ნემსის დახრის გეომეტრია გავლენას ახდენს მოხრის ამპლიტუდაზე ულტრაბგერითი გაძლიერებული წვრილი ნემსის ბიოფსიის დროს

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.
აჩვენებს კარუსელს სამი სლაიდისგან ერთდროულად.გამოიყენეთ წინა და შემდეგი ღილაკები ერთდროულად სამ სლაიდში გადასაადგილებლად, ან გამოიყენეთ სლაიდერის ღილაკები ბოლოს, რომ გადაადგილდეთ სამ სლაიდზე ერთდროულად.
ახლახან დადასტურდა, რომ ულტრაბგერის გამოყენებას შეუძლია გააუმჯობესოს ქსოვილის გამოსავალი ულტრაბგერითი გაძლიერებული წვრილი ნემსის ასპირაციული ბიოფსიის დროს (USeFNAB) ჩვეულებრივი წვრილი ნემსის ასპირაციის ბიოფსიასთან შედარებით (FNAB).კავშირი ბეწვის გეომეტრიასა და ნემსის წვერის მოქმედებას შორის ჯერ არ არის გამოკვლეული.ამ კვლევაში, ჩვენ გამოვიკვლიეთ ნემსის რეზონანსის და გადახრის ამპლიტუდის თვისებები სხვადასხვა ნემსის ფრჩხილის გეომეტრიისთვის, სხვადასხვა სიგრძით.ჩვეულებრივი ლანცეტის გამოყენებით 3.9 მმ ჭრილით, წვერის გადახრის სიმძლავრის კოეფიციენტი (DPR) იყო 220 და 105 μm/W ჰაერში და წყალში, შესაბამისად.ეს უფრო მაღალია, ვიდრე ღერძული სიმეტრიული 4 მმ-იანი წვერი, რომელმაც მიაღწია DPR 180 და 80 μm/W ჰაერსა და წყალში, შესაბამისად.ეს კვლევა ხაზს უსვამს დამოკიდებულების მნიშვნელობას დახრის გეომეტრიის სიხისტეს შორის სხვადასხვა ჩასმის დამხმარე საშუალებების კონტექსტში, და ამგვარად, შეიძლება გვქონდეს წვდომა პუნქციის შემდეგ ჭრის მოქმედების კონტროლის მეთოდებზე, ნემსის ბეწვის გეომეტრიის შეცვლით, რაც მნიშვნელოვანია USeFNAB-ისთვის.განაცხადის მნიშვნელობა აქვს.
წვრილი ნემსით ასპირაციული ბიოფსია (FNAB) არის ტექნიკა, რომლის დროსაც ნემსი გამოიყენება ქსოვილის ნიმუშის მისაღებად, როდესაც ეჭვმიტანილია ანომალია1,2,3.ნაჩვენებია, რომ Franseen-ის ტიპის რჩევები უზრუნველყოფს უფრო მაღალ დიაგნოსტიკურ შესრულებას, ვიდრე ტრადიციული Lancet4 და Menghini5 რჩევები.ასევე შემოთავაზებულია ღერძული სიმეტრიული (ანუ წრეწირის) ღერძები ჰისტოპათოლოგიისთვის ადეკვატური ნიმუშის მიღების ალბათობის გაზრდის მიზნით6.
ბიოფსიის დროს ნემსი გადის კანისა და ქსოვილის ფენებში საეჭვო პათოლოგიის გამოსავლენად.ბოლო კვლევებმა აჩვენა, რომ ულტრაბგერითი გააქტიურებამ შეიძლება შეამციროს პუნქციის ძალა, რომელიც საჭიროა რბილ ქსოვილებზე წვდომისათვის7,8,9,10.ნაჩვენებია, რომ ნემსის დახრილობის გეომეტრია გავლენას ახდენს ნემსის ურთიერთქმედების ძალებზე, მაგ. უფრო გრძელი ფრჩხილებისთვის ნაჩვენებია ქსოვილის შეღწევის უფრო დაბალი ძალა 11 .ვარაუდობენ, რომ ნემსის ქსოვილის ზედაპირზე შეღწევის შემდეგ, ანუ პუნქციის შემდეგ, ნემსის ჭრის ძალა შეიძლება იყოს ნემს-ქსოვილოვანი ურთიერთქმედების მთლიანი ძალის 75%12.ნაჩვენებია, რომ ულტრაბგერა (აშშ) აუმჯობესებს რბილი ქსოვილების დიაგნოსტიკური ბიოფსიის ხარისხს პოსტ-პუნქციის ფაზაში13.ძვლის ბიოფსიის გაუმჯობესების სხვა მეთოდები შემუშავებულია მძიმე ქსოვილის სინჯის აღებისთვის14,15 მაგრამ არ არის მოხსენებული შედეგი, რომელიც აუმჯობესებს ბიოფსიის ხარისხს.რამდენიმე კვლევამ ასევე დაადგინა, რომ მექანიკური გადაადგილება იზრდება ულტრაბგერითი წამყვანი ძაბვის გაზრდით16,17,18.მიუხედავად იმისა, რომ არსებობს მრავალი გამოკვლევა ღერძულ (გრძივი) სტატიკური ძალების შესახებ ნემს-ქსოვილთან ურთიერთქმედებებში19,20, კვლევები დროებითი დინამიკისა და ნემსის ბეწვის გეომეტრიის შესახებ ულტრაბგერითი გაძლიერებული FNAB-ში (USeFNAB) შეზღუდულია.
ამ კვლევის მიზანი იყო გამოიკვლიოს სხვადასხვა დახრილი გეომეტრიის გავლენა ნემსის წვერის მოქმედებაზე, რომელიც გამოწვეულია ნემსის მოქნილობით ულტრაბგერითი სიხშირეზე.კერძოდ, ჩვენ გამოვიკვლიეთ საინექციო საშუალების ეფექტი ნემსის წვერის გადახრობაზე პუნქციის შემდეგ ჩვეულებრივი ნემსის ფრჩხილებისთვის (მაგ. ლანცეტები), ღერძული სიმეტრიული და ასიმეტრიული ცალმხრივი გეომეტრიებისთვის (ნახ. USeFNAB ნემსების განვითარების გასაადვილებლად სხვადასხვა მიზნებისთვის, როგორიცაა შერჩევითი შეწოვა. წვდომა ან რბილი ქსოვილის ბირთვები.
ამ კვლევაში ჩართული იყო სხვადასხვა დახრილი გეომეტრია.(ა) ლანცეტები, რომლებიც შეესაბამება ISO 7864:201636-ს, სადაც \(\alpha\) არის პირველადი დახრის კუთხე, \(\theta\) არის მეორადი დახრილი ბრუნვის კუთხე და \(\phi\) არის მეორადი დახრის ბრუნვის კუთხე გრადუსი, გრადუსებში (\(^\circ\)).(ბ) წრფივი ასიმეტრიული ერთსაფეხურიანი ჩამკეტები (ე.წ. "სტანდარტული" DIN 13097:201937) და (გ) წრფივი ღერძული სიმეტრიული (წრიული) ერთსაფეხურიანი ჩამკეტები.
ჩვენი მიდგომა არის პირველი მოდელირება მოხრილი ტალღის სიგრძის ცვლილება ფერდობის გასწვრივ ჩვეულებრივი ლანცეტის, ღერძის სიმეტრიული და ასიმეტრიული ერთსაფეხურიანი ფერდობის გეომეტრიებისთვის.შემდეგ ჩვენ გამოვთვალეთ პარამეტრული კვლევა, რათა გამოვიკვლიოთ დახრილი კუთხის და მილის სიგრძის გავლენა სატრანსპორტო მექანიზმის მობილურობაზე.ეს კეთდება პროტოტიპის ნემსის დამზადების ოპტიმალური სიგრძის დასადგენად.სიმულაციის საფუძველზე დამზადდა ნემსის პროტოტიპები და მათი რეზონანსული ქცევა ჰაერში, წყალში და 10% (w/v) ბალისტიკურ ჟელატინს ექსპერიმენტულად ახასიათებდა ძაბვის ასახვის კოეფიციენტის გაზომვით და სიმძლავრის გადაცემის ეფექტურობის გაანგარიშებით, საიდანაც იყო მუშაობის სიხშირე. განსაზღვრული..დაბოლოს, მაღალსიჩქარიანი გამოსახულება გამოიყენება ჰაერსა და წყალში ნემსის წვერზე მოხრილი ტალღის გადახრის პირდაპირ გასაზომად და თითოეული დახრილობით გადაცემული ელექტრული სიმძლავრის შესაფასებლად და გადახრის სიმძლავრის კოეფიციენტის (DPR) გეომეტრიით. საშუალო.
როგორც ნაჩვენებია სურათზე 2a, გამოიყენეთ No. 21 მილი (0.80 მმ OD, 0.49 მმ ID, 0.155 მმ მილის კედლის სისქე, სტანდარტული კედელი, როგორც მითითებულია ISO 9626:201621) 316 უჟანგავი ფოლადისგან (იანგის მოდული 205).\(\ტექსტი {GN/m}^{2}\), სიმკვრივე 8070 კგ/მ\(^{3}\), პუასონის თანაფარდობა 0,275).
ნემსის და სასაზღვრო პირობების სასრული ელემენტების მოდელის (FEM) მოხრის ტალღის სიგრძის განსაზღვრა და რეგულირება.(ა) დახრის სიგრძის (BL) და მილის სიგრძის (TL) განსაზღვრა.(ბ) სამგანზომილებიანი (3D) სასრული ელემენტების მოდელი (FEM) ჰარმონიული წერტილის ძალის გამოყენებით \(\tilde{F}_y\vec{j}\) ნემსის პროქსიმალურ ბოლოში ამოსაძვრელად, წერტილის გადახრისა და სიჩქარის გასაზომად. თითო წვერი (\( \tilde{u}_y\vec {j}\), \(\tilde{v}_y\vec {j}\)) მექანიკური ტრანსპორტის მობილურობის გამოსათვლელად.\(\lambda _y\) განისაზღვრება, როგორც ტალღის სიგრძე, რომელიც დაკავშირებულია ვერტიკალურ ძალასთან \(\tilde{F}_y\vec {j}\).(გ) განსაზღვრეთ სიმძიმის ცენტრი, კვეთის ფართობი A და ინერციის მომენტები \(I_{xx}\) და \(I_{yy}\) x ღერძის და y ღერძის გარშემო შესაბამისად.
როგორც ნაჩვენებია ნახ.2b,c, უსასრულო (უსასრულო) სხივისთვის A კვეთის ფართობით და დიდი ტალღის სიგრძეზე სხივის განივი კვეთის ზომასთან შედარებით, მოხრის (ან ღუნვის) ფაზის სიჩქარე \(c_{EI}\). ) განისაზღვრება როგორც 22:
სადაც E არის იანგის მოდული (\(\ ტექსტი {N/m}^{2}\)), \(\ომეგა _0 = 2\pi f_0\) არის აგზნების კუთხური სიხშირე (რადი/წმ), სადაც \( f_0 \ ) არის წრფივი სიხშირე (1/s ან Hz), I არის ინტერესის ღერძის გარშემო ფართობის ინერციის მომენტი \((\text {m}^{4})\) და \(m'=\ rho _0 A \) არის ერთეული სიგრძის მასა (კგ/მ), სადაც \(\rho _0\) არის სიმკვრივე \((\ტექსტი {კგ/მ}^{3})\) და A არის ჯვარი - სხივის სექციური ფართობი (xy სიბრტყე) (\ (\ტექსტი {m}^{2}\)).ვინაიდან ჩვენს შემთხვევაში გამოყენებული ძალა პარალელურია ვერტიკალური y ღერძის, ანუ \(\tilde{F}_y\vec {j}\), ჩვენ გვაინტერესებს მხოლოდ ჰორიზონტალური x-ის ირგვლივ ფართობის ინერციის მომენტი. ღერძი, ანუ \(I_{xx} \), ასე რომ:
სასრული ელემენტების მოდელისთვის (FEM) გათვალისწინებულია სუფთა ჰარმონიული გადაადგილება (m), ამიტომ აჩქარება (\(\text {m/s}^{2}\)) გამოიხატება როგორც \(\ ნაწილობრივი ^2 \vec. { u}/ \ ნაწილობრივი t^2 = -\omega ^2\vec {u}\), მაგ. \(\vec {u}(x, y, z, t) := u_x\vec {i} + u_y \vec {j }+ u_z\vec {k}\) არის სამგანზომილებიანი გადაადგილების ვექტორი, რომელიც განისაზღვრება სივრცითი კოორდინატებით.ამ უკანასკნელის ჩანაცვლება იმპულსის ბალანსის კანონის სასრულ დეფორმირებადი ლაგრანგური ფორმით23, COMSOL Multiphysics პროგრამულ პაკეტში მისი განხორციელების მიხედვით (ვერსიები 5.4-5.5, COMSOL Inc., მასაჩუსეტსი, აშშ), იძლევა:
სადაც \(\vec {\nabla}:= \frac{\partial}}{\partial x}\vec {i} + \frac{\partial}}{\partial y}\vec {j} + \frac{ \partial }{\partial z}\vec {k}\) არის ტენზორის დივერგენციის ოპერატორი და \({\underline{\sigma}}\) არის მეორე Piola-Kirchhoff სტრესის ტენსორი (მეორე რიგის, \(\ ტექსტი { N /m}^{2}\)), და \(\vec {F_V}:= F_{V_x}\vec {i}+ F_{V_y}\vec {j}+ F_{V_z}\vec { k} \) არის სხეულის ძალის ვექტორი (\(\text {N/m}^{3}\)) თითოეული დეფორმირებადი მოცულობის, და \(e^{j\phi }\) არის ფაზა სხეულის ძალა, აქვს ფაზის კუთხე \(\ phi\) (რად).ჩვენს შემთხვევაში, სხეულის მოცულობის ძალა არის ნულოვანი და ჩვენი მოდელი ითვალისწინებს გეომეტრიულ წრფივობას და მცირე წმინდად დრეკად დეფორმაციებს, ანუ \({\underline{\varepsilon}}^{el} = {\underline{\varepsilon}}\ ), სადაც \({\underline{\varepsilon}}^{el}\) და \({\underline{ \varepsilon}}\) – შესაბამისად დრეკადი დეფორმაცია და მთლიანი დეფორმაცია (მეორე რიგის განზომილების გარეშე).ჰუკის კონსტიტუციური იზოტროპული ელასტიურობის ტენსორი \(\ხაზი {\ხაზი {C))\) მიღებულია იანგის E(\(\text{N/m}^{2}\)) მოდულის გამოყენებით და განსაზღვრულია პუასონის თანაფარდობა v, ასე რომ \ (\underline{\underline{C}}:=\underline{\underline{C}}(E,v)\) (მეოთხე რიგი).ასე რომ, სტრესის გამოთვლა ხდება \({\underline{\sigma}} := \underline{\underline{C}}:{\underline{\varepsilon}}\).
გამოთვლები შესრულდა 10-კვანძიანი ტეტრაჰედრული ელემენტებით, ელემენტის ზომა \(\le\) 8 μm.ნემსი მოდელირებულია ვაკუუმში და მექანიკური მობილურობის გადაცემის მნიშვნელობა (ms-1 H-1) განისაზღვრება, როგორც \(|\tilde{Y}_{v_yF_y}|= |\tilde{v}_y\vec { j} |/|\ tilde{F}_y\vec {j}|\)24, სადაც \(\tilde{v}_y\vec {j}\) არის ხელსაწყოს გამომავალი რთული სიჩქარე და \( \tilde{ F} _y\vec {j }\) არის რთული მამოძრავებელი ძალა, რომელიც მდებარეობს მილის პროქსიმალურ ბოლოში, როგორც ნაჩვენებია ნახ. 2b.გადამცემი მექანიკური მობილურობა გამოიხატება დეციბელებში (dB) მაქსიმალური მნიშვნელობის გამოყენებით, როგორც მითითება, ანუ \(20\log _{10} (|\tilde{Y}|/ |\tilde{Y}_{max}| )\ ), ყველა FEM კვლევა ჩატარდა 29,75 kHz სიხშირეზე.
ნემსის დიზაინი (ნახ. 3) შედგება ჩვეულებრივი 21 დიამეტრიანი კანქვეშა ნემსისგან (კატალოგის ნომერი: 4665643, Sterican\(^\circledR\), გარე დიამეტრით 0,8 მმ, სიგრძე 120 მმ, დამზადებულია AISI-სგან. ქრომი-ნიკელის უჟანგავი ფოლადი 304., B. Braun Melsungen AG, Melsungen, გერმანია) მოათავსეს პლასტიკური Luer Lock ყდის, რომელიც დამზადებულია პოლიპროპილენისგან პროქსიმალურად, შესაბამისი წვერის მოდიფიკაციით.ნემსის მილი დამაგრებულია ტალღის გამტარზე, როგორც ნაჩვენებია ნახ. 3b.ტალღის გზამკვლევი დაიბეჭდა უჟანგავი ფოლადის 3D პრინტერზე (EOS Stainless Steel 316L EOS M 290 3D პრინტერზე, 3D Formtech Oy, Jyväskylä, ფინეთი) და შემდეგ მიმაგრებული იქნა Langevin სენსორზე M4 ჭანჭიკების გამოყენებით.Langevin-ის გადამყვანი შედგება 8 პიეზოელექტრული რგოლის ელემენტისგან, თითოეულ ბოლოში ორი წონით.
ოთხი ტიპის წვერები (სურათზე), კომერციულად ხელმისაწვდომი ლანცეტი (L) და სამი წარმოებული ღერძული სიმეტრიული ერთსაფეხურიანი ღეროები (AX1–3) ხასიათდება 4, 1,2 და 0,5 მმ-იანი ღერძის სიგრძით (BL), შესაბამისად.(ა) მზა ნემსის წვერის ახლო ხედვა.(ბ) ოთხი ქინძისთავის ზედა ხედი, რომლებიც შედუღებულია 3D დაბეჭდილ ტალღის გამტარზე და შემდეგ დაკავშირებულია ლანჟევინის სენსორთან M4 ჭანჭიკებით.
სამი ღერძული სიმეტრიული ღერძიანი წვერი (ნახ. 3) (TAs Machine Tools Oy) დამზადდა 4.0, 1.2 და 0.5 მმ-ის 4.0, 1.2 და 0.5 მმ-იანი ღერძის სიგრძით (\დაახლოებით\) 2 (^\). circ\), 7\(^\circ\) და 18\(^\circ\).ტალღის მაგიდის და სტილუსის წონაა 3,4 ± 0,017 გ (საშუალო ± SD, n = 4) დახრილი L და AX1–3, შესაბამისად (Quintix\(^\circledR\) 224 Design 2, Sartorius AG, Göttingen, გერმანია).მთლიანი სიგრძე ნემსის წვერიდან პლასტმასის ყდის ბოლოებამდე არის 13.7, 13.3, 13.3, 13.3 სმ ზოლისთვის L და AX1-3 სურათზე 3b, შესაბამისად.
ნემსის ყველა კონფიგურაციისთვის, სიგრძე ნემსის წვერიდან ტალღის გამტარის წვერამდე (ანუ შედუღების არე) არის 4,3 სმ, ხოლო ნემსის მილი ისეა ორიენტირებული, რომ ღერძი ზემოთ იყოს (ანუ Y ღერძის პარალელურად). ).), როგორც (ნახ. 2).
მორგებული სკრიპტი MATLAB-ში (R2019a, The MathWorks Inc., მასაჩუსეტსი, აშშ), რომელიც მუშაობს კომპიუტერზე (Latitude 7490, Dell Inc., Texas, აშშ) გამოყენებული იყო წრფივი სინუსოიდური გადახვევის გენერირებისთვის 25-დან 35 kHz-მდე 7 წამში. გარდაიქმნება ანალოგურ სიგნალად ციფრული ანალოგური (DA) გადამყვანის მიერ (Analog Discovery 2, Digilent Inc., ვაშინგტონი, აშშ).ანალოგური სიგნალი \(V_0\) (0,5 Vp-p) შემდეგ გაძლიერდა გამოყოფილი რადიოსიხშირული (RF) გამაძლიერებლით (Mariachi Oy, ტურკუ, ფინეთი).ვარდნილი გამაძლიერებელი ძაბვა \({V_I}\) გამოდის RF გამაძლიერებლიდან გამომავალი წინაღობის 50 \(\ომეგა\) ტრანსფორმატორამდე, რომელიც ჩაშენებულია ნემსის სტრუქტურაში, შეყვანის წინაღობით 50 \(\ომეგა)\) ლანჟევინის გადამყვანი (წინა და უკანა მრავალშრიანი პიეზოელექტრული გადამყვანები, მასით დატვირთული) გამოიყენება მექანიკური ტალღების წარმოქმნისთვის.მორგებული RF გამაძლიერებელი აღჭურვილია ორარხიანი მუდმივი ტალღის სიმძლავრის კოეფიციენტით (SWR), რომელსაც შეუძლია აღმოაჩინოს ინციდენტი \({V_I}\) და ასახული გაძლიერებული ძაბვა \(V_R\) 300 kHz ანალოგური ციფრული (AD) მეშვეობით. ) კონვერტორი (Analog Discovery 2).აგზნების სიგნალი არის ამპლიტუდის მოდულირება დასაწყისში და ბოლოს, რათა თავიდან იქნას აცილებული გამაძლიერებლის შეყვანის გადატვირთვა გარდამავლებით.
MATLAB-ში დანერგილი მორგებული სკრიპტის გამოყენებით, სიხშირეზე რეაგირების ფუნქცია (AFC), ანუ ითვალისწინებს ხაზოვან სტაციონალურ სისტემას.ასევე, გამოიყენეთ 20-დან 40 kHz სიხშირის დიაპაზონის ფილტრი, რათა ამოიღოთ არასასურველი სიხშირეები სიგნალიდან.ელექტროგადამცემი ხაზის თეორიაზე მითითებით, \(\tilde{H}(f)\) ამ შემთხვევაში უდრის ძაბვის ასახვის კოეფიციენტს, ანუ \(\rho _{V} \equiv {V_R}/{V_I} \)26 .რადგან გამაძლიერებლის გამომავალი წინაღობა \(Z_0\) შეესაბამება კონვერტორის ჩაშენებული ტრანსფორმატორის შეყვანის წინაღობას, ხოლო ელექტრული სიმძლავრის ასახვის კოეფიციენტი \({P_R}/{P_I}\) მცირდება \ ({V_R }^ 2/{V_I}^2\ ), შემდეგ არის \(|\rho _{V}|^2\).იმ შემთხვევაში, როდესაც საჭიროა ელექტრული სიმძლავრის აბსოლუტური მნიშვნელობა, გამოთვალეთ ინციდენტის \(P_I\) და ასახული\(P_R\) სიმძლავრე (W) შესაბამისი ძაბვის ძირის საშუალო კვადრატული (rms) მნიშვნელობის აღებით, მაგალითად, სინუსოიდური აგზნების მქონე გადამცემი ხაზისთვის, \(P = {V}^2/(2Z_0)\)26, სადაც \(Z_0\) უდრის 50 \(\ომეგა\).\(P_T\) დატვირთვაზე მიწოდებული ელექტრული სიმძლავრე (ე.ი. ჩასმული საშუალო) შეიძლება გამოითვალოს როგორც \(|P_I – P_R |\) (W RMS) და დენის გადაცემის ეფექტურობა (PTE) შეიძლება განისაზღვროს და გამოიხატოს როგორც პროცენტი (%) იძლევა 27:
სიხშირის პასუხი შემდეგ გამოიყენება სტილუსის დიზაინის მოდალური სიხშირეების \(f_{1-3}\) (kHz) და შესაბამისი ენერგიის გადაცემის ეფექტურობის შესაფასებლად, \(\text {PTE}_{1{-}3} \ ).FWHM (\(\text {FWHM}_{1{-}3}\), Hz) შეფასებულია პირდაპირ \(\text {PTE}_{1{-}3}\), ცხრილიდან 1 სიხშირეები \(f_{1-3}\) აღწერილია .
აციკულური სტრუქტურის სიხშირის პასუხის (AFC) გაზომვის მეთოდი.ორარხიანი swept-sine საზომი25,38 გამოიყენება სიხშირეზე პასუხის ფუნქციის \(\tilde{H}(f)\) და მისი იმპულსური პასუხის H(t) მისაღებად.\({\mathcal {F}}\) და \({\mathcal {F}}^{-1}\) აღნიშნავენ რიცხვით შეკვეცილ ფურიეს ტრანსფორმაციას და შებრუნებული გარდაქმნის ოპერაციას, შესაბამისად.\(\tilde{G}(f)\) ნიშნავს, რომ ორი სიგნალი მრავლდება სიხშირის დომენში, მაგ. \(\tilde{G}_{XrX}\) ნიშნავს ინვერსიულ სკანირებას\(\tilde{X} r(f )\) და ძაბვის ვარდნის სიგნალი \(\tilde{X}(f)\).
როგორც ნაჩვენებია ნახ.5, მაღალსიჩქარიანი კამერა (Phantom V1612, Vision Research Inc., ნიუ ჯერსი, აშშ) აღჭურვილია მაკრო ლინზებით (MP-E 65 მმ, \(f)/2.8, 1-5 \ (\ჯერ\), Canon Inc. .., ტოკიო, იაპონია) გამოიყენეს ნემსის წვერის გადახრის ჩასაწერად, რომელიც ექვემდებარება მოქნილობის აგზნებას (ერთჯერადი სიხშირე, უწყვეტი სინუსოიდი) 27,5–30 kHz სიხშირეზე.ჩრდილოვანი რუკის შესაქმნელად, მაღალი ინტენსივობის თეთრი LED-ის გაცივებული ელემენტი (ნაწილის ნომერი: 4052899910881, White Led, 3000 K, 4150 lm, Osram Opto Semiconductors GmbH, Regensburg, გერმანია) მოთავსდა ნემსის ფრჩხილის უკან.
ექსპერიმენტული დაყენების წინა ხედი.სიღრმე იზომება მედიის ზედაპირიდან.ნემსის სტრუქტურა დამაგრებულია და დამონტაჟებულია მოტორიზებული გადაცემის მაგიდაზე.გამოიყენეთ მაღალი სიჩქარის კამერა მაღალი გამადიდებელი ლინზებით (5\(\ჯერ\)) დახრილი წვერის გადახრის გასაზომად.ყველა ზომა მილიმეტრებშია.
ნემსის თითოეული ტიპისთვის ჩვენ ჩავწერეთ 300 მაღალსიჩქარიანი კამერის ჩარჩო 128 \(\x\) 128 პიქსელით, თითოეული სივრცითი გარჩევადობით 1/180 მმ (\(\დაახლოებით) 5 μm), დროებითი გარჩევადობით. 310000 კადრი წამში.როგორც სურათზე 6-ზეა ნაჩვენები, თითოეული ჩარჩო (1) ამოჭრილია (2) ისე, რომ წვერი იყოს კადრის ბოლო ხაზში (ქვედა) და შემდეგ გამოითვლება გამოსახულების ჰისტოგრამა (3), ასე რომ Canny ზღურბლებს 1 და 2 შეიძლება განისაზღვროს.შემდეგ გამოიყენეთ Canny28(4) კიდეების ამოცნობა Sobel ოპერატორის 3 \(\ჯერ\) 3-ის გამოყენებით და გამოთვალეთ არაკავიტაციური ჰიპოტენუზის პიქსელის პოზიცია (შეინიშნება \(\mathbf {\times }\)) ყველა 300-ჯერადი ნაბიჯისთვის. .ბოლოში გადახრის დიაპაზონის დასადგენად, წარმოებული გამოითვლება (ცენტრალური სხვაობის ალგორითმის გამოყენებით) (6) და იდენტიფიცირებულია ჩარჩო, რომელიც შეიცავს გადახრის ლოკალურ ექსტრემას (ანუ პიკს) (7).არაკავიტაციური კიდის ვიზუალური შემოწმების შემდეგ, არჩეული იქნა წყვილი ჩარჩო (ან ორი კადრი, რომლებიც ერთმანეთისგან ნახევარი დროის განმავლობაში იყოფა) (7) და გაიზომა წვერის გადახრა (იარლიყით \(\mathbf {\times} \ ) ზემოაღნიშნული განხორციელდა Python-ში (v3.8, Python Software Foundation, python.org) OpenCV Canny edge-ის აღმოჩენის ალგორითმის გამოყენებით (v4.5.1, ღია კოდის კომპიუტერული ხედვის ბიბლიოთეკა, opencv.org). ელექტროენერგია \ (P_T \) (W, rms) .
წვერის გადახრა გაზომილი იყო მაღალსიჩქარიანი კამერიდან 310 kHz-ზე აღებული კადრების სერიის გამოყენებით 7-საფეხურიანი ალგორითმის გამოყენებით (1-7), მათ შორის კადრირება (1-2), Canny კიდეების ამოცნობა (3-4), პიქსელის მდებარეობის კიდე. გაანგარიშება (5) და მათი დროის წარმოებულები (6), და ბოლოს მწვერვალიდან მწვერვალამდე გადახრილობა გაზომილი იყო ვიზუალურად შემოწმებულ ჩარჩოების წყვილებზე (7).
გაზომვები ჩატარდა ჰაერში (22,4-22,9°C), დეიონიზებულ წყალში (20,8-21,5°C) და ბალისტიკური ჟელატინი 10% (w/v) (19,7-23,0°C, \(\text {Honeywell}^{ \text { TM}}\) \(\text {Fluka}^{\text {TM}}\) მსხვილფეხა რქოსანი და ღორის ძვლის ჟელატინი I ტიპის ბალისტიკური ანალიზისთვის, Honeywell International, ჩრდილოეთ კაროლინა, აშშ).ტემპერატურა იზომებოდა K-ტიპის თერმოწყვილების გამაძლიერებლით (AD595, Analog Devices Inc., MA, აშშ) და K- ტიპის თერმოწყვილებით (Fluke 80PK-1 Bead Probe No. 3648 type-K, Fluke Corporation, ვაშინგტონი, აშშ).საშუალოდან სიღრმე გაზომილი იყო ზედაპირიდან (დაყენებულია, როგორც z-ღერძის საწყისი) ვერტიკალური მოტორიზებული z-ღერძის საფეხურის გამოყენებით (8MT50-100BS1-XYZ, Standa Ltd., ვილნიუსი, ლიტვა) 5 მკმ გარჩევადობით.თითო ნაბიჯი.
ვინაიდან ნიმუშის ზომა იყო მცირე (n = 5) და ნორმალურობის დაშვება ვერ მოხერხდა, გამოყენებული იქნა ორნიმუშიანი Wilcoxon რანგის ჯამის ტესტი (R, v4.0.3, R Foundation for Statistical Computing, r-project .org). რათა შევადაროთ დისპერსიული ნემსის წვერის რაოდენობა სხვადასხვა დახრილობისთვის.იყო 3 შედარება თითო ფერდობზე, ამიტომ ბონფერონის კორექტირება იქნა გამოყენებული კორექტირებული მნიშვნელოვნების დონით 0,017 და ცდომილების კოეფიციენტით 5%.
ახლა მივმართოთ ნახ.7-ს.29,75 კჰც სიხშირეზე, 21-ლიანდაგიანი ნემსის ღუნვის ნახევარტალღა (\(\lambda_y/2\)) არის \(\დაახლოებით) 8 მმ.როგორც კი ერთი უახლოვდება წვეროს, მოხრის ტალღის სიგრძე მცირდება ირიბი კუთხის გასწვრივ.წვერზე \(\ლამბდა _y/2\) \(\დაახლოებით\) არის 3, 1 და 7 მმ საფეხურები ჩვეულებრივი ლანცეტის (a), ასიმეტრიული (b) და ღერძული სიმეტრიული (გ) ერთი ნემსის დახრილობისთვის. , შესაბამისად.ამდენად, ეს ნიშნავს, რომ ლანცეტის დიაპაზონი არის \(\დაახლოებით) 5 მმ (იმის გამო, რომ ლანცეტის ორი სიბრტყე ქმნის ერთ წერტილს29,30), ასიმეტრიული ზოლი არის 7 მმ, ასიმეტრიული ღერი არის 1. მმ.ღერძული სიმეტრიული ფერდობები (სიმძიმის ცენტრი რჩება მუდმივი, ამიტომ მხოლოდ მილის კედლის სისქე იცვლება ფერდობის გასწვრივ).
FEM კვლევები და განტოლებების გამოყენება 29,75 kHz სიხშირეზე.(1) მოსახვევის ნახევარტალღის (\(\lambda_y/2\)) ცვალებადობის გამოთვლისას ლანცეტის (a), ასიმეტრიული (b) და ღერძული სიმეტრიული (c) ბეწვის გეომეტრიებისთვის (როგორც ნახ. 1a,b,c ) .ლანცეტის, ასიმეტრიული და ღერძული ღერძების საშუალო მნიშვნელობა \(\lambda_y/2\) იყო, შესაბამისად, 5.65, 5.17 და 7.52 მმ.გაითვალისწინეთ, რომ ასიმეტრიული და ღერძული ღერძების სისქე შემოიფარგლება \(\დაახლოებით) 50 მკმ-ით.
პიკური მობილურობა \(|\tilde{Y}_{v_yF_y}|\) არის მილის სიგრძის (TL) და ბეწვის სიგრძის (BL) ოპტიმალური კომბინაცია (ნახ. 8, 9).ჩვეულებრივი ლანცეტისთვის, რადგან მისი ზომა ფიქსირდება, ოპტიმალური TL არის \(\დაახლოებით) 29,1 მმ (ნახ. 8).ასიმეტრიული და ღერძული სიმეტრიული ფანჯრებისთვის (ნახ. 9a, b, შესაბამისად), FEM კვლევები მოიცავდა BL 1-დან 7 მმ-მდე, ამიტომ ოპტიმალური TL იყო 26.9-დან 28.7 მმ-მდე (დიაპაზონი 1.8 მმ) და 27.9-დან 29.2 მმ-მდე (დიაპაზონი). 1.3 მმ), შესაბამისად.ასიმეტრიული ფერდობისთვის (ნახ. 9a), ოპტიმალური TL გაიზარდა ხაზობრივად, მიაღწია პლატოს BL 4 მმ-ზე და შემდეგ მკვეთრად შემცირდა BL 5-დან 7 მმ-მდე.ღერძული სიმეტრიული ფანჯრისთვის (ნახ. 9b), ოპტიმალური TL გაიზარდა წრფივად BL მატებასთან ერთად და საბოლოოდ დასტაბილურდა BL-ზე 6-დან 7 მმ-მდე.ღერძული სიმეტრიული დახრის გაფართოებულმა კვლევამ (ნახ. 9c) გამოავლინა ოპტიმალური TL-ების განსხვავებული ნაკრები \(\დაახლოებით) 35,1–37,1 მმ-ზე.ყველა BL-სთვის, მანძილი ორ საუკეთესო TL-ს შორის არის \(\დაახლოებით\) 8 მმ (ექვივალენტური \(\lambda_y/2\)).
ლანცეტის გადაცემის მობილურობა 29.75 kHz-ზე.ნემსი მოქნილად იყო აღგზნებული 29,75 კჰც სიხშირეზე და ვიბრაცია გაზომილი იყო ნემსის წვერზე და გამოხატული იყო გადაცემული მექანიკური მობილურობის ოდენობით (dB მაქსიმალურ მნიშვნელობასთან შედარებით) TL 26,5-29,5 მმ-ისთვის (0,1 მმ ნამატებით) .
FEM-ის პარამეტრული კვლევები 29,75 kHz სიხშირეზე აჩვენებს, რომ ღერძული სიმეტრიული წვერის გადაცემის მობილურობაზე ნაკლებ გავლენას ახდენს მილის სიგრძის ცვლილება, ვიდრე მისი ასიმეტრიული ანალოგი.ასიმეტრიული (a) და ღერძული სიმეტრიული (b, c) ბეწვის გეომეტრიის შესწავლა ფრჩხილის სიგრძის (BL) და მილის სიგრძის (TL) შესწავლა სიხშირის დომენის კვლევაში FEM გამოყენებით (სასაზღვრო პირობები ნაჩვენებია ნახ. 2-ში).(ა, ბ) TL მერყეობდა 26,5-დან 29,5 მმ-მდე (0,1 მმ ნაბიჯი) და BL 1-7 მმ (0,5 მმ ნაბიჯი).(გ) გაფართოებული ღერძული სიმეტრიული დახრის კვლევები, მათ შორის TL 25–40 მმ (0,05 მმ მატებით) და BL 0,1–7 მმ (0,1 მმ მატებით), რომელიც აჩვენებს, რომ \(\lambda_y/2\ ) უნდა აკმაყოფილებდეს წვერის მოთხოვნებს.მოძრავი სასაზღვრო პირობები.
ნემსის კონფიგურაციას აქვს სამი საკუთრივ სიხშირე \(f_{1-3}\) დაყოფილი დაბალი, საშუალო და მაღალი რეჟიმის რეგიონებად, როგორც ნაჩვენებია ცხრილში 1. PTE ზომა დაფიქსირდა, როგორც ნაჩვენებია ნახ.10 და შემდეგ გაანალიზებულია ნახ. 11-ში. ქვემოთ მოცემულია დასკვნები თითოეული მოდალური სფეროსთვის:
ტიპიური ჩაწერილი მყისიერი სიმძლავრის გადაცემის ეფექტურობის (PTE) ამპლიტუდები, რომლებიც მიღებულია სიხშირის სინუსოიდური აგზნებით ლანცეტის (L) და ღერძული ღერძის AX1-3 ჰაერში, წყალში და ჟელატინში 20 მმ სიღრმეზე.ნაჩვენებია ცალმხრივი სპექტრები.გაზომილი სიხშირის პასუხი (ნიმუში 300 kHz-ზე) იყო გაფილტრული და შემდეგ შემცირდა 200 ფაქტორით მოდალური ანალიზისთვის.სიგნალი-ხმაურის თანაფარდობა არის \(\le\) 45 dB.PTE ფაზები (იისფერი წერტილოვანი ხაზები) ნაჩვენებია გრადუსით (\(^{\circ}\)).
მოდალური პასუხის ანალიზი (საშუალო ± სტანდარტული გადახრა, n = 5) ნაჩვენებია ნახაზზე 10, ფერდობებისთვის L და AX1-3, ჰაერში, წყალში და 10% ჟელატინი (სიღრმე 20 მმ), (ზედა) სამი მოდალური რეგიონით ( დაბალი, საშუალო და მაღალი) და მათი შესაბამისი მოდალური სიხშირეები\(f_{1-3 }\) (kHz), (საშუალო) ენერგოეფექტურობა \(\text {PTE}_{1{-}3}\) გამოითვლება ეკვივალენტების გამოყენებით .(4) და (ქვედა) სრული სიგანე ნახევარი მაქსიმალური ზომებით \(\text {FWHM}_{1{-}3}\) (Hz), შესაბამისად.გაითვალისწინეთ, რომ გამტარუნარიანობის გაზომვა გამოტოვებულია, როდესაც დარეგისტრირდა დაბალი PTE, ანუ \(\text {FWHM}_{1}\) AX2 დახრილობის შემთხვევაში.\(f_2\) რეჟიმი აღმოჩნდა ყველაზე შესაფერისი ფერდობების გადახრის შესადარებლად, რადგან მან აჩვენა ენერგიის გადაცემის ეფექტურობის უმაღლესი დონე (\(\text {PTE}_{2}\)), 99% -მდე.
პირველი მოდალური რეგიონი: \(f_1\) დიდად არ არის დამოკიდებული ჩასმული საშუალების ტიპზე, მაგრამ დამოკიდებულია ფერდობის გეომეტრიაზე.\(f_1\) მცირდება ფრჩხილის სიგრძის შემცირებით (27.1, 26.2 და 25.9 kHz ჰაერში AX1-3-ისთვის, შესაბამისად).რეგიონალური საშუალო \(\text {PTE}_{1}\) და \(\text {FWHM}_{1}\) არის \(\დაახლოებით\) 81% და 230 Hz შესაბამისად.\(\text {FWHM}_{1}\) აქვს ყველაზე მაღალი ჟელატინის შემცველობა Lancet-ში (L, 473 Hz).გაითვალისწინეთ, რომ \(\text {FWHM}_{1}\) AX2 ჟელატინი ვერ შეფასდა დაბალი ჩაწერილი FRF ამპლიტუდის გამო.
მეორე მოდალური რეგიონი: \(f_2\) დამოკიდებულია ჩასმული მედიის ტიპზე და დახრილობაზე.საშუალო მნიშვნელობები \(f_2\) არის 29.1, 27.9 და 28.5 kHz ჰაერში, წყალში და ჟელატინი, შესაბამისად.ამ მოდალურმა რეგიონმა ასევე აჩვენა მაღალი PTE 99%, ყველაზე მაღალი გაზომილ ჯგუფში, რეგიონალური საშუალო 84%.\(\text {FWHM}_{2}\) აქვს რეგიონული საშუალო \(\დაახლოებით\) 910 ჰც.
მესამე რეჟიმის რეგიონი: სიხშირე \(f_3\) დამოკიდებულია მედიის ტიპზე და დახრილობაზე.საშუალო \(f_3\) მნიშვნელობებია 32.0, 31.0 და 31.3 kHz ჰაერში, წყალში და ჟელატინი, შესაბამისად.\(\text {PTE}_{3}\) რეგიონული საშუალო იყო \(\დაახლოებით\) 74%, ყველაზე დაბალი ნებისმიერ რეგიონში.რეგიონალური საშუალო \(\text {FWHM}_{3}\) არის \(\დაახლოებით\) 1085 ჰც, რაც უფრო მაღალია ვიდრე პირველი და მეორე რეგიონები.
შემდეგი ეხება ნახ.12 და ცხრილი 2. ლანცეტი (L) ყველაზე მეტად გადაიხრება (მაღალი მნიშვნელობით ყველა წვერით, \(p<\) 0.017) ჰაერშიც და წყალშიც (ნახ. 12a), მიაღწია უმაღლეს DPR-ს (220 μm/-მდე). W ჰაერში). 12 და ცხრილი 2. ლანცეტი (L) ყველაზე მეტად გადაიხრება (მაღალი მნიშვნელობით ყველა წვერით, \(p<\) 0.017) ჰაერშიც და წყალშიც (ნახ. 12a), მიაღწია უმაღლეს DPR-ს (220 μm/-მდე). W ჰაერში). Следующее относится к рисунку 12 и таблице 2. Ланцет (L) отклониялся უფრო მეტი (ს высокой значимостью для всех наконечников, \(p<\) 0,017) 0.017) как высого в1е, (с высокой значимостью для всех наконечников), პიარი . ქვემოთ მოცემულია ნახაზი 12 და ცხრილი 2. Lancet-მა (L) ყველაზე მეტად გადაიხარა (მაღალი მნიშვნელობით ყველა წვეტისთვის, \(p<\) 0.017) როგორც ჰაერში, ასევე წყალში (ნახ. 12a), მიაღწია უმაღლეს DPR-ს.(აუკეთეთ 220 μm/W ჰაერში).წმ.სურათი 12 და ცხრილი 2 ქვემოთ.柳叶刀(L) 在空气和水中偏转最多（对所有尖端具有高显着性），，，，，，，高DPR （在空气中高达220 μm/W）.柳叶刀(L) აქვს ჰაერსა და წყალში ყველაზე მაღალი გადახრა (对所记尖端可以高电影性,\(p<\) 0.017) (图12a) და მიაღწია უმაღლეს DPR (220 μm/W-მდე). საჰაერო). Ланцет (L) отклонялся повеќе ყველა (высокая значимость для всех наконечников, \(p<\) 0,017) во воздухе и воде (рис. 12а), достигая наибольшего DPR (220 მკმ/ვტ ჰაერში). ლანცეტმა (L) ყველაზე მეტად გადაიხარა (მაღალი მნიშვნელობა ყველა წვერით, \(p<\) 0.017) ჰაერში და წყალში (ნახ. 12a), მიაღწია უმაღლეს DPR-ს (220 μm/W-მდე ჰაერში). ჰაერში, AX1, რომელსაც უფრო მაღალი BL ჰქონდა, გადაიხარა AX2-3-ზე მაღლა (მნიშვნელოვნებით, \(p<\) 0,017), ხოლო AX3 (რომელსაც ყველაზე დაბალი BL ჰქონდა) გადაიხარა AX2-ზე მეტი DPR-ით 190 μm/W. ჰაერში, AX1, რომელსაც უფრო მაღალი BL ჰქონდა, გადაიხარა AX2-3-ზე მაღლა (მნიშვნელოვნებით, \(p<\) 0,017), ხოლო AX3 (რომელსაც ყველაზე დაბალი BL ჰქონდა) გადაიხარა AX2-ზე მეტი DPR-ით 190 μm/W. ჰაერის AX1 со повеќе BL отклонялся выше, чем AX2–3 (со значитемостью \(p<\) 0,017), тогда како AX3 (ს ყველაზე დაბალი BL) отклонялся повеќе, чем AX2 DPR. ჰაერში AX1 მაღალი BL-ით გადახრილი იყო AX2-3-ზე მაღლა (მნიშვნელოვნებით \(p<\) 0,017), ხოლო AX3 (ყველაზე დაბალი BL) გადაიხარა AX2-ზე მეტი DPR 190 μm/W.在空气中，具有更高BL 的AX1 比AX2-3 偏转更高（具有显着性，\(p<\) 0.017，，3A）的偏转大于AX2, DPR 为190 μm/W . ჰაერში AX1-ის გადახრა უფრო მაღალი BL-ით უფრო მაღალია ვიდრე AX2-3-ის (მნიშვნელოვნად, \(p<\) 0.017), ხოლო AX3-ის (ყველაზე დაბალი BL) გადახრა უფრო მეტია ვიდრე AX2-ის, DPR არის 190. μm/W. ჰაერში AX1 со повеќе BL отклоняется повеќе, чем AX2-3 (მნიშვნელიმო, \(p<\) 0,017), тогда како AX3 (ს ყველაზე დაბალი BL) отклоняется повеќе, чем AX190 с DPR. ჰაერში, AX1 უფრო მაღალი BL-ით იხრება AX2-3-ზე მეტად (მნიშვნელოვანი, \(p<\) 0,017), ხოლო AX3 (ყველაზე დაბალი BL) გადახრის AX2-ზე მეტს DPR 190 μm/W.20 მმ წყალზე, გადახრა და PTE AX1-3 მნიშვნელოვნად არ განსხვავდებოდა (\(p>\) 0.017).PTE-ის დონე წყალში (90.2-98.4%) ზოგადად უფრო მაღალი იყო, ვიდრე ჰაერში (56-77.5%) (ნახ. 12c) და კავიტაციის ფენომენი აღინიშნა წყალში ექსპერიმენტის დროს (ნახ. 13, აგრეთვე დამატებითი ინფორმაცია).
წვერის გადახრის ოდენობა (საშუალო ± SD, n = 5) გაზომილი დახრილობის L და AX1-3-სთვის ჰაერსა და წყალში (სიღრმე 20 მმ) გვიჩვენებს დახრის გეომეტრიის შეცვლის ეფექტს.გაზომვები მიღებულ იქნა უწყვეტი ერთი სიხშირის სინუსოიდური აგზნების გამოყენებით.(ა) პიკიდან პიკამდე გადახრა (\(u_y\vec {j}\)) წვერზე, გაზომილი (b) მათი შესაბამისი მოდალური სიხშირეებით \(f_2\).(გ) ენერგიის გადაცემის ეფექტურობა (PTE, RMS, %) განტოლების.(4) და (დ) გადახრის სიმძლავრის კოეფიციენტი (DPR, μm/W) გამოითვლება, როგორც გადახრის პიკი-მწვერვალამდე და გადაცემული ელექტრული სიმძლავრე \(P_T\) (Wrms).
ტიპიური მაღალსიჩქარიანი კამერის ჩრდილის დიაგრამა, რომელიც აჩვენებს ლანცეტის (L) და ღერძული წვერის (AX1–3) პიკიდან მწვერვალამდე გადახრას (მწვანე და წითელი წერტილოვანი ხაზები) წყალში (20 მმ სიღრმე) ნახევარ ციკლში.ციკლი, აგზნების სიხშირეზე \(f_2\) (სინჯვის სიხშირე 310 kHz).გადაღებულ ნაცრისფერ სურათს აქვს ზომა 128×128 პიქსელი და პიქსელის ზომა \(\დაახლოებით\) 5 მკმ.ვიდეო შეგიძლიათ იხილოთ დამატებით ინფორმაციაში.
ამგვარად, ჩვენ მოვახდინეთ მოდელირება მოღუნვის ტალღის სიგრძის ცვლილებაზე (ნახ. 7) და გამოვთვალეთ გადასატანი მექანიკური მობილურობა მილის სიგრძისა და ჩამჭრელობის კომბინაციებისთვის (ნახ. 8, 9) გეომეტრიული ფორმების ჩვეულებრივი ლანცეტის, ასიმეტრიული და ღერძული სიმეტრიული ჩამკეტებისთვის.ამ უკანასკნელზე დაყრდნობით, ჩვენ შევაფასეთ ოპტიმალური მანძილი 43 მმ (ან \(\დაახლოებით) 2,75\(\ლამბდა _y\) 29,75 kHz-ზე) წვერიდან შედუღებამდე, როგორც ნაჩვენებია ნახ. 5-ში, და გავაკეთეთ სამი ღერძი სიმეტრიული. ფრჩხილები სხვადასხვა სიგრძით.ჩვენ შემდეგ დავახასიათეთ მათი სიხშირის ქცევა ჰაერში, წყალში და 10% (w/v) ბალისტიკურ ჟელატინს ჩვეულებრივ ლანცეტებთან შედარებით (სურათები 10, 11) და დავადგინეთ რეჟიმი, რომელიც ყველაზე შესაფერისია ფრჩხილის გადახრის შედარებისთვის.დაბოლოს, ჩვენ გავზომეთ წვერის გადახრა ჰაერსა და წყალში ტალღის მოღუნვით 20 მმ სიღრმეზე და რაოდენობრივად დავადგინეთ დენის გადაცემის ეფექტურობა (PTE, %) და გადახრის სიმძლავრის კოეფიციენტი (DPR, μm/W) შეყვანის საშუალების თითოეული ღერისთვის.კუთხოვანი ტიპი (სურ. 12).
ნაჩვენებია, რომ ნემსის დახრის გეომეტრია გავლენას ახდენს ნემსის წვერის გადახრის რაოდენობაზე.ლანცეტმა მიაღწია უმაღლეს გადახრას და უმაღლეს DPR-ს, შედარებით დაბალი საშუალო გადახრის მქონე ღერძულ სიმეტრიულ ღერძთან შედარებით (ნახ. 12).4 მმ ღერძის სიმეტრიულმა ღერძმა (AX1) ყველაზე გრძელი ღერძით მიაღწია ჰაერში სტატისტიკურად მნიშვნელოვან მაქსიმალურ გადახრას სხვა ღერძულ სიმეტრიულ ნემსებთან შედარებით (AX2–3) (\(p <0.017\), ცხრილი 2), მაგრამ მნიშვნელოვანი განსხვავება არ იყო .შეინიშნება ნემსის წყალში მოთავსებისას.ამდენად, არ არის აშკარა უპირატესობა, რომ გქონდეთ უფრო გრძელი დახრილი სიგრძე მწვერვალზე გადახრის თვალსაზრისით.ამის გათვალისწინებით, როგორც ჩანს, ამ კვლევაში შესწავლილი ბეწვის გეომეტრია უფრო დიდ გავლენას ახდენს გადახრაზე, ვიდრე დახრის სიგრძეზე.ეს შეიძლება გამოწვეული იყოს მოღუნვის სიმტკიცეზე, მაგალითად, დამოკიდებულია მოხრილი მასალის საერთო სისქეზე და ნემსის დიზაინზე.
ექსპერიმენტულ კვლევებში არეკლილი მოქნილი ტალღის სიდიდეზე გავლენას ახდენს წვერის სასაზღვრო პირობები.როდესაც ნემსის წვერი ჩასმულია წყალში და ჟელატინი, \(\text {PTE}_{2}\) არის \(\დაახლოებით\) 95%, და \(\text {PTE}_{ 2}\) არის \ (\text {PTE}_{ 2}\) მნიშვნელობები არის 73% და 77% (\text {PTE}_{1}\) და \(\text {PTE}_{3}\), შესაბამისად (სურ. 11).ეს მიუთითებს იმაზე, რომ აკუსტიკური ენერგიის მაქსიმალური გადაცემა ჩამოსხმის გარემოში, ანუ წყალში ან ჟელატინს, ხდება \(f_2\).მსგავსი ქცევა დაფიქსირდა წინა კვლევაში31 მოწყობილობის უფრო მარტივი კონფიგურაციის გამოყენებით 41-43 kHz სიხშირის დიაპაზონში, რომელშიც ავტორებმა აჩვენეს ძაბვის ასახვის კოეფიციენტის დამოკიდებულება ჩაშენებული საშუალების მექანიკურ მოდულზე.შეღწევადობის სიღრმე32 და ქსოვილის მექანიკური თვისებები უზრუნველყოფს მექანიკურ დატვირთვას ნემსზე და, შესაბამისად, მოსალოდნელია გავლენა მოახდინოს UZEFNAB-ის რეზონანსულ ქცევაზე.ამრიგად, რეზონანსული თვალთვალის ალგორითმები (მაგ. 17, 18, 33) შეიძლება გამოყენებულ იქნას ნემსით მიწოდებული აკუსტიკური სიმძლავრის ოპტიმიზაციისთვის.
მოღუნვის ტალღის სიგრძეზე სიმულაცია (ნახ. 7) გვიჩვენებს, რომ ღერძული სიმეტრიული წვერი სტრუქტურულად უფრო ხისტია (ანუ უფრო ხისტი მოხრაში), ვიდრე ლანცეტი და ასიმეტრიული ღერძი.(1)-ზე დაყრდნობით და ცნობილი სიჩქარე-სიხშირე კავშირის გამოყენებით, ჩვენ ვაფასებთ მოღუნვის სიმტკიცეს ნემსის წვერზე, როგორც \(\დაახლოებით\) 200, 20 და 1500 მპა, შესაბამისად, ლანცეტის, ასიმეტრიული და ღერძული დახრილი სიბრტყეებისთვის.ეს შეესაბამება \(\lambda_y\) \(\დაახლოებით\) 5.3, 1.7 და 14.2 მმ, შესაბამისად, 29.75 kHz-ზე (ნახ. 7a–c).USeFNAB-ის დროს კლინიკური უსაფრთხოების გათვალისწინებით, უნდა შეფასდეს გეომეტრიის გავლენა დახრილი სიბრტყის სტრუქტურულ სიმტკიცეზე34.
მილის სიგრძესთან მიმართებაში დახრილობის პარამეტრების შესწავლამ (ნახ. 9) აჩვენა, რომ გადაცემის ოპტიმალური დიაპაზონი უფრო მაღალია ასიმეტრიული ღერძისთვის (1,8 მმ), ვიდრე ღერძული ღერძის (1,3 მმ).გარდა ამისა, მობილურობა სტაბილურია \(\დაახლოებით) 4-დან 4,5 მმ-მდე და 6-დან 7 მმ-მდე ასიმეტრიული და ღერძული სიმეტრიული დახრილებისთვის, შესაბამისად (ნახ. 9a, b).ამ აღმოჩენის პრაქტიკული მნიშვნელობა გამოიხატება წარმოების ტოლერანტებში, მაგალითად, ოპტიმალური TL-ის უფრო დაბალი დიაპაზონი შეიძლება ნიშნავს, რომ საჭიროა უფრო დიდი სიგრძის სიზუსტე.ამავდროულად, მობილურობის პლატო უზრუნველყოფს უფრო დიდ ტოლერანტობას მოცემულ სიხშირეზე ჩაძირვის სიგრძის არჩევისას, მობილურობაზე მნიშვნელოვანი ზემოქმედების გარეშე.
კვლევა მოიცავს შემდეგ შეზღუდვებს.ნემსის გადახრის პირდაპირი გაზომვა კიდეების ამოცნობისა და მაღალსიჩქარიანი გამოსახულების გამოყენებით (სურათი 12) ნიშნავს, რომ ჩვენ შემოვიფარგლებით ოპტიკურად გამჭვირვალე მედიით, როგორიცაა ჰაერი და წყალი.ჩვენ ასევე გვინდა აღვნიშნოთ, რომ ჩვენ არ გამოვიყენეთ ექსპერიმენტები სიმულირებული გადაცემის მობილურობის შესამოწმებლად და პირიქით, არამედ გამოვიყენეთ FEM კვლევები ნემსის დამზადების ოპტიმალური სიგრძის დასადგენად.რაც შეეხება პრაქტიკულ შეზღუდვებს, ლანცეტის სიგრძე წვერიდან ყდისკენ არის \(\დაახლოებით) 0,4 სმ-ით მეტი ვიდრე სხვა ნემსები (AX1-3), იხილეთ ნახ.3ბ.ამან შეიძლება გავლენა მოახდინოს ნემსის დიზაინის მოდალურ რეაქციაზე.გარდა ამისა, ტალღის გამაძლიერებელი ქინძის ბოლოს შედუღების ფორმამ და მოცულობამ (იხ. ნახაზი 3) შეიძლება გავლენა მოახდინოს პინის დიზაინის მექანიკურ წინაღობაზე, რაც იწვევს შეცდომებს მექანიკურ წინაღობასა და ღუნვის ქცევაში.
დაბოლოს, ჩვენ ვაჩვენეთ, რომ ექსპერიმენტული ბეწვის გეომეტრია გავლენას ახდენს USeFNAB-ში გადახრის რაოდენობაზე.თუ უფრო დიდი გადახრა დადებითად იმოქმედებს ნემსის ეფექტზე ქსოვილზე, როგორიცაა ჭრის ეფექტურობა პირსინგის შემდეგ, მაშინ ჩვეულებრივი ლანცეტის გამოყენება შესაძლებელია USeFNAB-ში, რადგან ის უზრუნველყოფს მაქსიმალურ გადახრას სტრუქტურული წვერის ადექვატური სიხისტის შენარჩუნებისას..უფრო მეტიც, ბოლოდროინდელმა კვლევამ35 აჩვენა, რომ წვერის უფრო დიდმა გადახრამ შეიძლება გააძლიეროს ბიოლოგიური ეფექტები, როგორიცაა კავიტაცია, რამაც შეიძლება ხელი შეუწყოს მინიმალური ინვაზიური ქირურგიული აპლიკაციების განვითარებას.იმის გათვალისწინებით, რომ მთლიანი აკუსტიკური სიმძლავრის ზრდა ნაჩვენებია ბიოფსიების რაოდენობის გაზრდას USeFNAB13-ში, საჭიროა ნიმუშის რაოდენობის და ხარისხის შემდგომი რაოდენობრივი კვლევები შესწავლილი ნემსის გეომეტრიის დეტალური კლინიკური სარგებელის შესაფასებლად.