Nature.com сайтаар зочилсонд баярлалаа.Та хязгаарлагдмал CSS дэмжлэгтэй хөтчийн хувилбарыг ашиглаж байна.Хамгийн сайн ашиглахын тулд бид танд шинэчилсэн хөтөч ашиглахыг зөвлөж байна (эсвэл Internet Explorer-д нийцтэй байдлын горимыг идэвхгүй болгох).Нэмж дурдахад, байнгын дэмжлэгийг хангахын тулд бид сайтыг хэв маяг, JavaScript-гүй харуулж байна.
Слайд бүрт гурван өгүүллийг харуулсан слайдерууд.Слайдуудын дундуур шилжихийн тулд буцах болон дараагийн товчлууруудыг, слайд бүрээр шилжихийн тулд төгсгөлд байрлах слайд хянагчийн товчлууруудыг ашиглана уу.
Физик ба амьдралын шинжлэх ухааны салбар хоорондын огтлолцол дээр тулгуурлан нарийн анагаах ухаанд суурилсан оношлогоо, эмчилгээний стратеги нь анагаах ухааны олон салбарт, ялангуяа онкологийн салбарт шинэ инженерийн аргуудыг практикт ашиглах боломжтой болсноор сүүлийн үед олны анхаарлыг татах болсон.Энэ хүрээнд янз бүрийн хэмжээнд механик гэмтэл учруулах зорилгоор хавдрын хорт хавдрын эсийг довтлох зорилгоор хэт авиан шинжилгээг ашиглах нь дэлхийн эрдэмтдийн анхаарлыг татаж байна.Эдгээр хүчин зүйлсийг харгалзан эластодинамик цаг хугацааны шийдэл, тоон загварчлалд үндэслэн бид орон нутгийн цацраг туяагаар тохирох давтамж, хүчийг сонгохын тулд эд эсэд хэт авианы тархалтыг компьютерийн загварчлалын урьдчилсан судалгааг танилцуулж байна.Эмнэлгийн зүү гэж нэрлэгддэг, аль хэдийн патентлагдсан On-Fiber технологийн лабораторийн оношлогооны шинэ платформ.Шинжилгээний үр дүн болон холбогдох биофизикийн ойлголтууд нь физикийн салбараас үндэслэн ирээдүйд нарийн анагаах ухааныг ашиглахад гол үүрэг гүйцэтгэх шинэ оношлогоо, эмчилгээний нэгдсэн арга барилыг бий болгож чадна гэж үзэж байна.Биологийн хооронд өсөн нэмэгдэж буй хамтын ажиллагаа эхэлж байна.
Олон тооны эмнэлзүйн хэрэглээг оновчтой болгосноор өвчтөнд үзүүлэх гаж нөлөөг багасгах хэрэгцээ аажмаар гарч ирэв.Үүний тулд нарийн эм1, 2, 3, 4, 5 нь үндсэн хоёр аргыг баримталж, өвчтөнд хүргэх эмийн тунг бууруулах стратегийн зорилт болсон.Эхнийх нь өвчтөний геномын профайлын дагуу боловсруулсан эмчилгээнд суурилдаг.Хоёр дахь нь хорт хавдар судлалын алтан стандарт болж байгаа нь бага хэмжээний эмийг суллахыг оролдох замаар системийн эм хүргэх процедураас зайлсхийхийн зэрэгцээ орон нутгийн эмчилгээг ашиглан нарийвчлалыг нэмэгдүүлэх зорилготой юм.Эцсийн зорилго нь хими эмчилгээ эсвэл радионуклидийн системчилсэн эмчилгээ гэх мэт олон эмчилгээний аргуудын сөрөг нөлөөг арилгах эсвэл ядаж багасгах явдал юм.Хорт хавдрын төрөл, байршил, цацрагийн тун болон бусад хүчин зүйлээс хамааран туяа эмчилгээ хүртэл эрүүл эд эсэд өндөр эрсдэлтэй байдаг.Глиобластомын эмчилгээнд6,7,8,9 мэс засал нь үндсэн хавдрыг амжилттай арилгадаг боловч үсэрхийлэлгүй байсан ч олон жижиг хорт хавдрын нэвчдэсүүд илэрч болно.Хэрэв тэдгээрийг бүрэн арилгахгүй бол харьцангуй богино хугацаанд шинэ хорт хавдар үүсэх боломжтой.Энэ нөхцөлд дээрх нэвчилтүүдийг илрүүлэх, том талбайд тархахад хэцүү байдаг тул дээр дурдсан нарийн анагаах ухааны стратегийг хэрэглэхэд хэцүү байдаг.Эдгээр саад бэрхшээлүүд нь нарийн эмийн тусламжтайгаар дахилтаас урьдчилан сэргийлэх эцсийн үр дүнд хүрэхээс сэргийлдэг тул зарим тохиолдолд системчилсэн хүргэх аргыг илүүд үздэг боловч хэрэглэж буй эмүүд нь маш өндөр хоруу чанартай байдаг.Энэ асуудлыг даван туулахын тулд хамгийн тохиромжтой эмчилгээний арга бол эрүүл эдэд нөлөөлөхгүйгээр хорт хавдрын эсийг сонгон довтолж чадах хамгийн бага инвазив стратеги ашиглах явдал юм.Энэхүү аргументаас харахад нэг эсийн систем болон мезо масштабын гетероген кластерт хорт хавдар болон эрүүл эсүүдэд өөр өөрөөр нөлөөлдөг нь батлагдсан хэт авианы чичиргээг ашиглах нь боломжит шийдэл мэт санагдаж байна.
Механик талаас нь авч үзвэл эрүүл болон хорт хавдрын эсүүд нь байгалийн резонансын давтамжтай өөр өөр байдаг.Энэ шинж чанар нь хорт хавдрын эсийн эсийн араг ясны бүтцийн механик шинж чанарт онкогенийн өөрчлөлттэй холбоотой байдаг12,13, харин хавдрын эсүүд дунджаар ердийн эсүүдээс илүү хэв гажилттай байдаг.Тиймээс хэт авианы давтамжийг өдөөх оновчтой сонголтоор сонгосон хэсэгт үүссэн чичиргээ нь амьд хорт хавдрын бүтцийг гэмтээж, тухайн хүний ​​эрүүл орчинд үзүүлэх нөлөөллийг багасгадаг.Эдгээр хараахан бүрэн ойлгогдоогүй үр дагаварт хэт авианы нөлөөгөөр өдөөгдсөн өндөр давтамжийн чичиргээний улмаас эсийн бүтцийн зарим бүрэлдэхүүн хэсэг устаж (зарчмын хувьд литотрипситэй маш төстэй14) болон механик ядаргаатай төстэй үзэгдлийн улмаас эсийн гэмтэл үүсч, улмаар эсийн бүтцийг өөрчилж болно. .програмчлал ба механикбиологи.Хэдийгээр энэ онолын шийдэл нь маш тохиромжтой мэт боловч харамсалтай нь анекоген биологийн бүтэц нь хэт авиан шинжилгээг шууд хэрэглэхээс сэргийлдэг, тухайлбал яс байгаа тул гавлын доторх хэрэглээ, хөхний зарим хавдрын масс нь өөхөн давхаргад байрладаг тохиолдолд ашиглах боломжгүй юм. эд.Сунгах нь боломжит эмчилгээний үр нөлөөг хязгаарлаж болно.Эдгээр асуудлыг даван туулахын тулд хэт авиан шинжилгээг тусгайлан зохион бүтээсэн хувиргагчаар орон нутагт хийх ёстой бөгөөд энэ нь цацраг туяанд өртсөн хэсэгт аль болох бага өртөмтгий байдаг.Үүнийг харгалзан бид “зүү эмнэлэг”15 хэмээх шинэлэг технологийн платформ бий болгох боломжтой холбоотой санааг ашиглах боломжийг авч үзсэн.“Зүүтэй эмнэлэг” гэдэг ойлголт нь нэг зүүнд янз бүрийн функцийг хослуулан хэрэглэхэд тулгуурлан оношилгоо, эмчилгээний зориулалттай бага зэргийн инвазив эмнэлгийн багажийг боловсруулахад оршдог.Эмнэлгийн зүү хэсэгт илүү дэлгэрэнгүй авч үзсэний дагуу энэхүү авсаархан төхөөрөмж нь үндсэндээ 16, 17, 18, 19, 20, 21 шилэн кабелийн датчикуудын давуу тал дээр суурилдаг бөгөөд тэдгээр нь шинж чанараараа стандарт 20-д суулгахад тохиромжтой. эмнэлгийн зүү, 22 люмен.Lab-on-Fiber (LOF)23 технологийн уян хатан чанарыг ашигласнаар фибр нь шингэний биопси, эдийн биопсийн төхөөрөмж зэрэг жижигрүүлсэн, хэрэглэхэд бэлэн оношлогоо, эмчилгээний төхөөрөмжүүдийн өвөрмөц платформ болж байна.биомолекул илрүүлэхэд24,25, гэрлийн удирдамжтай орон нутгийн эм хүргэх26,27, өндөр нарийвчлалтай орон нутгийн хэт авиан дүрслэл28, дулааны эмчилгээ29,30 болон спектроскопод суурилсан хорт хавдрын эдийг тодорхойлох31.Энэхүү үзэл баримтлалын хүрээнд бид "эмнэлэгт зүү" төхөөрөмж дээр суурилсан нутагшуулах аргыг ашиглан хэт авианы долгионыг зүүгээр дамжуулж, сонирхож буй бүс нутагт хэт авианы долгионыг өдөөх замаар оршин суугчдын биологийн бүтцийн орон нутгийн өдөөлтийг оновчтой болгох боломжийг судалж байна..Иймд бага эрчимтэй эмчилгээний хэт авиан шинжилгээг эрсдэлтэй хэсэгт шууд хийж, зөөлөн эдэд эсүүд болон жижиг цул тогтоцуудыг хэт авиан үүсгэдэг, учир нь дээр дурдсан гавлын дотоод хагалгааны үед гавлын ясанд жижиг нүх гаргах шаардлагатай байдаг. зүү.Хэт авиан шинжилгээ нь зарим хорт хавдрын хөгжлийг зогсоож эсвэл удаашруулж чадна гэсэн сүүлийн үеийн онолын болон туршилтын үр дүнгээс санаа авсан бөгөөд 32,33,34 санал болгож буй арга нь дор хаяж зарчмын хувьд түрэмгий болон эдгээх үр нөлөөний гол ялгааг арилгахад тусална.Эдгээрийг харгалзан, энэ нийтлэлд бид хорт хавдрыг эмчлэхэд хамгийн бага инвазив хэт авиан эмчилгээнд эмнэлгийн зүү бүхий төхөөрөмжийг ашиглах боломжийг судалж байна.Илүү нарийвчлалтай, өсөлтөөс хамааралтай хэт авианы давтамжийг тооцоолох бөмбөрцөг хэлбэрийн хавдрын тархалтын шинжилгээ хэсэгт бид уян хатан орчинд ургасан бөмбөрцөг хэлбэрийн хатуу хавдрын хэмжээг урьдчилан таамаглахын тулд сайн батлагдсан эластодинамик аргууд болон акустик тархалтын онолыг ашигладаг.Материалын өсөлтөөс үүдэлтэй өөрчлөлтийн улмаас хавдар болон эзэн эд эсийн хооронд үүсдэг хөшүүн байдал.Бидний "Зүүтэй эмнэлэг" гэж нэрлэдэг системээ "Зүүтэй эмнэлэг" хэсэгт тайлбарласны дараа бид хэт авианы долгионы эмнэлгийн зүүгээр урьдчилан таамагласан давтамжаар тархаж, тэдгээрийн тоон загварт хүрээлэн буй орчныг цацрагаар шинжлэхэд дүн шинжилгээ хийдэг. гол геометрийн параметрүүд (бодит дотоод диаметр, зүүний урт, хурц байдал), багажийн акустик хүчийг дамжуулахад нөлөөлдөг.Нарийвчлалтай анагаах ухааны инженерийн шинэ стратеги боловсруулах шаардлагатай байгаа тул санал болгож буй судалгаа нь хэт авиан шинжилгээг бусад шийдлүүдтэй нэгтгэсэн эмчилгээний нэгдсэн платформоор дамжуулж буй хэт авиан шинжилгээнд суурилсан хорт хавдрын эмчилгээний шинэ хэрэгслийг боловсруулахад тусална гэж үзэж байна.Зорилтот эм хүргэх, нэг зүү дотор бодит цагийн оношлогоо зэрэг хосолсон.
Хэт авианы (хэт авианы) өдөөлтийг ашиглан орон нутгийн хатуу хавдрыг эмчлэх механик стратеги өгөх үр дүнтэй байдал нь нэг эсийн системд бага эрчимтэй хэт авианы чичиргээний нөлөөг онолын болон туршилтын хувьд авч үзсэн хэд хэдэн бүтээлийн зорилго юм 10, 11, 12 , 32, 33, 34, 35, 36 Наалдамхай уян хатан загваруудыг ашиглан хэд хэдэн судлаачид АНУ-ын 10,11,12 мужид хавдар болон эрүүл эсүүд өөр өөр давтамжийн хариу урвал үзүүлдэг болохыг харуулсан.Энэ үр дүн нь зарчмын хувьд хорт хавдрын эсүүд хост орчныг хадгалдаг механик өдөөгчөөр сонгомол довтолгоонд өртөж болохыг харуулж байна.Энэ зан үйл нь ихэнх тохиолдолд хавдрын эсүүд эрүүл эсээс илүү уян хатан байдаг нь тэдний үржих, нүүдэллэх чадварыг сайжруулдаг гэсэн үндсэн нотолгооны шууд үр дагавар юм37,38,39,40.Нэг эсийн загвараар олж авсан үр дүнд тулгуурлан, жишээлбэл, микро масштабаар хорт хавдрын эсийн сонгомол чанарыг нэг төрлийн бус эсийн агрегатуудын гармоник хариу урвалын тоон судалгаагаар мөн мезо масштабаар харуулсан.Хорт хавдрын эсүүд болон эрүүл эсүүдийн өөр өөр хувийг бүрдүүлж, олон эсийн микрометрийн хэмжээтэй олон эсийн дүүргэгчийг шаталсан байдлаар барьсан.Эдгээр дүүргэгчийн мезолийн түвшинд нэг эсийн механик шинж чанарыг тодорхойлдог үндсэн бүтцийн элементүүдийг шууд хэрэгжүүлснээр сонирхлын зарим микроскопийн шинж чанарууд хадгалагдан үлддэг.Ялангуяа, эс бүр нь янз бүрийн урьдчилан стресст орсон эсийн араг ясны бүтцийн хариу урвалыг дуурайхын тулд хурцадмал байдалд суурилсан архитектурыг ашигладаг бөгөөд ингэснээр тэдний ерөнхий хөшүүн байдалд нөлөөлдөг12,13.Дээрх уран зохиолын онолын таамаглал болон in vitro туршилтууд нь урам зоригтой үр дүнг өгсөн нь хавдрын массын бага эрчимтэй эмчилгээний хэт авиан (LITUS)-д мэдрэмтгий байдлыг судлах шаардлагатай байгааг харуулж байгаа бөгөөд хавдрын массын цацрагийн давтамжийг үнэлэх нь маш чухал юм.газар дээр нь хэрэглэх LITUS байрлал.
Гэсэн хэдий ч эд эсийн түвшинд бие даасан бүрэлдэхүүн хэсгийн макроскопийн тодорхойлолт нь зайлшгүй алдагдах бөгөөд хавдрын эдийн макроскопийн нөлөөг харгалзан массын өсөлт, стрессээс үүдэлтэй нөхөн сэргээх үйл явцыг хянах дараалсан аргуудыг ашиглан хавдрын эдийн шинж чанарыг хянах боломжтой. өсөлт.-эдийн уян хатан байдлын өөрчлөлтийг 41.42 оноогоор үүсгэсэн.Үнэн хэрэгтээ, нэг эсийн болон нэгтгэсэн системээс ялгаатай нь хатуу хавдрын масс нь зөөлөн эдэд ургаж, хэвийн бус үлдэгдэл стресс аажмаар хуримтлагддаг бөгөөд энэ нь хавдрын доторх ерөнхий хөшүүн чанар нэмэгдсэний улмаас байгалийн механик шинж чанарыг өөрчилдөг бөгөөд хавдрын склероз нь ихэвчлэн тодорхойлогч хүчин зүйл болдог. хавдар илрүүлэх.
Эдгээрийг харгалзан бид ердийн эд эсийн орчинд ургаж буй уян харимхай бөмбөрцөг хэлбэрээр загварчлагдсан хавдрын бөмбөрцөг хэлбэрийн сонодинамик хариу урвалд дүн шинжилгээ хийлээ.Илүү нарийн, хавдрын үе шаттай холбоотой уян харимхай шинж чанарыг өмнөх ажилд зарим зохиогчдын олж авсан онолын болон туршилтын үр дүнд үндэслэн тодорхойлсон.Тэдгээрийн дотроос нэгэн төрлийн бус орчинд in vivo ургасан хатуу хавдрын бөмбөрцөг хэлбэрийн хувьслыг хавдрын массын хөгжлийг урьдчилан таамаглахын тулд шугаман бус механик загвар 41,43,44-ийг төрөл хоорондын динамиктай хослуулан судалсан болно.Дээр дурдсанчлан өсөлт (жишээлбэл, уян хатан бус суналт) ба үлдэгдэл стресс нь хавдрын материалын шинж чанарыг аажмаар өөрчлөхөд хүргэдэг бөгөөд ингэснээр түүний акустик хариу урвал өөрчлөгддөг.Үүнийг лавлах хэсэгт тэмдэглэх нь чухал юм.41 Хавдрын өсөлт ба хатуу стрессийн хамтарсан хувьслыг амьтны загварт хийсэн туршилтын кампанит ажил дээр харуулсан.Ялангуяа янз бүрийн үе шатанд тайрч авсан хөхний хавдрын массын хөшүүн байдлыг ижил хэмжээс бүхий бөмбөрцөг төгсгөлөг элементийн загвар дээр цахиурт ижил төстэй нөхцлөөр нөхөн үржих замаар олж авсан хөшүүн чанартай харьцуулж, урьдчилан таамагласан үлдэгдэл стрессийн талбайг харгалзан үзэх нь санал болгож буй аргыг баталж байна. загварын хүчин төгөлдөр байдал..Энэхүү ажилд өмнө нь олж авсан онолын болон туршилтын үр дүнг шинэ боловсруулсан эмчилгээний стратеги боловсруулахад ашигладаг.Ялангуяа хувьслын эсэргүүцлийн харгалзах шинж чанартай урьдчилан тооцоолсон хэмжээг энд тооцоолсон бөгөөд ингэснээр хост орчинд суулгасан хавдрын масс илүү мэдрэмтгий давтамжийн хүрээг тооцоолоход ашигласан.Үүний тулд бид хэт авианы өдөөлтөд хариу үйлдэл үзүүлэх, бөмбөрцөг хэлбэрийн резонансын үзэгдлийг онцлон тэмдэглэх нийтээр хүлээн зөвшөөрөгдсөн зарчмын дагуу акустик үзүүлэлтүүдийг харгалзан янз бүрийн үе шатанд хавдрын массын динамик зан төлөвийг судалж үзсэн. .хавдар болон хостоос хамааран эд эсийн хөшүүн байдлын өсөлтөөс хамааралтай ялгаа.
Тиймээс хорт хавдрын массыг бөмбөрцөг хэлбэрээр газар дээр нь хэрхэн том хэмжээтэй хорт хавдар ургаж байгааг харуулсан туршилтын мэдээлэлд үндэслэн эзний эргэн тойрон дахь уян харимхай орчинд \(a\) радиустай уян харимхай бөмбөрцөг хэлбэрээр загварчилсан.Бөөрөнхий координатуудыг \(\{ r,\theta ,\varphi \}\) ашиглан (\(\тета\) ба \(\varphi\) нь аномалийн өнцөг болон азимутын өнцгийг тус тус илэрхийлдэг) Зураг 1-ийг харвал хавдрын домайн эрүүл орон зайд суулгагдсан бүсийг эзэлдэг \({\маткал {V}}_{T}=\{ (r,\theta,\varphi ):r\le a\}\) хязгааргүй бүс \({\маткал { V} }_{H} = \{ (r,\theta,\varphi):r > a\}\).Нэмэлт мэдээлэл (SI) -д хандсаны үндсэн дээр олон ном зохиолд дурдсан сайн тогтсон эластодинамик суурь дээр суурилсан математик загварын бүрэн тайлбарыг 45, 46, 47, 48, бид энд тэнхлэгт тэгш хэмтэй хэлбэлзлийн горимоор тодорхойлогддог асуудлыг авч үзье.Энэ таамаглал нь хавдар болон эрүүл бүс дэх бүх хувьсагч нь азимутын координат \(\varphi\)-аас хамааралгүй бөгөөд энэ чиглэлд гажуудал үүсэхгүй гэсэн үг юм.Иймээс шилжилт ба стрессийн талбарыг хоёр скаляр потенциалаас авч болно \(\phi = \hat{\phi}\left( {r,\theta} \right)e^{{ – i \omega {\kern 1pt } t }}\) ба \(\chi = \hat{\chi }\left( {r,\theta } \right)e^{{ – i\omega {\kern 1pt} t }}\) , тэдгээр нь уртааш долгион ба шилжилтийн долгионтой тус тус хамааралтай бөгөөд давхцлын хоорондох t давхцах хугацаа \(\тета \) ба ирж буй долгионы чиглэл ба байрлалын вектор хоорондын өнцөг \({\mathbf {x})\) ( Зураг 1) ба \(\omega = 2\pi f\) нь өнцгийн давтамжийг илэрхийлнэ.Ялангуяа ослын талбарыг биеийн эзэлхүүнд тархах хавтгай долгионоор загварчлагдсан \(\phi_{H}^{(in)}\) (мөн SI системд (A.9) тэгшитгэлд нэвтрүүлсэн) хуулийн илэрхийллийн дагуу
энд \(\phi_{0}\) нь далайцын параметр юм.Бөмбөрцөг долгионы функцийг ашиглан ирж буй хавтгай долгионы (1) бөмбөрцөг тэлэлт нь стандарт аргумент юм:
Энд \(j_{n}\) нь эхний төрлийн \(n\) эрэмбийн бөмбөрцөг Бесселийн функц, \(P_{n}\) нь Лежендрийн олон гишүүнт юм.Хөрөнгө оруулалтын бөмбөрцгийн ослын долгионы нэг хэсэг нь хүрээлэн буй орчинд тархаж, ослын талбартай давхцдаг бол нөгөө хэсэг нь бөмбөрцөг дотор тархаж, чичиргээнд хувь нэмэр оруулдаг.Үүнийг хийхийн тулд \(\nabla^{2} \hat{\phi } + k_{1}^{2} {\mkern 1mu} \hat{\phi } = 0\,\ долгионы тэгшитгэлийн гармоник шийдлүүд. ) ба \ (\ nabla^{2} {\mkern 1mu} \hat{\chi } + k_{2}^{2} \hat{\chi } = 0\), жишээ нь Eringen45-аас өгсөн (мөн SI-г үзнэ үү). ) хавдар, эрүүл газар нутгийг илэрхийлж болно.Ялангуяа хост орчинд \(H\) үүссэн тархсан тэлэлтийн долгион ба изоволумын долгионууд нь тус тусын боломжит энергийг хүлээн зөвшөөрдөг:
Тэдгээрийн дотроос эхний төрлийн \(h_{n}^{(1)}\) бөмбөрцөг хэлбэртэй Ханкел функцийг гарч буй тархсан долгионыг авч үзэхэд ашигладаг бөгөөд \(\альфа_{n}\) болон \(\бета_{ n}\ ) нь үл мэдэгдэх коэффициентүүд юм.тэгшитгэлд.(2)-(4) тэгшитгэлд \(k_{H1}\) ба \(k_{H2}\) нэр томъёо нь биеийн үндсэн хэсэгт байрлах ховор ба хөндлөн долгионы долгионы тоог тус тус илэрхийлнэ ( SI-г үзнэ үү).Хавдрын доторх шахалтын талбарууд болон шилжилтүүд нь хэлбэртэй байдаг
Энд \(k_{T1}\) ба \(k_{T2}\) нь хавдрын бүсийн уртааш ба хөндлөн долгионы тоог илэрхийлдэг ба үл мэдэгдэх коэффициентүүд нь \(\гамма_{n} {\mkern 1mu}\) , \(\ eta_{n} {\mkern 1mu}\).Эдгээр үр дүнд үндэслэн, радиаль болон тойргийн шилжилтийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь 0-ээс ялгаатай бөгөөд \(u_{Hr}\) болон \(u_{H\theta}\) (\(u_{) зэрэг авч үзэж буй асуудлын эрүүл бүсүүдийн онцлог юм. H\ varphi }\ ) тэгш хэмийн таамаглал шаардлагагүй болсон) — \(u_{Hr} = \partial_{r} \left( {\phi + \partial_{r} (r\chi)) хамаарлаас олж авч болно. } \баруун) + k_}^{2 } {\mkern 1mu} r\chi\) ба \(u_{H\theta} = r^{- 1} \partial_{\theta} \left({\phi +) \partial_{r } ( r\chi ) } \right)\) \(\phi = \phi_{H}^{(in)} + \phi_{H}^{(s)}\) болон \ (\chi = \chi_ {H}^ {(s)}\) (нарийвчилсан математик гаргалтыг SI-г үзнэ үү).Үүнтэй адил \(\phi = \phi_{T}^{(s)}\) болон \(\chi = \chi_{T}^{(s)}\)-г орлуулснаар {Tr} = \partial_{r}-г буцаана. \left( {\phi + \partial_{r} (r\chi)} \right) + k_{T2}^{2} {\mkern 1mu} r\chi\) болон \(u_{T\theta} = r^{-1}\хэсэг _{\theta}\left({\phi +\partial_{r}(r\chi )}\баруун)\).
(Зүүн талд) Ослын талбар тархдаг эрүүл орчинд ургасан бөмбөрцөг хэлбэрийн хавдрын геометр, (баруун талд) Хавдрын радиусын функцээр хавдар ба эзэмшигчийн хөшүүн байдлын харьцааны харгалзах хувьсал, мэдээлсэн өгөгдөл (Каротенуто нар 41-ээс тохируулсан) In vitro шахалтын туршилтаас MDA-MB-231 эсээр тарьсан хөхний хатуу хавдраас гаргаж авсан.
Шугаман уян ба изотроп материалыг авч үзвэл эрүүл ба хавдрын бүс дэх тэг биш стрессийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд, өөрөөр хэлбэл \(\sigma_{Hpq}\) ба \(\sigma_{Tpq}\) нь ерөнхий Hooke хуулийг дагаж мөрддөг. өөр өөр Lamé модулиуд нь хост ба хавдрын уян хатан чанарыг тодорхойлдог бөгөөд \(\{ \mu_{H},\,\lambda_{H} \}\) болон \(\{ \mu_{T},\, \lambda_) гэж тэмдэглэгдсэн байдаг. {T} \ }\) (SI-д илэрхийлсэн стрессийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн бүрэн илэрхийлэлийг тэгшитгэл (A.11)-аас үзнэ үү).Тодруулбал, 41-р зураг болон 1-р зурагт үзүүлсэн өгөгдлийн дагуу өсөн нэмэгдэж буй хавдар нь эд эсийн уян хатан байдлын тогтмол өөрчлөлтийг харуулсан.Тиймээс эзэн ба хавдрын бүс дэх шилжилт ба стресс нь тодорхойгүй тогтмолуудын багц хүртэл бүрэн тодорхойлогддог \({{ \varvec{\upxi}}}_{n} = \{ \alpha_{n}, {\mkern 1mu } \ beta_{ n} {\mkern 1mu} \gamma_{n} ,\eta_{n} \}\ ) нь онолын хувьд хязгааргүй хэмжээстэй.Эдгээр коэффициент векторуудыг олохын тулд хавдар болон эрүүл хэсгүүдийн хоорондох тохиромжтой интерфэйс, хилийн нөхцлийг танилцуулсан.Хавдрын хостын интерфейс \(r = a\) төгс холбогддог гэж үзвэл шилжилт ба хүчдэлийн тасралтгүй байдал нь дараахь нөхцлийг шаарддаг.
Систем (7) нь хязгааргүй шийдтэй тэгшитгэлийн системийг бүрдүүлдэг.Нэмж дурдахад хилийн нөхцөл бүр нь аномалиас хамаарна \(\тета\).Хилийн утгын бодлогыг багасгахын тулд тус бүр нь үл мэдэгдэх \({{\varvec{\upxi}}}_{n} = \{ \alpha_) хаалттай системүүдийн \(N\) багцтай алгебрийн бүрэн бодлого болгох. {n},{ \mkern 1mu} \beta_{n} {\mkern 1mu} \gamma_{n}, \eta_{n} \}_{n = 0,…,N}\) (\ ( N \-тэй) to \infty \), онолын хувьд), тэгшитгэлийн тригонометрийн нөхцлөөс хамаарлыг арилгахын тулд интерфэйсийн нөхцлийг Лежендре олон гишүүнтүүдийн ортогональ байдлыг ашиглан сул хэлбэрээр бичдэг.Ялангуяа (7)1,2 ба (7)3,4 тэгшитгэлийг \(P_{n} \left( {\cos \theta} \right)\) ба \(P_{n}^{-ээр үржүүлнэ. 1} \left( { \cos\theta}\right)\) ба дараа нь \(0\) болон \(\pi\) хооронд математик таних тэмдэг ашиглан нэгтгэнэ:
Тиймээс (7) интерфейсийн нөхцөл нь квадрат алгебрийн тэгшитгэлийн системийг буцаадаг бөгөөд үүнийг матриц хэлбэрээр \({\mathbb{D}}_{n} (a) \cdot {{\varvec{\upxi }} хэлбэрээр илэрхийлж болно. } _{ n} = {\mathbf{q}}_{n} (a)\) ба Крамерын дүрмийг шийдэж үл мэдэгдэх \({{\varvec{\upxi}}}_{n}\ )-г ол.
Бөмбөрцөгт тархсан энергийн урсгалыг тооцоолох, түүний акустик хариу урвалын талаарх мэдээллийг хүлээн авагч орчинд тархаж буй тархсан талбайн мэдээлэлд үндэслэн авахын тулд бистатик тархалтын хэвийн хөндлөн огтлол болох акустик хэмжигдэхүүнийг сонирхож байна.Ялангуяа \(s) гэж тэмдэглэсэн тархалтын хөндлөн огтлол нь тархсан дохиогоор дамжуулж буй акустик хүч ба ослын долгионы дамжуулсан энергийн хуваагдлын хоорондын харьцааг илэрхийлдэг.Үүнтэй холбогдуулан \(\left| {F_{\infty} \left(\theta \right)} \right|^{2}\) хэлбэрийн функцын хэмжээ нь акустик механизмын судалгаанд байнга хэрэглэгддэг хэмжигдэхүүн юм. шингэн юм уу хатуу зүйлд шингэсэн Хурдас дахь биетүүдийн тархалт.Илүү нарийвчлалтайгаар, хэлбэрийн функцийн далайцыг нэгж талбайд ногдох дифференциал тархалтын хөндлөн огтлол \(ds\) гэж тодорхойлдог бөгөөд энэ нь ирж буй долгионы тархалтын чиглэлийн хэвийн хэмжээнээс ялгаатай.
Энд \(f_{n}^{pp}\) ба \(f_{n}^{ps}\) нь модаль функцийг илэрхийлдэг бөгөөд энэ нь уртааш долгион ба тархсан долгионы хүчний харьцааг илэрхийлдэг. Хүлээн авагч дахь Р долгионыг дараах илэрхийлэлээр тус тус үзүүлэв.
Хэсэгчилсэн долгионы функцийг (10) резонансын тархалтын онол (RST)49,50,51,52-ын дагуу бие даан судлах боломжтой бөгөөд энэ нь янз бүрийн горимыг судлахдаа зорилтот уян хатан чанарыг нийт төөрсөн талбараас салгах боломжтой болгодог.Энэ аргын дагуу модаль хэлбэрийн функцийг \(f_{n} = f_{n}^{(res)} + f_{n}^{(b)}\ гэсэн хоёр тэнцүү хэсгийн нийлбэр болгон задалж болно. ) нь резонансын болон резонансын бус дэвсгэр далайцтай холбоотой байна.Резонансын горимын хэлбэрийн функц нь байны хариу үйлдэлтэй холбоотой байдаг бол дэвсгэр нь ихэвчлэн тараагчийн хэлбэртэй холбоотой байдаг.Горим тус бүрийн зорилтын эхний форматыг илрүүлэхийн тулд модаль резонансын хэлбэрийн функцийн далайцыг \(\left| {f_{n}^{(res)} \left( \theta \right)} \right|\ ) уян харимхай материал дахь нэвтэршгүй бөмбөрцөгөөс бүрдэх хатуу дэвсгэрийг тооцож тооцоолно.Энэ таамаглал нь ерөнхийдөө шахалтын үлдэгдэл стрессийн улмаас хавдрын массын өсөлттэй холбоотойгоор хөшүүн чанар, нягтрал хоёулаа нэмэгддэгтэй холбоотой юм.Тиймээс өсөлтийн хүнд түвшинд, зөөлөн хавдруудад хөгжиж буй ихэнх макроскопийн хатуу хавдрын хувьд эсэргүүцлийн харьцаа \(\rho_{T} c_{1T} /\rho_{H} c_{1H}\) 1-ээс их байх төлөвтэй байна. эдүүд.Жишээлбэл, Кроускоп нар.53 нь түрүү булчирхайн эдэд хорт хавдар болон хэвийн модулийн харьцаа 4 орчим байдаг гэж мэдээлсэн бол хөхний эд эсийн дээжийн хувьд энэ үзүүлэлт 20 болж өссөн байна.Эдгээр хамаарал нь эд эсийн акустик эсэргүүцлийг зайлшгүй өөрчилдөг нь эластографийн шинжилгээгээр тодорхойлогддог54,55,56 бөгөөд хавдрын гиперпролиферацийн улмаас үүссэн орон нутгийн эдийн нягтралтай холбоотой байж болно.Энэ ялгаа нь янз бүрийн үе шатанд ургасан хөхний хавдрын блокуудыг шахах энгийн туршилтаар туршилтаар ажиглагдсан32 ба материалын дахин загварчлалыг шугаман бус өсөлттэй хавдрын төрөл зүйл хоорондын урьдчилан таамаглах загвараар сайн дагаж мөрдөж болно43,44.Хүлээн авсан хөшүүн байдлын өгөгдөл нь \(E_{T} = S\left( {1 – \nu ^{2} } \right)/a\sqrt \ томъёоны дагуу хатуу хавдрын Янгийн модулийн хувьсалтай шууд холбоотой. varepsilon\ )( 1-р зурагт үзүүлсэн шиг хоёр хатуу хавтангийн хооронд \(a\), хөшүүн чанар \(S\) ба Пуассоны харьцаа \(\nu\) бүхий бөмбөрцөг 57).Тиймээс янз бүрийн өсөлтийн түвшинд хавдар болон хостын акустик эсэргүүцлийн хэмжилтийг авах боломжтой.Тодруулбал, 1-р зурагт үзүүлсэн хэвийн эд эсийн 2 кПа модультай харьцуулахад 500-1250 мм3 хэмжээтэй хөхний хавдрын уян хатан модуль нь ойролцоогоор 10 кПа-аас 16 кПа болж өссөн байна. мэдээлсэн өгөгдөлтэй нийцэж байна.58, 59-р ишлэлүүдээс харахад хөхний эд эсийн дээж дэх даралт нь 0.25-4 кПа, өмнөх шахалт алга болдог нь тогтоогдсон.Мөн бараг шахагдашгүй эдэд Пуассоны харьцаа 41.60 байна гэж бодъё, энэ нь эзлэхүүн ихсэх тусам эд эсийн нягт мэдэгдэхүйц өөрчлөгддөггүй гэсэн үг юм.Ялангуяа хүн амын дундаж нягтрал \(\rho = 945\,{\text{kg}}\,{\text{m}}^{ – 3}\)61-ийг ашигладаг.Эдгээрийг харгалзан үзвэл хөшүүн байдал нь дараах илэрхийлэлийг ашиглан дэвсгэр горимд шилжиж болно.
Үл мэдэгдэх тогтмолыг \(\widehat{{\varvec{\upxi})))_{n} = \{\delta_{n} ,\upsilon_{n} \}\) тасралтгүй байдлыг харгалзан тооцоолж болно. хазайлт ( 7 )2,4, өөрөөр хэлбэл \(\widehat{{\mathbb{D}}}_{n} (a) \cdot \widehat{({\varvec{\upxi}} алгебрийн системийг шийдэх замаар. } } _{n } = \widehat{{\mathbf{q}}}_{n} (a)\) насанд хүрээгүй хүүхдүүдийг оролцуулсан\(\widehat{{\mathbb{D}}}_{n} (a) = \ { { \ mathbb{D}}_{n} (a)\}_{{\{ (1,3),(1,3)\} }}\) ба харгалзах хялбаршуулсан баганын вектор\(\widehat) { {\mathbf {q}}}_{n} (а)\) тэгшитгэлийн үндсэн мэдлэгийг өгдөг, резонансын горимын функцийн хоёр далайц \(\left| {f_{n}^{{. \left( {res} \right)\,pp}} \left( \theta \right)} \right| = \left|{f_{n}^{pp} \left( \theta \right) – f_{ n}^{pp(b)} \left( \theta \right)} \right|\) ба \( \left|{f_{n}^{{\left( {res} \right)\,ps} } \left( \theta \right)} \right|= \left|{f_{n}^{ps} \left( \theta \right) – f_{n}^{ps(b)} \left( \ theta \right)} \right|\) нь P долгионы өдөөлт ба P ба S долгионы тусгалыг тус тус илэрхийлдэг.Цаашилбал, эхний далайцыг \(\тета = \пи\), хоёр дахь далайцыг \(\тета = \пи/4\) гэж тооцсон.Төрөл бүрийн найрлагын шинж чанарыг ачаалах замаар.Зураг 2-оос харахад 15 мм хүртэлх диаметртэй хавдрын бөмбөрцөг хэлбэрийн резонансын шинж чанарууд нь голчлон 50-400 кГц давтамжийн зурваст төвлөрч байгаа нь резонансын хавдрын өдөөлтийг өдөөхөд бага давтамжийн хэт авиан ашиглах боломжтойг харуулж байна.эсүүд.Маш их.Энэ давтамжийн зурваст RST шинжилгээгээр 1-ээс 6-р горимд зориулсан нэг горимт формантуудыг илрүүлсэн бөгөөд үүнийг Зураг 3-т онцолсон болно. Энд pp- болон ps-тарсан долгион хоёулаа эхний төрлийн формантуудыг харуулж байгаа бөгөөд энэ нь маш бага давтамжид тохиолддог бөгөөд энэ нь 1 горимын хувьд ойролцоогоор 20 кГц, n = 6-ийн хувьд ойролцоогоор 60 кГц, бөмбөрцгийн радиусын хувьд мэдэгдэхүйц ялгаа байхгүй байна.Дараа нь резонансын функц ps задарч, том далайцтай pp формантын хослол нь 60 кГц-ийн давтамжийг хангаж, горимын тоо нэмэгдэх тусам илүү өндөр давтамжийн шилжилтийг харуулдаг.Бүх шинжилгээг Mathematica®62 тооцоолох программ хангамж ашиглан хийсэн.
Янз бүрийн хэмжээтэй хөхний хавдрын модулиас олж авсан арын тархалтын хэлбэрийн функцийг 1-р зурагт үзүүлсэн бөгөөд хамгийн өндөр тархалтын туузыг горимын суперпозицияг харгалзан онцлон тэмдэглэв.
\(n = 1\)-ээс \(n = 6\) хүртэлх сонгосон горимуудын резонансын янз бүрийн хэмжээтэй хавдрын P долгионы өдөөлт ба тусгалаар тооцсон (\(\зүүн | {f_{ n} ^-аас хар муруй) {{\ left( {res} \right)\,pp}} \left( \pi \right)} \right| {f_{n}^{pp} \left ( \pi \ баруун) –. f_{n }^{pp(b)} \left( \pi \right)} \right|\)) ба P долгионы өдөөлт ба S долгионы тусгал (модал хэлбэрийн функцээр өгөгдсөн саарал муруй \( \left | { f_{n }^{{\left( {res} \right)\,ps}} \left( {\pi /4} \right)} \right {f_{n} ^{ ps}. \left( {\pi /4} \right) – f_{n}^{ps(b)} \left( {\pi /4} \right)} \right |\)).
Холын талбайн тархалтын нөхцөлийг ашиглан хийсэн энэхүү урьдчилсан шинжилгээний үр дүн нь бичил чичиргээний стрессийн массад үзүүлэх нөлөөг судлахын тулд дараах тоон загварчлалаар хөтчийн тусгай давтамжийг сонгоход чиглүүлж болно.Үр дүнгээс үзэхэд оновчтой давтамжийн тохируулга нь хавдрын өсөлтийн үе шатаас хамаарч тодорхойлогддог бөгөөд өсөлтийн загваруудын үр дүнг ашиглан эд эсийн өөрчлөлтийг зөв таамаглахын тулд өвчний эмчилгээнд ашигладаг биомеханик стратегийг тогтоох боломжтой болохыг харуулж байна.
Нанотехнологийн томоохон дэвшил нь шинжлэх ухааны нийгэмлэгийг in vivo хэрэглээнд зориулан жижигрүүлсэн, бага инвазив эмнэлгийн төхөөрөмжийг хөгжүүлэх шинэ шийдэл, аргыг хайж олоход түлхэц өгч байна.Энэ хүрээнд LOF технологи нь оптик утаснуудын чадавхийг өргөжүүлэх гайхалтай чадварыг харуулж, амьдралын шинжлэх ухааны хэрэглээнд зориулагдсан шинэ бага инвазив шилэн кабелийн төхөөрөмжийг хөгжүүлэх боломжийг олгосон21, 63, 64, 65. 2D болон 3D материалыг нэгтгэх санаа Хүссэн химийн, биологийн болон оптик шинж чанар бүхий оптик утаснуудын 25 ба/эсвэл төгсгөлийн 64 нано хэмжээст орон зайн бүрэн хяналттай байх нь шилэн кабелийн нанооптодын шинэ анги гарч ирэхэд хүргэдэг.оношлогоо, эмчилгээний өргөн хүрээний функцтэй.Сонирхолтой нь, геометрийн болон механик шинж чанар (жижиг хөндлөн огтлол, том харьцаа, уян хатан байдал, бага жин) болон материалын био нийцтэй байдал (ихэвчлэн шил эсвэл полимер) зэргээс шалтгаалан оптик утаснууд нь зүү, катетерт оруулахад маш тохиромжтой байдаг.Эмнэлгийн хэрэглээ20, "зүү эмнэлэг"-ийн тухай шинэ алсын харааг бий болгож байна (Зураг 4-ийг үз).
Үнэн хэрэгтээ, LOF технологийн олгосон эрх чөлөөний түвшингээс шалтгаалан янз бүрийн металл ба/эсвэл диэлектрик материалаар хийсэн микро болон нано бүтцийг нэгтгэх замаар оптик утаснуудыг ихэвчлэн резонансын горимын өдөөлтийг дэмждэг тусгай хэрэглээнд зориулж зохих ёсоор ажиллуулах боломжтой., Гэрлийн талбар 21 хүчтэй байрлалтай.Хими ба/эсвэл биологийн боловсруулалт63, ухаалаг полимер зэрэг мэдрэмтгий материалыг нэгтгэх зэрэг нь дэд долгионы хэмжүүрээр гэрлийг хязгаарлах нь гэрэл ба бодисын харилцан үйлчлэлийн хяналтыг сайжруулж, эмчилгээний зориулалтаар ашиглах боломжтой.Нэгдсэн бүрэлдэхүүн хэсэг/материалын төрөл, хэмжээг сонгох нь илрэх физик, биологи, химийн үзүүлэлтээс хамаарна21,63.
LOF мэдрэгчийг биеийн тодорхой хэсэгт чиглүүлсэн эмнэлгийн зүүгээр нэгтгэснээр орон нутгийн шингэн болон эд эсийн биопсиг in vivo хийж, орон нутгийн эмчилгээг нэгэн зэрэг хийх, гаж нөлөөг бууруулж, үр ашгийг нэмэгдүүлэх боломжийг олгоно.Боломжит боломжууд нь хорт хавдар зэрэг эргэлтийн янз бүрийн биомолекулуудыг илрүүлэх явдал юм.биомаркер буюу микроРНХ (миРНХ)67, Раман спектроскопи (SERS)31, өндөр нарийвчлалтай фотоакустик дүрслэл22,28,68, лазер мэс засал, аблаци69, гэрлийн 27 болон туяа ашиглан орон нутагт хүргэх эм зэрэг шугаман болон шугаман бус спектроскопи ашиглан хорт хавдрын эдийг тодорхойлох хүний ​​биед зүүг автоматаар чиглүүлэх20.Оптик утас ашиглах нь цахилгаан холболтын хэрэгцээ, цахилгаан соронзон хөндлөнгийн оролцоо зэрэг электрон бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд суурилсан "сонгодог" аргын ердийн сул талуудаас зайлсхийдэг ч энэ нь янз бүрийн LOF мэдрэгчийг үр дүнтэй нэгтгэх боломжийг олгодог гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. систем.нэг эмнэлгийн зүү.Бохирдол, оптик хөндлөнгийн оролцоо, янз бүрийн функцүүдийн хоорондын харилцан үйлчлэлийг үүсгэдэг физик саад зэрэг хортой нөлөөллийг бууруулахад онцгой анхаарал хандуулах хэрэгтэй.Гэсэн хэдий ч дурдсан олон функц нэгэн зэрэг идэвхтэй байх албагүй нь бас үнэн юм.Энэ тал нь наад зах нь хөндлөнгийн оролцоог багасгах боломжийг олгодог бөгөөд ингэснээр датчик бүрийн гүйцэтгэл, процедурын нарийвчлалд үзүүлэх сөрөг нөлөөллийг хязгаарладаг.Эдгээр бодол нь "эмнэлэгт зүү" гэсэн ойлголтыг амьдралын шинжлэх ухааны дараагийн үеийн эмчилгээний зүүний бат бөх суурийг тавих энгийн алсын хараа гэж үзэх боломжийг бидэнд олгодог.
Энэ нийтлэлд авч үзсэн тусгай хэрэглээний талаар бид дараагийн хэсэгт эмнэлгийн зүүний хэт авианы долгионыг тэнхлэгийн дагуу тархах замаар хүний ​​эд эсэд чиглүүлэх чадварыг тоон аргаар судлах болно.
Усаар дүүргэж, зөөлөн эдэд оруулсан эмнэлгийн зүүгээр хэт авианы долгионы тархалтыг (5а-р зураг дээрх диаграммыг үзнэ үү) Comsol Multiphysics программ хангамжийг хязгаарлагдмал элементийн арга (FEM)70 дээр үндэслэн загварчилсан бөгөөд зүү болон эдийг загварчилсан. шугаман уян орчин гэж .
Зураг 5b-д дурдсанаар зүүг эмнэлгийн зүүнд зориулсан стандарт материал болох зэвэрдэггүй гангаар хийсэн хөндий цилиндр (мөн "суваг" гэж нэрлэдэг) хэлбэрээр загварчилсан болно71.Тодруулбал, Янгийн модуль E = 205 GPa, Пуассоны харьцаа ν = 0.28, нягтрал ρ = 7850 кг m -372.73-аар загварчилсан.Геометрийн хувьд зүү нь урт L, дотоод диаметр D (мөн "цэвэрлэг" гэж нэрлэдэг), хананы зузаан t-ээр тодорхойлогддог.Түүнчлэн зүүний үзүүрийг уртааш чиглэлд (z) α өнцгөөр налуу гэж үзнэ.Усны хэмжээ нь үндсэндээ зүүний дотоод хэсгийн хэлбэртэй тохирч байна.Энэхүү урьдчилсан шинжилгээнд зүүг бүх загварчлалын үед 85 мм-д тогтмол хэвээр байгаа r радиустай бөмбөрцөг хэлбэрээр загварчилсан эдийн бүсэд (тодорхойгүй хугацаагаар сунадаг) бүрэн дүрэгдсэн гэж үзсэн.Илүү нарийвчилсан байдлаар бид бөмбөрцөг хэлбэртэй бүсийг төгс тохирсон давхарга (PML) -аар дуусгах бөгөөд энэ нь наад зах нь "төсөөлөл" хил хязгаараас туссан хүсээгүй долгионыг багасгадаг.Дараа нь бид бөмбөрцөг хүрээний хилийг зүүгээс хангалттай хол зайд байрлуулахын тулд тооцооллын шийдэлд нөлөөлөхгүй байхаар радиус rs-ийг сонгосон бөгөөд симуляцийн тооцооллын зардалд нөлөөлөхгүй.
Зүүг геометрийн доод хил дээр f давтамж ба далайцын гармоник уртааш шилжилтийг хэрэглэнэ;Энэ нөхцөл байдал нь загварчилсан геометрт хэрэглэсэн оролтын өдөөлтийг илэрхийлдэг.Зүүний үлдсэн хил хязгаарт (эд, устай харьцах) хүлээн зөвшөөрөгдсөн загвар нь хоёр физик үзэгдлийн хоорондын хамаарлыг багтаасан гэж үздэг бөгөөд тэдгээрийн нэг нь бүтцийн механиктай холбоотой (зүүний талбайн хувьд) ба нөгөө нь бүтцийн механик .(цусны бүсийн хувьд), тиймээс акустикт холбогдох нөхцөлийг (ус ба ацикуляр бүсийн хувьд) ногдуулдаг74.Ялангуяа зүүний суудалд хэрэглэсэн жижиг чичиргээ нь жижиг хүчдэлийн цочролыг үүсгэдэг;Иймээс зүү нь уян харимхай орчин шиг ажилладаг гэж үзвэл шилжилтийн U векторыг эластодинамик тэнцвэрийн тэгшитгэлээс (Навье) тооцоолж болно75.Зүүний бүтцийн хэлбэлзэл нь түүний доторх усны даралтын өөрчлөлтийг үүсгэдэг (манай загварт хөдөлгөөнгүй гэж үздэг), үүний үр дүнд дууны долгион зүүний дагуу тархаж, Гельмгольцын тэгшитгэлийг үндсэндээ дагаж мөрддөг76.Эцэст нь хэлэхэд, эд эсэд үзүүлэх шугаман бус нөлөөлөл нь үл тоомсорлодог ба шилжилтийн долгионы далайц нь даралтын долгионы далайцаас хамаагүй бага гэж үзвэл Гельмгольцын тэгшитгэлийг зөөлөн эдэд акустик долгионы тархалтыг загварчлахад бас ашиглаж болно.Ингэж ойртсоны дараа эдийг 1000 кг/м3 нягттай, 1540 м/с дууны хурдтай шингэн гэж үздэг77 (давтамжаас хамааралтай чийгшүүлэх нөлөөг үл тоомсорлодог).Эдгээр хоёр физик талбарыг холбохын тулд хатуу ба шингэний хил дээрх хэвийн хөдөлгөөний тасралтгүй байдлыг хангах, хатуу биетийн хил дээр перпендикуляр даралт ба хүчдэлийн хоорондох статик тэнцвэрт байдал, биетийн хил дээрх тангенциал хүчдэлийг хангах шаардлагатай. шингэн нь тэгтэй тэнцүү байх ёстой.75 .
Шинжилгээнд бид хөдөлгөөнгүй нөхцөлд зүү дагуух акустик долгионы тархалтыг судалж, зүүний геометрийн эд эсийн доторх долгион ялгаруулахад үзүүлэх нөлөөг анхаарч үздэг.Ялангуяа бид зүүний дотоод диаметр D, урт L ба налуу өнцгийн α нөлөөллийг судалж, судалсан бүх тохиолдлуудад t зузааныг 500 μм-д тогтмол байлгасан.Энэ t-ийн утга нь арилжааны зүүний ердийн стандарт ханын зузаан 71-тэй ойролцоо байна.
Ерөнхий байдлыг алдалгүйгээр зүүний сууринд хэрэглэсэн гармоник шилжилтийн f давтамжийг 100 кГц-тэй тэнцүү авч, далайц A нь 1 мкм байв.Тодруулбал, давтамжийг 100 кГц болгон тохируулсан нь "Өсөлтөөс хамааралтай хэт авианы давтамжийг тооцоолохын тулд бөмбөрцөг хэлбэрийн хавдрын массын тархалтын шинжилгээ" хэсэгт өгөгдсөн аналитик тооцоололтой нийцэж байна. 50-400 кГц давтамжийн хүрээ, хамгийн том тархалтын далайц нь 100-200 кГц орчим бага давтамжтай төвлөрдөг (2-р зургийг үз).
Анхны судлагдсан параметр нь зүүний дотоод диаметр D байв.Тохиромжтой болгохын тулд зүүний хөндий дэх акустик долгионы уртын бүхэл тоогоор тодорхойлогддог (өөрөөр хэлбэл усанд λW = 1.5 мм).Үнэн хэрэгтээ өгөгдсөн геометрээр тодорхойлогддог төхөөрөмжүүдийн долгионы тархалтын үзэгдлүүд (жишээлбэл, долгионы хөтлүүр) нь тархалтын долгионы долгионы урттай харьцуулахад ашигласан геометрийн онцлог шинж чанараас хамаардаг.Нэмж дурдахад, эхний шинжилгээнд зүүгээр дамжих акустик долгионы тархалтад D диаметрийн нөлөөг илүү сайн онцлон тэмдэглэхийн тулд бид хавтгай үзүүрийг авч үзээд α = 90 ° өнцгийг тогтоов.Энэ шинжилгээний явцад зүү L уртыг 70 мм-ээр тогтоов.
Зураг дээр.6а-д дууны дундаж эрчмийг хэмжээсгүй хуваарийн параметрийн SD функцээр харуулав, өөрөөр хэлбэл зүүний харгалзах үзүүр дээр төвлөрсөн 10 мм-ийн радиустай бөмбөрцөгт үнэлэгдсэн D = λW/SD.SD масштабын параметр нь 2-оос 6 хүртэл өөрчлөгддөг, өөрөөр хэлбэл бид D утгыг 7.5 мм-ээс 2.5 мм (f = 100 кГц) гэж үздэг.Мөн энэ хүрээ нь зэвэрдэггүй ган эмнэлгийн зүү 71 стандарт утгыг агуулдаг.Хүлээгдэж буйгаар зүүний дотоод диаметр нь зүүгээр ялгарах дууны эрчмд нөлөөлж, хамгийн их утга (1030 Вт/м2) нь D = λW/3 (өөрөөр хэлбэл D = 5 мм) -д тохирох бөгөөд буурах хандлагатай байна. диаметр.D диаметр нь геометрийн параметр бөгөөд эмнэлгийн хэрэгслийн инвазив чанарт нөлөөлдөг тул оновчтой утгыг сонгохдоо энэ чухал талыг үл тоомсорлож болохгүй.Иймээс D-ийн бууралт нь эд эсэд акустик эрчмийг бага дамжуулж байгаатай холбоотой боловч дараах судалгаануудын хувьд D = λW/5, өөрөөр хэлбэл D = 3 мм (f = 100 kHz-ийн 11G71 стандарттай тохирч байна) , төхөөрөмжийн интрузив байдал болон дууны эрчмийг дамжуулах (дунджаар 450 Вт/м2) хооронд боломжийн буулт гэж үздэг.
Зүүний дотоод диаметр (a), урт (б) ба налуу өнцөг α (c) зэргээс хамаарч зүүний үзүүрээс ялгарах дууны дундаж эрчим (хавтгай гэж үзнэ).(a, c) дахь урт нь 90 мм, (b, c) диаметр нь 3 мм байна.
Шинжилгээ хийх дараагийн параметр бол зүүний урт L. Өмнөх жишээн дээр бид ташуу өнцгийг α = 90° гэж авч үзсэн бөгөөд уртыг усан дахь долгионы уртын үржвэр болгон хуваасан, өөрөөр хэлбэл L = SL λW гэж үзнэ. .Хэмжээгүй хуваарийн параметр SL нь 3-аас 7-оор өөрчлөгддөг тул зүүний үзүүрээс ялгарах дууны дундаж эрчмийг 4.5-аас 10.5 мм-ийн урттай тооцоолно.Энэ хүрээ нь арилжааны зүүний ердийн утгыг агуулдаг.Үр дүнг зурагт үзүүлэв.6б, зүүний урт L нь эд эсэд дууны эрчмийг дамжуулахад ихээхэн нөлөө үзүүлдэг болохыг харуулж байна.Тодруулбал, энэ параметрийг оновчтой болгосноор дамжуулалтыг ойролцоогоор дарааллаар сайжруулах боломжтой болсон.Үнэн хэрэгтээ дүн шинжилгээ хийсэн уртын мужид дууны дундаж эрчим нь SL = 4 (өөрөөр хэлбэл, L = 60 мм) үед орон нутгийн хамгийн ихдээ 3116 Вт/м2, нөгөө нь SL = 6 (өөрөөр хэлбэл, L = 90) -тай тохирч байна. мм).
Цилиндр геометрийн хэт авианы тархалтад зүүний диаметр ба уртын нөлөөг шинжлэн судалсны дараа бид эд эсэд дууны эрчмийг дамжуулахад налуу өнцгийн нөлөөнд анхаарлаа хандуулав.Шилэн үзүүрээс гарч буй дууны дундаж эрчмийг α өнцгийн функцээр үнэлж, түүний утгыг 10 ° (хурц үзүүр) -ээс 90 ° (хавтгай үзүүр) болгон өөрчилсөн.Энэ тохиолдолд зүүний үзүүрийг тойруулан нэгтгэх бөмбөрцгийн радиус нь 20 мм байсан тул α-ийн бүх утгын хувьд зүүний үзүүрийг дунджаас тооцсон эзлэхүүнд оруулсан болно.
Зурагт үзүүлсэн шиг.6c, үзүүрийг хурцлах үед, өөрөөр хэлбэл, α нь 90 ° -аас эхлэн буурах үед дамжуулах дууны эрч хүч нэмэгдэж, ойролцоогоор 1.5 × 105 Вт/м2 хамгийн их утгад хүрдэг бөгөөд энэ нь α = 50 ° -тай тохирч байна, өөрөөр хэлбэл, 2. хавтгай төлөвтэй харьцуулахад их хэмжээний дараалал юм.Цаашид үзүүрийг хурцалж (өөрөөр хэлбэл, α-аас 50 хэмээс доош) дууны эрч хүч буурч, хавтгай үзүүртэй харьцуулахуйц хэмжээнд хүрдэг.Гэсэн хэдий ч бид симуляци хийхдээ олон төрлийн налуу өнцгийг авч үзсэн ч зүүг эдэд оруулахад хялбар болгохын тулд үзүүрийг хурцлах шаардлагатай гэдгийг анхаарч үзэх нь зүйтэй юм.Үнэн хэрэгтээ, жижиг налуу өнцөг (ойролцоогоор 10 °) нь эд эсийг нэвтрүүлэхэд шаардагдах хүчийг 78 бууруулдаг.
Эд эс дотор дамжих дууны эрчмийн утгаас гадна налуу өнцөг нь долгионы тархалтын чиглэлд нөлөөлдөг бөгөөд үүнийг Зураг 7a (хавтгай үзүүрийн хувьд) ба 3б (10°-ийн хувьд)-д үзүүлсэн дууны даралтын түвшний графикт үзүүлэв. ).налуу үзүүр), параллель Уртааш чиглэлийг тэгш хэмийн хавтгайд үнэлдэг (yz, 5-р зураг).Эдгээр хоёр хүчин зүйлийн туйлын хувьд дууны даралтын түвшин (1 мкПа гэж нэрлэдэг) голчлон зүүний хөндийд (жишээ нь усанд) төвлөрч, эдэд цацруулдаг.Илүү дэлгэрэнгүй, хавтгай үзүүртэй тохиолдолд (Зураг 7а) дууны даралтын түвшний тархалт нь уртааш чиглэлтэй харьцуулахад төгс тэгш хэмтэй байдаг бөгөөд биеийг дүүргэх усаар зогсох долгионыг ялгаж болно.Долгион нь уртаашаа (z тэнхлэг) чиглүүлж, далайц нь усан дахь хамгийн их утгад (ойролцоогоор 240 дБ) хүрч, хөндлөн чиглэлд буурдаг бөгөөд энэ нь зүүний төвөөс 10 мм-ийн зайд ойролцоогоор 20 дБ сулрахад хүргэдэг.Хүлээгдэж байсанчлан, үзүүртэй үзүүрийг (Зураг 7б) оруулснаар энэ тэгш хэмийг эвдэж, зогсож буй долгионы эсрэг зангилаанууд зүүний үзүүрийн дагуу "газайлт" хийдэг.Энэ тэгш бус байдал нь өмнө дурьдсанчлан зүүний үзүүрийн цацрагийн эрчмд нөлөөлдөг бололтой (Зураг 6в).Энэ талыг илүү сайн ойлгохын тулд акустик эрчмийг зүүний тэгш хэмийн хавтгайд байрлах ба зүүний үзүүрээс 10 мм-ийн зайд байрлах зүүний уртааш чиглэлд ортогональ зүссэн шугамын дагуу үнэлэв ( үр дүнг Зураг 7c).Тодруулбал, 10°, 20° ба 30° ташуу өнцгөөр үнэлэгдсэн дууны эрчмийн тархалтыг (цэнхэр, улаан, ногоон өнгийн хатуу шугамууд) хавтгай төгсгөлийн ойролцоох тархалттай (хар цэгэн муруй) харьцуулсан.Хавтгай үзүүртэй зүүтэй холбоотой эрчим хүчний хуваарилалт нь зүүний төв хэсэгт тэгш хэмтэй харагдаж байна.Тодруулбал, төв хэсэгт ойролцоогоор 1420 Вт/м2 утгыг авч, ~8 мм-ийн зайд 300 Вт/м2 хальж, дараа нь ~30 мм-ийн зайд 170 Вт/м2 хүртэл буурдаг. .Үзүүр нь үзүүртэй болох тусам төв дэлбээ нь янз бүрийн эрчимтэй илүү олон дэлбээнд хуваагддаг.Бүр тодруулбал, α нь 30 ° байх үед зүүний үзүүрээс 1 мм-ийн зайд хэмжсэн профиль дээр гурван дэлбээ тодорхой ялгагдах боломжтой байв.Төв хэсэг нь зүүний бараг төвд байрладаг бөгөөд тооцоолсон утга нь 1850 Вт / м2, баруун талд нь төвөөс 19 мм орчим зайд 2625 Вт / м2 хүрдэг.α = 20°-д 2 үндсэн дэлбээг байна: 1785 Вт/м2-д −12 мм-д, 1524 Вт/м2-т 14 мм-ийн нэг.Үзүүр нь хурц болж, өнцөг нь 10 ° хүрэх үед -20 мм орчимд хамгийн ихдээ 817 Вт / м2 хүрч, профилын дагуу арай бага эрчимтэй гурван өөр дэлбэн харагдана.
Хавтгай үзүүр (a) ба 10° налуу (b) бүхий зүүний y–z тэгш хэмийн хавтгай дахь дууны даралтын түвшин.(в) Зүүний уртын чиглэлд перпендикуляр зүсэгдсэн шугамын дагуу зүүний үзүүрээс 10 мм-ийн зайд, тэгш хэмийн yz хавтгайд хэвтэж буй дууны эрчмийн тархалтыг тооцоолсон.L урт нь 70 мм, D диаметр нь 3 мм байна.
Эдгээр үр дүнг нэгтгэн үзвэл, эмнэлгийн зүү нь 100 кГц давтамжтай хэт авиаг зөөлөн эдэд дамжуулахад үр дүнтэй болохыг харуулж байна.Гарч буй дууны эрч хүч нь зүүний геометрээс хамаардаг бөгөөд 1000 Вт / м2 (10 мм-ийн зайд) хүртэлх утгыг оновчтой болгох боломжтой (эцсийн төхөөрөмжийн инвазив чанараас үүдэлтэй хязгаарлалтыг харгалзан).зүүний ёроолд тавих 1. Микрометрийн офсетийн хувьд зүүг хязгааргүй сунасан зөөлөн эдэд бүрэн оруулсан гэж үзнэ.Ялангуяа налуу өнцөг нь эд эс дэх дууны долгионы тархалтын эрч хүч, чиглэлд хүчтэй нөлөөлдөг бөгөөд энэ нь юуны түрүүнд зүүний үзүүрийг зүсэх ортогональ байдалд хүргэдэг.
Эмнэлгийн инвазив бус аргуудыг ашиглахад суурилсан хавдрын эмчилгээний шинэ стратеги боловсруулахад дэмжлэг үзүүлэхийн тулд хавдрын орчинд бага давтамжийн хэт авианы тархалтыг аналитик болон тооцооллын аргаар шинжилсэн.Тодруулбал, судалгааны эхний хэсэгт эластодинамик түр зуурын шийдэл нь массын давтамжийн мэдрэмжийг судлахын тулд мэдэгдэж буй хэмжээ, хөшүүн чанар бүхий хатуу хавдрын бөмбөрцөгт хэт авианы долгионы тархалтыг судлах боломжийг бидэнд олгосон.Дараа нь хэдэн зуун килогерц давтамжийн давтамжийг сонгож, эмнэлгийн зүүний хөтөч ашиглан хавдрын орчинд чичиргээний стрессийг орон нутгийн хэрэглээнд акустик дамжуулалтыг тодорхойлдог дизайны үндсэн параметрүүдийн нөлөөллийг судлах замаар тоон загварчлалаар загварчилсан болно. багажийн хүчин чадал байгаль орчинд .Үр дүн нь эмнэлгийн зүүг эд эсийг хэт авианаар цацрагаар үр дүнтэй ашиглах боломжтойг харуулж байгаа бөгөөд түүний эрчим нь зүүний геометрийн параметртэй нягт холбоотой бөгөөд үүнийг ажлын акустик долгионы урт гэж нэрлэдэг.Үнэн хэрэгтээ эдээр дамжих цацрагийн эрч хүч зүүний дотоод диаметр ихсэх тусам нэмэгдэж, диаметр нь долгионы уртаас гурав дахин их байх үед дээд тал нь хүрдэг.Зүүний урт нь өртөлтийг оновчтой болгохын тулд тодорхой хэмжээний эрх чөлөөг өгдөг.Зүүний уртыг үйл ажиллагааны долгионы уртын тодорхой үржвэрт (ялангуяа 4 ба 6) тохируулсан тохиолдолд сүүлийн үр дүн үнэхээр ихэсдэг.Сонирхолтой нь давтамжийн хүрээний хувьд оновчтой диаметр, уртын утгууд нь стандарт арилжааны зүүг ашигладагтай ойролцоо байдаг.Зүүний хурц байдлыг тодорхойлдог налуу өнцөг нь ялгаруулалтад нөлөөлж, 50 ° орчим оргилдоо хүрч, 10 ° орчимд сайн гүйцэтгэлийг хангадаг бөгөөд үүнийг арилжааны зүү хийхэд ихэвчлэн ашигладаг..Симуляцийн үр дүнг эмнэлгийн интранзины оношлогооны платформыг хэрэгжүүлэх, оновчтой болгоход чиглүүлж, оношилгоо, эмчилгээний хэт авиан шинжилгээг бусад төхөөрөмжийн эмчилгээний шийдлүүдтэй нэгтгэж, хамтарсан нарийн анагаах ухааны интервенцүүдийг хэрэгжүүлэхэд ашиглана.
Koenig IR, Fuchs O, Hansen G, von Mutius E. and Kopp MV Нарийвчлалтай эм гэж юу вэ?евро, гадаад.Сэтгүүл 50, 1700391 (2017).
Коллинз, ФС болон Вармус, Х. Нарийвчлалтай анагаах ухааны шинэ санаачлагууд.N. Eng.J. Анагаах ухаан.372, 793–795 (2015).
Ху, В., Марки, МК, Ван, Анагаах ухаан.Нарийвчлалтай анагаах ухааны эрин үеийн биоанагаахын дүрслэлийн мэдээлэл зүй: ололт амжилт, сорилт, боломжууд.Саатал.эм.мэдээлэх.Туслах профессор.20(6), 1010–1013 (2013).
Гарравэй, LA, Verweij, J. & Ballman, KV Precision oncology: тойм.J. Клиникийн.Онкол.31, 1803–1805 (2013).
Wiwatchaitawee, K., Quarterman, J., Geary, S., and Salem, A. Нано бөөмс дээр суурилсан хүргэх системийг ашиглан глиобластома (GBM) эмчилгээг сайжруулах.AAPS PharmSciTech 22, 71 (2021).
Aldape K, Zadeh G, Mansouri S, Reifenberger G болон von Daimling A. Glioblastoma: эмгэг судлал, молекулын механизм ба маркерууд.Акта невропатологи.129(6), 829–848 (2015).
Буш, NAO, Chang, SM болон Berger, MS Глиомагийн эмчилгээний өнөөгийн ба ирээдүйн стратеги.мэдрэлийн мэс засал.Эд.40, 1–14 (2017).