोर्स हो।डेसिबल (dB) मा मेकानिकल तरलतालाई सन्दर्भको रूपमा अधिकतम मान प्रयोग गरी अनुवाद गर्नुहोस्, अर्थात् \(20\log _{10} (|\tilde{Y}|/ |\tilde{Y}_{max}|) \ ) ।सबै FEM अध्ययनहरू 29.75 kHz को आवृत्तिमा गरिएको थियो।
सुईको डिजाइन (चित्र 3) मा परम्परागत 21-गेज हाइपोडर्मिक सुई (बिरालो नम्बर 4665643, स्टेरिकन\(^\circledR\), बाहिरी व्यास 0.8 मिमी, लम्बाइ 120 मिमी, AISI 304 स्टेनलेस क्रोमियम-निकेल हुन्छ। स्टील , B. Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany) प्रोक्सिमल छेउमा पोलीप्रोपिलीनले बनेको प्लास्टिक लुयर लक स्लिभले सुसज्जित र अन्त्यमा उपयुक्त परिमार्जन गरिएको।चित्र 3b मा देखाइए अनुसार सुई ट्यूबलाई वेभगाइडमा सोल्डर गरिएको छ।वेभगाइडहरू स्टेनलेस स्टील थ्रीडी प्रिन्टरमा छापिएका थिए (EOS M 290 3D प्रिन्टरमा EOS 316L स्टेनलेस स्टील, 3D Formtech Oy, Jyväskylä, Finland) र त्यसपछि M4 बोल्टहरू प्रयोग गरेर Langevin सेन्सरमा जोडिएको थियो।Langevin सेन्सरमा 8 piezoelectric ring तत्वहरू छन् जुन दुबै छेउमा दुईवटा मासमा लोड हुन्छन्।
चार प्रकारका टिप्स (फोटो), एक व्यावसायिक रूपमा उपलब्ध ल्यान्सेट (L) र तीन निर्मित अक्षसिमेट्रिक सिंगल-स्टेज बेभलहरू (AX1-3) क्रमशः 4, 1.2 र 0.5 mm को बेभल लम्बाइ (BL) द्वारा विशेषता थिए।(a) समाप्त भएको सुईको टिपको क्लोज-अप।(b) थ्रीडी प्रिन्टेड वेभगाइडमा सोल्डर गरिएका चार पिनको शीर्ष दृश्य र त्यसपछि M4 बोल्टहरूसँग लैङ्गेभिन सेन्सरमा जडान गरिएको छ।
4.0, 1.2 र 0.5 mm को बेभल लम्बाइ (BL, चित्र 2a मा परिभाषित गरिए अनुसार) \(\ लगभग) 2 \(^ \(^ \ circ\), 7\(^\circ\) र 18\(^\circ\) क्रमशः।वेभगाइड र सुईको द्रव्यमान क्रमशः बेभल्स L र AX1-3 को लागि 3.4 ± 0.017 g (मतलब ± sd, n = 4) हो (Quintix\(^\circledR\) 224 Design 2, Sartorius AG, Göttingen, Germany) ।चित्र 3b मा L र AX1-3 बेभलहरूका लागि, सुईको टुप्पोबाट प्लास्टिकको आस्तीनको अन्त्यसम्मको कुल लम्बाइ क्रमशः १३.७, १३.३, १३.३ र १३.३ सेमी थियो।
सबै सुई कन्फिगरेसनहरूका लागि, सुईको टुप्पोदेखि वेभगाइडको टुप्पोसम्मको लम्बाइ (जस्तै, वेल्ड क्षेत्रसम्म) ४.३ सेन्टिमिटर थियो, र सुईको नलीलाई काटिएको माथितिर (अर्थात, Y अक्षको समानान्तर) उन्मुख थियो। , चित्रमा देखाइएको रूपमा।c (चित्र 2)।
MATLAB (R2019a, The MathWorks Inc., Massachusetts, USA) को कम्प्युटर (Latitude 7490, Dell Inc., Texas, USA) मा चल्ने कस्टम स्क्रिप्टलाई 7 सेकेन्डका लागि 25 देखि 35 kHz सम्म रेखीय sinusoidal स्वीप उत्पन्न गर्न प्रयोग गरिएको थियो। डिजिटल-टू-एनालॉग (DA) कन्भर्टर (एनालग डिस्कवरी 2, डिजिलेन्ट इंक, वाशिंगटन, संयुक्त राज्य अमेरिका) पास गर्दै एनालग सिग्नलमा रूपान्तरण गर्दछ।एनालग सिग्नल \(V_0\) (0.5 Vp-p) त्यसपछि एक समर्पित रेडियो फ्रिक्वेन्सी (RF) एम्प्लीफायर (मारियाची ओय, टुर्कु, फिनल्याण्ड) द्वारा विस्तार गरिएको थियो।५० ओमको आउटपुट प्रतिबाधाको साथ आरएफ एम्प्लीफायरबाट झर्ने एम्प्लीफाइड भोल्टेज \({V_I}\) लाई ५० ओमको इनपुट प्रतिबाधाको साथ सुई संरचनामा निर्मित ट्रान्सफर्मरमा खुवाइन्छ।लैङ्गेभिन ट्रान्सड्यूसरहरू (अगाडि र पछाडिको हेभी-ड्युटी मल्टिलेयर पिजोइलेक्ट्रिक ट्रान्सड्यूसरहरू) मेकानिकल तरंगहरू उत्पन्न गर्न प्रयोग गरिन्छ।अनुकूलन RF एम्प्लीफायर डुअल-च्यानल स्ट्यान्डिङ वेभ पावर फ्याक्टर (SWR) मिटरसँग सुसज्जित छ जसले घटना \({V_I}\) र एनालग-देखि-डिजिटल (AD) मोडमा प्रतिबिम्बित एम्प्लीफाइड भोल्टेज\(V_R\) रेकर्ड गर्दछ।300 kHz कनवर्टरको नमूना दर (एनालग डिस्कवरी 2) संग।उत्तेजना संकेत प्रारम्भमा र अन्त्यमा एम्प्लिफायर इनपुटलाई ट्रान्जिएन्टहरूसँग ओभरलोड हुनबाट रोक्नको लागि परिमार्जन गरिएको हुन्छ।
MATLAB मा लागू गरिएको अनुकूलन स्क्रिप्ट प्रयोग गरेर, फ्रिक्वेन्सी प्रतिक्रिया प्रकार्य (FRF), अर्थात् \(\tilde{H}(f)\), दुई-च्यानल साइनसाइडल स्वीप मापन विधि (चित्र 4) को प्रयोग गरेर अफलाइन अनुमान गरिएको थियो, जुन मानिन्छ। समय मा रैखिकता।अपरिवर्तनीय प्रणाली।थप रूपमा, संकेतबाट कुनै पनि अनावश्यक फ्रिक्वेन्सीहरू हटाउन 20 देखि 40 kHz ब्यान्ड पास फिल्टर लागू गरिन्छ।प्रसारण लाइनहरूको सिद्धान्तलाई सन्दर्भ गर्दै, यस अवस्थामा \(\tilde{H}(f)\) भोल्टेज प्रतिबिम्ब गुणांकको बराबर हुन्छ, अर्थात् \(\rho _{V} \equiv {V_R}/{V_I}\ ) \) घट्छ \({V_R}^ 2 /{V_I}^2\ ) बराबर \(|\rho _{V}|^2\)।निरपेक्ष विद्युतीय शक्ति मानहरू आवश्यक पर्ने अवस्थामा, घटना शक्ति \(P_I\) र प्रतिबिम्बित शक्ति \(P_R\) शक्ति (W) लाई सम्बन्धित भोल्टेजको rms मान (rms) लिएर गणना गरिन्छ, उदाहरणका लागि।sinusoidal excitation \( P = {V}^2/(2Z_0)\)26, जहाँ \(Z_0\) बराबर ५० \(\Omega\) हुन्छ।लोडमा आपूर्ति गरिएको विद्युतीय शक्ति \(P_T\) (अर्थात, सम्मिलित माध्यम) को रूपमा गणना गर्न सकिन्छ \(|P_I – P_R |\) (W RMS), साथै शक्ति स्थानान्तरण दक्षता (PTE) र प्रतिशत ( %) आकार कसरी दिइएको छ भनेर निर्धारण गर्न सकिन्छ, त्यसैले 27:
एसिक्युलर मोडल फ्रिक्वेन्सी \(f_{1-3}\) (kHz) र तिनीहरूसँग सम्बन्धित पावर ट्रान्सफर कारकहरू \(\text {PTE}_{1{-}3} \) त्यसपछि FRF प्रयोग गरी अनुमानित गरिन्छ।FWHM (\(\text {FWHM}_{1{-}3}\), Hz) प्रत्यक्ष रूपमा \(\text {PTE}_{1{-}3}\), तालिका १ बाट अनुमान गरिएको एक-पक्षीय रेखीय वर्णक्रम वर्णित मोडल फ्रिक्वेन्सी \(f_{1-3}\) मा प्राप्त गरिन्छ।
सुई संरचनाहरूको आवृत्ति प्रतिक्रिया (AFC) को मापन।फ्रिक्वेन्सी प्रतिक्रिया प्रकार्य \(\tilde{H}(f)\) र यसको आवेग प्रतिक्रिया H(t) प्राप्त गर्नको लागि साइनसाइडल दुई-च्यानल स्वीप मापन25,38 प्रयोग गरिन्छ।\({\mathcal {F}}\) र \({\mathcal {F}}^{-1}\) क्रमशः डिजिटल ट्रंकेसनको फोरियर रूपान्तरण र यसको उल्टो प्रतिनिधित्व गर्दछ।\(\tilde{G}(f)\) भनेको फ्रिक्वेन्सी डोमेनमा दुईवटा संकेतहरूको उत्पादन हो, जस्तै \(\tilde{G}_{XrX}\) भनेको उल्टो स्क्यान उत्पादन\(\tilde{ X} r) (f)\) र ड्रप भोल्टेज \(\tilde{X}(f)\) क्रमशः।
चित्र 5 मा देखाइए अनुसार, उच्च गतिको क्यामेरा (Phantom V1612, Vision Research Inc., NJ, USA) म्याक्रो लेन्स (MP-E 65mm, \(f\)/2.8, 1-5\) ले सुसज्जित छ।(\times\), Canon Inc., Tokyo, Japan), 27.5-30 kHz को फ्रिक्वेन्सीहरूमा झुकाउने उत्तेजना (एकल-फ्रिक्वेन्सी, निरन्तर साइनोसाइड) को समयमा टिप विक्षेपन रेकर्ड गर्न।छाया नक्सा सिर्जना गर्न, उच्च तीव्रता सेतो एलईडी (भाग नम्बर: 4052899910881, सेतो एलईडी, 3000 K, 4150 lm, Osram Opto Semiconductors GmbH, Regensburg, Germany) को चिसो तत्वलाई सुईको टुप्पो पछाडि राखिएको थियो।
प्रयोगात्मक सेटअपको अगाडिको दृश्य।गहिराई माध्यमको सतहबाट मापन गरिन्छ।सुई संरचना क्ल्याम्प गरिएको छ र मोटर चालित स्थानान्तरण तालिकामा माउन्ट गरिएको छ।तिरछा कोण विचलन मापन गर्न उच्च म्याग्निफिकेसन लेन्स (5\(\x\)) भएको उच्च गतिको क्यामेरा प्रयोग गर्नुहोस्।सबै आयामहरू मिलिमिटरमा छन्।
प्रत्येक प्रकारको सुई बेभलको लागि, हामीले 128 \(\x\) 128 पिक्सेल नाप्ने उच्च-गतिको क्यामेराको 300 फ्रेमहरू रेकर्ड गर्यौं, प्रत्येकको 1/180 मिमी (\(\ लगभग) 5 µm) को स्थानिय रिजोल्युसनको साथ। 310,000 फ्रेम प्रति सेकेन्ड को अस्थायी संकल्प।चित्र 6 मा देखाइए अनुसार, प्रत्येक फ्रेम (1) क्रप गरिएको छ (2) जस्तै कि सुईको टिप फ्रेमको अन्तिम रेखा (तल) मा छ, र छविको हिस्टोग्राम (3) गणना गरिएको छ, त्यसैले क्यानी 1 र 2 को थ्रेसहोल्ड निर्धारण गर्न सकिन्छ।त्यसपछि Sobel अपरेटर 3 \(\times\) 3 सँग Canny edge detection 28(4) लागू गर्नुहोस् र गैर-हाइपोटेन्युज पिक्सेल (लेबल गरिएको \(\mathbf {\times }\)) को लागि क्याभिटेशन 300 टाइम चरणहरू बिना स्थितिहरू गणना गर्नुहोस्।टिप विक्षेपनको दायरा निर्धारण गर्न, व्युत्पन्न गणना गर्नुहोस् (केन्द्रीय भिन्नता एल्गोरिदम प्रयोग गरेर) (६) र फ्रेम (७) निर्धारण गर्नुहोस् जसले विक्षेपणको स्थानीय चरम (अर्थात शिखर) समावेश गर्दछ।cavitation-मुक्त किनाराको दृश्य निरीक्षण पछि, फ्रेमहरूको एक जोडी (वा आधा समयको अन्तरालको साथ दुई फ्रेमहरू) चयन गरियो (7) र टिपको विक्षेपण मापन गरियो (\(\mathbf {\times } को रूपमा चिनिन्छ)। \))।माथिको पाइथन (v3.8, पाइथन सफ्टवेयर फाउन्डेशन, python.org) मा OpenCV Canny edge पत्ता लगाउने एल्गोरिदम (v4.5.1, ओपन सोर्स कम्प्युटर भिजन लाइब्रेरी, opencv.org) प्रयोग गरी कार्यान्वयन गरिएको छ।अन्तमा, डिफ्लेक्शन पावर फ्याक्टर (DPR, µm/W) लाई प्रसारित विद्युतीय शक्ति \(P_T\) (Wrms) मा शिखर-देखि-शिखर विक्षेपनको अनुपातको रूपमा गणना गरिन्छ।
7-चरण एल्गोरिदम (1-7) को प्रयोग गरी, क्रपिङ (1-2), क्यानी किनारा पत्ता लगाउने (3-4), गणना सहित, उच्च-बाट लिइएको फ्रेमहरूको श्रृंखला प्रयोग गरेर टिप विक्षेपन किनाराको पिक्सेल स्थिति मापन गर्नुहोस्। 310 kHz मा स्पीड क्यामेरा (5) र यसको समय व्युत्पन्न (6), र, अन्तमा, टिप विक्षेपन को दायरा फ्रेम को दृश्यात्मक जाँच जोडी मा मापन गरिन्छ (7)।
हावामा नापिएको (२२.४-२२.९ डिग्री सेल्सियस), विआयनीकृत पानी (२०.८-२१.५ डिग्री सेल्सियस) र १०% (डब्ल्यू/वी) जलीय ब्यालिस्टिक जिलेटिन (१९.७-२३.० डिग्री सेल्सियस , \(\text {हनीवेल}^{ \ text { TM}}\) \(\text {Fluka}^{\text {TM}}\) प्रकार I ब्यालिस्टिक विश्लेषणको लागि बोभिन र पोर्क बोन जिलेटिन, हनीवेल इन्टरनेशनल, उत्तरी क्यारोलिना, संयुक्त राज्य अमेरिका)।तापमान K-type thermocouple एम्पलीफायर (AD595, Analog Devices Inc., MA, USA) र K-type thermocouple (Fluke 80PK-1 Bead Probe No. 3648 type-K, Fluke Corporation, Washington, USA) सँग मापन गरिएको थियो।5 µm प्रति चरणको रिजोल्युसनमा मिडिया सतहबाट (Z-अक्षको उत्पत्तिको रूपमा सेट गरिएको) गहिराइ मापन गर्न ठाडो मोटर चालित Z-axis चरण (8MT50-100BS1-XYZ, Standa Ltd., Vilnius, Lithuania) प्रयोग गर्नुहोस्।
नमूना आकार सानो भएकोले (n = 5) र सामान्यता मान्न सकिँदैन, दुई-नमूना दुई-पुच्छर विल्कोक्सन रैंक योग परीक्षण (R, v4.0.3, R Foundation for Statistical Computing, r-project.org) प्रयोग गरिएको थियो। विभिन्न बेभल्सका लागि भिन्नता सुई टिपको मात्रा तुलना गर्न।प्रत्येक ढलानको लागि तीनवटा तुलनाहरू बनाइएका थिए, त्यसैले 0.017 को समायोजित महत्त्व स्तर र 5% को त्रुटि दरको साथ एक Bonferroni सुधार लागू गरियो।
तल चित्र 7 मा सन्दर्भ गरिएको छ।29.75 kHz मा, 21-गेज सुईको घुमाउरो आधा तरंगदैर्ध्य (\(\lambda _y/2\)) \(\ लगभग) 8 मिमी हुन्छ।झुकेको तरंग दैर्ध्य ढलानको साथ कम हुन्छ जब यो टिपमा पुग्छ।टिप \(\lambda _y/2\) मा साधारण ल्यान्सेट (a), असिमेट्रिक (b) र अक्षसिमेट्रिक (c) को लागि क्रमशः 3, 1 र 7 mm को चरणबद्ध बेभलहरू छन्।तसर्थ, यसको मतलब यो हो कि ल्यान्सेट \(\लगभग\) ५ मिलिमिटरले भिन्न हुनेछ (तथ्यले गर्दा ल्यान्सेटका दुई विमानहरूले २९.३० को बिन्दु बनाउँछन्), असममित ढलान 7 मिमी, र सममित ढलानले भिन्न हुनेछ। 1 मिमी द्वारा।अक्षीय सममित ढलानहरू (गुरुत्वाकर्षणको केन्द्र उस्तै रहन्छ, त्यसैले केवल पर्खालको मोटाई वास्तवमा ढलानको साथ परिवर्तन हुन्छ)।
29.75 kHz र समीकरण मा FEM अध्ययन को आवेदन।(1) ल्यान्सेट (a), असममित (b) र अक्षीय सममितीय (c) तिरछा ज्यामिति (चित्र 1a, b,c मा जस्तै) को लागि झुकाउने हाफ-वेभ परिवर्तन (\(\lambda _y/2\)) गणना गर्नुहोस्।)।ल्यान्सेट, असममित र अक्षीय ढलानको लागि औसत \(\lambda_y/2\) क्रमशः ५.६५, ५.१७ र ७.५२ मिमी छ।ध्यान दिनुहोस् कि असममित र अक्षसिमेट्रिक बेभलहरूको लागि टिप मोटाई \(\ लगभग) 50 µm मा सीमित छ।
शिखर गतिशीलता \(|\tilde{Y}_{v_yF_y}|\) इष्टतम ट्यूब लम्बाइ (TL) र झुकाव लम्बाइ (BL) (चित्र 8, 9) को संयोजन हो।परम्परागत ल्यान्सेटको लागि, यसको आकार निश्चित भएकोले, इष्टतम TL \(\ लगभग\) २९.१ मिमी (चित्र ८) हो।असममित र अक्षीय सममित ढलानहरूका लागि (क्रमशः चित्र 9a, b), FEM अध्ययनले BL 1 देखि 7 मिमी सम्म समावेश गरेको छ, त्यसैले इष्टतम TL दायराहरू 26.9 देखि 28.7 मिमी (दायरा 1.8 मिमी) र 27.9 देखि 29.2 मिमी (दायरा) सम्म थिए। 1.3 मिमी)।)), क्रमशः।असममित ढलानहरूका लागि (चित्र 9a), इष्टतम TL रेखीय रूपमा बढ्यो, BL 4 मिमीमा पठारमा पुग्यो, र त्यसपछि BL 5 देखि 7 मिमीमा तीव्र रूपमा घट्यो।अक्षीय सममित ढलानहरूका लागि (चित्र 9b), इष्टतम TL BL लम्बाइको साथ रैखिक रूपमा बढ्छ र अन्ततः BL मा 6 देखि 7 मिमी सम्म स्थिर हुन्छ।अक्षसिमित ढलानहरूको विस्तारित अध्ययन (चित्र 9c) ले \(\लगभग) ३५.१–३७.१ मिमीमा अवस्थित इष्टतम TL हरूको फरक सेट देखाएको छ।सबै BL हरूका लागि, इष्टतम TLs को दुई सेटहरू बीचको दूरी \(\ लगभग\) 8 मिमी (\(\lambda _y/2\) को बराबर) हो।
29.75 kHz मा ल्यान्सेट प्रसारण गतिशीलता।सुई ट्यूब 29.75 kHz को फ्रिक्वेन्सी मा फ्लेक्स गरिएको थियो, कम्पन अन्त मा मापन गरिएको थियो र TL 26.5-29.5 mm (0.1 mm चरण) को लागि प्रसारित मेकानिकल गतिशीलता (अधिकतम मान को सापेक्ष dB) को मात्रा को रूप मा व्यक्त गरियो।
29.75 kHz को फ्रिक्वेन्सीमा FEM को प्यारामेट्रिक अध्ययनहरूले देखाउँछ कि अक्षीय सिमेट्रिक टिपको स्थानान्तरण गतिशीलता यसको असममित समकक्ष भन्दा ट्यूबको लम्बाइमा परिवर्तनबाट कम प्रभावित हुन्छ।बेभल लम्बाइ (BL) र पाइप लम्बाइ (TL) FEM प्रयोग गरी फ्रिक्वेन्सी डोमेन अध्ययनहरूमा असममित (a) र axisymmetric (b, c) बेभल ज्यामितिहरूको लागि अध्ययनहरू (सीमा अवस्था चित्र 2 मा देखाइएको छ)।(a, b) TL 26.5 देखि 29.5 mm (0.1 mm step) र BL 1-7 mm (0.5 mm step) सम्म रहेको छ।(c) TL 25-40mm (0.05mm चरण) र 0.1-7mm (0.1mm चरण) सहित विस्तारित अक्ष-सममित तिरछा कोण अध्ययन जसले इच्छित अनुपात प्रकट गर्दछ \(\lambda_y/2\) टिपको लागि ढिलो गतिशील सीमा अवस्थाहरू सन्तुष्ट छन्।
सुईको संरचनामा तीन प्राकृतिक फ्रिक्वेन्सीहरू \(f_{1-3}\) निम्न, मध्यम र उच्च मोडल क्षेत्रहरूमा विभाजित हुन्छन् जसलाई तालिका 1 मा देखाइएको छ। PTE आकारलाई चित्र 10 मा देखाइएको छ र त्यसपछि चित्र 11 मा विश्लेषण गरिएको छ। प्रत्येक मोडल क्षेत्र को लागी परिणाम:
हावा, पानी र जिलेटिनमा ल्यान्सेट (L) र अक्षसिमित ढलान AX1-3 को लागि 20 मिमीको गहिराइमा स्वेप्ट फ्रिक्वेन्सीको साथ साइनोसाइडल उत्तेजना प्रयोग गरेर प्राप्त सामान्य रेकर्ड गरिएको तात्कालिक शक्ति स्थानान्तरण दक्षता (PTE) आयामहरू।एक-पक्षीय स्पेक्ट्रम देखाइएको छ।मापन गरिएको फ्रिक्वेन्सी प्रतिक्रिया (300 kHz नमूना दर) कम-पास फिल्टर गरिएको थियो र त्यसपछि मोडल विश्लेषणको लागि 200 को एक कारक द्वारा नमूना गरिएको थियो।सिग्नल-देखि-शोर अनुपात \(\le\) 45 dB हो।PTE चरण (बैजनी थोप्ला रेखा) डिग्री (\(^{\circ}\)) मा देखाइएको छ।
मोडल प्रतिक्रिया विश्लेषण चित्र 10 मा देखाइएको छ (अर्थ ± मानक विचलन, n = 5) हावा, पानी, र 10% जिलेटिन (20 मिमी गहिराई) मा L र AX1-3 ढलानहरूको लागि (शीर्ष) तीन मोडल क्षेत्रहरू (कम) , मध्यम, उच्च)।), र तिनीहरूको सम्बन्धित मोडल फ्रिक्वेन्सीहरू\(f_{1-3}\) (kHz), (औसत) ऊर्जा दक्षता\(\text {PTE}_{1{-}3 }\) डिजाइन समीकरणहरू प्रयोग गर्दछ।(4) र (तल) क्रमशः मापन गरिएको अधिकतम मूल्यको आधामा पूर्ण चौडाइ हो \(\text {FWHM}_{1{-}3}\) (Hz),।ध्यान दिनुहोस् कि कम PTE रेकर्ड गर्दा, जस्तै AX2 ढलानको अवस्थामा, ब्यान्डविथ मापन हटाइएको छ, \(\text {FWHM}_{1}\)।\(f_2\) मोडलाई झुकेका विमानहरूको विक्षेपण तुलना गर्नको लागि सबैभन्दा उपयुक्त मानिन्छ, किनकि यसले उच्च स्तरको शक्ति स्थानान्तरण दक्षता (\(\text {PTE}_{2}\)) देखाउँछ, सम्म ९९%।
पहिलो मोडल क्षेत्र: \(f_1\) सम्मिलित मिडिया प्रकारमा धेरै निर्भर गर्दैन, तर बेभल ज्यामितिमा निर्भर गर्दछ।\(f_1\) घट्दै बेभल लम्बाइ (क्रमशः AX1-3 को लागि 27.1, 26.2 र 25.9 kHz, हावामा) घट्छ।क्षेत्रीय औसत \(\text {PTE}_{1}\) र \(\text {FWHM}_{1}\) क्रमशः \(\approx\) ८१% र २३० Hz छन्।\(\text {FWHM}_{1}\) ल्यान्सेट (L, 473 Hz) बाट जिलेटिनमा उच्चतम थियो।नोट गर्नुहोस् कि जिलेटिनमा AX2 को लागि \(\text {FWHM}_{1}\) रिपोर्ट गरिएको फ्रिक्वेन्सी प्रतिक्रियाहरूको कम परिमाणको कारणले अनुमान गर्न सकिँदैन।
दोस्रो मोडल क्षेत्र: \(f_2\) पेस्ट र बेभल मिडियाको प्रकारमा निर्भर गर्दछ।हावा, पानी र जिलेटिनमा, औसत \(f_2\) मानहरू क्रमशः २९.१, २७.९ र २८.५ kHz छन्।यस मोडल क्षेत्रको लागि PTE पनि 99% पुग्यो, सबै मापन समूहहरू मध्ये उच्चतम, 84% को क्षेत्रीय औसतको साथ।क्षेत्र औसत \(\text {FWHM}_{2}\) \(\ लगभग\) ९१० हर्ट्ज हो।
तेस्रो मोडल क्षेत्र: \(f_3\) फ्रिक्वेन्सी सम्मिलन माध्यम र बेभलको प्रकारमा निर्भर गर्दछ।औसत \(f_3\) मानहरू क्रमशः हावा, पानी र जिलेटिनमा ३२.०, ३१.० र ३१.३ kHz छन्।\(\text {PTE}_{3}\) को क्षेत्रीय औसत \(\लगभग\) ७४% छ, जुन कुनै पनि क्षेत्रको सबैभन्दा कम हो।क्षेत्रीय औसत \(\text {FWHM}_{3}\) \(\लगभग\) १०८५ हर्ट्ज छ, जुन पहिलो र दोस्रो क्षेत्रहरू भन्दा उच्च छ।
निम्न चित्रलाई बुझाउँछ।12 र तालिका 2. ल्यान्सेट (L) ले हावा र पानी दुबैमा (सबै सुझावहरूको लागि उच्च महत्त्वको साथ, \(p<\) 0.017) सबैभन्दा बढी विचलित गर्‍यो (चित्र 12a), उच्चतम DPR (220 µm/ सम्म) हासिल गर्दै। W हावामा)। 12 र तालिका 2. ल्यान्सेट (L) ले हावा र पानी दुबैमा (सबै सुझावहरूको लागि उच्च महत्त्वको साथ, \(p<\) 0.017) सबैभन्दा बढी विचलित गर्‍यो (चित्र 12a), उच्चतम DPR (220 µm/ सम्म) हासिल गर्दै। W हावामा)। Следующее относится к рисунку 12 и таблице 2. ल्यान्सेट (L) отклонялся больше всего (с высокой значимостью ,<10p0} 7) как в воздухе, так и в воде (RIS. 12а), достигая самого высокого DPR । निम्न चित्र 12 र तालिका 2 मा लागू हुन्छ। ल्यान्सेट (L) ले हावा र पानी दुबैमा (सबै सुझावहरूको लागि उच्च महत्त्वको साथ, \(p<\) 0.017) लाई विचलित गरेको छ (चित्र 12a), उच्चतम DPR प्राप्त गर्दै।(हावामा 220 μm/W गर्नुहोस्)।तल चित्र 12 र तालिका 2 मा सन्दर्भ गरिएको छ।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端具有高度意义,（0p PR （空气中高达220 µm/W）।柳叶刀(L) सँग हावा र पानी (图12a) (对所述尖端是对尖端是是电影,\(p<\) ०.०१७) मा उच्चतम विचलन छ, र उच्चतम DPR (2µ 2µm सम्म) हासिल गरेको छ। W हावामा)। ल्यान्सेट (L) имеет наибольшее отклонение (весьма значимое для всех наконечников, \(p<\) ०,०१७) воздухе и воздухе (воздухе) высокого DPR (220 mkm/Вт в воздухе)। ल्यान्सेट (L) सँग हावा र पानीमा सबैभन्दा ठूलो विचलन (सबै सुझावहरूका लागि अत्यधिक महत्त्वपूर्ण, \(p<\) ०.०१७) छ, उच्चतम DPR (हावामा 220 µm/W सम्म) पुग्छ। हावामा, AX1 जसमा उच्च BL थियो, AX2–3 (महत्वको साथ, \(p<\) 0.017) भन्दा माथि विचलित भयो, जबकि AX3 (जसमा सबैभन्दा कम BL थियो) 190 µm/W को DPR सँग AX2 भन्दा बढी विचलित भयो। हावामा, AX1 जसमा उच्च BL थियो, AX2–3 (महत्वको साथ, \(p<\) 0.017) भन्दा माथि विचलित भयो, जबकि AX3 (जसमा सबैभन्दा कम BL थियो) 190 µm/W को DPR सँग AX2 भन्दा बढी विचलित भयो। В воздухе AX1 с более высоким BL отклонялся выше, чем AX2–3 (sо значимостью \(p<\) 0,017), тогда как AX3 (с ше, чем AX2 с DPR 190 mkm/Вт। हावामा, उच्च BL भएको AX1 AX2–3 (महत्वको साथ \(p<\) 0.017 भन्दा माथि, जहाँ AX3 (सबैभन्दा कम BL भएको) DPR 190 µm/W सँग AX2 भन्दा बढी विचलित भयो।在空气中，具有较高BL 的AX1 偏转高于AX2-3（具有显着性,\(p<\) AX2, DPR 为190 µm/W। हावामा, उच्च BL भएको AX1 को विक्षेपन AX2-3 (महत्वपूर्ण रूपमा, \(p<\) 0.017) भन्दा बढी छ, र AX3 को विक्षेपन (सबैभन्दा कम BL भएको) AX2 भन्दा बढी छ, DPR 190 हो। µm/W В воздухе AX1 с более высоким BL имеет большее отклонение, чем AX2-3 (значимо, \(p<\) 0,017), тогда как AX3 (смет) отклонение, чем AX2 с DPR 190 mkm/Вт। हावामा, उच्च BL भएको AX1 सँग AX2-3 (महत्वपूर्ण, \(p<\) 0.017 भन्दा धेरै विचलन छ, जबकि AX3 (सबैभन्दा कम BL भएको) सँग 190 μm/W को DPR भएको AX2 भन्दा ठूलो विचलन छ। 20 mm मा पानीमा, AX1-3 को लागि विक्षेपन र PTE मा कुनै महत्त्वपूर्ण भिन्नताहरू (\(p>\) 0.017) फेला परेनन्। 20 mm मा पानीमा, AX1-3 को लागि विक्षेपन र PTE मा कुनै महत्त्वपूर्ण भिन्नताहरू (\(p>\) 0.017) फेला परेनन्। В воде на глубине 20 mm достоверных различий (\(p>\) ०,०१७) по прогибу и ФТР для AX1–3 не обнаружено। 20 मिमीको गहिराइमा पानीमा, AX1-3 को लागि विक्षेपन र FTR मा महत्त्वपूर्ण भिन्नताहरू (\(p>\) 0.017) पत्ता लगाइयो।在20 mm 的水中， AX1-3 的挠度和PTE 没有显着差异(\(p>\) ०.०१७)। २० मिलिमिटर पानीमा, AX1-3 र PTE (\(p>\) ०.०१७) बीच कुनै महत्त्वपूर्ण भिन्नता थिएन। 20 mm прогиб и PTE AX1-3 मा गन्ती गर्नुहोस् (\(p>\) 0,017)। 20 मिमीको गहिराइमा विक्षेपण र PTE AX1-3 उल्लेखनीय रूपमा फरक भएन (\(p>\) 0.017)।पानीमा PTE को स्तर (90.2-98.4%) सामान्यतया हावा (56-77.5%) (चित्र 12c) भन्दा बढी थियो, र cavitation को घटना पानीमा प्रयोगको क्रममा नोट गरिएको थियो (चित्र 13, थप हेर्नुहोस्। जानकारी)।
हावा र पानी (गहिराई 20 मिमी) मा L र AX1-3 च्याम्फरहरूको लागि टिप झुकाउने आयाम मापन (मानक ± मानक विचलन, n = 5) ले च्याम्फर ज्यामिति परिवर्तनको प्रभाव प्रकट गर्‍यो।मापन लगातार एकल आवृत्ति sinusoidal उत्तेजना प्रयोग गरेर प्राप्त गरिन्छ।(a) शिखरमा विचलन (\(u_y\vec {j}\)), मापन गरिन्छ (b) तिनीहरूको सम्बन्धित मोडल फ्रिक्वेन्सी \(f_2\)।(c) शक्ति प्रसारण दक्षता (PTE, rms, %) एक समीकरणको रूपमा।(4) र (d) विचलन शक्ति कारक (DPR, µm/W) शिखर विचलन र प्रसारण शक्ति \(P_T\) (Wrms) को रूपमा गणना।
ल्यान्सेट टिप (हरियो र रातो थोप्ला रेखाहरू) को कुल विक्षेपण देखाउँदै उच्च-गति क्यामेराको विशिष्ट छाया प्लट (L) र पानीमा (गहिराई 20mm), आधा चक्र, ड्राइभ फ्रिक्वेन्सीमा axisymmetric टिप (AX1-3) \(f_2\) (फ्रिक्वेन्सी ३१० kHz नमूना)।क्याप्चर गरिएको ग्रेस्केल छविमा 128×128 पिक्सेलको आयाम छ जसको पिक्सेल साइज \(\लगभग) 5 µm छ।भिडियो थप जानकारीमा फेला पार्न सकिन्छ।
यसरी, हामीले झुकाउने तरंग दैर्ध्य (चित्र 7) मा परिवर्तनलाई मोडेल गर्यौं र ट्यूब लम्बाइ र बेभल (चित्र 8, 9) को पारंपरिक ल्यान्सोलेट, असममित, र अक्षीय संयोजनहरूको लागि स्थानान्तरणको लागि मेकानिकल गतिशीलता गणना गर्‍यौं।सममित बेभल्ड ज्यामिति।पछिल्लोको आधारमा, हामीले चित्र 5 मा देखाइए अनुसार 43 मिमी (वा \(\ लगभग\) 2.75\(\lambda_y\) 29.75 kHz मा इष्टतम टिप-टु-वेल्ड दूरी अनुमान गरेका छौं, र तीनवटा अक्ष-सममितीय बेभलहरू निर्माण गरेका छौं। विभिन्न बेवल लम्बाइ।हामीले त्यसपछि हावा, पानी, र 10% (w/v) ब्यालिस्टिक जिलेटिन (चित्र 10, 11) मा परम्परागत ल्यान्सेटहरूको तुलनामा तिनीहरूको फ्रिक्वेन्सी प्रतिक्रियाहरू चित्रण गर्यौं र झुकाव विक्षेपन मोड तुलना गर्नको लागि उत्तम केस निर्धारण गर्यौं।अन्तमा, हामीले 20 मिमीको गहिराईमा हावा र पानीमा लहर झुकाएर टिप विक्षेपण मापन गर्यौं र प्रत्येक झुकावको लागि इन्जेक्टेड माध्यमको पावर ट्रान्सफर दक्षता (PTE, %) र डिफ्लेक्शन पावर फ्याक्टर (DPR, µm/W) मापन गर्‍यौं।प्रकार (चित्र 12)।
नतिजाहरूले देखाउँछन् कि ज्यामितिको झुकाव अक्षले टिप अक्षको आयाम विचलनलाई असर गर्छ।ल्यान्सेटको उच्च वक्रता थियो र अक्षीय सिमेट्रिक बेभलको तुलनामा उच्चतम DPR पनि थियो, जबकि अक्षसिमेट्रिक बेभलमा सानो औसत विचलन थियो (चित्र 12)। सबै भन्दा लामो बेभल लम्बाइ भएको अक्ष-सममित 4 मिमी बेभल (AX1), अन्य अक्ष-सममित सुई (AX2–3) को तुलनामा हावामा सांख्यिकीय रूपमा महत्त्वपूर्ण उच्चतम विक्षेपन (\(p < 0.017\), तालिका 2) हासिल गरेको छ। तर कुनै महत्त्वपूर्ण भिन्नताहरू देखिएनन्, जब सुईलाई पानीमा राखिएको थियो। सबै भन्दा लामो बेभल लम्बाइ भएको अक्ष-सममित 4 मिमी बेभल (AX1), अन्य अक्ष-सममित सुई (AX2–3) को तुलनामा हावामा सांख्यिकीय रूपमा महत्त्वपूर्ण उच्चतम विक्षेपन (\(p < 0.017\), तालिका 2) हासिल गरेको छ। तर कुनै महत्त्वपूर्ण भिन्नताहरू देखिएनन्, जब सुईलाई पानीमा राखिएको थियो। Осесимметричный скос 4 mm (AX1), имеющий наибольшую длину скоса, достиг статистически значимого наибольшего от \), таблица 2) по сравнению с другими осесимметричными иглами (AX2–3)। Axisymmetric bevel 4 mm (AX1), सबैभन्दा लामो बेभल लम्बाइ भएकोले, हावामा सांख्यिकीय रूपमा महत्त्वपूर्ण ठूलो विचलन हासिल गर्‍यो (\(p <0.017\), तालिका 2) अन्य अक्षीय सिमेट्रिक सुई (AX2–3) को तुलनामा।तर पानीमा सुई राख्दा महत्त्वपूर्ण भिन्नताहरू देखिएनन्।与其他轴对称针(AX2-3) 相比，具有最长斜角长度的轴对称4 mm 斜角斜角澀澀对眀熮宀熮宀熰熰相比(AX1)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। अन्य अक्षीय सममित सुई (AX2-3) सँग तुलना गर्दा, यसमा हावामा 4 मिमी अक्षीय सममित (AX1) को सबैभन्दा लामो तिरछा कोण छ, र यसले सांख्यिकीय रूपमा महत्त्वपूर्ण अधिकतम विक्षेपण (\(p < 0.017\), तालिका 2) हासिल गरेको छ। , तर जब सुईलाई पानीमा राखिएको थियो, कुनै महत्त्वपूर्ण भिन्नता देखिएन। Осесимметричный скос 4 mm (AX1) с наибольшей длиной скоса обеспечивает статистически значимое максимальное отвоке скос с другими осесимметричными иглами (AX2-3) (\(p < 0,017\), таблица 2), но существенной разницы не было। 4 मिमी (AX1) को सबैभन्दा लामो ढलान लम्बाइ भएको अक्षसिमेट्रिक ढलानले अन्य अक्षसिमेट्रिक ढलान (AX2-3) (\(p <0.017\), तालिका 2) को तुलनामा हावामा सांख्यिकीय रूपमा महत्त्वपूर्ण अधिकतम विचलन प्रदान गर्‍यो, तर त्यहाँ कुनै थिएन। महत्त्वपूर्ण भिन्नता।सुई पानीमा राख्दा अवलोकन गरिन्छ।यसैले, लामो बेभल लम्बाइको शिखर टिप विक्षेपनको सन्दर्भमा कुनै स्पष्ट फाइदाहरू छैनन्।यसलाई ध्यानमा राख्दै, यो बाहिर निस्कन्छ कि ढलान ज्यामिति, जुन यस अध्ययनमा अनुसन्धान गरिएको छ, ढलानको लम्बाइ भन्दा आयाम विक्षेपनमा ठूलो प्रभाव छ।यो झुकाउने कठोरतासँग सम्बन्धित हुन सक्छ, उदाहरणका लागि, सामग्री झुकाइएको र निर्माण सुईको समग्र मोटाईमा निर्भर गर्दछ।
प्रयोगात्मक अध्ययनहरूमा, प्रतिबिम्बित फ्लेक्सरल तरंगको परिमाण टिपको सीमा अवस्थाबाट प्रभावित हुन्छ।जब सुईको टिपलाई पानी र जिलेटिनमा घुसाइयो, \(\text {PTE}_{2}\) औसत \(\approx\) ९५% र \(\text {PTE}_{2}\) औसत मान क्रमशः ७३% र ७७% (\text {PTE}_{1}\) र \(\text {PTE}_{3}\), क्रमशः (चित्र ११) छन्।यसले सङ्केत गर्छ कि ध्वनिक ऊर्जाको अधिकतम स्थानान्तरण कास्टिङ माध्यममा हुन्छ (उदाहरणका लागि, पानी वा जिलेटिन) \(f_2\) मा हुन्छ।समान व्यवहार अघिल्लो अध्ययनमा 41-43 kHz को फ्रिक्वेन्सीहरूमा सरल उपकरण संरचनाहरू प्रयोग गरेर अवलोकन गरिएको थियो, जहाँ लेखकहरूले इन्टरकेटेड माध्यमको मेकानिकल मोडुलससँग सम्बन्धित भोल्टेज प्रतिबिम्ब गुणांक प्रदर्शन गरे।प्रवेश गहिराई 32 र ऊतकको मेकानिकल गुणहरूले सुईमा मेकानिकल भार प्रदान गर्दछ र त्यसैले UZeFNAB को अनुनाद व्यवहारलाई प्रभाव पार्ने अपेक्षा गरिन्छ।त्यसकारण, 17, 18, 33 जस्ता अनुनाद ट्र्याकिङ एल्गोरिदमहरू स्टाइलस मार्फत डेलिभर गरिएको ध्वनिको शक्तिलाई अनुकूलन गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ।
बेन्ड तरंगदैर्ध्य मोडलिङ (चित्र 7) लेनसेट र असममित बेभल भन्दा टुप्पोमा अक्षसिमेट्रिकको उच्च संरचनात्मक कठोरता (अर्थात उच्च झुकाउने कठोरता) हुन्छ भनेर देखाउँछ।(1) बाट व्युत्पन्न र ज्ञात वेग-फ्रिक्वेन्सी सम्बन्ध प्रयोग गरेर, हामीले ल्यान्सेटको झुकाउने कठोरता, एसिमेट्रिक र अक्षसिमेट्रिक टिपहरू क्रमशः 200, 20 र 1500 MPa ढलानको रूपमा अनुमान गर्छौं।यो (\lambda _y\) 29.75 kHz मा क्रमशः 5.3, 1.7 र 14.2 mm सँग मेल खान्छ (चित्र 7a–c)।USeFNAB प्रक्रियाको क्लिनिकल सुरक्षालाई ध्यानमा राख्दै, बेभल डिजाइनको कठोरतामा ज्यामितिको प्रभावलाई मूल्याङ्कन गर्न आवश्यक छ34।
बेभलको प्यारामिटरहरू र ट्यूबको लम्बाइ (चित्र 9) को अध्ययनले देखायो कि असममित (1.8 मिमी) को लागि इष्टतम TL दायरा अक्षीय सिमेट्रिक बेभल (1.3 मिमी) भन्दा बढी थियो।थप रूपमा, गतिशीलता पठार क्रमशः 4 देखि 4.5 मिमी र 6 देखि 7 मिमी सम्म असममित र अक्षीय झुकावका लागि हुन्छ (चित्र 9a, b)।यस खोजको व्यावहारिक प्रासंगिकता निर्माण सहिष्णुतामा व्यक्त गरिएको छ, उदाहरणका लागि, इष्टतम TL को कम दायराले उच्च लम्बाइ शुद्धताको आवश्यकतालाई संकेत गर्न सक्छ।एकै समयमा, उपज प्लेटफर्मले उपजलाई महत्त्वपूर्ण असर नगरी दिइएको फ्रिक्वेन्सीमा ढलान लम्बाइको छनोटको लागि ठूलो सहिष्णुता प्रदान गर्दछ।
अध्ययनले निम्न सीमाहरू समावेश गर्दछ।किनारा पत्ता लगाउने र उच्च-गति इमेजिङ (चित्र 12) को प्रयोग गरेर सुई विक्षेपनको प्रत्यक्ष मापनको अर्थ हामी हावा र पानी जस्ता अप्टिकल पारदर्शी मिडियामा सीमित छौं।हामी यो पनि औंल्याउन चाहन्छौं कि हामीले सिमुलेटेड स्थानान्तरण गतिशीलता परीक्षण गर्न प्रयोगहरू प्रयोग गरेनौं र यसको विपरीत, तर निर्मित सुईको इष्टतम लम्बाइ निर्धारण गर्न FEM अध्ययनहरू प्रयोग गर्यौं।व्यावहारिक सीमितताहरूको दृष्टिकोणबाट, टिपबाट आस्तीनसम्म ल्यान्सेटको लम्बाइ अन्य सुईहरू (AX1-3) भन्दा ०.४ सेन्टीमिटर लामो हुन्छ, अंजीर हेर्नुहोस्।३ ख।यसले एसिकुलर संरचनाको मोडल प्रतिक्रियालाई असर गरेको हुन सक्छ।थप रूपमा, वेभगाइड लीड सोल्डरको आकार र भोल्युम (चित्र 3 हेर्नुहोस्) ले पिन डिजाइनको मेकानिकल प्रतिबाधालाई असर गर्न सक्छ, परिणामस्वरूप मेकानिकल प्रतिबाधा र झुकाउने व्यवहारमा त्रुटिहरू हुन्छन्।
अन्तमा, हामीले प्रयोगात्मक रूपमा प्रदर्शन गरेका छौं कि बेभल ज्यामितिले USeFNAB मा विचलनको मात्रालाई असर गर्छ।अवस्थाहरूमा जहाँ उच्च विक्षेपन आयामले ऊतकमा सुईको प्रभावमा सकारात्मक प्रभाव पार्न सक्छ, उदाहरणका लागि, पंचर पछि दक्षता काट्ने, USeFNAB को लागि परम्परागत ल्यान्सेट सिफारिस गर्न सकिन्छ, किनकि यसले पर्याप्त कठोरता कायम राख्दा सबैभन्दा ठूलो विक्षेपन आयाम प्रदान गर्दछ। डिजाइन को टुप्पो मा।थप रूपमा, भर्खरको अध्ययनले देखाएको छ कि ठूलो टिप विक्षेपनले जैविक प्रभावहरू जस्तै cavitation लाई बढाउन सक्छ, जसले न्यूनतम आक्रामक सर्जिकल हस्तक्षेपहरूको लागि अनुप्रयोगहरू विकास गर्न मद्दत गर्न सक्छ।USeFNAB13 बाट बायोप्सी उपज बढाउनको लागि कुल ध्वनिक शक्ति बढेको देखाइएको छ, अध्ययन गरिएको सुई ज्यामितिको विस्तृत क्लिनिकल लाभको मूल्याङ्कन गर्न नमूना उपज र गुणस्तरको थप मात्रात्मक अध्ययन आवश्यक छ।
Frable, WJ फाइन सुई आकांक्षा बायोप्सी: एक समीक्षा।हम्फ।बिरामी।१४:९-२८।https://doi.org/10.1016/s0046-8177(83)80042-2 (1983)।