გმადლობთ Nature.com-ის მონახულებისთვის.თქვენ იყენებთ ბრაუზერის ვერსიას შეზღუდული CSS მხარდაჭერით.საუკეთესო გამოცდილებისთვის, გირჩევთ გამოიყენოთ განახლებული ბრაუზერი (ან გამორთოთ თავსებადობის რეჟიმი Internet Explorer-ში).გარდა ამისა, მუდმივი მხარდაჭერის უზრუნველსაყოფად, ჩვენ ვაჩვენებთ საიტს სტილის და JavaScript-ის გარეშე.
სლაიდერები, რომლებიც აჩვენებს სამ სტატიას თითო სლაიდზე.გამოიყენეთ უკანა და შემდეგი ღილაკები სლაიდებში გადასაადგილებლად, ან სლაიდის კონტროლერის ღილაკები ბოლოს თითოეულ სლაიდში გადასაადგილებლად.
ფიზიკისა და სიცოცხლის მეცნიერებების ინტერდისციპლინურ კვეთაზე დაყრდნობით, ზუსტი მედიცინაზე დაფუძნებულმა დიაგნოსტიკურმა და თერაპიულმა სტრატეგიებმა ბოლო დროს დიდი ყურადღება მიიპყრო მედიცინის ბევრ დარგში ახალი საინჟინრო მეთოდების პრაქტიკული გამოყენების გამო, განსაკუთრებით ონკოლოგიაში.ამ ფარგლებში, ულტრაბგერის გამოყენება სიმსივნეებში კიბოს უჯრედებზე თავდასხმის მიზნით, სხვადასხვა მასშტაბის შესაძლო მექანიკური დაზიანების გამოწვევის მიზნით, მთელ მსოფლიოში მეცნიერთა მზარდ ყურადღებას იპყრობს.ამ ფაქტორების გათვალისწინებით, ელასტოდინამიკური დროის გადაწყვეტილებებისა და რიცხვითი სიმულაციების საფუძველზე, წარმოგიდგენთ ქსოვილებში ულტრაბგერითი გავრცელების კომპიუტერული სიმულაციის წინასწარ შესწავლას, რათა შევარჩიოთ შესაფერისი სიხშირეები და სიმძლავრეები ადგილობრივი დასხივებით.ლაბორატორიის On-Fiber ტექნოლოგიის ახალი დიაგნოსტიკური პლატფორმა, სახელწოდებით საავადმყოფოს ნემსი და უკვე დაპატენტებული.მიჩნეულია, რომ ანალიზის შედეგებმა და მათთან დაკავშირებულმა ბიოფიზიკურმა შეხედულებებმა შეიძლება გზა გაუხსნას ახალი ინტეგრირებული დიაგნოსტიკური და თერაპიული მიდგომებისთვის, რომლებსაც შეუძლიათ ცენტრალური როლი შეასრულონ მომავალში ზუსტი მედიცინის გამოყენებაში, ფიზიკის სფეროებიდან გამომდინარე.იწყება მზარდი სინერგია ბიოლოგიას შორის.
კლინიკური აპლიკაციების დიდი რაოდენობის ოპტიმიზაციით, თანდათანობით დაიწყო პაციენტებზე გვერდითი ეფექტების შემცირების აუცილებლობა.ამ მიზნით, ზუსტი მედიცინა1, 2, 3, 4, 5 გახდა სტრატეგიული მიზანი პაციენტებისთვის მიწოდებული წამლების დოზის შესამცირებლად, არსებითად ორი ძირითადი მიდგომის შემდეგ.პირველი ეფუძნება მკურნალობას, რომელიც შექმნილია პაციენტის გენომის პროფილის მიხედვით.მეორე, რომელიც ხდება ოქროს სტანდარტი ონკოლოგიაში, მიზნად ისახავს თავიდან აიცილოს წამლის მიწოდების სისტემური პროცედურები წამლის მცირე რაოდენობით გამოყოფის მცდელობით, და ამავე დროს გაზარდოს სიზუსტე ადგილობრივი თერაპიის გამოყენებით.საბოლოო მიზანია აღმოიფხვრას ან მინიმუმამდე დაიყვანოს მრავალი თერაპიული მიდგომის უარყოფითი ეფექტი, როგორიცაა ქიმიოთერაპია ან რადიონუკლიდების სისტემური შეყვანა.კიბოს ტიპის, ლოკალიზაციის, დასხივების დოზისა და სხვა ფაქტორების მიხედვით, სხივურ თერაპიასაც კი შეიძლება ჰქონდეს მაღალი თანდაყოლილი რისკი ჯანსაღი ქსოვილისთვის.გლიობლასტომის მკურნალობისას 6,7,8,9 ოპერაცია წარმატებით აშორებს ძირითად კიბოს, მაგრამ მეტასტაზების არარსებობის შემთხვევაშიც კი შეიძლება იყოს მრავალი მცირე სიმსივნური ინფილტრატი.თუ ისინი მთლიანად არ მოიხსნება, ახალი სიმსივნური მასები შეიძლება გაიზარდოს შედარებით მოკლე დროში.ამ კონტექსტში, ზემოაღნიშნული ზუსტი მედიცინის სტრატეგიების გამოყენება რთულია, რადგან ამ ინფილტრატების აღმოჩენა და გავრცელება ძნელია დიდ ტერიტორიაზე.ეს ბარიერები ხელს უშლის საბოლოო შედეგებს ზუსტი მედიკამენტებით განმეორების თავიდან ასაცილებლად, ამიტომ ზოგიერთ შემთხვევაში უპირატესობა ენიჭება სისტემური მიწოდების მეთოდებს, თუმცა გამოყენებულ წამლებს შეიძლება ჰქონდეთ ტოქსიკურობის ძალიან მაღალი დონე.ამ პრობლემის დასაძლევად, მკურნალობის იდეალური მიდგომა იქნება მინიმალური ინვაზიური სტრატეგიების გამოყენება, რომლებსაც შეუძლიათ შერჩევითი შეტევა კიბოს უჯრედებზე ჯანსაღი ქსოვილზე ზემოქმედების გარეშე.ამ არგუმენტის ფონზე, ულტრაბგერითი ვიბრაციების გამოყენება, რომლებიც დადასტურებულია, რომ გავლენას ახდენს კიბოს და ჯანმრთელ უჯრედებზე განსხვავებულად, როგორც უჯრედულ სისტემებში, ასევე მეზომასშტაბიან ჰეტეროგენულ კლასტერებში, როგორც ჩანს, შესაძლო გამოსავალს წარმოადგენს.
მექანიკური თვალსაზრისით, ჯანსაღ და კიბოს უჯრედებს აქვთ სხვადასხვა ბუნებრივი რეზონანსული სიხშირე.ეს თვისება დაკავშირებულია კიბოს უჯრედების ციტოჩონჩხის სტრუქტურის მექანიკურ თვისებებში ონკოგენურ ცვლილებებთან12,13, ხოლო სიმსივნური უჯრედები, საშუალოდ, უფრო დეფორმირებადია, ვიდრე ნორმალური უჯრედები.ამრიგად, სტიმულაციისთვის ულტრაბგერითი სიხშირის ოპტიმალური არჩევით, შერჩეულ ადგილებში გამოწვეულმა ვიბრაციამ შეიძლება გამოიწვიოს ცოცხალი კიბოს სტრუქტურების დაზიანება, რაც ამცირებს მასპინძლის ჯანსაღ გარემოზე ზემოქმედებას.ეს ჯერ კიდევ ბოლომდე გააზრებული ეფექტები შეიძლება მოიცავდეს გარკვეული უჯრედული სტრუქტურული კომპონენტების განადგურებას ულტრაბგერით გამოწვეული მაღალი სიხშირის ვიბრაციების გამო (პრინციპში ძალიან ჰგავს ლითოტრიფსიას14) და უჯრედულ დაზიანებას მექანიკური დაღლილობის მსგავსი ფენომენის გამო, რამაც თავის მხრივ შეიძლება შეცვალოს უჯრედის სტრუქტურა. .პროგრამირება და მექანობიოლოგია.მიუხედავად იმისა, რომ ეს თეორიული გამოსავალი, როგორც ჩანს, ძალიან შესაფერისია, სამწუხაროდ, ის არ შეიძლება გამოყენებულ იქნას იმ შემთხვევებში, როდესაც ანექოზური ბიოლოგიური სტრუქტურები ხელს უშლის ულტრაბგერის პირდაპირ გამოყენებას, მაგალითად, ინტრაკრანიალურ აპლიკაციებში ძვლის არსებობის გამო და მკერდის ზოგიერთი სიმსივნური მასა განლაგებულია ცხიმოვან ქსოვილში. ქსოვილის.შესუსტებამ შეიძლება შეზღუდოს პოტენციური თერაპიული ეფექტის ადგილი.ამ პრობლემების დასაძლევად ულტრაბგერითი უნდა იქნას გამოყენებული ადგილობრივად სპეციალურად შექმნილი გადამყვანებით, რომლებსაც შეუძლიათ რაც შეიძლება ნაკლებად ინვაზიურად მიაღწიონ დასხივებულ ადგილს.ამის გათვალისწინებით, განვიხილეთ იდეების გამოყენების შესაძლებლობა, რომლებიც დაკავშირებულია ინოვაციური ტექნოლოგიური პლატფორმის შექმნის შესაძლებლობასთან, სახელწოდებით „ნემსის საავადმყოფო“15.„საავადმყოფო ნემსის“ კონცეფცია გულისხმობს მინიმალური ინვაზიური სამედიცინო ინსტრუმენტის შემუშავებას დიაგნოსტიკური და თერაპიული გამოყენებისთვის, რომელიც ეფუძნება სხვადასხვა ფუნქციების ერთ სამედიცინო ნემსში ერთობლიობას.როგორც უფრო დეტალურად იყო განხილული ჰოსპიტალ ნემსის განყოფილებაში, ეს კომპაქტური მოწყობილობა ძირითადად ეფუძნება 16, 17, 18, 19, 20, 21 ბოჭკოვანი ზონდების უპირატესობებს, რომლებიც, მათი მახასიათებლების გამო, შესაფერისია 20 სტანდარტში ჩასართავად. სამედიცინო ნემსები, 22 ლუმენი.Lab-on-Fiber (LOF)23 ტექნოლოგიით მინიჭებული მოქნილობის გამოყენებით, ბოჭკოვანი ეფექტიანად ხდება უნიკალური პლატფორმა მინიატურული და გამოსაყენებლად მზა დიაგნოსტიკური და თერაპიული მოწყობილობებისთვის, მათ შორის სითხის ბიოფსიისა და ქსოვილის ბიოფსიის მოწყობილობებისთვის.ბიომოლეკულური გამოვლენის 24,25, სინათლის მართვადი ადგილობრივი წამლის მიწოდება26,27, მაღალი სიზუსტის ადგილობრივი ულტრაბგერითი გამოსახულება28, თერმოთერაპია29,30 და სპექტროსკოპიით დაფუძნებული კიბოს ქსოვილის იდენტიფიკაცია31.ამ კონცეფციის ფარგლებში, „ნემსი საავადმყოფოში“ მოწყობილობაზე დაფუძნებული ლოკალიზაციის მიდგომის გამოყენებით, ჩვენ ვიკვლევთ რეზიდენტი ბიოლოგიური სტრუქტურების ლოკალური სტიმულაციის შესაძლებლობას ნემსებით ულტრაბგერითი ტალღების გავრცელების გამოყენებით ინტერესის რეგიონში ულტრაბგერითი ტალღების აღგზნების მიზნით..ამრიგად, დაბალი ინტენსივობის თერაპიული ულტრაბგერითი შეიძლება გამოყენებულ იქნას უშუალოდ რისკის ზონაში, მინიმალური ინვაზიურობით, რბილ ქსოვილებში გაჟღენთილი უჯრედებისთვის და მცირე მყარი წარმონაქმნებისთვის, როგორც ზემოაღნიშნული ინტრაკრანიალური ქირურგიის შემთხვევაში, თავის ქალაში მცირე ხვრელი უნდა იყოს ჩასმული. ნემსი.შთაგონებული ბოლო თეორიული და ექსპერიმენტული შედეგებით, რომლებიც ვარაუდობენ, რომ ულტრაბგერითი შეიძლება შეაჩეროს ან შეაფერხოს გარკვეული კიბოს განვითარება,32,33,34 შემოთავაზებული მიდგომა შეიძლება დაეხმაროს, ყოველ შემთხვევაში, პრინციპში, აგრესიულ და სამკურნალო ეფექტებს შორის ძირითადი ურთიერთგაცვლის მოგვარებაში.ამ მოსაზრებების გათვალისწინებით, წინამდებარე ნაშრომში, ჩვენ ვიკვლევთ ჰოსპიტალში ნემსის მოწყობილობის გამოყენების შესაძლებლობას კიბოს მინიმალური ინვაზიური ულტრაბგერითი თერაპიისთვის.უფრო ზუსტად, სფერული სიმსივნის მასების გაფანტვის ანალიზში ზრდაზე დამოკიდებული ულტრაბგერითი სიხშირის შეფასებისთვის, ჩვენ ვიყენებთ კარგად დამკვიდრებულ ელასტოდინამიკურ მეთოდებს და აკუსტიკური გაფანტვის თეორიას ელასტიურ გარემოში გაზრდილი სფერული მყარი სიმსივნეების ზომის პროგნოზირებისთვის.სიმტკიცე, რომელიც წარმოიქმნება სიმსივნესა და მასპინძელ ქსოვილს შორის მასალის ზრდის შედეგად გამოწვეული რემოდელირების გამო.ჩვენი სისტემის აღწერის შემდეგ, რომელსაც ჩვენ ვუწოდებთ განყოფილებას „საავადმყოფო ნემსში“, განყოფილებაში „საავადმყოფო ნემსში“, ჩვენ ვაანალიზებთ ულტრაბგერითი ტალღების გავრცელებას სამედიცინო ნემსებით წინასწარ პროგნოზირებულ სიხშირეებზე და მათი რიცხვითი მოდელი ასხივებს გარემოს შესასწავლად. ძირითადი გეომეტრიული პარამეტრები (ნემსის რეალური შიდა დიამეტრი, სიგრძე და სიმკვეთრე), რომლებიც გავლენას ახდენენ ინსტრუმენტის აკუსტიკური სიმძლავრის გადაცემაზე.ზუსტი მედიცინის ახალი საინჟინრო სტრატეგიების შემუშავების აუცილებლობის გათვალისწინებით, მიჩნეულია, რომ შემოთავაზებულმა კვლევამ შეიძლება ხელი შეუწყოს კიბოს მკურნალობის ახალი ინსტრუმენტის შემუშავებას, რომელიც ეფუძნება ულტრაბგერის გამოყენებას, რომელიც მიწოდებულია ინტეგრირებული თერაგნოსტიკური პლატფორმის საშუალებით, რომელიც აერთიანებს ულტრაბგერას სხვა გადაწყვეტილებებთან.კომბინირებული, როგორიცაა წამლის მიზანმიმართული მიწოდება და რეალურ დროში დიაგნოსტიკა ერთი ნემსით.
ულტრაბგერითი (ულტრაბგერითი) სტიმულაციის გამოყენებით ლოკალიზებული მყარი სიმსივნეების მკურნალობის მექანიკური სტრატეგიების მიწოდების ეფექტურობა იყო რამდენიმე ნაშრომის მიზანი, რომლებიც ეხება როგორც თეორიულად, ასევე ექსპერიმენტულად დაბალი ინტენსივობის ულტრაბგერითი ვიბრაციების ეფექტს ერთუჯრედიან სისტემებზე 10, 11, 12. , 32, 33, 34, 35, 36 ვისკოელასტიური მოდელების გამოყენებით, რამდენიმე მკვლევარმა ანალიტიკურად აჩვენა, რომ სიმსივნური და ჯანსაღი უჯრედები ავლენენ სხვადასხვა სიხშირის პასუხებს, რომლებიც ხასიათდება მკაფიო რეზონანსული პიკებით აშშ-ს 10,11,12 დიაპაზონში.ეს შედეგი ვარაუდობს, რომ, პრინციპში, სიმსივნურ უჯრედებს შეუძლიათ შერჩევითი შეტევა მექანიკური სტიმულებით, რომლებიც ინარჩუნებენ მასპინძელ გარემოს.ეს ქცევა არის ძირითადი მტკიცებულების პირდაპირი შედეგი იმისა, რომ უმეტეს შემთხვევაში, სიმსივნური უჯრედები უფრო ელასტიურია, ვიდრე ჯანსაღი უჯრედები, რაც შესაძლოა გააძლიეროს მათი გამრავლებისა და მიგრაციის უნარი37,38,39,40.ერთუჯრედიანი მოდელებით მიღებულ შედეგებზე დაყრდნობით, მაგ. მიკროსკალაზე, კიბოს უჯრედების სელექციურობა ასევე ნაჩვენებია მეზოსკალაზე ჰეტეროგენული უჯრედის აგრეგატების ჰარმონიული პასუხების რიცხვითი კვლევების მეშვეობით.კიბოს უჯრედებისა და ჯანსაღი უჯრედების განსხვავებული პროცენტის მიწოდებით, მრავალუჯრედული აგრეგატები ასობით მიკრომეტრის ზომის იერარქიულად იყო აგებული.ამ აგრეგატების მეზოდონეზე, ზოგიერთი საინტერესო მიკროსკოპული მახასიათებელი შენარჩუნებულია ძირითადი სტრუქტურული ელემენტების პირდაპირი განხორციელების გამო, რომლებიც ახასიათებენ ცალკეული უჯრედების მექანიკურ ქცევას.კერძოდ, თითოეული უჯრედი იყენებს დაძაბულობაზე დაფუძნებულ არქიტექტურას სხვადასხვა წინასწარ დაძაბული ციტოჩონჩხის სტრუქტურების რეაქციის იმიტაციისთვის, რითაც გავლენას ახდენს მათ საერთო სიმტკიცეზე12,13.ზემოაღნიშნული ლიტერატურის თეორიულმა პროგნოზებმა და ინ ვიტრო ექსპერიმენტებმა გამამხნევებელი შედეგები მოგვცა, რაც მიუთითებს სიმსივნური მასების მგრძნობელობის შესწავლის აუცილებლობაზე დაბალი ინტენსივობის თერაპიული ულტრაბგერითი (LITUS) მიმართ და სიმსივნური მასების დასხივების სიხშირის შეფასება გადამწყვეტია.პოზიცია LITUS ადგილზე განაცხადისთვის.
თუმცა, ქსოვილის დონეზე, ცალკეული კომპონენტის სუბმაკროსკოპიული აღწერა გარდაუვლად იკარგება და სიმსივნური ქსოვილის თვისებების მიკვლევა შესაძლებელია თანმიმდევრული მეთოდების გამოყენებით, რათა თვალყური ადევნოთ მასის ზრდას და სტრესით გამოწვეული რემოდელირების პროცესებს, მაკროსკოპული ეფექტის გათვალისწინებით. ზრდა.-გამოწვეული ცვლილებები ქსოვილის ელასტიურობაში 41.42 სკალაზე.მართლაც, უჯრედული და აგრეგატული სისტემებისგან განსხვავებით, მყარი სიმსივნური მასები იზრდება რბილ ქსოვილებში ნარჩენი სტრესების თანდათანობითი დაგროვების გამო, რაც ცვლის ბუნებრივ მექანიკურ თვისებებს მთლიანი სიმსივნის შიდა სიმკვეთრის გაზრდის გამო და სიმსივნის სკლეროზი ხშირად ხდება განმსაზღვრელი ფაქტორი. სიმსივნის გამოვლენა.
ამ მოსაზრებების გათვალისწინებით, აქ ჩვენ ვაანალიზებთ სიმსივნური სფეროიდების სონოდინამიკურ პასუხს, მოდელირებული, როგორც ელასტიური სფერული ჩანართები, რომლებიც იზრდება ნორმალურ ქსოვილოვან გარემოში.უფრო ზუსტად, სიმსივნის სტადიასთან დაკავშირებული ელასტიური თვისებები განისაზღვრა წინა ნაშრომში ზოგიერთი ავტორის მიერ მიღებული თეორიული და ექსპერიმენტული შედეგების საფუძველზე.მათ შორის, მყარი სიმსივნური სფეროიდების ევოლუცია, რომლებიც გაიზარდა in vivo ჰეტეროგენულ გარემოში, შესწავლილია არაწრფივი მექანიკური მოდელების გამოყენებით 41,43,44 სახეობებსშორისი დინამიკასთან ერთად სიმსივნური მასების განვითარების პროგნოზირების მიზნით.როგორც ზემოთ აღინიშნა, ზრდა (მაგ., არაელასტიური წინასწარ გაჭიმვა) და ნარჩენი სტრესი იწვევს სიმსივნური მასალის თვისებების პროგრესულ რემოდელირებას, რითაც იცვლება მისი აკუსტიკური პასუხი.მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ ref.41 სიმსივნეებში ზრდისა და მყარი სტრესის ერთობლივი ევოლუცია ნაჩვენებია ცხოველურ მოდელებში ექსპერიმენტულ კამპანიებში.კერძოდ, სხვადასხვა სტადიაზე რეზეცირებული სარძევე ჯირკვლის სიმსივნური მასების სიხისტის შედარება სილიციუმში მსგავსი პირობების რეპროდუცირებით მიღებულ სფერულ სასრულ ელემენტის მოდელზე იგივე ზომებით და ნარჩენი სტრესის პროგნოზირებული ველის გათვალისწინებით, დაადასტურა შემოთავაზებული მეთოდი. მოდელის ვალიდობა..ამ ნაშრომში გამოყენებულია ადრე მიღებული თეორიული და ექსპერიმენტული შედეგები ახალი შემუშავებული თერაპიული სტრატეგიის შესამუშავებლად.კერძოდ, აქ გამოითვლება პროგნოზირებული ზომები შესაბამისი ევოლუციური წინააღმდეგობის თვისებებით, რომლებიც ამგვარად გამოიყენებოდა სიხშირის დიაპაზონის შესაფასებლად, რომლის მიმართაც მასპინძელ გარემოში ჩაშენებული სიმსივნური მასები უფრო მგრძნობიარეა.ამ მიზნით, ჩვენ გამოვიკვლიეთ სიმსივნური მასის დინამიური ქცევა სხვადასხვა ეტაპზე, სხვადასხვა ეტაპზე, აკუსტიკური ინდიკატორების გათვალისწინებით ულტრაბგერითი სტიმულის საპასუხოდ გაფანტვის ზოგადად მიღებული პრინციპის შესაბამისად და ხაზს უსვამს სფეროიდის შესაძლო რეზონანსულ ფენომენებს. .სიმსივნეზე და მასპინძელზე დამოკიდებულია ზრდაზე დამოკიდებული განსხვავებები სიმტკიცეში ქსოვილებს შორის.
ამრიგად, სიმსივნური მასები მოდელირებული იყო, როგორც \(a\) რადიუსის ელასტიური სფეროები მასპინძლის მიმდებარე ელასტიურ გარემოში, ექსპერიმენტული მონაცემების საფუძველზე, რომლებიც აჩვენებენ, თუ როგორ იზრდება მოცულობითი ავთვისებიანი სტრუქტურები in situ სფერულ ფორმებში.1 სურათზე მითითებით, სფერული კოორდინატების გამოყენებით \(\{ r,\theta ,\varphi \}\) (სადაც \(\theta\) და \(\varphi\) წარმოადგენს ანომალიის კუთხეს და აზიმუტის კუთხეს, შესაბამისად), სიმსივნის დომენი იკავებს ჯანსაღ სივრცეში ჩაშენებულ რეგიონს \({\mathcal {V}}_{T}=\{ (r,\theta ,\varphi ):r\le a\}\) შეუზღუდავი რეგიონი \({\mathcal { V} }_{H} = \{ (r,\theta,\varphi):r > a\}\).დამატებითი ინფორმაციის (SI) მითითებით მათემატიკური მოდელის სრული აღწერისთვის, რომელიც დაფუძნებულია კარგად დამკვიდრებულ ელასტოდინამიკურ საფუძველზე, რომელიც მოხსენებულია მრავალ ლიტერატურაში45,46,47,48, აქ განვიხილავთ პრობლემას, რომელიც ხასიათდება ღერძული სიმეტრიული რხევის რეჟიმით.ეს ვარაუდი გულისხმობს, რომ სიმსივნისა და ჯანსაღი უბნების შიგნით არსებული ყველა ცვლადი დამოუკიდებელია აზიმუთალური კოორდინატისგან \(\varphi\) და ამ მიმართულებით არანაირი დამახინჯება არ ხდება.შესაბამისად, გადაადგილების და სტრესის ველების მიღება შესაძლებელია ორი სკალარული პოტენციალისგან \(\phi = \hat{\phi}\left( {r,\theta} \right)e^{{ – i \omega {\kern 1pt } t }}\) და \(\chi = \hat{\chi }\left( {r,\theta } \right)e^{{ – i\omega {\kern 1pt} t }}\) , ისინი არიან შესაბამისად დაკავშირებულია გრძივი ტალღით და ათვლის ტალღით, დამთხვევის დრო t ტალღის ტალღის მიმართულებასა და პოზიციის ვექტორს შორის \({\mathbf {x))\) შორის. როგორც ნაჩვენებია ფიგურაში 1) და \(\omega = 2\pi f\) წარმოადგენს კუთხური სიხშირეს.კერძოდ, ინციდენტის ველი მოდელირებულია სიბრტყის ტალღით \(\phi_{H}^{(in)}\) (ასევე შეყვანილია SI სისტემაში, განტოლებაში (A.9)), რომელიც ვრცელდება სხეულის მოცულობაში. კანონის გამოთქმის მიხედვით
სადაც \(\phi_{0}\) არის ამპლიტუდის პარამეტრი.ინციდენტის სიბრტყის ტალღის სფერული გაფართოება (1) სფერული ტალღის ფუნქციის გამოყენებით არის სტანდარტული არგუმენტი:
სადაც \(j_{n}\) არის \(n\) რიგის პირველი ტიპის ბესელის სფერული ფუნქცია, ხოლო \(P_{n}\) არის ლეჟანდრის მრავალწევრი.საინვესტიციო სფეროს ინციდენტური ტალღის ნაწილი მიმოფანტულია მიმდებარე გარემოში და გადაფარავს ინციდენტის ველს, ხოლო მეორე ნაწილი მიმოფანტულია სფეროს შიგნით, რაც ხელს უწყობს მის ვიბრაციას.ამისათვის ტალღის განტოლების ჰარმონიული ამონახსნები \(\nabla^{2} \hat{\phi } + k_{1}^{2} {\mkern 1mu} \hat{\phi } = 0\,\ ) და \ (\ nabla^{2} {\mkern 1mu} \hat{\chi } + k_{2}^{2} \hat{\chi } = 0\), მოწოდებული მაგალითად Eringen45-ის მიერ (იხილეთ ასევე SI ) შეიძლება მიუთითებდეს სიმსივნეზე და ჯანსაღ უბნებზე.კერძოდ, გაფანტული გაფართოების ტალღები და იზოვოლუმური ტალღები, რომლებიც წარმოიქმნება მასპინძელ გარემოში \(H\) აღიარებს მათ შესაბამის პოტენციურ ენერგიას:
მათ შორის, პირველი ტიპის სფერული ჰანკელის ფუნქცია \(h_{n}^{(1)}\) გამოიყენება გამავალი გაფანტული ტალღის გასათვალისწინებლად და \(\alpha_{n}\) და \(\beta_{ n}\ ) არის უცნობი კოეფიციენტები.განტოლებაში.(2)–(4) განტოლებებში, ტერმინები \(k_{H1}\) და \(k_{H2}\) აღნიშნავენ სხეულის ძირითად მიდამოში იშვიათი და განივი ტალღების რიცხვებს, შესაბამისად ( იხილეთ SI).სიმსივნის შიგნით შეკუმშვის ველებს და ძვრებს აქვთ ფორმა
სადაც \(k_{T1}\) და \(k_{T2}\) წარმოადგენს გრძივი და განივი ტალღების რიცხვებს სიმსივნურ რეგიონში და უცნობი კოეფიციენტები არის \(\gamma_{n} {\mkern 1mu}\) , \(\ eta_{n} {\mkern 1mu}\).ამ შედეგების საფუძველზე, არანულოვანი რადიალური და წრეწირის კომპონენტები დამახასიათებელია განსახილველ პრობლემაში ჯანსაღი რეგიონებისთვის, როგორიცაა \(u_{Hr}\) და \(u_{H\theta}\) (\(u_{ H\ varphi }\ ) სიმეტრიის დაშვება აღარ არის საჭირო) — შეიძლება მიღებულ იქნას მიმართებიდან \(u_{Hr} = \partial_{r} \left( {\phi + \partial_{r} (r\chi ) } \მარჯვნივ) + k_}^{2} {\mkern 1mu} r\chi\) და \(u_{H\theta} = r^{- 1} \partial_{\theta} \left({\phi + \partial_{r } ( r\chi ) } \right)\) ჩამოყალიბებით \(\phi = \phi_{H}^{(in)} + \phi_{H}^{(s)}\) და \) (\chi = \chi_ {H}^ {(s)}\) (იხილეთ SI დეტალური მათემატიკური წარმოშობისთვის).ანალოგიურად, \(\phi = \phi_{T}^{(s)}\) და \(\chi = \chi_{T}^{(s)}\) ჩანაცვლება აბრუნებს {Tr} = \partial_{r} \left( {\phi + \partial_{r} (r\chi)} \მარჯვნივ) + k_{T2}^{2} {\mkern 1mu} r\chi\) და \(u_{T\theta} = r^{-1}\partial _{\theta }\left({\phi +\partial_{r}(r\chi )}\right)\).
(მარცხნივ) ჯანსაღ გარემოში გაზრდილი სფერული სიმსივნის გეომეტრია, რომლის მეშვეობითაც ინციდენტის ველი ვრცელდება, (მარჯვნივ) სიმსივნე-მასპინძლის სიხისტის თანაფარდობის შესაბამისი ევოლუცია სიმსივნის რადიუსიდან გამომდინარე, მოხსენებული მონაცემები (ადაპტირებულია Carotenuto et al. 41-დან) შეკუმშვის ტესტებიდან ვიტრო მიღებულ იქნა მკერდის მყარი სიმსივნეებიდან MDA-MB-231 უჯრედებით ინოკულირებული.
ხაზოვანი ელასტიური და იზოტროპული მასალების დაშვებით, ჯანსაღი და სიმსივნური რეგიონების არანულოვანი სტრესის კომპონენტები, ანუ \(\sigma_{Hpq}\) და \(\sigma_{Tpq}\) - ემორჩილება ჰუკის განზოგადებულ კანონს, იმის გათვალისწინებით, რომ არსებობს არის სხვადასხვა Lamé მოდული, რომელიც ახასიათებს მასპინძლის და სიმსივნის ელასტიურობას, აღინიშნება როგორც \(\{ \mu_{H},\,\lambda_{H} \}\) და \(\{ \mu_{T},\, \lambda_ {T} \ }\) (იხილეთ განტოლება (A.11) SI-ში წარმოდგენილი სტრესის კომპონენტების სრული გამოხატვისთვის).კერძოდ, 41-ე მითითების და 1-ელ სურათზე წარმოდგენილი მონაცემების მიხედვით, მზარდი სიმსივნეები აჩვენებდნენ ცვლილებას ქსოვილის ელასტიურობის მუდმივებში.ამრიგად, გადაადგილებები და სტრესები მასპინძელ და სიმსივნურ რეგიონებში განისაზღვრება სრულიად უცნობი მუდმივების სიმრავლემდე \({{ \varvec{\upxi}}}_{n} = \{ \alpha_{n},{\mkern 1mu. } \ beta_{ n} {\mkern 1mu} \gamma_{n} ,\eta_{n} \}\) აქვს თეორიულად უსასრულო ზომები.ამ კოეფიციენტის ვექტორების საპოვნელად შემოღებულია შესაბამისი ინტერფეისები და სასაზღვრო პირობები სიმსივნესა და ჯანმრთელ უბნებს შორის.თუ ვივარაუდებთ, რომ სიმსივნე-მასპინძლის ინტერფეისზე სრულყოფილად შეერთება \(r = a\), გადაადგილებისა და სტრესების უწყვეტობა მოითხოვს შემდეგ პირობებს:
სისტემა (7) ქმნის განტოლებათა სისტემას უსასრულო ამონახსნებით.გარდა ამისა, თითოეული სასაზღვრო პირობა დამოკიდებული იქნება ანომალიაზე \(\theta\).სასაზღვრო პრობლემის სრულ ალგებრულ პრობლემამდე დაყვანა დახურული სისტემების \(N\) სიმრავლით, რომელთაგან თითოეული უცნობია \({{\varvec{\upxi}}}_{n} = \{ \alpha_ {n},{ \mkern 1mu} \beta_{n} {\mkern 1mu} \გამა_{n}, \eta_{n} \}_{n = 0,…,N}\) (\ ( N \ \infty-მდე), თეორიულად) და განტოლებების ტრიგონომეტრიულ ნაწილებზე დამოკიდებულების აღმოსაფხვრელად, ინტერფეისის პირობები იწერება სუსტი ფორმით ლეჟანდრის მრავალწევრების ორთოგონალურობის გამოყენებით.კერძოდ, განტოლება (7)1,2 და (7)3,4 მრავლდება \(P_{n} \left( {\cos \theta} \მარჯვნივ)\) და \(P_{n}^{ 1} \left( { \cos\theta}\right)\) და შემდეგ ინტეგრირება \(0\) და \(\pi\) შორის მათემატიკური იდენტობების გამოყენებით:
ამრიგად, ინტერფეისის პირობა (7) აბრუნებს კვადრატულ ალგებრულ განტოლების სისტემას, რომელიც შეიძლება გამოისახოს მატრიცის სახით, როგორც \({\mathbb{D}}_{n} (a) \cdot {{\varvec{\upxi }} } _{ n} = {\mathbf{q}}_{n} (a)\) და მიიღეთ უცნობი \({{\varvec{\upxi}}}_{n}\ ) კრამერის წესის ამოხსნით.
სფეროს მიერ მიმოფანტული ენერგიის ნაკადის შესაფასებლად და მის აკუსტიკური პასუხის შესახებ ინფორმაციის მისაღებად მასპინძელ გარემოში გაფანტული ველის მონაცემებზე დაყრდნობით, საინტერესოა აკუსტიკური სიდიდე, რომელიც არის ნორმალიზებული ბისტატიკური გაფანტვის ჯვარი.კერძოდ, გაფანტვის ჯვარი მონაკვეთი, რომელიც აღინიშნება \(s), გამოხატავს თანაფარდობას გაფანტული სიგნალით გადაცემულ აკუსტიკური სიმძლავრისა და ინციდენტის ტალღის მიერ გადატანილი ენერგიის გაყოფას შორის.ამასთან დაკავშირებით, ფორმის ფუნქციის სიდიდე \(\left| {F_{\infty} \left(\theta \right)} \right|^{2}\) არის ხშირად გამოყენებული სიდიდე აკუსტიკური მექანიზმების შესწავლაში. ჩაშენებული თხევად ან მყარში ობიექტების გაფანტვა ნალექში.უფრო ზუსტად, ფორმის ფუნქციის ამპლიტუდა განისაზღვრება, როგორც დიფერენციალური გაფანტვის ჯვარი მონაკვეთი \(ds\) ერთეულ ფართობზე, რომელიც განსხვავდება ინციდენტის ტალღის გავრცელების მიმართულების ნორმით:
სადაც \(f_{n}^{pp}\) და \(f_{n}^{ps}\) აღნიშნავენ მოდალურ ფუნქციას, რომელიც ეხება გრძივი ტალღისა და გაფანტული ტალღის ძალების თანაფარდობას შემხვედრი P-ტალღა მიმღებ გარემოში, შესაბამისად, მოცემულია შემდეგი გამონათქვამებით:
ნაწილობრივი ტალღური ფუნქციების (10) დამოუკიდებლად შესწავლა შესაძლებელია რეზონანსული გაფანტვის თეორიის (RST)49,50,51,52 შესაბამისად, რაც შესაძლებელს ხდის სამიზნე ელასტიურობის გამოყოფას მთლიანი მაწანწალა ველისგან სხვადასხვა რეჟიმის შესწავლისას.ამ მეთოდის მიხედვით, მოდალური ფორმის ფუნქცია შეიძლება დაიშალოს ორი თანაბარი ნაწილის ჯამად, კერძოდ, \(f_{n} = f_{n}^{(res)} + f_{n}^{(b)}\ ) დაკავშირებულია შესაბამისად რეზონანსულ და არარეზონანსულ ფონის ამპლიტუდებთან.რეზონანსული რეჟიმის ფორმის ფუნქცია დაკავშირებულია სამიზნის პასუხთან, ხოლო ფონი ჩვეულებრივ დაკავშირებულია სკატერერის ფორმასთან.თითოეული რეჟიმისთვის სამიზნის პირველი ფორმატის გამოსავლენად, მოდალური რეზონანსული ფორმის ფუნქციის ამპლიტუდა \(\left| {f_{n}^{(res)} \left( \theta \right)} \right|\ ) გამოითვლება მყარი ფონის დაშვებით, რომელიც შედგება ელასტიური მასპინძელ მასალაში შეუღწევადი სფეროებისგან.ეს ჰიპოთეზა მოტივირებულია იმით, რომ ზოგადად სიმსივნური მასის ზრდასთან ერთად იზრდება როგორც სიმტკიცე, ასევე სიმკვრივე ნარჩენი კომპრესიული სტრესის გამო.ამრიგად, ზრდის მძიმე დონეზე, წინაღობის კოეფიციენტი \(\rho_{T} c_{1T} /\rho_{H} c_{1H}\) მოსალოდნელია 1-ზე მეტი მაკროსკოპული მყარი სიმსივნეების უმეტესობისთვის, რომლებიც ვითარდება რბილი ქსოვილები.მაგალითად, კრუსკოპი და სხვ.53-მა მოიხსენია სიმსივნური და ნორმალური მოდულის თანაფარდობა პროსტატის ქსოვილისთვის დაახლოებით 4, მაშინ როცა ეს მნიშვნელობა გაიზარდა 20-მდე მკერდის ქსოვილის ნიმუშებისთვის.ეს ურთიერთობები გარდაუვლად ცვლის ქსოვილის აკუსტიკური წინაღობას, როგორც ეს ასევე აჩვენა ელასტოგრაფიული ანალიზით54,55,56 და შეიძლება დაკავშირებული იყოს ქსოვილის ლოკალიზებულ გასქელებასთან, რომელიც გამოწვეულია სიმსივნის ჰიპერპროლიფერაციით.ეს განსხვავება ასევე დაფიქსირდა ექსპერიმენტულად სხვადასხვა სტადიაზე გაზრდილი სარძევე ჯირკვლის სიმსივნური ბლოკების მარტივი კომპრესიული ტესტებით32 და მასალის რემოდელირება შეიძლება კარგად მოჰყვეს არაწრფივი მზარდი სიმსივნეების პროგნოზირებადი სახეობების მოდელებით43,44.მიღებული სიხისტის მონაცემები პირდაპირ კავშირშია მყარი სიმსივნეების იანგის მოდულის ევოლუციასთან ფორმულის მიხედვით \(E_{T} = S\left( {1 – \nu ^{2} } \right)/a\sqrt \ varepsilon\ )( სფეროები რადიუსით \(a\), სიხისტე \(S\) და პუასონის თანაფარდობა \(\nu\) ორ ხისტი ფირფიტას შორის 57, როგორც ნაჩვენებია სურათზე 1).ამრიგად, შესაძლებელია სიმსივნისა და მასპინძლის აკუსტიკური წინაღობის გაზომვების მიღება ზრდის სხვადასხვა დონეზე.კერძოდ, ნორმალური ქსოვილის მოდულთან შედარებით, რომელიც უდრის 2 kPa-ს ნახ. 1-ში, სარძევე ჯირკვლის სიმსივნეების ელასტიურობის მოდული მოცულობის დიაპაზონში დაახლოებით 500-დან 1250 მმ3-მდე იწვევდა ზრდას დაახლოებით 10 kPa-დან 16 kPa-მდე, რაც არის შეესაბამება მოხსენებულ მონაცემებს.58, 59 მითითებებში აღმოჩნდა, რომ წნევა სარძევე ჯირკვლის ქსოვილის ნიმუშებში არის 0,25-4 კპა ქრება წინასწარი შეკუმშვით.ასევე ვივარაუდოთ, რომ თითქმის შეუკუმშვადი ქსოვილის პუასონის თანაფარდობა არის 41,60, რაც ნიშნავს, რომ ქსოვილის სიმკვრივე მნიშვნელოვნად არ იცვლება მოცულობის მატებასთან ერთად.კერძოდ, გამოიყენება მოსახლეობის მასის საშუალო სიმჭიდროვე \(\rho = 945\,{\text{kg}}\,{\text{m}}^{ – 3}\)61.ამ მოსაზრებებიდან გამომდინარე, სიმტკიცე შეიძლება მიიღოს ფონურ რეჟიმში შემდეგი გამოხატვის გამოყენებით:
სადაც უცნობი მუდმივი \(\widehat{{{\varvec{\upxi))))_{n} = \{\delta_{n} ,\upsilon_{n} \}\) შეიძლება გამოითვალოს უწყვეტობის გათვალისწინებით მიკერძოება ( 7 )2,4, ანუ ალგებრული სისტემის ამოხსნით \(\widehat{{\mathbb{D}}}_{n} (a) \cdot \widehat{({\varvec{\upxi}} } } _{n } = \widehat{{\mathbf{q}}}_{n} (a)\) არასრულწლოვანთა მონაწილეობით\(\widehat{{\mathbb{D}}}_{n} (a) = \ { { \ mathbb{D}}_{n} (a)\}_{{\{ (1,3),(1,3)\} }}\) და შესაბამისი გამარტივებული სვეტის ვექტორი\(\widehat {{\mathbf{q}}}_{n} (а)\ გვაწვდის საბაზისო ცოდნას განტოლებაში, ორ ამპლიტუდაზე რეზონანსული რეჟიმის ფუნქციის \(\მარცხნივ| {f_{n}^{). \left( {res} \მარჯვნივ)\,pp}} \left( \theta \right)} \მარჯვნივ = ​​\მარცხნივ|{f_{n}^{pp} \left( \theta \მარჯვნივ) - f_{ n}^{pp(b)} \left( \theta \right)} \მარჯვნივ|\) და \( \left|{f_{n}^{{\left( {res} \მარჯვნივ)\,ps} } \left( \theta \right)} \right|= \left|{f_{n}^{ps} \left( \theta \მარჯვნივ) – f_{n}^{ps(b)} \left( \ theta \right)} \right|\) ეხება P-ტალღის აგზნებას და P- და S-ტალღების ასახვას, შესაბამისად.გარდა ამისა, პირველი ამპლიტუდა შეფასდა როგორც \(\theta = \pi\), ხოლო მეორე ამპლიტუდა შეფასდა როგორც \(\theta = \pi/4\).სხვადასხვა კომპოზიციური თვისებების ჩატვირთვით.სურათი 2 გვიჩვენებს, რომ დაახლოებით 15 მმ დიამეტრის სიმსივნური სფეროიდების რეზონანსული მახასიათებლები ძირითადად კონცენტრირებულია 50-400 kHz სიხშირის ზოლში, რაც მიუთითებს დაბალი სიხშირის ულტრაბგერის გამოყენების შესაძლებლობაზე რეზონანსული სიმსივნის აგზნების გამოწვევის მიზნით.უჯრედები.Ბევრი.ამ სიხშირის დიაპაზონში, RST ანალიზმა გამოავლინა 1-დან 6-მდე რეჟიმების ერთ-რეჟიმიანი ფორმატები, რომლებიც მონიშნულია 3-ზე. აქ, როგორც pp- და ps- გაფანტული ტალღები აჩვენებს პირველი ტიპის ფორმანტებს, რომლებიც წარმოიქმნება ძალიან დაბალ სიხშირეებზე, რომლებიც იზრდება დაახლოებით 20 kHz რეჟიმი 1-დან დაახლოებით 60 kHz-მდე n = 6-ისთვის, რაც არ აჩვენებს მნიშვნელოვან განსხვავებას სფეროს რადიუსში.რეზონანსული ფუნქცია ps შემდეგ იშლება, ხოლო დიდი ამპლიტუდის pp ფორმანტების კომბინაცია უზრუნველყოფს დაახლოებით 60 kHz პერიოდულობას, რაც აჩვენებს უფრო მაღალი სიხშირის ცვლას რეჟიმის რაოდენობის გაზრდით.ყველა ანალიზი ჩატარდა Mathematica®62 კომპიუტერული პროგრამული უზრუნველყოფის გამოყენებით.
სხვადასხვა ზომის სარძევე ჯირკვლის სიმსივნეების მოდულიდან მიღებული უკანა გაფანტვის ფორმის ფუნქციები ნაჩვენებია ნახ. 1-ში, სადაც ხაზგასმულია ყველაზე მაღალი გაფანტვის ზოლები რეჟიმის სუპერპოზიციის გათვალისწინებით.
არჩეული რეჟიმის რეზონანსები \(n = 1\)-დან \(n = 6\-მდე), გამოითვლება P-ტალღის აგზნების და ასახვისას სიმსივნის სხვადასხვა ზომებში (შავი მრუდები \(\მარცხნიდან | {f_{ n} ^ {{\ მარცხნივ ( {res} \მარჯვნივ)\, pp}} \მარცხნივ ( \pi \მარჯვნივ)} \მარჯვნივ = ​​\მარცხნივ| f_{n }^{pp(b)} \left( \pi \right)} \მარჯვნივ f_{n }^{{\left( {res} \მარჯვნივ)\,ps}} \left( {\pi /4} \მარჯვნივ)} \მარჯვნივ {f_{n} ^{ ps}. \left( {\pi /4} \მარჯვნივ) – f_{n}^{ps(b)} \left( {\pi /4} \მარჯვნივ)} \მარჯვნივ |\)).
ამ წინასწარი ანალიზის შედეგებს შორს ველის გავრცელების პირობების გამოყენებით შეუძლია უხელმძღვანელოს დისკის სპეციფიკური დისკის სიხშირეების შერჩევას შემდეგ ციფრულ სიმულაციებში მიკროვიბრაციის სტრესის მასაზე ეფექტის შესასწავლად.შედეგები აჩვენებს, რომ ოპტიმალური სიხშირეების დაკალიბრება შეიძლება იყოს სტადიისთვის სპეციფიკური სიმსივნის ზრდის დროს და შეიძლება განისაზღვროს ზრდის მოდელების შედეგების გამოყენებით დაავადების თერაპიაში გამოყენებული ბიომექანიკური სტრატეგიების დასადგენად, ქსოვილის რემოდელირების სწორად პროგნოზირებისთვის.
ნანოტექნოლოგიაში მნიშვნელოვანი მიღწევები უბიძგებს სამეცნიერო საზოგადოებას იპოვონ ახალი გადაწყვეტილებები და მეთოდები მინიატურული და მინიმალური ინვაზიური სამედიცინო მოწყობილობების შესაქმნელად in vivo აპლიკაციებისთვის.ამ კონტექსტში, LOF ტექნოლოგიამ აჩვენა ოპტიკური ბოჭკოების შესაძლებლობების გაფართოების შესანიშნავი უნარი, რაც საშუალებას აძლევს შექმნას ახალი მინიმალური ინვაზიური ოპტიკურ-ბოჭკოვანი მოწყობილობების სიცოცხლის მეცნიერების აპლიკაციებისთვის21, 63, 64, 65. 2D და 3D მასალების ინტეგრირების იდეა. სასურველი ქიმიური, ბიოლოგიური და ოპტიკური თვისებებით ოპტიკური ბოჭკოების 25 და/ან ბოლოები 64 ნანო მასშტაბის სრული სივრცითი კონტროლით იწვევს ოპტიკურ-ბოჭკოვანი ნანოოპტოდების ახალი კლასის გაჩენას.აქვს დიაგნოსტიკური და თერაპიული ფუნქციების ფართო სპექტრი.საინტერესოა, რომ მათი გეომეტრიული და მექანიკური თვისებების (მცირე კვეთა, დიდი ასპექტის თანაფარდობა, მოქნილობა, დაბალი წონა) და მასალების (ჩვეულებრივ, მინის ან პოლიმერების) ბიოთავსებადობის გამო, ოპტიკური ბოჭკოები კარგად შეეფერება ნემსებსა და კათეტერებში ჩასმას.სამედიცინო აპლიკაციები20, რომელიც გზას უხსნის „ნემსის საავადმყოფოს“ ახალ ხედვას (იხ. სურათი 4).
ფაქტობრივად, LOF ტექნოლოგიის მიერ მინიჭებული თავისუფლების ხარისხიდან გამომდინარე, სხვადასხვა მეტალის და/ან დიელექტრიკული მასალისგან დამზადებული მიკრო და ნანოსტრუქტურების ინტეგრაციის გამოყენებით, ოპტიკური ბოჭკოები შეიძლება სათანადოდ ფუნქციონირდეს კონკრეტული აპლიკაციებისთვის, რომლებიც ხშირად მხარს უჭერენ რეზონანსულ რეჟიმში აგზნებას., სინათლის ველი 21 მყარად არის განლაგებული.სინათლის შეკავება ქვეტალღური სიგრძის მასშტაბით, ხშირად ქიმიურ და/ან ბიოლოგიურ დამუშავებასთან ერთად63 და მგრძნობიარე მასალების ინტეგრაცია, როგორიცაა ჭკვიანი პოლიმერები65,66, შეუძლია გააძლიეროს კონტროლი სინათლისა და მატერიის ურთიერთქმედებაზე, რაც შეიძლება სასარგებლო იყოს თერანოსტიკური მიზნებისთვის.ინტეგრირებული კომპონენტების/მასალების ტიპისა და ზომის არჩევანი აშკარად დამოკიდებულია გამოსავლენად ფიზიკურ, ბიოლოგიურ ან ქიმიურ პარამეტრებზე21,63.
LOF ზონდების ინტეგრაცია სამედიცინო ნემსებში, რომლებიც მიმართულია სხეულის სპეციფიკურ უბნებზე, საშუალებას მისცემს ადგილობრივ სითხისა და ქსოვილის ბიოფსიას in vivo, რაც საშუალებას მისცემს ერთდროულად ადგილობრივი მკურნალობა, შეამციროს გვერდითი მოვლენები და გაზარდოს ეფექტურობა.პოტენციური შესაძლებლობები მოიცავს სხვადასხვა მოცირკულირე ბიომოლეკულების გამოვლენას, მათ შორის კიბოს.ბიომარკერები ან მიკრორნმ (miRNAs)67, სიმსივნური ქსოვილების იდენტიფიკაცია ხაზოვანი და არაწრფივი სპექტროსკოპიის გამოყენებით, როგორიცაა რამანის სპექტროსკოპია (SERS)31, მაღალი გარჩევადობის ფოტოაკუსტიკური გამოსახულება22,28,68, ლაზერული ქირურგია და აბლაცია69 და ადგილობრივი მიწოდების წამლები სინათლის27 და გამოყენებით. ნემსების ავტომატური შეყვანა ადამიანის სხეულში20.აღსანიშნავია, რომ მიუხედავად იმისა, რომ ოპტიკური ბოჭკოების გამოყენება თავიდან აიცილებს ელექტრონულ კომპონენტებზე დაფუძნებული "კლასიკური" მეთოდების ტიპურ ნაკლოვანებებს, როგორიცაა ელექტრული კავშირების საჭიროება და ელექტრომაგნიტური ჩარევის არსებობა, ეს საშუალებას აძლევს სხვადასხვა LOF სენსორებს ეფექტურად ინტეგრირდეს. სისტემა.ერთი სამედიცინო ნემსი.განსაკუთრებული ყურადღება უნდა მიექცეს ისეთი მავნე ზემოქმედების შემცირებას, როგორიცაა დაბინძურება, ოპტიკური ჩარევა, ფიზიკური დაბრკოლებები, რომლებიც იწვევენ სხვადასხვა ფუნქციებს შორის ურთიერთდაკავშირების ეფექტებს.თუმცა, ისიც მართალია, რომ ბევრი ნახსენები ფუნქცია არ უნდა იყოს ერთდროულად აქტიური.ეს ასპექტი შესაძლებელს ხდის მინიმუმამდე შემცირდეს ჩარევა, რითაც ზღუდავს უარყოფით გავლენას თითოეული ზონდის მუშაობაზე და პროცედურის სიზუსტეზე.ეს მოსაზრებები საშუალებას გვაძლევს განვიხილოთ „ნემსის საავადმყოფოში“ კონცეფცია, როგორც მარტივი ხედვა, რომელიც მტკიცე საფუძველს ჩაუყრის მომავალი თაობის სამკურნალო ნემსებს სიცოცხლის მეცნიერებებში.
ამ ნაშრომში განხილულ კონკრეტულ აპლიკაციასთან დაკავშირებით, მომდევნო ნაწილში ჩვენ რიცხობრივად გამოვიკვლევთ სამედიცინო ნემსის უნარს, მიმართოს ულტრაბგერითი ტალღები ადამიანის ქსოვილებში მათი ღერძის გასწვრივ გავრცელების გამოყენებით.
ულტრაბგერითი ტალღების გავრცელება წყლით სავსე სამედიცინო ნემსით და ჩასმული რბილ ქსოვილებში (იხ. დიაგრამა ნახ. 5a) მოდელირებული იყო კომერციული Comsol Multiphysics პროგრამული უზრუნველყოფის გამოყენებით სასრულ ელემენტების მეთოდზე (FEM)70, სადაც ხდება ნემსისა და ქსოვილის მოდელირება. როგორც ხაზოვანი ელასტიური გარემო.
5ბ სურათზე მითითებით, ნემსი მოდელირებულია, როგორც ღრუ ცილინდრი (ასევე ცნობილია როგორც „კანულა“), რომელიც დამზადებულია უჟანგავი ფოლადისგან, სამედიცინო ნემსების სტანდარტული მასალისგან71.კერძოდ, მოდელირებული იქნა იანგის მოდულით E = 205 GPa, პუასონის თანაფარდობა ν = 0,28 და სიმკვრივე ρ = 7850 კგ მ −372,73.გეომეტრიულად, ნემსი ხასიათდება სიგრძით L, შიდა დიამეტრი D (ასევე უწოდებენ "კლირენსს") და კედლის სისქე t.გარდა ამისა, ნემსის წვერი მიჩნეულია დახრილად α კუთხით გრძივი მიმართულების მიმართ (z).წყლის მოცულობა არსებითად შეესაბამება ნემსის შიდა რეგიონის ფორმას.ამ წინასწარი ანალიზისას, ნემსი ჩაითვალა მთლიანად ჩაძირული ქსოვილის რეგიონში (ვარაუდობთ, რომ გაგრძელდება განუსაზღვრელი ვადით), მოდელირებული როგორც rs რადიუსის სფერო, რომელიც რჩებოდა მუდმივი 85 მმ-ზე ყველა სიმულაციის დროს.უფრო დეტალურად, ჩვენ ვასრულებთ სფერულ რეგიონს იდეალურად შესატყვისი ფენით (PML), რომელიც მინიმუმ ამცირებს არასასურველ ტალღებს, რომლებიც აისახება "წარმოსახვითი" საზღვრებიდან.შემდეგ ჩვენ ავირჩიეთ რადიუსი rs ისე, რომ სფერული დომენის საზღვარი საკმარისად შორს მოვათავსოთ ნემსისგან, რომ არ იმოქმედოს გამოთვლით გადაწყვეტაზე და საკმარისად მცირე, რომ არ იმოქმედოს სიმულაციის გამოთვლით ღირებულებაზე.
სიხშირის f და A ამპლიტუდის ჰარმონიული გრძივი ცვლა გამოიყენება სტილუსის გეომეტრიის ქვედა საზღვარზე;ეს სიტუაცია წარმოადგენს შეყვანის სტიმულს, რომელიც გამოიყენება იმიტირებულ გეომეტრიაზე.ნემსის დარჩენილ საზღვრებზე (ქსოვილთან და წყალთან კონტაქტში), მიღებულ მოდელად ითვლება ურთიერთობა ორ ფიზიკურ მოვლენას შორის, რომელთაგან ერთი დაკავშირებულია სტრუქტურულ მექანიკასთან (ნემსის ფართობისთვის) და მეორე სტრუქტურულ მექანიკას.(აციკულური უბნისთვის), ამიტომ შესაბამისი პირობები დაწესებულია აკუსტიკაზე (წყალსა და წვერის ზონაზე)74.კერძოდ, ნემსის საჯდომზე გამოყენებული მცირე ვიბრაციები იწვევს მცირე ძაბვის დარღვევას;ამგვარად, თუ ვივარაუდებთ, რომ ნემსი იქცევა როგორც დრეკადი გარემო, გადაადგილების ვექტორი U შეიძლება შეფასდეს ელასტოდინამიკური წონასწორობის განტოლებიდან (Navier)75.ნემსის სტრუქტურული რხევები იწვევს მის შიგნით წყლის წნევის ცვლილებას (ჩვენს მოდელში მიჩნეულია სტაციონარულად), რის შედეგადაც ხმის ტალღები ვრცელდება ნემსის გრძივი მიმართულებით, არსებითად ემორჩილება ჰელმჰოლცის განტოლებას76.და ბოლოს, თუ ვივარაუდებთ, რომ ქსოვილებში არაწრფივი ეფექტები უმნიშვნელოა და რომ ათვლის ტალღების ამპლიტუდა გაცილებით მცირეა, ვიდრე წნევის ტალღების ამპლიტუდა, ჰელმჰოლცის განტოლება ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას რბილ ქსოვილებში აკუსტიკური ტალღების გავრცელების მოდელირებისთვის.ამ მიახლოების შემდეგ ქსოვილი განიხილება, როგორც თხევადი77, სიმკვრივით 1000 კგ/მ3 და ხმის სიჩქარით 1540 მ/წმ (სიხშირეზე დამოკიდებული დემპირების ეფექტების იგნორირება).ამ ორი ფიზიკური ველის დასაკავშირებლად აუცილებელია უზრუნველვყოთ ნორმალური მოძრაობის უწყვეტობა მყარი და სითხის საზღვარზე, სტატიკური წონასწორობა წნევასა და ძაბვას შორის მყარის საზღვარზე პერპენდიკულარულ და ტანგენციალურ სტრესს შორის. სითხე უნდა იყოს ნულის ტოლი.75 .
ჩვენს ანალიზში, ჩვენ ვიკვლევთ აკუსტიკური ტალღების გავრცელებას ნემსის გასწვრივ სტაციონარულ პირობებში, ფოკუსირებულია ნემსის გეომეტრიის გავლენას ქსოვილის შიგნით ტალღების ემისიაზე.კერძოდ, ჩვენ გამოვიკვლიეთ D ნემსის შიდა დიამეტრის, L სიგრძისა და დახრის კუთხის α გავლენა, შევინარჩუნეთ t სისქე დაფიქსირებული 500 μm-ზე ყველა შესწავლილი შემთხვევისთვის.t-ის ეს მნიშვნელობა ახლოსაა სტანდარტული კედლის სისქესთან 71 კომერციული ნემსებისთვის.
ზოგადობის დაკარგვის გარეშე, ნემსის ძირზე გამოყენებული ჰარმონიული გადაადგილების f სიხშირე აღებული იქნა 100 kHz-ის ტოლი, ხოლო A ამპლიტუდა იყო 1 μm.კერძოდ, სიხშირე დაყენდა 100 kHz-ზე, რაც შეესაბამება ანალიტიკურ შეფასებებს, რომლებიც მოცემულია განყოფილებაში „სფერული სიმსივნის მასების გაფანტული ანალიზი ზრდაზე დამოკიდებული ულტრაბგერითი სიხშირეების შესაფასებლად“, სადაც სიმსივნური მასების რეზონანსული ქცევა იქნა ნაპოვნი სიხშირის დიაპაზონი 50-400 kHz, ყველაზე დიდი გაფანტვის ამპლიტუდა კონცენტრირებულია ქვედა სიხშირეებზე დაახლოებით 100-200 kHz (იხ. ნახ. 2).
პირველი შესწავლილი პარამეტრი იყო ნემსის შიდა დიამეტრი D.მოხერხებულობისთვის, იგი განისაზღვრება, როგორც აკუსტიკური ტალღის სიგრძის მთელი რიცხვი ნემსის ღრუში (ანუ წყალში λW = 1,5 მმ).მართლაც, ტალღის გავრცელების ფენომენები მოწყობილობებში, რომლებსაც ახასიათებთ მოცემული გეომეტრია (მაგალითად, ტალღის გამტარში) ხშირად დამოკიდებულია გამოყენებული გეომეტრიის მახასიათებელ ზომაზე გამავრცელებელი ტალღის სიგრძესთან შედარებით.გარდა ამისა, პირველ ანალიზში, იმისათვის, რომ უკეთ აღვნიშნოთ D დიამეტრის გავლენა აკუსტიკური ტალღის ნემსით გავრცელებაზე, განვიხილეთ ბრტყელი წვერი, დაყენებული კუთხე α = 90°.ამ ანალიზის დროს, ნემსის სიგრძე L დაფიქსირდა 70 მმ-ზე.
ნახ.6a გვიჩვენებს ხმის საშუალო ინტენსივობას უგანზომილებიანი მასშტაბის პარამეტრის SD ფუნქციაზე, ანუ D ​​= λW/SD შეფასებული სფეროში 10 მმ რადიუსით, რომელიც ორიენტირებულია ნემსის შესაბამის წვერზე.სკალირების პარამეტრი SD იცვლება 2-დან 6-მდე, ანუ ჩვენ განვიხილავთ D მნიშვნელობებს 7,5 მმ-დან 2,5 მმ-მდე (f = 100 kHz-ზე).დიაპაზონში ასევე შედის სტანდარტული მნიშვნელობა 71 უჟანგავი ფოლადის სამედიცინო ნემსებისთვის.როგორც მოსალოდნელი იყო, ნემსის შიდა დიამეტრი გავლენას ახდენს ნემსის მიერ გამოსხივებული ხმის ინტენსივობაზე, მაქსიმალური მნიშვნელობით (1030 ვტ/მ2), რომელიც შეესაბამება D = λW/3 (ანუ D ​​= 5 მმ) და კლების ტენდენცია. დიამეტრი.გასათვალისწინებელია, რომ დიამეტრი D არის გეომეტრიული პარამეტრი, რომელიც ასევე მოქმედებს სამედიცინო მოწყობილობის ინვაზიურობაზე, ამიტომ ამ კრიტიკული ასპექტის იგნორირება შეუძლებელია ოპტიმალური მნიშვნელობის არჩევისას.ამიტომ, მიუხედავად იმისა, რომ D-ის შემცირება ხდება ქსოვილებში აკუსტიკური ინტენსივობის დაბალი გადაცემის გამო, შემდეგი კვლევებისთვის დიამეტრი D = λW/5, ანუ D ​​= 3 მმ (შეესაბამება 11G71 სტანდარტს f = 100 kHz-ზე) , ითვლება გონივრულ კომპრომისად მოწყობილობის ინტრუზიურობასა და ხმის ინტენსივობის გადაცემას შორის (საშუალოდ დაახლოებით 450 ვტ/მ2).
ნემსის წვერით გამოსხივებული ბგერის საშუალო ინტენსივობა (მიიჩნეულია ბრტყლად), დამოკიდებულია ნემსის შიდა დიამეტრზე (a), სიგრძეზე (b) და დახრის კუთხეზე α (c).სიგრძე (a, c)-ში არის 90 მმ, ხოლო დიამეტრი (b, c) არის 3 მმ.
შემდეგი პარამეტრი, რომელიც უნდა გაანალიზდეს, არის L ნემსის სიგრძე. წინა შემთხვევის მიხედვით, ჩვენ განვიხილავთ დახრილ კუთხეს α = 90° და სიგრძე გამოითვლება წყალში ტალღის სიგრძის ჯერადად, ანუ განვიხილავთ L = SL λW. .განზომილებიანი მასშტაბის პარამეტრი SL იცვლება 3-დან 7-ით, რითაც ფასდება ნემსის წვერით გამოსხივებული ხმის საშუალო ინტენსივობა სიგრძის დიაპაზონში 4,5-დან 10,5 მმ-მდე.ეს დიაპაზონი მოიცავს კომერციული ნემსების ტიპურ მნიშვნელობებს.შედეგები ნაჩვენებია ნახ.6b, რომელიც აჩვენებს, რომ ნემსის სიგრძე, L, დიდ გავლენას ახდენს ქსოვილებში ხმის ინტენსივობის გადაცემაზე.კონკრეტულად, ამ პარამეტრის ოპტიმიზაციამ შესაძლებელი გახადა გადაცემის გაუმჯობესება დაახლოებით სიდიდის ბრძანებით.სინამდვილეში, გაანალიზებული სიგრძის დიაპაზონში, ხმის საშუალო ინტენსივობა იღებს ადგილობრივ მაქსიმუმ 3116 ვტ/მ2 SL = 4-ზე (ანუ L = 60 მმ), ხოლო მეორე შეესაბამება SL = 6 (ანუ L = 90). მმ).
ცილინდრულ გეომეტრიაში ულტრაბგერის გავრცელებაზე ნემსის დიამეტრისა და სიგრძის გავლენის ანალიზის შემდეგ, ჩვენ ყურადღება გავამახვილეთ ქსოვილებში ხმის ინტენსივობის გადაცემაზე დახრილი კუთხის გავლენაზე.ბოჭკოს წვერიდან გამოსული ხმის საშუალო ინტენსივობა შეფასდა, როგორც α კუთხის ფუნქცია, ცვლიდა მის მნიშვნელობას 10°-დან (მკვეთრი წვერი) 90°-მდე (ბრტყელი წვერი).ამ შემთხვევაში, ნემსის განხილული წვერის გარშემო ინტეგრირებული სფეროს რადიუსი იყო 20 მმ, ასე რომ α-ს ყველა მნიშვნელობისთვის ნემსის წვერი შედიოდა საშუალოდან გამოთვლილ მოცულობაში.
როგორც ნაჩვენებია ნახ.6c, როდესაც წვერი სიმკვეთრია, ანუ, როდესაც α მცირდება 90°-დან დაწყებული, გადაცემული ხმის ინტენსივობა იზრდება, აღწევს მაქსიმალურ მნიშვნელობას დაახლოებით 1,5 × 105 W/m2, რაც შეესაბამება α = 50°, ანუ 2. არის სიდიდის რიგი უფრო მაღალი სიბრტყის მდგომარეობასთან შედარებით.წვერის შემდგომი სიმკვეთრით (ანუ α 50°-ზე ქვემოთ), ხმის ინტენსივობა იკლებს და მიაღწევს გაბრტყელებული წვერთან შესადარებელ მნიშვნელობებს.თუმცა, მიუხედავად იმისა, რომ ჩვენი სიმულაციებისთვის განვიხილეთ დახრილი კუთხეების ფართო სპექტრი, გასათვალისწინებელია, რომ წვერის სიმკვეთრე აუცილებელია ნემსის ქსოვილში ჩასმის გასაადვილებლად.სინამდვილეში, უფრო მცირე დახრის კუთხეს (დაახლოებით 10°) შეუძლია შეამციროს ძალა 78 ქსოვილში შეღწევისთვის.
ქსოვილში გადაცემული ხმის ინტენსივობის მნიშვნელობის გარდა, დახრილი კუთხე ასევე გავლენას ახდენს ტალღის გავრცელების მიმართულებაზე, როგორც ნაჩვენებია ხმის წნევის დონის დიაგრამებზე, რომელიც ნაჩვენებია ნახ. ).მოჭრილი წვერი), პარალელური გრძივი მიმართულება ფასდება სიმეტრიის სიბრტყეში (yz, შდრ. სურ. 5).ამ ორი მოსაზრების უკიდურეს შემთხვევაში, ხმის წნევის დონე (მოხსენიებული, როგორც 1 μPa) ძირითადად კონცენტრირებულია ნემსის ღრუში (ანუ წყალში) და გამოსხივდება ქსოვილში.უფრო დეტალურად, ბრტყელი წვერის შემთხვევაში (ნახ. 7ა) ხმის წნევის დონის განაწილება გრძივი მიმართულების მიმართ სავსებით სიმეტრიულია და სხეულის შემავსებელ წყალში შეიძლება გამოიყოს მდგარი ტალღები.ტალღა ორიენტირებულია გრძივად (z-ღერძი), ამპლიტუდა აღწევს მაქსიმალურ მნიშვნელობას წყალში (დაახლოებით 240 დბ) და მცირდება განივი, რაც იწვევს ნემსის ცენტრიდან 10 მმ მანძილზე დაახლოებით 20 დბ შესუსტებას.როგორც მოსალოდნელი იყო, წვეტიანი წვერის შემოღება (ნახ. 7ბ) არღვევს ამ სიმეტრიას და მდგარი ტალღების ანტინოდები ნემსის წვერის მიხედვით „იხრება“.როგორც ჩანს, ეს ასიმეტრია გავლენას ახდენს ნემსის წვერის გამოსხივების ინტენსივობაზე, როგორც ეს ადრე იყო აღწერილი (ნახ. 6c).ამ ასპექტის უკეთ გასაგებად, აკუსტიკური ინტენსივობა შეფასდა ნაჭრის ხაზის გასწვრივ, ორთოგონალური ნემსის გრძივი მიმართულებით, რომელიც მდებარეობდა ნემსის სიმეტრიის სიბრტყეში და მდებარეობდა ნემსის წვერიდან 10 მმ მანძილზე ( შედეგები 7c).უფრო კონკრეტულად, ხმის ინტენსივობის განაწილება შეფასებული 10°, 20° და 30° დახრილ კუთხეებზე (ცისფერი, წითელი და მწვანე მყარი ხაზები, შესაბამისად) შედარებული იყო განაწილებასთან ბრტყელ ბოლოსთან (შავ წერტილოვანი მოსახვევები).ბრტყელწვერა ნემსებთან დაკავშირებული ინტენსივობის განაწილება, როგორც ჩანს, სიმეტრიულია ნემსის ცენტრის მიმართ.კერძოდ, ის იღებს დაახლოებით 1420 ვტ/მ2 მნიშვნელობას ცენტრში, გადადინება დაახლოებით 300 ვტ/მ2 ~8 მმ მანძილზე და შემდეგ მცირდება დაახლოებით 170 ვტ/მ2 მნიშვნელობამდე ~30 მმ-ზე. .როდესაც წვერი წვეტიანი ხდება, ცენტრალური წილი იყოფა სხვადასხვა ინტენსივობის უფრო მეტ წილს.უფრო კონკრეტულად, როდესაც α იყო 30°, ნემსის წვერიდან 1 მმ-ზე გაზომილი პროფილში აშკარად გამოირჩეოდა სამი ფურცელი.ცენტრალური თითქმის ნემსის ცენტრშია და აქვს სავარაუდო ღირებულება 1850 ვტ/მ2, ხოლო უფრო მაღალი მარჯვნივ არის ცენტრიდან დაახლოებით 19 მმ და აღწევს 2625 ვტ/მ2.α = 20°-ზე არის 2 ძირითადი წილი: ერთი −12 მმ-ზე 1785 ვტ/მ2-ზე და ერთი 14 მმ-ზე 1524 ვტ/მ2-ზე.როდესაც წვერი უფრო მკვეთრი ხდება და კუთხე 10°-ს მიაღწევს, მაქსიმუმ 817 ვტ/მ2 მიიღწევა დაახლოებით -20 მმ-ზე, ხოლო პროფილის გასწვრივ ჩანს ოდნავ ნაკლები ინტენსივობის კიდევ სამი ლობი.
ბგერის წნევის დონე y–z სიმეტრიის სიბრტყეში ნემსის ბრტყელი ბოლოთი (a) და 10°-იანი დახრილობით (b).(გ) აკუსტიკური ინტენსივობის განაწილება შეფასებული ნაჭრის ხაზის გასწვრივ ნემსის გრძივი მიმართულების პერპენდიკულარული მიმართულებით, ნემსის წვერიდან 10 მმ მანძილზე და სიმეტრიის სიბრტყეში yz.სიგრძე L არის 70 მმ და დიამეტრი D 3 მმ.
ერთად აღებული, ეს შედეგები აჩვენებს, რომ სამედიცინო ნემსები შეიძლება ეფექტურად იქნას გამოყენებული ულტრაბგერის გადასაცემად 100 kHz სიხშირით რბილ ქსოვილში.გამოსხივებული ხმის ინტენსივობა დამოკიდებულია ნემსის გეომეტრიაზე და შეიძლება ოპტიმიზირებული იყოს (ბოლო მოწყობილობის ინვაზიურობით დაწესებული შეზღუდვების გათვალისწინებით) მნიშვნელობებამდე 1000 W/m2 დიაპაზონში (10 მმ-ზე).გამოიყენება ნემსის ძირზე 1. მიკრომეტრის ოფსეტის შემთხვევაში, ნემსი ითვლება სრულყოფილად ჩასმული უსასრულოდ გაშლილ რბილ ქსოვილში.კერძოდ, დახრილი კუთხე ძლიერ გავლენას ახდენს ქსოვილში ხმის ტალღების გავრცელების ინტენსივობასა და მიმართულებაზე, რაც უპირველეს ყოვლისა იწვევს ნემსის წვერის ჭრის ორთოგონალურობას.
არაინვაზიური სამედიცინო ტექნიკის გამოყენებაზე დაფუძნებული სიმსივნის მკურნალობის ახალი სტრატეგიების შემუშავების მხარდასაჭერად, დაბალი სიხშირის ულტრაბგერის გავრცელება სიმსივნურ გარემოში გაანალიზდა ანალიტიკური და გამოთვლითი.კერძოდ, კვლევის პირველ ნაწილში დროებითმა ელასტოდინამიკურმა ხსნარმა საშუალება მოგვცა შეგვესწავლა ულტრაბგერითი ტალღების გაფანტვა ცნობილი ზომისა და სიხისტის მყარ სიმსივნურ სფეროიდებში, რათა შეგვესწავლა მასის სიხშირის მგრძნობელობა.შემდეგ შეირჩა ასობით კილოჰერცის რიგის სიხშირეები და ვიბრაციული სტრესის ადგილობრივი გამოყენება სიმსივნურ გარემოში სამედიცინო ნემსის ამძრავის გამოყენებით მოდელირებული იქნა რიცხვითი სიმულაციური დიზაინის ძირითადი პარამეტრების გავლენის შესწავლით, რომლებიც განსაზღვრავენ აკუსტიკური გადაცემას. ინსტრუმენტის ძალა გარემოზე.შედეგები აჩვენებს, რომ სამედიცინო ნემსები შეიძლება ეფექტურად იქნას გამოყენებული ქსოვილების ულტრაბგერითი დასხივებისთვის და მისი ინტენსივობა მჭიდროდ არის დაკავშირებული ნემსის გეომეტრიულ პარამეტრთან, რომელსაც ეწოდება სამუშაო აკუსტიკური ტალღის სიგრძე.სინამდვილეში, ქსოვილის მეშვეობით დასხივების ინტენსივობა იზრდება ნემსის შიდა დიამეტრის მატებასთან ერთად, მაქსიმუმს აღწევს, როდესაც დიამეტრი სამჯერ აღემატება ტალღის სიგრძეს.ნემსის სიგრძე ასევე იძლევა გარკვეულ თავისუფლებას ექსპოზიციის ოპტიმიზაციისთვის.ეს უკანასკნელი შედეგი მართლაც მაქსიმალურია, როდესაც ნემსის სიგრძე დაყენებულია ოპერაციული ტალღის სიგრძის გარკვეულ ჯერადზე (კონკრეტულად 4 და 6).საინტერესოა, რომ ინტერესის სიხშირის დიაპაზონისთვის, ოპტიმიზირებული დიამეტრი და სიგრძის მნიშვნელობები ახლოსაა სტანდარტული კომერციული ნემსებისთვის ჩვეულებრივ გამოყენებასთან.დახრის კუთხე, რომელიც განსაზღვრავს ნემსის სიმკვეთრეს, ასევე გავლენას ახდენს ემისიურობაზე, პიკს აღწევს დაახლოებით 50°-ზე და უზრუნველყოფს კარგ შესრულებას დაახლოებით 10°-ზე, რაც ჩვეულებრივ გამოიყენება კომერციული ნემსებისთვის..სიმულაციის შედეგები გამოყენებული იქნება საავადმყოფოს შიდა ნემსის დიაგნოსტიკური პლატფორმის დანერგვისა და ოპტიმიზაციის, დიაგნოსტიკური და თერაპიული ულტრაბგერის ინტეგრირებისთვის სხვა მოწყობილობაში არსებულ თერაპიულ გადაწყვეტილებებთან და ერთობლივი ზუსტი მედიცინის ინტერვენციების განსახორციელებლად.
Koenig IR, Fuchs O, Hansen G, von Mutius E. და Kopp MV რა არის ზუსტი მედიცინა?ევრო, უცხოური.ჟურნალი 50, 1700391 (2017 წ.).
Collins, FS and Varmus, H. ახალი ინიციატივები ზუსტი მედიცინაში.ნ ინგ.ჯ.მედიცინა.372, 793–795 (2015).
Hsu, W., Markey, MK და Wang, MD.ბიოსამედიცინო გამოსახულების ინფორმატიკა ზუსტი მედიცინის ეპოქაში: მიღწევები, გამოწვევები და შესაძლებლობები.ჯემი.წამალი.ინფორმირება.Ასისტენტ - პროფესორი.20 (6), 1010–1013 (2013).
Garraway, LA, Verweij, J. & Ballman, KV ზუსტი ონკოლოგია: მიმოხილვა.J. კლინიკური.ონკოლ.31, 1803–1805 (2013).
Wiwatchaitawee, K., Quarterman, J., Geary, S., and Salem, A. გლიობლასტომის (GBM) თერაპიის გაუმჯობესება ნანონაწილაკებზე დაფუძნებული მიწოდების სისტემის გამოყენებით.AAPS PharmSciTech 22, 71 (2021).
Aldape K, Zadeh G, Mansouri S, Reifenberger G და von Daimling A. Glioblastoma: პათოლოგია, მოლეკულური მექანიზმები და მარკერები.აქტა ნეიროპათოლოგია.129 (6), 829–848 (2015).
ბუში, NAO, Chang, SM და Berger, MS მიმდინარე და მომავალი სტრატეგიები გლიომის მკურნალობისთვის.ნეიროქირურგია.რედ.40, 1–14 (2017).