Хвала вам што сте посетили Натуре.цом.Верзија претраживача коју користите има ограничену подршку за ЦСС.За најбоље искуство препоручујемо да користите ажурирани прегледач (или онемогућите режим компатибилности у Интернет Екплорер-у).У међувремену, да бисмо обезбедили сталну подршку, приказаћемо сајт без стилова и ЈаваСцрипт-а.
Недавно је показано да употреба ултразвука повећава принос ткива у аспирацији танком иглом уз помоћ ултразвука (УСеФНАБ) у поређењу са конвенционалном аспирацијом фином иглом (ФНАБ).До данас, однос између геометрије косине и кретања врха није темељно проучаван.У овој студији смо истраживали својства резонанције игле и амплитуде отклона за различите геометрије игле са различитим дужинама игле.Користећи конвенционалну ланцету од 3,9 мм, фактор снаге отклона врха (ДПР) у ваздуху и води био је 220 и 105 µм/В, респективно.Ово је више од оси симетричног 4 мм закошеног врха, пружајући 180 и 80 µм/В ДПР у ваздуху и води, респективно.Ова студија наглашава важност односа између крутости на савијање геометрије косине у контексту различитих начина уметања, те стога може пружити увид у методе за контролу дејства резања након пирсинга променом геометрије косине игле, што је важно.за УСеФНАБ апликацију је критична.
Аспирациона биопсија фином иглом (ФНА) је метода добијања узорака ткива за сумњу на патологију1,2,3 помоћу игле.Показало се да Франсеен врх пружа веће дијагностичке перформансе од конвенционалних ланцет4 и Менгхини5 врхова.Ососиметрични (тј. ободни) нагиби се такође предлажу да повећају вероватноћу хистопатолошки адекватних узорака.
Током биопсије, игла се провлачи кроз слојеве коже и ткива да би се приступило сумњивим лезијама.Недавне студије су показале да ултразвук може смањити пенетрациону силу потребну за приступ меким ткивима7,8,9,10.Показало се да геометрија укошене игле утиче на силе интеракције игле, на пример, показало се да дужи коси имају ниже силе пенетрације у ткиво11.Након што је игла продрла у површину ткива, односно након пункције, сила резања игле може бити 75% силе интеракције игле са ткивом12.Показало се да у фази након пункције ултразвук (ултразвук) повећава ефикасност дијагностичке биопсије меког ткива.Друге технике биопсије костију побољшане ултразвуком су развијене за узимање узорака тврдог ткива, али нису пријављени резултати који би побољшали принос биопсије.Бројне студије су такође потврдиле да се механичко померање повећава када је изложено ултразвучном напрезању16,17,18.Иако постоје многе студије о аксијалним (лонгитудиналним) статичким силама у интеракцијама игле и ткива19,20, постоје ограничене студије о временској динамици и геометрији косине игле под ултразвучним ФНАБ (УСеФНАБ).
Циљ овог истраживања био је да се испита утицај различитих геометрија косина на кретање врха игле у игли коју покреће ултразвучно савијање.Посебно смо истражили ефекат медијума за убризгавање на отклон врха игле након убода за традиционалне игле игле (тј. УСеФНАБ игле за различите сврхе као што су селективна аспирација или аквизиција меког ткива.
У ову студију су укључене различите геометрије косина.(а) Ланцет спецификација је у складу са ИСО 7864:201636 где је \(\алпха\) примарни кос, \(\тхета\) је угао ротације секундарне косине, а \(\пхи\) је секундарни нагиб угао., при ротацији, у степенима (\(^\цирц\)).(б) Линеарне асиметричне једностепене ивице (назване „стандардним“ у ДИН 13097:201937) и (ц) Линеарне осиметричне (ободне) једностепене ивице.
Наш приступ почиње моделирањем промене таласне дужине савијања дуж косине за конвенционалне ланцете, оси симетричне и асиметричне једностепене геометрије косог облика.Затим смо израчунали параметарску студију да бисмо испитали утицај нагиба и дужине цеви на механичку флуидност преноса.Ово је неопходно за одређивање оптималне дужине за израду прототипа игле.На основу симулације направљени су прототипови игала и њихово резонантно понашање је експериментално окарактерисано мерењем коефицијената рефлексије напона и израчунавањем ефикасности преноса снаге у ваздуху, води и 10% (в/в) балистичком желатину, из чега је одређена радна фреквенција. .Коначно, снимање велике брзине се користи за директно мерење отклона таласа савијања на врху игле у ваздуху и води, као и за процену електричне снаге која се испоручује под сваким косим углом и геометрије односа снаге скретања ( ДПР) на убризгани медијум..
Као што је приказано на слици 2а, користите цев од 21 (0,80 мм ОД, 0,49 мм ИД, дебљина зида цеви 0,155 мм, стандардни зид) да бисте дефинисали цев игле са дужином цеви (ТЛ) и углом нагиба (БЛ) у складу са ИСО 9626:201621) од нерђајућег челика 316 (Јангов модул 205 \(\тект {ГН/м}^{2}\), густина 8070 кг/м\(^{3}\) и Поиссонов однос 0,275).
Одређивање таласне дужине савијања и подешавање модела коначних елемената (ФЕМ) за игле и граничне услове.(а) Одређивање дужине косине (БЛ) и дужине цеви (ТЛ).(б) Тродимензионални (3Д) модел коначних елемената (ФЕМ) који користи силу хармонске тачке \(\тилде{Ф}_и\вец {ј}\) за покретање игле проксимално, скретање тачке и мерење брзине на врх (\ ( \тилде {у}_и\вец {ј}\), \(\тилде{в}_и\вец {ј}\)) за израчунавање преноса механичке флуидности.\(\ламбда _и\) је дефинисана као таласна дужина савијања у односу на вертикалну силу \(\тилде{Ф}_и\вец {ј}\).(ц) Дефиниције центра гравитације, површине попречног пресека А и момената инерције \(И_{кк}\) и \(И_{ии}\) око к и и осе, респективно.
Као што је приказано на сл.2б,ц, за бесконачан (бесконачан) сноп са површином попречног пресека А и на таласној дужини већој од величине попречног пресека снопа, савијена (или савијена) фазна брзина \( ц_{ЕИ }\) је одређена са 22 :
где је Е Јангов модул (\(\тект {Н/м}^{2}\)), \(\омега _0 = 2\пи ф_0\) је угаона фреквенција побуде (рад/с), где је \( ф_0 \ ) је линеарна фреквенција (1/с или Хз), И је момент инерције површине око осе од интереса\((\тект {м}^{4})\), \(м'=\ рхо _0 А\ ) је маса на јединичну дужину (кг/м), где је \(\рхо _0\) густина\((\тект {кг/м}^{3})\) а А крст пресек области снопа (ки раван) (\(\ текст {м}^{2}\)).Пошто је сила примењена у нашем примеру паралелна са вертикалном и-осом, односно \(\тилде{Ф}_и\вец {ј}\), занима нас само регионални момент инерције око хоризонталне к-осе, тј. \(И_{кк}\), па:
За модел коначних елемената (МКЕ), претпоставља се чисто хармонијско померање (м), па је убрзање (\(\тект {м/с}^{2}\)) изражено као \(\парцијално ^2 \вец { у}/ \ парцијални т^2 = -\омега ^2\вец {у}\) као \(\вец {у}(к, и, з, т): = у_к\вец {и} + у_и\ вец {ј } + у_з\вец {к}\) је тродимензионални вектор померања дат у просторним координатама.Уместо овог последњег, у складу са његовом имплементацијом у софтверском пакету ЦОМСОЛ Мултипхисицс (верзије 5.4-5.5, ЦОМСОЛ Инц., Масачусетс, САД), дат је Лагранжов облик закона о равнотежи момента коначне деформације на следећи начин:
где је \(\вец {\набла}:= \фрац{\партиал}}{\партиал к}\вец {и} + \фрац{\партиал}}{\партиал и}\вец {ј} + \фрац{ \партиал }{\партиал з}\вец {к}\) је оператор дивергенције тензора, \({\ундерлине{\сигма}}\) је други Пиола-Кирххоф тензор напона (други ред, \(\ тект { Н/ м}^{2}\)) и \(\вец {Ф_В}:= Ф_{В_к}\вец {и}+ Ф_{В_и}\вец {ј}+ Ф_{В_з}\вец {к} \) је вектор телесне силе (\(\тект {Н/м}^{3}\)) за сваку деформисану запремину, а \(е^{ј\пхи }\) је вектор фазног угла\(\ пхи \ ) (радо).У нашем случају, запреминска сила тела је нула, наш модел претпоставља геометријску линеарност и малу чисто еластичну деформацију, тј., где је \({\ундерлине{\варепсилон}}^{ел}\) и \({\ундерлине {\варепсилон}}\) су еластична деформација и укупна деформација (други ред, бездимензионални), респективно.Хуков конститутивни изотропни тензор еластичности \(\ундерлине{\ундерлине{Ц}}\) се израчунава коришћењем Јанговог модула Е (\(\тект {Н/м}^{2}\)) и одређује се Поасонов однос в, тј. \(\ундерлине{\ундерлине{Ц}}:=\ундерлине{\ундерлине{Ц}}(Е,в)\) (четврти ред).Дакле, прорачун напона постаје \({\ундерлине{\сигма}} := \ундерлине{\ундерлине{Ц}}:{\ундерлине{\варепсилон}}\).
Прорачун користи тетраедарски елемент са 10 чворова са величином елемента \(\ле\) од 8 µм.Игла је моделована у вакууму, а вредност пренете механичке покретљивости (мс-1 Н-1) је дефинисана као \(|\тилде{И}_{в_иФ_и}|= |\тилде{в}_и\вец { ј}|/ |\ тилде{Ф}_и\вец {ј}|\)24, где је \(\тилде{в}_и\вец {ј}\) излазна комплексна брзина насадника и \( \ тилде {Ф}_и\ вец {ј }\) је сложена покретачка сила која се налази на проксималном крају цеви, као што је приказано на слици 2б.Преведите механичку флуидност у децибеле (дБ) користећи максималну вредност као референцу, тј. \(20\лог _{10} (|\тилде{И}|/ |\тилде{И}_{мак}|) \ ) .Све ФЕМ студије су спроведене на фреквенцији од 29,75 кХз.
Дизајн игле (слика 3) састоји се од конвенционалне хиподермичне игле 21 калибра (кат. бр. 4665643, Стерицан\(^\цирцледР\), спољни пречник 0,8 мм, дужина 120 мм, нерђајући хром-никл АИСИ 304 челика, Б. Браун Мелсунген АГ, Мелсунген, Немачка) опремљен пластичном Луер Лоцк навлаком од полипропилена на проксималном крају и одговарајуће модификованом на крају.Игличаста цев је залемљена на таласовод као што је приказано на слици 3б.Таласоводи су штампани на 3Д штампачу од нерђајућег челика (ЕОС 316Л нерђајући челик на 3Д штампачу ЕОС М 290, 3Д Формтецх Ои, Јиваскила, Финска) и затим причвршћени на Лангевин сензор помоћу М4 вијака.Лангевин сензор се састоји од 8 пиезоелектричних прстенастих елемената напуњених на оба краја са две масе.
Четири типа врхова (фотографија), комерцијално доступна ланцета (Л) и три произведена ососиметрична једностепена косина (АКС1-3) карактерише дужина косине (БЛ) од 4, 1,2 и 0,5 мм, респективно.(а) Крупни план готовог врха игле.(б) Поглед одозго на четири игле залемљене на 3Д штампани таласовод, а затим повезане на Лангевин сензор помоћу М4 вијака.
Произведена су три осносиметрична врха закошене косе (слика 3) (ТАс Мацхине Тоолс Ои) са дужинама косина (БЛ, као што је дефинисано на слици 2а) од 4,0, 1,2 и 0,5 мм, што одговара \(\приближно) 2 \(^ \ цирц\), 7\(^\цирц\) и 18\(^\цирц\) респективно.Маса таласовода и игле је 3,4 ± 0,017 г (средња вредност ± сд, н = 4) за косине Л и АКС1-3, респективно (Куинтик\(^\цирцледР\) 224 Дизајн 2, Сарториус АГ, Гетинген, Немачка) .За косине Л и АКС1-3 на слици 3б, укупна дужина од врха игле до краја пластичне чауре била је 13,7, 13,3, 13,3 и 13,3 цм, респективно.
За све конфигурације игле, дужина од врха игле до врха таласовода (тј. до површине завара) била је 4,3 цм, а цев игле је била оријентисана са резом нагоре (тј. паралелно са И осом) , као што је приказано на слици.ц (слика 2).
Прилагођена скрипта у МАТЛАБ-у (Р2019а, Тхе МатхВоркс Инц., Масачусетс, САД) која ради на рачунару (Латитуде 7490, Делл Инц., Тексас, САД) је коришћена за генерисање линеарног синусоидног свееп-а од 25 до 35 кХз у трајању од 7 секунди, пролаз Дигитално-аналогни (ДА) претварач (Аналог Дисцовери 2, Дигилент Инц., Вашингтон, САД) претвара у аналогни сигнал.Аналогни сигнал \(В_0\) (0,5 Вп-п) је затим појачан наменским радиофреквентним (РФ) појачалом (Мариацхи Ои, Турку, Финска).Падајући појачани напон \({В_И}\) из РФ појачивача са излазном импедансом од 50 ома се доводи до трансформатора уграђеног у игличасту структуру са улазном импедансом од 50 ома.Лангевинови претварачи (предњи и задњи тешки вишеслојни пиезоелектрични претварачи) се користе за генерисање механичких таласа.Прилагођено РФ појачало је опремљено двоканалним мерачем фактора снаге стојећег таласа (СВР) који бележи инцидент \({В_И}\) и рефлектовани појачани напон\(В_Р\) у аналогно-дигиталном (АД) режиму.са брзином узорковања од 300 кХз Конвертор (аналогни Дисцовери 2).Сигнал побуде је амплитудно модулисан на почетку и на крају како би се спречило преоптерећење улаза појачала транзијентима.
Коришћењем прилагођене скрипте имплементиране у МАТЛАБ-у, функција фреквентног одзива (ФРФ), односно \(\тилде{Х}(ф)\), процењена је ван мреже коришћењем двоканалног синусоидалног метода мерења (слика 4), који претпоставља линеарност у времену.инваријантни систем.Поред тога, примењује се филтер опсега од 20 до 40 кХз да би се уклониле све нежељене фреквенције из сигнала.Позивајући се на теорију далековода, у овом случају \(\тилде{Х}(ф)\) је еквивалентно коефицијенту рефлексије напона, односно \(\рхо _{В} \екуив {В_Р}/{В_И}\ ) \) смањује се на \({В_Р}^ 2 /{В_И}^2\ ) једнако је \(|\рхо _{В}|^2\).У случајевима када су потребне апсолутне вредности електричне снаге, упадна снага \(П_И\) и рефлектована снага \(П_Р\) снага (В) се израчунавају узимањем ефективне вредности (рмс) одговарајућег напона, на пример.за далековод са синусоидном побудом \( П = {В}^2/(2З_0)\)26, где је \(З_0\) једнако 50 \(\Омега\).Електрична снага доведена у оптерећење \(П_Т\) (тј. уметнути медијум) може се израчунати као \(|П_И – П_Р |\) (В РМС), као и ефикасност преноса енергије (ПТЕ) и проценат ( %) се може одредити како је облик дат, па 27:
Ацикуларне модалне фреквенције \(ф_{1-3}\) (кХз) и њихови одговарајући фактори преноса снаге \(\тект {ПТЕ}_{1{-}3} \) се затим процењују коришћењем ФРФ-а.ФВХМ (\(\тект {ФВХМ}_{1{-}3}\), Хз) процењено директно из \(\тект {ПТЕ}_{1{-}3}\), из табеле 1 А једнострано линеарни спектар се добија на описаној модалној фреквенцији \(ф_{1-3}\).
Мерење фреквенцијског одзива (АФЦ) игличастих структура.За добијање функције фреквенцијског одзива \(\тилде{Х}(ф)\) и њеног импулсног одзива Х(т) користи се синусоидно двоканално мерење свееп-а25,38.\({\матхцал {Ф}}\) и \({\матхцал {Ф}}^{-1}\) представљају Фуријеову трансформацију дигиталног скраћења и његову инверзну, респективно.\(\тилде{Г}(ф)\) означава производ два сигнала у фреквенцијском домену, нпр. \(\тилде{Г}_{КсрКс}\) означава производ инверзног скенирања\(\тилде{ Кс} р (ф)\ ) и напон пада \(\тилде{Кс}(ф)\) респективно.
Као што је приказано на слици 5, камера велике брзине (Пхантом В1612, Висион Ресеарцх Инц., Њ, САД) је опремљена макро сочивом (МП-Е 65мм, \(ф\)/2.8, 1-5\).(\тимес\), Цанон Инц., Токио, Јапан), за снимање отклона врха током побуде савијања (једнофреквентна, континуирана синусоида) на фреквенцијама од 27,5-30 кХз.Да би се направила мапа сенки, хлађени елемент беле ЛЕД диоде високог интензитета (број дела: 4052899910881, бели ЛЕД, 3000 К, 4150 лм, Осрам Опто Семицондуцторс ГмбХ, Регенсбург, Немачка) постављен је иза врха игле.
Поглед с предње стране експерименталне поставке.Дубина се мери од површине медија.Структура игле је стегнута и монтирана на моторизовани преносни сто.Користите камеру велике брзине са сочивом са великим увећањем (5\(\к\)) за мерење одступања косог угла.Све димензије су у милиметрима.
За сваки тип косине игле, снимили смо 300 кадрова камере велике брзине димензија 128 \(\к\) 128 пиксела, сваки са просторном резолуцијом од 1/180 мм (\(\приближно) 5 µм), са временска резолуција од 310.000 кадрова у секунди.Као што је приказано на слици 6, сваки оквир (1) је исечен (2) тако да је врх игле у последњој линији (дно) оквира, а хистограм слике (3) је израчунат, тако да је Цанни могу се одредити прагови од 1 и 2.Затим примените Цанни ивицу детекције 28(4) са Собел оператором 3 \(\тимес\) 3 и израчунајте позиције за пикселе без хипотенузе (означене \(\матхбф {\тимес }\)) без кавитације 300 временских корака.Да бисте одредили опсег отклона врха, израчунајте извод (користећи алгоритам централне разлике) (6) и одредите оквир (7) који садржи локалне екстреме (тј. врх) угиба.Након визуелне инспекције ивице без кавитације, изабран је пар оквира (или два оквира са интервалом од половине времена) (7) и измерен је отклон врха (означен као \(\матхбф {\тимес } \) ).Горе наведено је имплементирано у Питхон-у (в3.8, Питхон Софтваре Фоундатион, питхон.орг) користећи ОпенЦВ Цанни алгоритам за детекцију ивица (в4.5.1, библиотека рачунарског вида отвореног кода, опенцв.орг).Коначно, фактор снаге отклона (ДПР, µм/В) се израчунава као однос одступања од врха до врха према преношеној електричној снази \(П_Т\) (Врмс).
Користећи алгоритам од 7 корака (1-7), укључујући исецање (1-2), Цанни детекцију ивице (3-4), израчунавање, измерите позицију пиксела ивице скретања врха користећи серију кадрова узетих са високо- камера за брзину на 310 кХз (5) и њен временски извод (6), и, коначно, опсег отклона врха се мери на визуелно провереним паровима оквира (7).
Измерено на ваздуху (22,4-22,9°Ц), дејонизованој води (20,8-21,5°Ц) и 10% (в/в) воденом балистичком желатину (19,7-23,0°Ц , \(\тект {Хонеивелл}^{ \ тект { ТМ}}\) \(\тект {Флука}^{\тект {ТМ}}\) Желатин од говеђе и свињске кости за балистичку анализу типа И, Хонеивелл Интернатионал, Северна Каролина, САД).Температура је мерена термоелементом типа К (АД595, Аналог Девицес Инц., МА, САД) и термопаром К типа (Флуке 80ПК-1 Беад Пробе Но. 3648 тип-К, Флуке Цорпоратион, Вашингтон, САД).Користите вертикални моторизовани степен З-осе (8МТ50-100БС1-КСИЗ, Станда Лтд., Вилниус, Литванија) да измерите дубину од површине медија (постављене као почетак З-осе) са резолуцијом од 5 µм по кораку.
Пошто је величина узорка била мала (н = 5) и није се могла претпоставити нормалност, коришћен је двострани Вилцокон тест збира ранга са два узорка (Р, в4.0.3, Р Фондација за статистичко рачунање, р-пројецт.орг). да упореди количину варијансе врха игле за различите косине.Направљена су три поређења за сваки нагиб, па је примењена Бонферонијева корекција са прилагођеним нивоом значајности од 0,017 и стопом грешке од 5%.
Позивање се даје на Слику 7 испод.На 29,75 кХз, закривљена полуталасна дужина (\(\ламбда _и/2\)) игле од 21 је \(\приближно) 8 мм.Таласна дужина савијања се смањује дуж нагиба како се приближава врху.На врху \(\ламбда _и/2\) постоје степенасте косине од 3, 1 и 7 мм, респективно, за обичне ланцете (а), асиметричне (б) и оси симетричне (ц).Дакле, то значи да ће се ланцета разликовати за \(\око\) 5 мм (због чињенице да две равни ланцете формирају тачку од 29,30), асиметрични нагиб ће варирати за 7 мм, а симетрични нагиб за 1 мм.Ососиметрични нагиби (тежиште остаје исто, тако да се само дебљина зида заправо мења дуж нагиба).
Примена ФЕМ студије на 29,75 кХз и једначина.(1) Израчунајте промену полуталаса савијања (\(\ламбда _и/2\)) за ланцетну (а), асиметричну (б) и ососиметричну (ц) косу геометрију (као на слици 1а,б,ц).).Просек \(\ламбда_и/2\) за ланцетасте, асиметричне и ососиметричне нагибе је 5,65, 5,17 и 7,52 мм, респективно.Имајте на уму да је дебљина врха за асиметричне и оси симетричне косине ограничена на \(\приближно) 50 µм.
Максимална покретљивост \(|\тилде{И}_{в_иФ_и}|\) је комбинација оптималне дужине цеви (ТЛ) и дужине нагиба (БЛ) (сл. 8, 9).За конвенционалну ланцету, пошто је њена величина фиксна, оптимална ТЛ је \(\приближно\) 29,1 мм (слика 8).За асиметричне и ососиметричне нагибе (сл. 9а, б, респективно), ФЕМ студија је обухватила БЛ од 1 до 7 мм, тако да су оптимални ТЛ распони били од 26,9 до 28,7 мм (опсег 1,8 мм) и од 27,9 до 29,2 мм (опсег 1,3 мм).) ), редом.За асиметричне падине (слика 9а), оптимална ТЛ се линеарно повећавала, достижући плато на БЛ 4 мм, а затим се нагло смањила са БЛ 5 на 7 мм.За ососиметричне нагибе (слика 9б), оптимални ТЛ расте линеарно са БЛ издужењем и коначно се стабилизује на БЛ од 6 до 7 мм.Проширено истраживање ососиметричних нагиба (слика 9ц) показало је другачији скуп оптималних ТЛ који се налази на \(\приближно) 35,1–37,1 мм.За све БЛ, растојање између два скупа оптималних ТЛ је \(\приближно\) 8 мм (еквивалентно \(\ламбда _и/2\)).
Мобилност преноса ланцета на 29,75 кХз.Иглана цев је савијена на фреквенцији од 29,75 кХз, вибрација је мерена на крају и изражена као количина пренете механичке покретљивости (дБ у односу на максималну вредност) за ТЛ 26,5-29,5 мм (корак 0,1 мм).
Параметријска истраживања ФЕМ-а на фреквенцији од 29,75 кХз показују да на покретљивост преноса ососиметричног врха мање утичу промене дужине цеви него на њен асиметрични колега.Студије дужине косине (БЛ) и дужине цеви (ТЛ) за асиметричне (а) и ососиметричне (б, ц) геометрије косине у студијама фреквентног домена коришћењем ФЕМ (гранични услови су приказани на слици 2).(а, б) ТЛ се кретао од 26,5 до 29,5 мм (корак 0,1 мм) и БЛ 1-7 мм (корак 0,5 мм).(ц) Проширена ососиметрична студија косог угла укључујући ТЛ 25-40 мм (корак 0,05 мм) и 0,1-7 мм (корак 0,1 мм) која открива жељени однос \(\ламбда_и/2\). Лабави гранични услови за врх су задовољени.
Структура игле има три природне фреквенције \(ф_{1-3}\) подељене на ниске, средње и високе модалне регионе као што је приказано у табели 1. Величина ПТЕ је приказана на слици 10, а затим је анализирана на слици 11. Испод су резултати за сваку модалну област:
Типичне забележене амплитуде тренутне ефикасности преноса снаге (ПТЕ) добијене коришћењем синусоидне ексцитације са фреквенцијом померања на дубини од 20 мм за ланцет (Л) и ососиметричне нагибе АКС1-3 у ваздуху, води и желатину.Приказан је једнострани спектар.Измерени фреквентни одзив (брзина узорковања од 300 кХз) је филтриран нископропусним опсегом, а затим смањен за фактор 200 за модалну анализу.Однос сигнал-шум је \(\ле\) 45 дБ.ПТЕ фаза (љубичаста тачкаста линија) је приказана у степенима (\(^{\цирц}\)).
Анализа модалног одговора је приказана на слици 10 (средња ± стандардна девијација, н = 5) за нагибе Л и АКС1-3 у ваздуху, води и 10% желатина (20 мм дубине) са (горња) три модална региона (ниска , средње високо).), и њихове одговарајуће модалне фреквенције\(ф_{1-3}\) (кХз), (просечна) енергетска ефикасност\(\тект {ПТЕ}_{1{-}3}\) користи једначине пројектовања.(4) и (доле) су пуна ширина на половини максималне измерене вредности \(\тект {ФВХМ}_{1{-}3}\) (Хз), респективно.Имајте на уму да када снимате ниски ПТЕ, тј. у случају АКС2 нагиба, мерење пропусног опсега је изостављено, \(\тект {ФВХМ}_{1}\).Режим \(ф_2\) се сматра најпогоднијим за поређење отклона нагнутих равни, јер показује највиши ниво ефикасности преноса снаге (\(\тект {ПТЕ}_{2}\)), до 99% .
Први модални регион: \(ф_1\) не зависи много од уметнутог типа медија, али зависи од геометрије косине.\(ф_1\) се смањује са смањењем дужине косине (27,1, 26,2 и 25,9 кХз за АКС1-3, респективно, у ваздуху).Регионални просеци \(\тект {ПТЕ}_{1}\) и \(\тект {ФВХМ}_{1}\) су \(\приближно\) 81% и 230 Хз респективно.\(\тект {ФВХМ_{1}\) је био највећи у желатину из Ланцета (Л, 473 Хз).Имајте на уму да се \(\тект {ФВХМ_{1}\) за АКС2 у желатину не може проценити због мале величине пријављених фреквенцијских одзива.
Други модални регион: \(ф_2\) зависи од врсте пасте и медија за искошење.У ваздуху, води и желатину, просечне вредности \(ф_2\) су 29,1, 27,9 и 28,5 кХз, респективно.ПТЕ за овај модални регион је такође достигао 99%, највиши међу свим мерним групама, са регионалним просеком од 84%.Просек области \(\тект {ФВХМ}_{2}\) је \(\приближно\) 910 Хз.
Трећи модални регион: \(ф_3\) Фреквенција зависи од типа медија за уметање и косине.Просечне вредности \(ф_3\) су 32,0, 31,0 и 31,3 кХз у ваздуху, води и желатину, респективно.\(\тект {ПТЕ}_{3}\) има регионални просек од \(\приближно\) 74%, најнижи од свих региона.Регионални просек \(\тект {ФВХМ}_{3}\) је \(\приближно\) 1085 Хз, што је више од првог и другог региона.
Следеће се односи на Сл.12 и табела 2. Ланцета (Л) се највише скретала (са великим значајем за све врхове, \(п<\) 0,017) иу ваздуху и у води (слика 12а), постигавши највећи ДПР (до 220 µм/ В у ваздуху). 12 и табела 2. Ланцета (Л) се највише скретала (са великим значајем за све врхове, \(п<\) 0,017) иу ваздуху и у води (слика 12а), постигавши највећи ДПР (до 220 µм/ В у ваздуху). Следеће се односи на рисунку 12 и таблицу 2. Ланцет (Л) отклоналса више всего (с високом значајношћу за све последнике, \(п<\) 0,017) како у воздуху, такту и у води (рис. 12а), достигавши саму високу ДПР . Следеће се односи на Слику 12 и Табелу 2. Ланцет (Л) се највише скретао (са великим значајем за све врхове, \(п<\) 0,017) иу ваздуху иу води (Слика 12а), постигавши највећи ДПР.(до 220 μм/В у ваздуху).Позивање се даје на Слику 12 и Табелу 2 у наставку.柳叶刀(Л) 在空气和水中(图12а)）中偏转最大(对所有尖端具有高度和水中(图12а))最高ДПР (空气中高达220 µм/В).柳叶刀(Л) има највећи отклон у ваздуху и води (图12а) (对所述尖端是对尖端是是电影,\(п<\) 0,017) и постигао је највећи ДПР (до µ20/м2 В у ваздуху). Ланцет (Л) има наибольше отклонение (весьма значајное дла всех последников, \(п<\) 0,017) у воздуху и води (рис. 12а), достигаа самого високого ДПР (до 220 мкм/Вт у воздуху). Ланцет (Л) има највеће одступање (веома значајно за све врхове, \(п<\) 0,017) у ваздуху и води (слика 12а), достижући највећи ДПР (до 220 µм/В у ваздуху). У ваздуху, АКС1 који је имао већи БЛ, скретао се више од АКС2–3 (са значајношћу, \(п<\) 0,017), док је АКС3 (који је имао најнижи БЛ) скренуо више од АКС2 са ДПР од 190 µм/В. У ваздуху, АКС1 који је имао већи БЛ, скретао се више од АКС2–3 (са значајношћу, \(п<\) 0,017), док је АКС3 (који је имао најнижи БЛ) скренуо више од АКС2 са ДПР од 190 µм/В. В воздухе АКС1 с более високого БЛ отклоналса више, него АКС2–3 (со значильностьу \(п<\) 0,017), тада как АКС3 (с самим низким БЛ) отклонаса больше, него АКС2 с ДПР 190 мкм/Вт. У ваздуху, АКС1 са већим БЛ се скретао више од АКС2–3 (са значајношћу \(п<\) 0,017), док је АКС3 (са најнижим БЛ) скренуо више од АКС2 са ДПР 190 µм/В.在空气中, 具有较高БЛ 的АКС1 偏转高于АКС2-3 (具有显着性,\(п<\) 0,017）,漚朎：朎：朎（而АКС3转大于АКС2, ДПР 为190 µм/В. У ваздуху, отклон АКС1 са већим БЛ је већи од оног код АКС2-3 (значајно, \(п<\) 0,017), а отклон АКС3 (са најнижим БЛ) је већи од оног код АКС2, ДПР је 190 µм/В. В воздухе АКС1 с более високого БЛ има больше отклонение, него АКС2-3 (значимо, \(п<\) 0,017), тогда как АКС3 (с самим низким БЛ) има веће отклонение, него АКС2 с ДПР 190 мкм/Вт. У ваздуху, АКС1 са већим БЛ има веће одступање од АКС2-3 (значајно, \(п<\) 0,017), док АКС3 (са најнижим БЛ) има веће одступање од АКС2 са ДПР од 190 μм/В. У води на 20 мм, нису нађене значајне разлике (\(п>\) 0,017) у отклону и ПТЕ за АКС1–3. У води на 20 мм, нису нађене значајне разлике (\(п>\) 0,017) у отклону и ПТЕ за АКС1–3. В води на глубине 20 мм достоверних различиј (\(п>\) 0,017) по прогибу и ФТР дла АКС1–3 не открино. У води на дубини од 20 мм детектоване су значајне разлике (\(п>\) 0,017) у отклону и ФТР за АКС1–3.在20 мм 的水中，АКС1-3 的挠度和ПТЕ 没有显着差异(\(п>\) 0,017)。 У 20 мм воде није било значајне разлике између АКС1-3 и ПТЕ (\(п>\) 0,017). На глубине 20 мм прогиб и ПТЕ АКС1-3 сусественно не отличались (\(п>\) 0,017). На дубини од 20 мм отклон и ПТЕ АКС1-3 се нису значајно разликовали (\(п>\) 0,017).Нивои ПТЕ у води (90,2–98,4%) су генерално били виши него у ваздуху (56–77,5%) (слика 12ц), а феномен кавитације је примећен током експеримента у води (слика 13, види и додатне информације).
Мерење амплитуде савијања врха (средња вредност ± стандардна девијација, н = 5) за Л и АКС1-3 ивице у ваздуху и води (дубина 20 мм) открила су ефекат промене геометрије ивице.Мерења су добијена коришћењем континуиране једнофреквентне синусоидне побуде.(а) Максимално одступање (\(у_и\вец {ј}\)) на врху, мерено на (б) њиховим одговарајућим модалним фреквенцијама \(ф_2\).(ц) Ефикасност преноса снаге (ПТЕ, рмс, %) као једначина.(4) и (д) Фактор снаге девијације (ДПР, µм/В) израчунат као вршна девијација и снага преноса \(П_Т\) (Врмс).
Типичан дијаграм сенке камере велике брзине који показује укупни отклон врха ланцете (зелене и црвене испрекидане линије) ланцете (Л) и ососиметричног врха (АКС1-3) у води (дубина 20 мм), полуциклус, фреквенција погона \(ф_2\) (узорковање фреквенције 310 кХз).Снимљена слика у сивим тоновима има димензије од 128×128 пиксела са величином пиксела од \(\приближно) 5 µм.Видео се може наћи у додатним информацијама.
Тако смо моделовали промену таласне дужине савијања (слика 7) и израчунали механичку покретљивост за пренос за конвенционалне копљасте, асиметричне и аксијалне комбинације дужине цеви и косине (сл. 8, 9).Симетрична закошена геометрија.На основу последњег, проценили смо да је оптимално растојање од врха до завара 43 мм (или \(\приближно\) 2,75\(\ламбда_и\) на 29,75 кХз) као што је приказано на слици 5, и произвели три осносиметрична косина са различите дужине косина.Затим смо окарактерисали њихове фреквентне одзиве у поређењу са конвенционалним ланцетама у ваздуху, води и 10% (в/в) балистичком желатину (Слике 10, 11) и одредили најбољи случај за поређење режима отклона нагиба.Коначно, измерили смо отклон врха таласом савијања у ваздуху и води на дубини од 20 мм и квантификовали ефикасност преноса снаге (ПТЕ, %) и фактор снаге отклона (ДПР, µм/В) убризганог медијума за сваки нагиб.тип (слика 12).
Резултати показују да оса нагиба геометрије утиче на амплитудно одступање осе врха.Ланцета је имала највећу закривљеност и такође највећи ДПР у поређењу са ососиметричном косином, док је ососиметрична косина имала мање средње одступање (слика 12). Ососиметрични укос од 4 мм (АКС1) са најдужом дужином косине, постигао је статистички значајно највећи отклон у ваздуху (\(п < 0,017\), табела 2), у поређењу са другим оси симетричним иглама (АКС2–3), али нису примећене значајне разлике када је игла стављена у воду. Ососиметрични укос од 4 мм (АКС1) са најдужом дужином косине, постигао је статистички значајно највећи отклон у ваздуху (\(п < 0,017\), табела 2), у поређењу са другим оси симетричним иглама (АКС2–3), али нису примећене значајне разлике када је игла стављена у воду. Осесимметричниј скос 4 мм (АКС1), имеусиј наибольшуу длину скоса, достиже статистички значајног наибольшего отклонениа в воздухе (\(п <0,017\), таблица 2) по сравњењу с другим осесиметричними иглами (АКС2–3). Ососиметрична косина 4 мм (АКС1), са највећом дужином косине, остварила је статистички значајно веће одступање у ваздуху (\(п < 0,017\), табела 2) у поређењу са другим ососиметричним иглама (АКС2–3).али при постављању игле у воду нису уочене значајне разлике.与其他轴对称针(АКС2-3) 相比,具有最长斜角长度的轴对称针(АКС2-3) 相比,具有最长斜角长度的轴对称4 мм 斜角(АКС1) 在空枮在空枮着的最高偏转(\(п < 0,017\)，表2)，但当将针头放入水中时,没有观察到显着差异. У поређењу са другим аксијално симетричним иглама (АКС2-3), има најдужи коси угао од 4 мм аксијално симетричне (АКС1) у ваздуху и постигао је статистички значајан максимални отклон (\(п < 0,017\), табела 2) , али када је игла стављена у воду, није примећена значајна разлика. Осесимметричниј скос 4 мм (АКС1) с наибольшој длиној скоса обезбеђују статистические значајное максимальное отклонение в воздухе по сравнениу с другим осесимметричними иглами (АКС2-3) (\(п < 0,017\), таблица 2), но суштинској разници није било. Ососиметрични нагиб са најдужом дужином нагиба од 4 мм (АКС1) дао је статистички значајно максимално одступање у ваздуху у поређењу са осталим ососиметричним нагибима (АКС2-3) (\(п < 0,017\), табела 2), али није било значајна разлика.се посматра када се игла стави у воду.Дакле, дужа дужина косине нема очигледне предности у погледу вршног отклона врха.Узимајући ово у обзир, испоставља се да геометрија нагиба, која се истражује у овој студији, има већи утицај на отклон амплитуде него дужина нагиба.Ово може бити повезано са крутошћу на савијање, на пример, у зависности од материјала који се савија и укупне дебљине игле за конструкцију.
У експерименталним студијама, на величину рефлектованог флексуралног таласа утичу гранични услови врха.Када је врх игле убачен у воду и желатин, \(\тект {ПТЕ}_{2}\) је у просеку \(\приближно\) 95% и \(\тект {ПТЕ}_{2}\) просечне вредности износе 73% и 77% (\тект {ПТЕ}_{1}\) и \(\тект {ПТЕ}_{3}\), респективно (слика 11).Ово указује да се максимални пренос акустичне енергије на медијум за ливење (на пример, воду или желатин) дешава на \(ф_2\).Слично понашање је примећено у претходној студији коришћењем једноставнијих структура уређаја на фреквенцијама од 41-43 кХз, где су аутори демонстрирали коефицијент рефлексије напона повезан са механичким модулом интеркалисаног медија.Дубина пенетрације32 и механичка својства ткива обезбеђују механичко оптерећење на иглу и стога се очекује да утичу на резонантно понашање УЗеФНАБ-а.Због тога се алгоритми за праћење резонанције као што су 17, 18, 33 могу користити за оптимизацију снаге звука који се испоручује преко оловке.
Моделирање таласне дужине савијања (слика 7) показује да оси симетрична има већу структурну крутост (тј. већу крутост на савијање) на врху него ланцета и асиметрична косина.Изведено из (1) и коришћењем познатог односа брзина-фреквенција, процењујемо крутост на савијање ланцета, асиметричних и оси симетричних врхова као нагибе \(\приближно) 200, 20 и 1500 МПа, респективно.Ово одговара (\ламбда _и\) 5,3, 1,7 и 14,2 мм на 29,75 кХз, респективно (сл. 7а–ц).Узимајући у обзир клиничку безбедност УСеФНАБ процедуре, потребно је проценити утицај геометрије на крутост дизајна косине34.
Проучавање параметара косине и дужине цеви (сл. 9) показало је да је оптимални опсег ТЛ за асиметрични (1,8 мм) већи него за осно симетричан нагиб (1,3 мм).Поред тога, плато покретљивости се креће од 4 до 4,5 мм и од 6 до 7 мм за асиметричан и оси симетричан нагиб, респективно (сл. 9а, б).Практична важност овог налаза је изражена у производним толеранцијама, на пример, нижи опсег оптималног ТЛ може да имплицира потребу за већом тачношћу дужине.Истовремено, платформа за принос обезбеђује већу толеранцију за избор дужине нагиба на датој фреквенцији без значајног утицаја на принос.
Студија укључује следећа ограничења.Директно мерење отклона игле помоћу детекције ивица и снимања велике брзине (слика 12) значи да смо ограничени на оптички провидне медије као што су ваздух и вода.Такође желимо да истакнемо да нисмо користили експерименте за тестирање симулиране мобилности трансфера и обрнуто, већ смо користили ФЕМ студије за одређивање оптималне дужине произведене игле.Са становишта практичних ограничења, дужина ланцете од врха до рукава је 0,4 цм дужа од осталих игала (АКС1-3), види сл.3б.Ово је можда утицало на модални одговор ацикуларне структуре.Поред тога, облик и запремина таласоводног оловног лема (погледајте слику 3) могу утицати на механичку импедансу дизајна пинова, што доводи до грешака у механичкој импеданси и понашању савијања.
Коначно, експериментално смо показали да геометрија косине утиче на количину отклона у УСеФНАБ.У ситуацијама када већа амплитуда отклона може имати позитиван ефекат на ефекат игле на ткиво, на пример, ефикасност сечења након пункције, конвенционална ланцета се може препоручити за УСеФНАБ, јер обезбеђује највећу амплитуду отклона уз одржавање довољне крутости на врху дизајна.Поред тога, недавна студија је показала да већи отклон врха може побољшати биолошке ефекте као што је кавитација, што може помоћи у развоју апликација за минимално инвазивне хируршке интервенције.С обзиром на то да се показало да повећање укупне акустичне снаге повећава принос биопсије из УСеФНАБ13, потребне су даље квантитативне студије приноса узорка и квалитета да би се проценила детаљна клиничка корист проучаване геометрије игле.
Фрабле, ВЈ Биопсија аспирације фином иглом: преглед.Хумпх.Болесно.14:9-28.хттпс://дои.орг/10.1016/с0046-8177(83)80042-2 (1983).
Време поста: 13.10.2022