Faleminderit që vizituat Nature.com.Ju jeni duke përdorur një version të shfletuesit me mbështetje të kufizuar CSS.Për përvojën më të mirë, ju rekomandojmë të përdorni një shfletues të përditësuar (ose çaktivizoni modalitetin e përputhshmërisë në Internet Explorer).Përveç kësaj, për të siguruar mbështetje të vazhdueshme, ne e shfaqim sajtin pa stile dhe JavaScript.
Rrëshqitës që tregojnë tre artikuj për rrëshqitje.Përdorni butonat e pasëm dhe të ardhshëm për të lëvizur nëpër rrëshqitje, ose butonat e kontrolluesit të rrëshqitjes në fund për të lëvizur nëpër secilën rrëshqitje.
Kohët e fundit është demonstruar se përdorimi i ultrazërit mund të përmirësojë rendimentin e indeve në biopsinë e aspirimit me gjilpërë të imët të përmirësuar me ultratinguj (USeFNAB) krahasuar me biopsinë konvencionale të aspirimit me gjilpërë të hollë (FNAB).Marrëdhënia midis gjeometrisë së pjerrësisë dhe veprimit të majës së gjilpërës nuk është hetuar ende.Në këtë studim, ne hetuam vetitë e rezonancës së gjilpërës dhe amplitudës së devijimit për gjeometri të ndryshme të pjerrësisë së gjilpërës me gjatësi të ndryshme të pjerrësisë.Duke përdorur një lancet konvencionale me një prerje 3,9 mm, faktori i fuqisë së devijimit të majës (DPR) ishte përkatësisht 220 dhe 105 µm/W në ajër dhe ujë.Kjo është më e lartë se maja e pjerrët aksimetrike 4 mm, e cila arriti një DPR prej 180 dhe 80 µm/W në ajër dhe ujë, respektivisht.Ky studim nxjerr në pah rëndësinë e marrëdhënies midis ngurtësisë së përkuljes së gjeometrisë së pjerrësisë në kontekstin e mjeteve të ndryshme të futjes, dhe kështu mund të ofrojë njohuri mbi metodat për kontrollin e veprimit të prerjes pas shpimit duke ndryshuar gjeometrinë e pjerrësisë së gjilpërës, e cila është e rëndësishme për USeFNAB.Aplikimi ka rëndësi.
Biopsia e aspirimit me gjilpërë të imët (FNAB) është një teknikë në të cilën përdoret një gjilpërë për të marrë një mostër indi kur dyshohet për një anomali1,2,3.Këshillat e tipit Franseen janë treguar se ofrojnë performancë më të lartë diagnostikuese sesa këshillat tradicionale Lancet4 dhe Menghini5.Pjerrësia aksisimetrike (dmth. rrethore) janë propozuar gjithashtu për të rritur gjasat e një kampioni adekuat për histopatologji6.
Gjatë një biopsie, një gjilpërë kalon nëpër shtresa të lëkurës dhe indeve për të zbuluar një patologji të dyshimtë.Studimet e fundit kanë treguar se aktivizimi me ultratinguj mund të zvogëlojë forcën e shpimit të kërkuar për të hyrë në indet e buta7,8,9,10.Gjeometria e pjerrësisë së gjilpërës është treguar se ndikon në forcat e ndërveprimit të gjilpërës, p.sh. pjerrëzat më të gjata janë treguar të kenë forca më të ulëta të depërtimit në inde 11 .Është sugjeruar që pasi gjilpëra të ketë depërtuar në sipërfaqen e indeve, pra pas shpimit, forca prerëse e gjilpërës mund të jetë 75% e forcës totale të ndërveprimit gjilpërë-ind12.Ultratingulli (SHBA) është treguar se përmirëson cilësinë e biopsisë diagnostike të indeve të buta në fazën pas punksionit13.Metoda të tjera për të përmirësuar cilësinë e biopsisë së kockës janë zhvilluar për marrjen e mostrave të indeve të forta14,15 por nuk janë raportuar rezultate që përmirësojnë cilësinë e biopsisë.Disa studime kanë gjetur gjithashtu se zhvendosja mekanike rritet me rritjen e tensionit të lëvizjes së ultrazërit16,17,18.Edhe pse ka shumë studime të forcave statike boshtore (gjatësore) në ndërveprimet gjilpërë-ind19,20, studimet mbi dinamikën e përkohshme dhe gjeometrinë e pjerrësisë së gjilpërës në FNAB të zgjeruara me ultratinguj (USeFNAB) janë të kufizuara.
Qëllimi i këtij studimi ishte të hetonte efektin e gjeometrive të ndryshme të pjerrësisë në veprimin e majës së gjilpërës të drejtuar nga përkulja e gjilpërës në frekuencat tejzanor.Në veçanti, ne hetuam efektin e mediumit të injektimit në devijimin e majës së gjilpërës pas shpimit për pjerrëzat konvencionale të gjilpërës (p.sh., lancet), gjeometritë aksimetrike dhe asimetrike të pjerrëta të vetme (Fig. për të lehtësuar zhvillimin e gjilpërave USeFNAB për qëllime të ndryshme si thithja selektive aksesi ose bërthamat e indeve të buta.
Në këtë studim u përfshinë gjeometri të ndryshme të pjerrëta.(a) Lancet konform ISO 7864:201636 ku \(\alpha\) është këndi primar i pjerrësisë, \(\theta\) është këndi dytësor i rrotullimit të pjerrësisë dhe \(\phi\) është këndi dytësor i rrotullimit të pjerrësisë në gradë , në gradë (\(^\circ\)).(b) zgavrat lineare asimetrike me një hap (të quajtur "standarde" në DIN 13097:201937) dhe (c) anime lineare me një hap të vetëm me bosht simetrik (rrethor).
Qasja jonë është që fillimisht të modelojmë ndryshimin në gjatësinë e valës së përkuljes përgjatë pjerrësisë për gjeometritë konvencionale të heshtës, aksimetrike dhe asimetrike të pjerrësisë me një shkallë.Më pas ne llogaritëm një studim parametrik për të ekzaminuar efektin e këndit të pjerrët dhe gjatësisë së tubit në lëvizshmërinë e mekanizmit të transportit.Kjo është bërë për të përcaktuar gjatësinë optimale për të bërë një gjilpërë prototipi.Bazuar në simulimin, u bënë prototipet e gjilpërave dhe sjellja e tyre rezonante në ajër, ujë dhe xhelatinë balistike 10% (w/v) u karakterizua eksperimentalisht duke matur koeficientin e reflektimit të tensionit dhe duke llogaritur efikasitetin e transferimit të energjisë, nga e cila frekuenca e funksionimit ishte përcaktuar..Së fundi, imazhi me shpejtësi të lartë përdoret për të matur drejtpërdrejt devijimin e valës së përkuljes në majë të gjilpërës në ajër dhe ujë, dhe për të vlerësuar fuqinë elektrike të transmetuar nga çdo anim dhe gjeometrinë e faktorit të fuqisë së devijimit (DPR) të injektimit. e mesme.
Siç tregohet në figurën 2a, përdorni tubin nr. 21 (0,80 mm OD, 0,49 mm ID, 0,155 mm trashësi muri i tubit, mur standard siç specifikohet në ISO 9626:201621) i bërë nga çelik inox 316 (moduli i Young 205).\(\tekst {GN/m}^{2}\), dendësia 8070 kg/m\(^{3}\), raporti Poisson 0,275).
Përcaktimi i gjatësisë së valës së përkuljes dhe akordimi i modelit të elementeve të fundme (FEM) të gjilpërës dhe kushteve kufitare.(a) Përcaktimi i gjatësisë së pjerrësisë (BL) dhe gjatësisë së tubit (TL).(b) Modeli i elementeve të fundme tredimensionale (3D) (FEM) duke përdorur forcën e pikës harmonike \(\tilde{F}_y\vec{j}\) për të ngacmuar gjilpërën në skajin proksimal, për të devijuar pikën dhe për të matur shpejtësinë për tip (\( \tilde{u}_y\vec {j}\), \(\tilde{v}_y\vec {j}\)) për të llogaritur lëvizshmërinë mekanike të transportit.\(\lambda _y\) përkufizohet si gjatësia e valës së lakimit të lidhur me forcën vertikale \(\tilde{F}_y\vec {j}\).(c) Përcaktoni qendrën e gravitetit, zonën e prerjes tërthore A dhe momentet e inercisë \(I_{xx}\) dhe \(I_{yy}\) rreth boshtit x dhe boshtit y respektivisht.
Siç tregohet në fig.2b,c, për një rreze të pafundme (të pafundme) me sipërfaqe të prerjes tërthore A dhe me një gjatësi vale të madhe në krahasim me madhësinë e prerjes tërthore të rrezes, shpejtësia e fazës së përkuljes (ose përkuljes) \(c_{EI}\ ) përkufizohet si 22:
ku E është moduli i Young (\(\tekst {N/m}^{2}\)), \(\omega _0 = 2\pi f_0\) është frekuenca këndore e ngacmimit (rad/s), ku \( f_0 \ ) është frekuenca lineare (1/s ose Hz), I është momenti i inercisë së zonës rreth boshtit të interesit \((\text {m}^{4})\) dhe \(m'=\ rho _0 A \) është masa në njësi gjatësi (kg/m), ku \(\rho _0\) është dendësia \((\tekst {kg/m}^{3})\) dhe A është kryqi - zona seksionale e rrezes (rrafsh xy) (\ (\tekst {m}^{2}\)).Meqenëse në rastin tonë forca e aplikuar është paralele me boshtin vertikal y, dmth \(\tilde{F}_y\vec {j}\), ne jemi të interesuar vetëm për momentin e inercisë së zonës rreth horizontalit x- boshti, dmth \(I_{xx} \), Kjo është arsyeja pse:
Për modelin e elementeve të fundme (FEM), supozohet një zhvendosje e pastër harmonike (m), kështu që nxitimi (\(\text {m/s}^{2}\)) shprehet si \(\partial ^2 \vec { u}/ \ i pjesshëm t^2 = -\omega ^2\vec {u}\), p.sh. \(\vec {u}(x, y, z, t) := u_x\vec {i} + u_y \vec {j }+ u_z\vec {k}\) është një vektor zhvendosjeje tredimensionale i përcaktuar në koordinatat hapësinore.Zëvendësimi i kësaj të fundit me formën Lagranzhiane përfundimisht të deformueshme të ligjit të bilancit të momentit23, sipas zbatimit të tij në paketën softuerike COMSOL Multiphysics (versionet 5.4-5.5, COMSOL Inc., Massachusetts, SHBA), jep:
Ku \(\vec {\nabla}:= \frac{\partial}}{\partial x}\vec {i} + \frac{\partial}}{\partial y}\vec {j} + \frac{ \partial }{\partial z}\vec {k}\) është operatori i divergjencës tensor, dhe \({\underline{\sigma}}\) është tensori i dytë i stresit Piola-Kirchhoff (rendi i dytë, \(\ teksti { N /m}^{2}\)), dhe \(\vec {F_V}:= F_{V_x}\vec {i}+ F_{V_y}\vec {j}+ F_{V_z}\vec { k} \) është vektori i forcës së trupit (\(\text {N/m}^{3}\)) i çdo vëllimi të deformueshëm, dhe \(e^{j\phi }\) është faza e forca e trupit, ka një kënd fazor \(\ phi\) (rad).Në rastin tonë, forca vëllimore e trupit është zero, dhe modeli ynë supozon linearitetin gjeometrik dhe deformime të vogla thjesht elastike, p.sh. \({\underline{\varepsilon}}^{el} = {\underline{\varepsilon}}\ ), ku \({\underline{\varepsilon}}^{el}\) dhe \({\underline{ \varepsilon}}\) - përkatësisht deformim elastik dhe deformim total (pa dimensione të rendit të dytë).Tenzori konstituiv i elasticitetit izotropik i Hooke \(\nënvizoni {\nënvizoni {C))\) është marrë duke përdorur modulin E(\(\text{N/m}^{2}\)) të Young-it dhe raporti i Poisson-it v është përcaktuar, kështu që \ (\underline{\underline{C}}:=\underline{\underline{C}}(E,v)\) (rendi i katërt).Pra, llogaritja e stresit bëhet \({\underline{\sigma}} := \underline{\underline{C}}:{\underline{\varepsilon}}\).
Llogaritjet u kryen me elementë tetraedralë me 10 nyje me madhësi elementi \(\le\) 8 μm.Gjilpëra është modeluar në vakum dhe vlera e transferimit të lëvizshmërisë mekanike (ms-1 H-1) përcaktohet si \(|\tilde{Y}_{v_yF_y}|= |\tilde{v}_y\vec { j} |/|\ tilde{F}_y\vec {j}|\)24, ku \(\tilde{v}_y\vec {j}\) është shpejtësia komplekse dalëse e pajisjes dore, dhe \( \tilde{ F} _y\vec {j }\) është një forcë lëvizëse komplekse e vendosur në skajin proksimal të tubit, siç tregohet në Fig. 2b.Lëvizshmëria mekanike transmetuese shprehet në decibel (dB) duke përdorur vlerën maksimale si referencë, p.sh. \(20\log _{10} (|\tilde{Y}|/ |\tilde{Y}_{max}| )\ ), Të gjitha studimet FEM janë kryer në një frekuencë prej 29,75 kHz.
Dizajni i gjilpërës (Fig. 3) përbëhet nga një gjilpërë konvencionale nënlëkurore me diametër 21 (numri i katalogut: 4665643, Sterican\(^\circledR\), me diametër të jashtëm 0,8 mm, gjatësi 120 mm, i bërë nga AISI çelik inox krom-nikel 304., B. Braun Melsungen AG, Melsungen, Gjermani) vendosi një mëngë plastike Luer Lock të bërë nga polipropileni proksimal me një modifikim përkatës të majës.Tubi i gjilpërës është ngjitur në valëzues siç tregohet në Fig. 3b.Udhëzuesi i valës u printua në një printer 3D prej çeliku inox (EOS Stainless Steel 316L në një printer 3D EOS M 290, 3D Formtech Oy, Jyväskylä, Finlandë) dhe më pas u lidh me sensorin Langevin duke përdorur bulonat M4.Transduktori Langevin përbëhet nga 8 elementë unazë piezoelektrikë me dy pesha në secilin skaj.
Katër llojet e majave (në foto), një hanstë e disponueshme në treg (L) dhe tre pjerrëta aksimetrike të prodhuara me një shkallë (AX1–3) u karakterizuan nga gjatësia e pjerrësisë (BL) përkatësisht 4, 1.2 dhe 0.5 mm.(a) Pamje nga afër e majës së përfunduar të gjilpërës.(b) Pamja e sipërme e katër kunjave të ngjitura në një valëdhënës të printuar 3D dhe më pas të lidhur me sensorin Langevin me bulona M4.
Tre majat e pjerrëta aksimetrike (Fig. 3) (TAs Machine Tools Oy) u prodhuan me gjatësi të pjerrëta (BL, e përcaktuar në Fig. 2a) prej 4.0, 1.2 dhe 0.5 mm, që korrespondojnë me \(\afërsisht\) 2\ (^\ circ\), 7\(^\circ\) dhe 18\(^\circ\).Pesha e valëzuesit dhe e majë shkrueses janë 3,4 ± 0,017 g (mesatarja ± SD, n = 4) për pjerrësinë L dhe AX1–3, përkatësisht (Quintix\(^\circledR\) 224 Design 2, Sartorius AG, Göttingen, Gjermani) .Gjatësia totale nga maja e gjilpërës deri në fundin e mëngës plastike është 13.7, 13.3, 13.3, 13.3 cm për pjerrësinë L dhe AX1-3 në Figurën 3b, përkatësisht.
Për të gjitha konfigurimet e gjilpërës, gjatësia nga maja e gjilpërës deri te maja e valëzuesit (dmth. zona e saldimit) është 4,3 cm dhe tubi i gjilpërës është i orientuar në mënyrë që pjerrësia të jetë e kthyer lart (d.m.th., paralel me boshtin Y ).), si në (Fig. 2).
Një skrip i personalizuar në MATLAB (R2019a, The MathWorks Inc., Massachusetts, SHBA) që funksionon në një kompjuter (Latitude 7490, Dell Inc., Teksas, SHBA) është përdorur për të gjeneruar një fshirje lineare sinusoidale nga 25 në 35 kHz në 7 sekonda, konvertuar në një sinjal analog nga një konvertues dixhital në analog (DA) (Analog Discovery 2, Digilent Inc., Uashington, SHBA).Sinjali analog \(V_0\) (0,5 Vp-p) më pas u përforcua me një përforcues të dedikuar të radiofrekuencës (RF) (Mariachi Oy, Turku, Finlandë).Tensioni amplifikues në rënie \({V_I}\) del nga amplifikatori RF me një rezistencë dalëse prej 50 \(\Omega\) në një transformator të integruar në strukturën e gjilpërës me një rezistencë hyrëse prej 50 \(\Omega)\) Transduktorët Langevin (transduktorë piezoelektrikë me shumë shtresa të përparme dhe të pasme, të ngarkuar me masë) përdoren për të gjeneruar valë mekanike.Amplifikuesi i personalizuar RF është i pajisur me një matës të faktorit të fuqisë së valës në këmbë (SWR) me dy kanale që mund të zbulojë incidentin \({V_I}\) dhe tensionin e përforcuar të reflektuar \(V_R\) përmes një 300 kHz analog-dixhital (AD ) konvertues (Analog Discovery 2).Sinjali i ngacmimit modulohet në amplitudë në fillim dhe në fund për të parandaluar mbingarkimin e hyrjes së amplifikatorit me kalimtarë.
Duke përdorur një skript personal të implementuar në MATLAB, funksioni i përgjigjes së frekuencës (AFC), dmth. supozon një sistem linear stacionar.Gjithashtu, aplikoni një filtër kalimi të brezit 20 deri në 40 kHz për të hequr çdo frekuencë të padëshiruar nga sinjali.Duke iu referuar teorisë së linjës së transmetimit, \(\tilde{H}(f)\) në këtë rast është ekuivalent me koeficientin e reflektimit të tensionit, dmth \(\rho _{V} \equiv {V_R}/{V_I} \)26 Meqenëse impedanca e daljes së amplifikatorit \(Z_0\) korrespondon me rezistencën hyrëse të transformatorit të integruar të konvertuesit, dhe koeficienti i reflektimit të fuqisë elektrike \({P_R}/{P_I}\) reduktohet në \( {V_R }^ 2/{V_I}^2\ ) është e barabartë me \ (|\rho _{V}|^2\).Në rastin kur kërkohet vlera absolute e fuqisë elektrike, llogarisni fuqinë e incidentit \(P_I\) dhe të reflektuar\(P_R\) (W) duke marrë vlerën rrënjësore mesatare katrore (rms) të tensionit përkatës, për shembull, për një linjë transmetimi me ngacmim sinusoidal, \(P = {V}^2/(2Z_0)\)26, ku \(Z_0\) është e barabartë me 50 \(\Omega\).Fuqia elektrike e dorëzuar në ngarkesën \(P_T\) (dmth. mjedisi i futur) mund të llogaritet si \(|P_I – P_R |\) (W RMS) dhe efikasiteti i transferimit të energjisë (PTE) mund të përcaktohet dhe shprehet si një përqindja (%) jep kështu 27:
Përgjigja e frekuencës përdoret më pas për të vlerësuar frekuencat modale \(f_{1-3}\) (kHz) të modelit të stilolapsit dhe efikasitetin përkatës të transferimit të energjisë, \(\text {PTE}_{1{-}3} \ ).FWHM (\(\text {FWHM}_{1{-}3}\), Hz) vlerësohet drejtpërdrejt nga \(\text {PTE}_{1{-}3}\), nga Tabela 1 frekuencat \(f_{1-3}\) të përshkruara në .
Një metodë për matjen e përgjigjes së frekuencës (AFC) të një strukture acikulare.Matja e sinusit të dyfishtë 25,38 përdoret për të marrë funksionin e përgjigjes së frekuencës \(\tilde{H}(f)\) dhe përgjigjen e saj të impulsit H(t).\({\mathcal {F}}\) dhe \({\mathcal {F}}^{-1}\) tregojnë respektivisht transformimin numerik të shkurtuar të Furierit dhe operacionin e transformimit të anasjelltë.\(\tilde{G}(f)\) do të thotë se dy sinjalet janë shumëzuar në domenin e frekuencës, p.sh. \(\tilde{G}_{XrX}\) do të thotë skanim invers\(\tilde{X} r( f )\) dhe sinjali i rënies së tensionit \(\tilde{X}(f)\).
Siç tregohet në fig.5, kamera me shpejtësi të lartë (Phantom V1612, Vision Research Inc., New Jersey, SHBA) e pajisur me një lente makro (MP-E 65mm, \(f)/2.8, 1-5 \ (\herë\), Canon Inc ., Tokio, Japoni) u përdorën për të regjistruar devijimin e një maje gjilpëre të nënshtruar ndaj ngacmimit përkulës (frekuencë e vetme, sinusoid i vazhdueshëm) në një frekuencë prej 27,5-30 kHz.Për të krijuar një hartë hije, një element i ftohur i një LED të bardhë me intensitet të lartë (numri i pjesës: 4052899910881, White Led, 3000 K, 4150 lm, Osram Opto Semiconductors GmbH, Regensburg, Gjermani) u vendos pas pjerrësisë së gjilpërës.
Pamja e përparme e konfigurimit eksperimental.Thellësia matet nga sipërfaqja e medias.Struktura e gjilpërës mbërthehet dhe montohet në një tavolinë transferimi të motorizuar.Përdorni një kamerë me shpejtësi të lartë me një lente zmadhimi të lartë (5\(\herë\)) për të matur devijimin e majës së pjerrët.Të gjitha dimensionet janë në milimetra.
Për çdo lloj pjerrësie gjilpëre, ne regjistruam 300 korniza kamerash me shpejtësi të lartë prej 128 \(\x\) 128 pikselësh, secila me një rezolucion hapësinor prej 1/180 mm (\(\ përafërsisht) 5 µm), me një rezolucion kohor prej 310,000 kornizash në sekondë.Siç tregohet në figurën 6, çdo kornizë (1) është prerë (2) në mënyrë që maja të jetë në rreshtin e fundit (në fund) të kornizës, dhe më pas llogaritet histogrami i figurës (3), kështu që Canny pragjet 1 dhe 2 mund të përcaktohet.Më pas aplikoni zbulimin e skajeve Canny28(4) duke përdorur operatorin Sobel 3 \(\times\) 3 dhe llogaritni pozicionin e pikselit të hipotenuzës jo-kavitacionale (etiketuar \(\mathbf {\times }\)) për të gjithë hapat 300-fish .Për të përcaktuar hapësirën e devijimit në fund, llogaritet derivati ​​(duke përdorur algoritmin e diferencës qendrore) (6) dhe identifikohet korniza që përmban ekstremet lokale (p.sh. majën) e devijimit (7).Pas inspektimit vizual të skajit jo-kavitues, u zgjodh një palë korniza (ose dy korniza të ndara me gjysmë periudhe kohore) (7) dhe u mat devijimi i majës (etiketuar \(\mathbf {\times} \ ) Sa më sipër u zbatua në Python (v3.8, Python Software Foundation, python.org) duke përdorur algoritmin e zbulimit të skajeve OpenCV (v4.5.1, biblioteka e vizionit kompjuterik me burim të hapur, energji elektrike opencv.org) (W, rms) .
Devijimi i majës u mat duke përdorur një seri kornizash të marra nga një aparat fotografik me shpejtësi të lartë në 310 kHz duke përdorur një algoritëm me 7 hapa (1-7) duke përfshirë inkuadrimin (1-2), zbulimin e skajeve të mprehta (3-4), skajin e vendndodhjes së pikselit llogaritja (5) dhe derivatet e tyre kohore (6), dhe më në fund devijimi nga maja në majë u matën në çifte kornizash të inspektuara vizualisht (7).
Matjet janë bërë në ajër (22,4-22,9°C), ujë të dejonizuar (20,8-21,5°C) dhe xhelatinë balistike 10% (w/v) (19,7-23,0°C, \(\text {Honeywell}^{ \text { TM}}\) \(\text {Fluka}^{\text {TM}}\) Xhelatinë e kockave të gjedhit dhe derrit për analizën balistike të tipit I, Honeywell International, Karolina e Veriut, SHBA).Temperatura u mat me një përforcues termoçift të tipit K (AD595, Analog Devices Inc., MA, USA) dhe një termoelement të tipit K (Fluke 80PK-1 Bead Probe No. 3648 type-K, Fluke Corporation, Washington, USA).Nga mesatarja, Thellësia u mat nga sipërfaqja (e vendosur si origjina e boshtit z) duke përdorur një stad vertikal të motorizuar të boshtit z (8MT50-100BS1-XYZ, Standa Ltd., Vilnius, Lituani) me një rezolucion prej 5 µm.për hap.
Meqenëse madhësia e kampionit ishte e vogël (n = 5) dhe normaliteti nuk mund të supozohej, u përdor një test i shumës së rangut Wilcoxon me dy mostra (R, v4.0.3, R Foundation for Statistical Computing, r-project .org). për të krahasuar sasinë e variancës së majës së gjilpërës për pjerrësi të ndryshme.Pati 3 krahasime për pjerrësi, kështu që u aplikua një korrigjim Bonferroni me një nivel të përshtatur rëndësie prej 0,017 dhe një shkallë gabimi prej 5%.
Tani le t'i drejtohemi Fig.7.Në një frekuencë prej 29,75 kHz, gjysmëvala e përkuljes (\(\lambda_y/2\)) e një gjilpëre me matës 21 është \(\ përafërsisht) 8 mm.Ndërsa dikush i afrohet majës, gjatësia e valës së lakimit zvogëlohet përgjatë këndit të zhdrejtë.Në majë \(\lambda _y/2\) \(\përafërsisht\) ka hapa prej 3, 1 dhe 7 mm për pjerrësinë e zakonshme heshtak (a), asimetrike (b) dhe aksimetrike (c) të një gjilpëre të vetme , respektivisht.Kështu, kjo do të thotë se diapazoni i heshtës është \(\ përafërsisht) 5 mm (për shkak të faktit se dy rrafshet e heshtës formojnë një pikë të vetme29,30), pjerrësia asimetrike është 7 mm, pjerrësia asimetrike është 1 mm.Shpatet aksisimetrike (qendra e gravitetit mbetet konstante, kështu që vetëm trashësia e murit të tubit ndryshon në të vërtetë përgjatë pjerrësisë).
Studimet e FEM dhe aplikimi i ekuacioneve në frekuencën 29,75 kHz.(1) Gjatë llogaritjes së variacionit të gjysmëvalës së përkuljes (\(\lambda_y/2\)) për gjeometritë e pjerrësisë së heshtës (a), asimetrike (b) dhe aksimetrike (c) (si në Fig. 1a,b,c ) .Vlera mesatare \(\lambda_y/2\) e pjerrësisë së heshtës, asimetrike dhe aksimetrike ishte përkatësisht 5.65, 5.17 dhe 7.52 mm.Vini re se trashësia e majës për pjerrësi asimetrike dhe aksimetrike është e kufizuar në \(\afërsisht) 50 µm.
Lëvizshmëria maksimale \(|\tilde{Y}_{v_yF_y}|\) është kombinimi optimal i gjatësisë së tubit (TL) dhe gjatësisë së pjerrësisë (BL) (Fig. 8, 9).Për një lancet konvencionale, meqenëse madhësia e saj është e fiksuar, TL optimale është \(\ përafërsisht) 29,1 mm (Fig. 8).Për pjerrëzat asimetrike dhe boshtore (Fig. 9a, b, përkatësisht), studimet FEM përfshinin BL nga 1 në 7 mm, kështu që TL optimale ishin nga 26.9 në 28.7 mm (varg 1.8 mm) dhe nga 27.9 në 29.2 mm (varg 1.3 mm), përkatësisht.Për pjerrësinë asimetrike (Fig. 9a), TL optimale u rrit në mënyrë lineare, arriti një pllajë në BL 4 mm dhe më pas u ul ndjeshëm nga BL 5 në 7 mm.Për një pjerrësi aksimetrike (Fig. 9b), TL optimale u rrit linearisht me rritjen e BL dhe përfundimisht u stabilizua në BL nga 6 në 7 mm.Një studim i zgjeruar i animit bosht-simetrik (Fig. 9c) zbuloi një grup të ndryshëm TL-sh optimale në \(\përafërsisht) 35,1-37,1 mm.Për të gjitha BL-të, distanca midis dy TL-ve më të mira është \(\afërsisht\) 8 mm (ekuivalente me \(\lambda_y/2\)).
Lëvizshmëria e transmetimit Lancet në 29,75 kHz.Gjilpëra u ngacmua në mënyrë fleksibël në një frekuencë prej 29,75 kHz dhe dridhja u mat në majë të gjilpërës dhe u shpreh si sasia e lëvizshmërisë mekanike të transmetuar (dB në lidhje me vlerën maksimale) për TL 26,5-29,5 mm (me ngritje 0,1 mm) .
Studimet parametrike të FEM në një frekuencë prej 29.75 kHz tregojnë se lëvizshmëria e transferimit të një maje boshti simetrike ndikohet më pak nga një ndryshim në gjatësinë e tubit sesa homologu i tij asimetrik.Studimet e gjatësisë së pjerrësisë (BL) dhe gjatësisë së tubit (TL) të gjeometrive të pjerrëta asimetrike (a) dhe aksimetrike (b, c) në studimin e domenit të frekuencës duke përdorur FEM (kushtet kufitare tregohen në Fig. 2).(a, b) TL varionte nga 26,5 në 29,5 mm (hap 0,1 mm) dhe BL 1-7 mm (hap 0,5 mm).(c) Studime të zgjeruara të animit bosht-simetrik, duke përfshirë TL 25–40 mm (me ngritje 0,05 mm) dhe BL 0,1–7 mm (me ngritje 0,1 mm) që tregojnë se \(\lambda_y/2\ ) duhet të plotësojë kërkesat e majës.kushtet kufitare lëvizëse.
Konfigurimi i gjilpërës ka tre frekuenca të veçanta \(f_{1-3}\) të ndara në rajone të modalitetit të ulët, të mesëm dhe të lartë siç tregohet në tabelën 1. Madhësia PTE u regjistrua siç tregohet në fig.10 dhe më pas analizuar në Fig. 11. Më poshtë janë gjetjet për secilën fushë modale:
Amplituda tipike e efiçencës së transferimit të menjëhershëm të energjisë (PTE) të regjistruara të marra me ngacmim sinusoidal me frekuencë të fshirë për një lancet (L) dhe pjerrësi aksimetrike AX1-3 në ajër, ujë dhe xhelatinë në një thellësi prej 20 mm.Tregohen spektrat e njëanshëm.Përgjigja e matur e frekuencës (kampionuar në 300 kHz) u filtrua me kalim të ulët dhe më pas u zvogëlua me një faktor prej 200 për analizën modale.Raporti sinjal-zhurmë është \(\le\) 45 dB.Fazat PTE (vijat me pika vjollce) tregohen në gradë (\(^{\circ}\)).
Analiza e përgjigjes modale (mesatarja ± devijimi standard, n = 5) e paraqitur në Fig. 10, për shpatet L dhe AX1-3, në ajër, ujë dhe xhelatinë 10% (thellësia 20 mm), me (lart) tre rajone modale ( e ulët, e mesme dhe e lartë) dhe frekuencat e tyre modale përkatëse\(f_{1-3 }\) (kHz), (mesatare) efikasiteti i energjisë \(\text {PTE}_{1{-}3}\) Llogaritur duke përdorur ekuivalentët .(4) dhe (poshtë) gjerësia e plotë në gjysmën e matjeve maksimale \(\text {FWHM}_{1{-}3}\) (Hz), respektivisht.Vini re se matja e gjerësisë së brezit u anashkalua kur u regjistrua një PTE e ulët, p.sh. \(\text {FWHM}_{1}\) në rast të pjerrësisë AX2.Modaliteti \(f_2\) u gjet të ishte më i përshtatshmi për krahasimin e devijimeve të pjerrësisë, pasi tregoi nivelin më të lartë të efikasitetit të transferimit të energjisë (\(\text {PTE}_{2}\)), deri në 99%.
Rajoni i parë modal: \(f_1\) nuk varet shumë nga lloji i mediumit të futur, por varet nga gjeometria e pjerrësisë.\(f_1\) zvogëlohet me zvogëlimin e gjatësisë së pjerrësisë (27.1, 26.2 dhe 25.9 kHz në ajër për AX1-3, respektivisht).Mesatarja rajonale \(\text {PTE}_{1}\) dhe \(\text {FWHM}_{1}\) janë përkatësisht \(\afërsisht\) 81% dhe 230 Hz.\(\text {FWHM}_{1}\) ka përmbajtjen më të lartë të xhelatinës në Lancet (L, 473 Hz).Vini re se \(\text {FWHM}_{1}\) AX2 në xhelatinë nuk mund të vlerësohej për shkak të amplitudës së ulët të regjistruar FRF.
Rajoni i dytë modal: \(f_2\) varet nga lloji i medias së futur dhe pjerrësia.Vlerat mesatare \(f_2\) janë përkatësisht 29.1, 27.9 dhe 28.5 kHz në ajër, ujë dhe xhelatinë.Ky rajon modal tregoi gjithashtu një PTE të lartë prej 99%, më i larti i çdo grupi të matur, me një mesatare rajonale prej 84%.\(\text {FWHM}_{2}\) ka një mesatare rajonale prej \(\afërsisht\) 910 Hz.
Rajoni i modalitetit të tretë: frekuenca \(f_3\) varet nga lloji i medias dhe pjerrësia.Vlerat mesatare të \(f_3\) janë përkatësisht 32.0, 31.0 dhe 31.3 kHz në ajër, ujë dhe xhelatinë.Mesatarja rajonale \(\text {PTE}_{3}\) ishte \(\afërsisht\) 74%, më e ulëta nga çdo rajon.Mesatarja rajonale \(\text {FWHM}_{3}\) është \(\përafërsisht\) 1085 Hz, që është më e lartë se rajoni i parë dhe i dytë.
       Më poshtë i referohet Fig.12 dhe Tabela 2. Lanceta (L) u devijua më së shumti (me rëndësi të lartë për të gjitha majat, \(p<\) 0.017) si në ajër ashtu edhe në ujë (Fig. 12a), duke arritur DPR më të lartë (deri në 220 μm/ W në ajër). 12 dhe Tabela 2. Lanceta (L) u devijua më së shumti (me rëndësi të lartë për të gjitha majat, \(p<\) 0.017) si në ajër ashtu edhe në ujë (Fig. 12a), duke arritur DPR më të lartë (deri në 220 μm/ W në ajër). Следующее относится к рисунку 12 и таблице 2. Ланцет (L) отклонялся больше всего (с высокой значимостью для всех наконечников, \(p<\) 0,017) как в воздухе, так и в воде (рис. 12а), достигая самого высокого DPR . Më poshtë vlen për Figurën 12 dhe Tabelën 2. Lancet (L) është devijuar më së shumti (me rëndësi të lartë për të gjitha majat, \(p<\) 0,017) si në ajër ashtu edhe në ujë (Fig. 12a), duke arritur DPR më të lartë .(bëni 220 μm/W në ajër).Smt.Figura 12 dhe Tabela 2 më poshtë.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），，，，，Ｎ徎 0.017，高DPR （在空气中高达220 μm/W）.柳叶刀(L) ka devijimin më të lartë në ajër dhe ujë (对所记尖端可以高电影性,\(p<\) 0.017) (图12a), dhe ka arritur DPR më të lartë (deri në 220 μm/W ajri). Lancet (L) отклонялся më shumë (vыsokaя значимость за всех наконечников, \(p<\) 0,017) në ajër dhe ujë (ris. 12a), deri në 220 mkm/Vt në ajër. Lancet (L) devijoi më shumë (rëndësi të lartë për të gjitha majat, \(p<\) 0,017) në ajër dhe ujë (Fig. 12a), duke arritur DPR më të lartë (deri në 220 µm/W në ajër). Në ajër, AX1 që kishte BL më të lartë, u devijua më lart se AX2–3 (me rëndësi, \(p<\) 0,017), ndërsa AX3 (që kishte BL më të ulët) u devijua më shumë se AX2 me një DPR prej 190 µm/W. Në ajër, AX1 që kishte BL më të lartë, u devijua më lart se AX2–3 (me rëndësi, \(p<\) 0,017), ndërsa AX3 (që kishte BL më të ulët) u devijua më shumë se AX2 me një DPR prej 190 µm/W. Në ajër AX1 me më shumë se BL отклони повеќе, me AX2–3 (me shumë vlerë \(p<\) 0,017), deri në AX3 (me më shumë BL) nga më shumë se AX2-190 DPR. Në ajër, AX1 me BL më të lartë u devijua më lart se AX2–3 (me rëndësi \(p<\) 0,017), ndërsa AX3 (me BL më të ulët) u devijua më shumë se AX2 me 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的偏转大于AX2，DPR 为190 μm/W . Në ajër, devijimi i AX1 me BL më të lartë është më i lartë se ai i AX2-3 (në mënyrë domethënëse, \(p<\) 0.017), dhe devijimi i AX3 (me BL më të ulët) është më i madh se ai i AX2, DPR është 190 µm/W. Në ajër AX1 me më shumë BL отклонува më shumë, me AX2-3 (shumë, \(p<\) 0,017), deri në AX3 (sa më pak BL) nga më shumë, nga AX190 me DPR. Në ajër, AX1 me BL më të lartë devijon më shumë se AX2-3 (i rëndësishëm, \(p<\) 0,017), ndërsa AX3 (me BL më të ulët) devijon më shumë se AX2 me DPR 190 µm/W.Në 20 mm ujë, devijimi dhe PTE AX1-3 nuk ishin dukshëm të ndryshme (\(p>\) 0,017).Nivelet e PTE në ujë (90.2-98.4%) ishin përgjithësisht më të larta se në ajër (56-77.5%) (Fig. 12c), dhe fenomeni i kavitacionit u vu re gjatë eksperimentit në ujë (Fig. 13, shih gjithashtu shtesë informacion).
Sasia e devijimit të majës (mesatarja ± SD, n = 5) e matur për pjerrësinë L dhe AX1-3 në ajër dhe ujë (thellësia 20 mm) tregon efektin e ndryshimit të gjeometrisë së pjerrësisë.Matjet janë marrë duke përdorur ngacmim sinusoidal të vazhdueshëm me një frekuencë të vetme.(a) Devijimi nga maja në majë (\(u_y\vec {j}\)) në majë, e matur në (b) frekuencat e tyre modale përkatëse \(f_2\).(c) Efikasiteti i transferimit të energjisë (PTE, RMS, %) i ekuacionit.(4) dhe (d) Faktori i fuqisë së devijimit (DPR, µm/W) i llogaritur si devijim nga maja në majë dhe fuqia elektrike e transmetuar \(P_T\) (Wrms).
Një grafik tipik i hijes së kamerës me shpejtësi të lartë që tregon devijimin nga maja në majë (vijat me pika të gjelbra dhe të kuqe) të një lancet (L) dhe majës aksimetrike (AX1–3) në ujë (20 mm thellësi) gjatë një gjysmë cikli.cikël, në frekuencën e ngacmimit \(f_2\) (frekuenca e kampionimit 310 kHz).Imazhi i shkrepur në shkallë gri ka një madhësi prej 128×128 piksele dhe një madhësi piksel prej \(\afërsisht\) 5 µm.Videon mund ta gjeni në informacione shtesë.
Kështu, ne modeluam ndryshimin në gjatësinë e valës së përkuljes (Fig. 7) dhe kalkuluam lëvizshmërinë mekanike të transferueshme për kombinimet e gjatësisë së tubit dhe zgavrës (Fig. 8, 9) për xhamat konvencionale, asimetrike dhe bosht-simetrike të formave gjeometrike.Bazuar në këtë të fundit, ne vlerësuam distancën optimale prej 43 mm (ose \(\afërsisht) 2,75\(\lambda _y\) në 29,75 kHz) nga maja në saldim, siç tregohet në Fig. 5, dhe bëmë tre boshtet simetrike pjerrëta me gjatësi të ndryshme pjerrëse.Më pas ne karakterizuam sjelljen e tyre të frekuencës në ajër, ujë dhe xhelatinë balistike 10% (w/v) krahasuar me lançet konvencionale (Figurat 10, 11) dhe përcaktuam mënyrën më të përshtatshme për krahasimin e devijimit të pjerrët.Së fundi, ne matëm devijimin e majës duke përkulur valën në ajër dhe ujë në një thellësi prej 20 mm dhe përcaktuam efikasitetin e transferimit të energjisë (PTE, %) dhe faktorin e fuqisë së devijimit (DPR, µm/W) të mediumit të futjes për çdo pjerrësi.tip këndor (Fig. 12).
Gjeometria e pjerrësisë së gjilpërës është treguar se ndikon në sasinë e devijimit të majës së gjilpërës.Lanceta arriti devijimin më të lartë dhe DPR më të lartë në krahasim me pjerrësinë boshtore simetrike me devijimin mesatar më të ulët (Fig. 12).Pjerrësia aksimetrike 4 mm (AX1) me pjerrësinë më të gjatë arriti një devijim maksimal statistikisht domethënës në ajër në krahasim me gjilpërat e tjera aksimetrike (AX2–3) (\(p <0.017\), Tabela 2), por nuk kishte asnjë ndryshim domethënës .vërehet kur gjilpëra vendoset në ujë.Kështu, nuk ka asnjë avantazh të dukshëm për të pasur një gjatësi më të madhe të pjerrët për sa i përket devijimit të pikut në majë.Me këtë në mendje, rezulton se gjeometria e pjerrësisë së studiuar në këtë studim ka një ndikim më të madh në masën e devijimit sesa gjatësia e pjerrësisë.Kjo mund të jetë për shkak të ngurtësisë së përkuljes, për shembull në varësi të trashësisë së përgjithshme të materialit që përkulet dhe modelit të gjilpërës.
Në studimet eksperimentale, madhësia e valës së përkulur të reflektuar ndikohet nga kushtet kufitare të majës.Kur maja e gjilpërës futet në ujë dhe xhelatinë, \(\text {PTE}_{2}\) është \(\përafërsisht\) 95%, dhe \(\text {PTE}_{ 2}\) është \ (\text {PTE}_{ 2}\) vlerat janë 73% dhe 77% për (\tekst {PTE}_{1}\) dhe \(\text {PTE}_{3}\), përkatësisht (Fig. 11).Kjo tregon se transferimi maksimal i energjisë akustike në mediumin e derdhjes, p.sh. ujë ose xhelatinë, ndodh në \(f_2\).Sjellje e ngjashme u vu re në një studim të mëparshëm31 duke përdorur një konfigurim më të thjeshtë të pajisjes në rangun e frekuencës 41-43 kHz, në të cilin autorët treguan varësinë e koeficientit të reflektimit të tensionit nga moduli mekanik i mediumit të ngulitur.Thellësia e depërtimit32 dhe vetitë mekanike të indit sigurojnë një ngarkesë mekanike në gjilpërë dhe për këtë arsye pritet të ndikojnë në sjelljen rezonante të UZEFNAB.Kështu, algoritmet e gjurmimit të rezonancës (p.sh. 17, 18, 33) mund të përdoren për të optimizuar fuqinë akustike të shpërndarë përmes gjilpërës.
Simulimi në gjatësinë e valës së përkuljes (Fig. 7) tregon se maja e boshtit simetrik është strukturalisht më e ngurtë (d.m.th., më e ngurtë në përkulje) se sa lanceta dhe pjerrësia asimetrike.Bazuar në (1) dhe duke përdorur lidhjen e njohur shpejtësi-frekuencë, ne vlerësojmë ngurtësinë e përkuljes në majë të gjilpërës si \(\rreth\) 200, 20 dhe 1500 MPa për rrafshet me pjerrësi asimetrike, asimetrike dhe boshtore, respektivisht.Kjo korrespondon me \(\lambda_y\) prej \(\përafërsisht\) 5.3, 1.7 dhe 14.2 mm, përkatësisht, në 29.75 kHz (Fig. 7a–c).Duke marrë parasysh sigurinë klinike gjatë USeFNAB, duhet të vlerësohet efekti i gjeometrisë në ngurtësinë strukturore të planit të pjerrët34.
Një studim i parametrave të pjerrësisë në lidhje me gjatësinë e tubit (Fig. 9) tregoi se diapazoni optimal i transmetimit ishte më i lartë për pjerrësinë asimetrike (1.8 mm) sesa për pjerrësinë boshtore (1.3 mm).Përveç kësaj, lëvizshmëria është e qëndrueshme në \(\ përafërsisht) nga 4 në 4,5 mm dhe nga 6 në 7 mm për pjerrësi asimetrike dhe aksimetrike, përkatësisht (Fig. 9a, b).Rëndësia praktike e këtij zbulimi shprehet në tolerancat e prodhimit, për shembull, një gamë më e ulët e TL optimale mund të nënkuptojë se kërkohet saktësi më e madhe e gjatësisë.Në të njëjtën kohë, pllaja e lëvizshmërisë siguron një tolerancë më të madhe për zgjedhjen e gjatësisë së zhytjes në një frekuencë të caktuar pa një ndikim të rëndësishëm në lëvizshmëri.
Studimi përfshin kufizimet e mëposhtme.Matja e drejtpërdrejtë e devijimit të gjilpërës duke përdorur zbulimin e skajeve dhe imazhin me shpejtësi të lartë (Figura 12) do të thotë që jemi të kufizuar në media optike transparente si ajri dhe uji.Ne gjithashtu dëshirojmë të theksojmë se nuk kemi përdorur eksperimente për të testuar lëvizshmërinë e transferimit të simuluar dhe anasjelltas, por kemi përdorur studime FEM për të përcaktuar gjatësinë optimale për fabrikimin e gjilpërës.Për sa i përket kufizimeve praktike, gjatësia e shtizës nga maja në mëngë është \(\ përafërsisht) 0,4 cm më e gjatë se gjilpërat e tjera (AX1-3), shih fig.3b.Kjo mund të ndikojë në përgjigjen modale të modelit të gjilpërës.Për më tepër, forma dhe vëllimi i saldimit në fund të një kunj të valëzuesit (shih Figurën 3) mund të ndikojë në rezistencën mekanike të modelit të kunjit, duke sjellë gabime në rezistencën mekanike dhe sjelljen e përkuljes.
Së fundi, ne kemi demonstruar se gjeometria eksperimentale e pjerrësisë ndikon në sasinë e devijimit në USeFNAB.Nëse një devijim më i madh do të kishte një efekt pozitiv në efektin e gjilpërës në inde, si p.sh. efikasiteti i prerjes pas shpimit, atëherë mund të rekomandohet një lancet konvencionale në USeFNAB pasi siguron devijim maksimal duke ruajtur ngurtësinë e duhur të majës strukturore..Për më tepër, një studim i fundit35 ka treguar se devijimi më i madh i majës mund të përmirësojë efektet biologjike si kavitacioni, i cili mund të lehtësojë zhvillimin e aplikacioneve kirurgjikale minimalisht invazive.Duke pasur parasysh se rritja e fuqisë totale akustike është treguar se rrit numrin e biopsive në USeFNAB13, nevojiten studime të mëtejshme sasiore të sasisë dhe cilësisë së mostrës për të vlerësuar përfitimet e detajuara klinike të gjeometrisë së studiuar të gjilpërës.