Misaotra anao nitsidika ny Nature.com.Mampiasa kinova mpitety tranonkala manana fanohanana CSS voafetra ianao.Mba hahazoana traikefa tsara indrindra, manoro hevitra anao izahay hampiasa navigateur nohavaozina (na esory ny Compatibility Mode amin'ny Internet Explorer).Ho fanampin'izany, mba hiantohana ny fanohanana mitohy, dia asehoy ny tranokala tsy misy fomba sy JavaScript.
Sliders mampiseho lahatsoratra telo isaky ny slide.Ampiasao ny bokotra aoriana sy manaraka mba hivezivezena amin'ny slides, na ny bokotra mpanara-maso ny slides amin'ny farany mba hivezivezena amin'ny slide tsirairay.
Miorina amin'ny fifampiraharahana interdisciplinary amin'ny fizika sy ny siansa momba ny fiainana, ny paikady diagnostika sy fitsaboana mifototra amin'ny fitsaboana marina dia nahasarika ny sain'ny maro vao haingana noho ny fampiharana azo ampiharina amin'ny fomba injeniera vaovao amin'ny sehatry ny fitsaboana maro, indrindra amin'ny oncology.Ao anatin'io rafitra io, ny fampiasana ultrasound hanafika ny sela homamiadana amin'ny fivontosana mba hiteraka fahasimbana mekanika amin'ny mizana isan-karazany dia manintona ny sain'ny mpahay siansa manerana izao tontolo izao.Raha raisina ireo lafin-javatra ireo, mifototra amin'ny vahaolana amin'ny fotoana elastodynamika sy ny simulation nomerika, dia manolotra fandalinana mialoha momba ny simulation solosaina amin'ny fiparitahan'ny ultrasound amin'ny tavy izahay mba hisafidianana ny matetika sy ny hery mety amin'ny alàlan'ny taratra eo an-toerana.Sehatra diagnostika vaovao ho an'ny teknolojia On-Fiber laboratoara, antsoina hoe fanjaitra hopitaly ary efa vita patanty.Inoana fa ny vokatry ny famakafakana sy ny fomba fijery biophysika mifandraika amin'izany dia mety hanokatra ny lalana ho an'ny fomba fiasa vaovao momba ny diagnostika sy ny fitsaboana izay afaka mitana anjara toerana lehibe amin'ny fampiharana ny fitsaboana marina amin'ny ho avy, misintona avy amin'ny sehatry ny fizika.Mitombo ny fiaraha-miasa eo amin'ny biolojia.
Miaraka amin'ny fanatsarana ny fampiharana klinika marobe dia nanomboka nipoitra tsikelikely ny filana hampihenana ny voka-dratsin'ny marary.Ho an'izany, ny fanafody precision1, 2, 3, 4, 5 dia lasa tanjona stratejika hampihenana ny fatran'ny fanafody omena ny marary, indrindra amin'ny fanarahana fomba roa lehibe.Ny voalohany dia mifototra amin'ny fitsaboana natao araka ny mombamomba ny génomika ny marary.Ny faharoa, izay lasa fenitra volamena amin'ny oncology, dia mikendry ny hisorohana ny fomba fanaterana fanafody rafitra amin'ny alàlan'ny fiezahana hamoaka fanafody kely, ary amin'ny fotoana iray dia mampitombo ny fahamarinan'ny fampiasana fitsaboana eo an-toerana.Ny tanjona farany dia ny manafoana na farafaharatsiny manamaivana ny voka-dratsy ateraky ny fomba fitsaboana maro, toy ny chimiothérapie na ny fitantanana rafitra radionuclides.Miankina amin'ny karazana homamiadana, ny toerana misy azy, ny fatran'ny taratra, ary ny anton-javatra hafa, na ny fitsaboana taratra aza dia mety manana risika avo lenta amin'ny tavy salama.Amin'ny fitsaboana ny fandidiana glioblastoma6,7,8,9 dia mahomby manaisotra ny homamiadana fototra, fa na dia tsy misy metastazy aza, dia mety hisy infiltrates kansera kely maro.Raha tsy esorina tanteraka izy ireo, dia mety hitombo ao anatin'ny fotoana fohy ny fatran'ny kansera vaovao.Amin'ity toe-javatra ity dia sarotra ny mampihatra ireo paikadin'ny fanafody precision voalaza etsy ambony satria sarotra ny mamantatra sy miparitaka amin'ny faritra midadasika ireo infiltrate ireo.Ireo sakana ireo dia manakana ny vokatra azo antoka amin'ny fisorohana ny fiverenana amin'ny fanafody mazava tsara, noho izany dia aleo ny fomba fanaterana rafitra amin'ny toe-javatra sasany, na dia mety manana poizina avo be aza ny fanafody ampiasaina.Mba handresena an'io olana io, ny fomba fitsaboana tsara indrindra dia ny fampiasana tetikady invasive kely indrindra izay afaka manafika sela homamiadana tsy misy fiantraikany amin'ny tavy salama.Raha jerena io tohan-kevitra io, ny fampiasana vibration ultrasonic, izay hita fa misy fiantraikany amin'ny sela homamiadana sy salama amin'ny fomba hafa, na amin'ny rafitra unicellular sy amin'ny cluster heterogène mesoscale, dia toa vahaolana azo atao.
Amin'ny fomba fijery mekanika, ny sela salama sy voan'ny kansera dia samy manana ny fatran'ny resonant voajanahary.Ity fananana ity dia mifandray amin'ny fiovan'ny oncogenic amin'ny toetra mekanika amin'ny firafitry ny cytoskeletal amin'ny sela homamiadana12,13, raha ny sela fivontosana kosa, amin'ny ankapobeny, dia mihasimba kokoa noho ny sela mahazatra.Noho izany, miaraka amin'ny safidy tsara indrindra amin'ny fatran'ny ultrasound ho an'ny fanentanana, ny vibration ateraky ny faritra voafantina dia mety hiteraka fahasimbana amin'ny rafitra misy homamiadana, manamaivana ny fiantraikany amin'ny tontolo salama amin'ny mpampiantrano.Ireo vokatra mbola tsy takatry ny saina ireo dia mety ahitana ny famotehana ireo singa ara-drafitra sela sasany noho ny fihovitrovitra avo lenta ateraky ny fitarafana (amin'ny foto-kevitra tena mitovy amin'ny lithotripsy14) sy ny fahasimban'ny sela noho ny tranga mitovy amin'ny harerahana mekanika, izay mety hanova ny rafitra sela. .fandaharana sy mechanobiology.Na dia toa mety tsara aza io vahaolana teorika io, indrisy fa tsy azo ampiasaina amin'ny toe-javatra izay misy rafitra biolojika anechoic manakana ny fampiharana mivantana ny ultrasound, ohatra, amin'ny fampiharana intracranial noho ny fisian'ny taolana, ary misy fivontosana sasany ao amin'ny adipose. tavy.Ny fampihenana dia mety hametra ny toerana mety hisy fiantraikany amin'ny fitsaboana.Mba handresena ireo olana ireo, dia tsy maintsy ampiharina eo an-toerana ny fitarafana miaraka amin'ny transducer natao manokana izay afaka mahatratra ny toerana misy taratra amin'ny fomba tsy dia mampatahotra araka izay tratra.Miaraka amin'izany ao an-tsainay, nodinihinay ny mety hampiasana hevitra mifandraika amin'ny fahafahana mamorona sehatra ara-teknolojia vaovao antsoina hoe "hopitaly fanjaitra"15.Ny foto-kevitra "Hôpitaly ao amin'ny fanjaitra" dia misy ny fampivoarana fitaovana ara-pitsaboana kely indrindra ho an'ny fampiharana diagnostika sy fitsaboana, mifototra amin'ny fampifangaroana asa isan-karazany amin'ny fanjaitra ara-pitsaboana iray.Araka ny resahina amin'ny antsipiriany bebe kokoa ao amin'ny fizarana Hospital Needle, ity fitaovana compact ity dia mifototra amin'ny tombony amin'ny 16, 17, 18, 19, 20, 21 fibre optic probes, izay, noho ny toetrany, dia mety amin'ny fampidirana amin'ny fenitra 20. fanjaitra fitsaboana, 22 lumens.Ny fampiasana ny fahaiza-manao omen'ny teknolojia Lab-on-Fiber (LOF) 23, ny fibre dia lasa sehatra tokana ho an'ny fitaovana diagnostika sy fitsaboana kely sy vonona hampiasaina, anisan'izany ny biopsy fluid sy ny fitaovana biopsy.ao amin'ny biomolecular detection24,25, fandefasana zava-mahadomelina eo an-toerana tarihin'ny hazavana26,27, imaging ultrasound eo an-toerana tsara indrindra28, fitsaboana thermal29,30 ary famantarana ny sela homamiadana mifototra amin'ny spectroscopy31.Ao anatin'io foto-kevitra io, amin'ny fampiasana fomba fiasa mifototra amin'ny fitaovana "fanjaitra ao amin'ny hopitaly", dia manadihady ny mety hisian'ny fanatsarana ny fanentanana eo an-toerana amin'ny rafitra biolojika mponina amin'ny alàlan'ny fampielezam-peo amin'ny alàlan'ny fanjaitra mba hampientanentana ny onjam-peo ultrasound ao amin'ny faritra mahaliana..Noho izany dia azo ampiharina mivantana amin'ny faritra misy loza mitatao amin'ny faritra mampidi-doza amin'ny fitarafana ara-pahasalamana ambany-intensity miaraka amin'ny invasive kely indrindra ho an'ny cellules sonication sy ny fiforonan'ny solida kely amin'ny tavy malefaka, toy ny amin'ny fandidiana intracranial voalaza etsy ambony, dia tsy maintsy misy lavaka kely ao amin'ny karandohany miaraka amin'ny fanjaitra.Nahazo aingam-panahy avy amin'ny valin'ny teorika sy ny fanandramana vao haingana izay milaza fa ny ultrasound dia afaka manakana na manemotra ny fivoaran'ny homamiadana sasany,32,33,34 ny fomba fiasa natolotra dia mety hanampy amin'ny fiatrehana, farafaharatsiny amin'ny foto-kevitra, ny fifanakalozam-barotra lehibe eo amin'ny fiantraikany mahery vaika sy fanasitranana.Miaraka amin'ireo fiheverana ireo, ato amin'ity gazety ity, dia manadihady ny mety hampiasana fitaovana fanjaitra ao amin'ny hopitaly ho an'ny fitsaboana ultrasound amin'ny invasive kely indrindra amin'ny homamiadana.Ny marimarina kokoa, ao amin'ny fizarana Scattering of Tumor Mass Spherical ho an'ny fanombanana ny fitomboan'ny fiankinan-doha amin'ny Ultrasound Frequency, dia mampiasa fomba elastodynamika efa miorina tsara sy teorika fanaparitahana acoustic isika mba haminavina ny haben'ny fivontosana mivaingana mivelatra amin'ny fitaovana elastika.stiffness mitranga eo amin'ny fivontosana sy ny host tissue noho ny fitomboan'ny fanavaozana ny fitaovana.Rehefa avy namaritra ny rafitra misy anay izahay, izay antsoinay hoe "Hospital in the Needle", ao amin'ny fizarana "Hospital in the Needle", dia manadihady ny fampielezana ny onjam-peo ultrasonic amin'ny alàlan'ny fanjaitra ara-pitsaboana amin'ny frequences efa voavinavina ary ny maodely nomerika dia mandrehitra ny tontolo iainana hianarana. ny tena geometrika masontsivana (ny tena savaivony anatiny , ny halavany sy ny maranitra ny fanjaitra), misy fiantraikany amin'ny fampitana ny acoustic hery ny fitaovana.Noho ny filana ny famolavolana tetika teknika vaovao ho an'ny fitsaboana mazava tsara, dia inoana fa ny fianarana natolotra dia afaka manampy amin'ny famolavolana fitaovana vaovao ho an'ny fitsaboana homamiadana mifototra amin'ny fampiasana ultrasound natolotra tamin'ny alàlan'ny sehatra theragnostic mitambatra izay mampifandray ny ultrasound amin'ny vahaolana hafa.Atambatra, toy ny fanaterana zava-mahadomelina kendrena sy ny fitiliana amin'ny fotoana tena izy ao anatin'ny fanjaitra tokana.
Ny fahombiazan'ny fanomezana paikady mekanika amin'ny fitsaboana ireo fivontosana mivaingana eo an-toerana amin'ny alàlan'ny fanentanana ultrasonic (ultrasound) dia ny tanjon'ny taratasy maromaro mifandraika amin'ny teôlôjia sy ny fanandramana amin'ny fiantraikan'ny vibrations ultrasonic mahery vaika amin'ny rafitra sela tokana 10, 11, 12 .Ity vokatra ity dia manondro fa, amin'ny ankapobeny, ny sela fivontosana dia azo voafantina amin'ny alàlan'ny fanentanana mekanika izay miaro ny tontolo iainana.Ity fihetsika ity dia vokatra mivantana avy amin'ny porofo fototra fa, amin'ny ankamaroan'ny tranga, ny sela fivontosana dia mora levona kokoa noho ny sela salama, mety hanatsara ny fahafahany mitombo sy mifindra monina37,38,39,40.Mifototra amin'ny vokatra azo tamin'ny modelin'ny sela tokana, ohatra amin'ny microscale, ny fifantenana ny sela homamiadana dia naseho ihany koa tamin'ny mesoscale tamin'ny alalan'ny fandalinana nomerika momba ny valin-kafatra mirindra amin'ny fitambaran'ny sela heterogène.Manome isan-jato isan-jaton'ny sela homamiadana sy sela salama, mitambatra mikraometatra an-jatony maro no natsangana araka ny ambaratonga.Ao amin'ny mesolevel amin'ireo fitambarana ireo dia voatahiry ny endri-javatra bitika sasany mahaliana noho ny fampiharana mivantana ireo singa ara-drafitra lehibe izay mampiavaka ny fihetsika mekanika amin'ny sela tokana.Indrindra indrindra, ny sela tsirairay dia mampiasa maritrano mifototra amin'ny tensegrity mba haka tahaka ny valin'ny rafitra cytoskeletal prestressed isan-karazany, ka misy fiantraikany amin'ny hamafin'ny ankapobeny12,13.Ny faminaniana ara-teorika sy ny fanandramana in vitro amin'ireo literatiora etsy ambony dia nanome valiny mampahery, izay manondro fa ilaina ny fandalinana ny fahatsapan'ny fivontosana faobe amin'ny ultrasound ara-pahasalamana ambany (LITUS), ary ny fanombanana ny fatran'ny taratra amin'ny fivontosana dia zava-dehibe.toerana LITUS ho an'ny fampiharana an-toerana.
Na izany aza, eo amin'ny haavon'ny sela, ny famaritana submacroscopic ny singa tsirairay dia tsy azo ihodivirana very, ary ny fananan'ny sela fivontosana dia azo trandrahana amin'ny alalan'ny sequential fomba hanaraha-maso ny fitomboana faobe sy ny adin-tsaina remodeling dingana, amin'ny fiheverana ny macroscopic vokany. fitomboana.-Ny fiovan'ny elasticité ny sela amin'ny ambaratonga 41.42.Eny tokoa, tsy toy ny rafitra unicellular sy aggregate, ny fivontosana mafy dia mitombo ao amin'ny tavy malefaka noho ny fanangonam-bolo tsikelikely ny adin-tsaina sisa tavela, izay manova ny toetra mekanika voajanahary noho ny fitomboan'ny henjana intratumoral amin'ny ankapobeny, ary ny sclérose tumor dia matetika no mamaritra ny antony mahatonga ny aretina. fitiliana fivontosana.
Miaraka amin'ireo fiheverana ireo, eto isika dia mandinika ny valin'ny sonodynamika amin'ny spheroids fivontosana natao ho toy ny fampidirana spherical elastika mitombo ao amin'ny tontolo voajanahary.Ny marimarina kokoa, ny toetra elastika mifandray amin'ny dingan'ny fivontosana dia voafaritra amin'ny alàlan'ny valin'ny teorika sy fanandramana azon'ny mpanoratra sasany tamin'ny asa teo aloha.Anisan'izany, ny fivoaran'ny spheroids fivontosana mafy nitombo tao amin'ny vivo amin'ny haino aman-jery heterogène dia nodinihina tamin'ny fampiharana ny modely mekanika tsy linear 41,43,44 miaraka amin'ny dinamika interspecies mba haminavina ny fivoaran'ny fivontosana sy ny adin-tsaina intratumoral.Araka ny voalaza tetsy ambony, ny fitomboana (ohatra, ny fihenjanana tsy elastika) sy ny adin-tsaina sisa dia miteraka fanavaozana miandalana amin'ny fananan'ny akora fivontosana, ka manova ny valin-teniny koa.Zava-dehibe ny manamarika fa ao amin'ny ref.41 ny fiaraha-mivoatra amin'ny fitomboana sy ny adin-tsaina mafy amin'ny fivontosana dia naseho tamin'ny fanentanana andrana amin'ny modely biby.Indrindra indrindra, ny fampitahana ny hamafin'ny fivontosan'ny nono dia tapaka amin'ny dingana samihafa miaraka amin'ny hamafin'ny azo amin'ny famerenana ny toe-javatra mitovy amin'ny silico amin'ny maodely singa misy fetra mitovy amin'ny refy mitovy ary amin'ny fiheverana ny saha adin-tsaina sisa tavela dia nanamafy ny fomba fanolorana. validity modely..Amin'ity asa ity, ny vokatra azo avy amin'ny teorika sy ny fanandramana dia ampiasaina mba hamolavola paikady fitsaboana vaovao.Indrindra indrindra, ny haben'ny vinavina miaraka amin'ny toetran'ny fanoherana ny evolisiona mifanaraka amin'izany dia nokajiana teto, izay nampiasaina hanombanana ny elanelan'ny fatran'ny fivontosana izay saro-pady kokoa ny fivontosana ao amin'ny tontolo iainana.Ho an'ity tanjona ity, dia nanadihady ny fitondran-tena mavitrika amin'ny fivontosana amin'ny dingana samihafa, nalaina tamin'ny dingana samihafa, amin'ny fiheverana ny mari-pamantarana acoustic mifanaraka amin'ny fitsipika ekena amin'ny fanaparitahana ho setrin'ny stimuli ultrasonic ary manasongadina ny trangan-javatra mety hitranga amin'ny spheroid. .miankina amin'ny fivontosana sy ny mpampiantrano.
Noho izany, ny fivontosana faobe dia natao ho toy ny elastic spheres amin'ny radius \ (a \) ao amin'ny tontolo elastika manodidina ny mpampiantrano mifototra amin'ny angona andrana mampiseho ny fitomboan'ny firafitry ny malignant be dia be ao amin'ny toerana amin'ny endrika boribory.Raha jerena ny sary 1, amin'ny fampiasana ny koordinate spherical \(\{ r,\theta ,\varphi \}\) (izay \(\theta\) sy \(\varphi\) dia maneho ny zoro anomaly sy ny zoro azimuth tsirairay avy), ny Ny sehatra fivontosana dia mibodo ny Faritra tafiditra ao anatin'ny habaka mahasalama \({\ mathcal {V}}_{T}=\{(r,\theta,\varphi ):r\le a\}\) faritra tsy misy fetra \({\mathcal { V} }_{H} = \{ (r,\theta,\varphi):r > a\}\).Raha miresaka momba ny fampahalalam-baovao fanampiny (SI) ho an'ny famaritana feno ny modely matematika mifototra amin'ny fototry ny elastodynamika efa miorina tsara voalaza ao amin'ny literatiora maro45,46,47,48, dia heverintsika eto ny olana iray aseho amin'ny fomba oscillation axisymmetric.Io fiheverana io dia midika fa ny fari-piadidiana rehetra ao anatin'ny fivontosana sy ny faritra salama dia tsy miankina amin'ny fandrindrana azimuthal \(\varphi\) ary tsy misy fikorontanana mitranga amin'io lalana io.Noho izany, ny sahan'ny fifindran-toerana sy ny adin-tsaina dia azo avy amin'ny potentiel scalar roa \(\phi = \hat{\phi}\left({r,\theta} \right)e^{{ – i \omega {\kern 1pt } t }}\) sy \(\chi = \hat{\chi }\left( {r,\theta} \right)e^{{ – i\omega {\kern 1pt} t }}\) , izy ireo mifandraika amin'ny onjam-pandrosoana sy ny onjam-pandrefesana, ny fotoana mifanandrify t eo anelanelan'ny fisondrotana \(\ theta \) ary ny zoro eo amin'ny lalan'ny onjam-pisehoana sy ny vector toerana \({\mathbf {x))\) ( araka ny asehon'ny sary 1) ary ny \(\omega = 2\pi f\) dia maneho ny fatran'ny zoro.Indrindra indrindra, ny sahan'ny trangan-javatra dia modely amin'ny onjan'ny fiaramanidina \(\phi_{H}^{(in)}\) (ampidirina ao amin'ny rafitra SI, amin'ny equation (A.9)) miparitaka amin'ny habetsahan'ny vatana. araka ny voalazan’ny lalàna
izay \(\phi_{0}\) dia ny mari-pamantarana amplitude.Ny fanitarana spherical amin'ny onjam-peon'ny fiaramanidina (1) amin'ny fampiasana onja spherical dia ny tohan-kevitra mahazatra:
Raha ny \(j_{n}\) dia ny fiasan'ny Bessel sferika amin'ny lamina voalohany \(n\), ary ny \(P_{n}\) dia ny polynomial Legendre.Ny ampahany amin'ny onjan'ny trangan-javatra amin'ny tontolon'ny fampiasam-bola dia miparitaka amin'ny salan'isa manodidina ary mifanipaka amin'ny sahan'ny tranga, raha ny ampahany hafa kosa dia miparitaka ao anatin'ny tontolon'ny fampiasam-bola, manampy amin'ny vibration azy.Mba hanaovana izany, ny vahaolana mirindra amin'ny onja equation \(\nabla^{2} \hat{\phi } + k_{1}^{2} {\mkern 1mu} \hat{\phi } = 0\,\ ) ary \ (\ nabla^{2} {\mkern 1mu} \hat{\chi } + k_{2}^{2} \hat{\chi } = 0\), nomen'i Eringen45 ohatra (jereo koa SI ) dia mety manondro fivontosana sy faritra salama.Indrindra indrindra, ny onjam-panitarana miparitaka sy ny onja isovolumika vokarina ao amin'ny medium mpampiantrano \(H\) dia manaiky ny heriny tsirairay avy:
Anisan'izany, ny asan'ny Hankel spherical amin'ny karazana voalohany \(h_{n}^{(1)}\) dia ampiasaina handinihana ny onja miparitaka mivoaka, ary \(\ alpha_{n}\) sy \(\beta_{ n}\) dia ny coefficients tsy fantatra.ao amin'ny equation.Ao amin'ny equations (2)-(4), ny teny \(k_{H1}\) sy \(k_{H2}\) dia manondro ny isan'ny onjam-pandrefesana sy ny onja transverse ao amin'ny faritra lehibe amin'ny vatana, tsirairay avy ( jereo SI).Manana endrika ny sahan'ny famatrarana ao anatin'ny fivontosana sy ny fiovàna
Raha ny \(k_{T1}\) sy ny \(k_{T2}\) dia maneho ny laharan'ny onjam-pandrosoana sy ny transverse ao amin'ny faritra fivontosana, ary ny coefficient tsy fantatra dia \(\gamma_{n} {\mkern 1mu}\) , \(\ eta_{n} {\mkern 1mu}\).Mifototra amin'ireo vokatra ireo, ny singa tsy aotra radial sy circumferential displacement dia mampiavaka ny faritra salama amin'ny olana dinihina, toy ny \(u_{Hr}\) sy \(u_{H\theta}\) (\(u_{ H\ varphi }\ ) tsy ilaina intsony ny fiheverana symmétrie) — azo avy amin'ny fifandraisana \(u_{Hr} = \partial_{r} \left( {\phi + \partial_{r} (r\chi ) } \ havanana) + k_}^{2 } {\mkern 1mu} r\chi\) ary \(u_{H\theta} = r^{- 1} \partial_{\theta} \havia({\phi + \partial_{r } ( r\chi ) } \right)\) amin'ny fananganana \(\phi = \phi_{H}^{(in)} + \phi_{H}^{(s)}\) ary \ (\chi = \chi_ {H}^ {(s)}\) (jereo SI ho an'ny derivation matematika amin'ny antsipiriany).Toy izany koa, ny fanoloana ny \(\phi = \phi_{T}^{(s)}\) sy \(\chi = \chi_{T}^{(s)}\) dia miverina {Tr} = \partial_{r} \ havia ( {\phi + \partial_{r} (r\chi)} \ havanana) + k_{T2}^{2} {\mkern 1mu} r\chi\) ary \(u_{T\theta} = r^{-1}\partial _{\theta }\left({\phi +\partial_{r}(r\chi )}\right)\).
(Ankavia) Geometry amin'ny fivontosana spherical mitombo ao amin'ny tontolo salama izay iparitahan'ny saha tranga iray, (ankavanana) Mifanaraka amin'ny evolisiona ny tahan'ny hamafin'ny tumor-host ho toy ny fiasan'ny radius fivontosana, tatitra (nampifanarahana tamin'ny Carotenuto et al. 41) avy amin'ny fitsapana fanerena vitro dia azo avy amin'ny fivontosan'ny nono mafy orina amin'ny sela MDA-MB-231.
Raha heverina ny fitaovana elastika sy isotropika, ireo singa tsy aotra ao amin'ny faritra salama sy fivontosana, izany hoe \(\sigma_{Hpq}\) ary \(\sigma_{Tpq}\) - dia mankatò ny lalàna Hooke ankapobeny, satria misy dia samy hafa Lamé moduli , izay mampiavaka ny mpampiantrano sy ny fivontosana elasticité, lazaina hoe \(\{ \mu_{H},\,\lambda_{H} \}\) ary \(\{ \mu_{T},\, \lambda_ {T} \ }\) (jereo ny Equation (A.11) ho an'ny fanehoana feno ny singa adin-tsaina aseho amin'ny SI).Indrindra indrindra, araka ny angon-drakitra ao amin'ny reference 41 ary aseho ao amin'ny Figure 1, ny fivontosana mitombo dia naneho ny fiovan'ny elasticité ny tavy.Noho izany, ny fifindran'ny toerana sy ny adin-tsaina ao amin'ny faritra mpampiantrano sy ny fivontosana dia voafaritra tanteraka hatramin'ny andiana tsy fantatra tsy miova \({{ \varvec{\upxi}}}}_{n} = \{ \ alpha_{n} ,{\mkern 1mu } \ beta_{ n} {\mkern 1mu} \gamma_{n} ,\eta_{n} \}\ ) dia manana refy tsy manam-petra ara-teorika.Mba hahitana ireo vector coefficient ireo, dia ampidirina ny fifandraisana mety sy ny fetran'ny fetra eo amin'ny fivontosana sy ny faritra salama.Raha heverina fa mifamatotra tonga lafatra amin'ny fifandraisana amin'ny tumor-host \(r = a\), ny fitohizan'ny fifindrana sy ny adin-tsaina dia mitaky ireto fepetra manaraka ireto:
Ny rafitra (7) dia mamorona rafitra misy fika misy vahaolana tsy manam-petra.Fanampin'izany, ny fepetran'ny sisintany tsirairay dia hiankina amin'ny anomaly \(\theta\).Mba hampihenana ny olan'ny sandan'ny sisintany ho olan'ny algebra feno miaraka amin'ny rafitra mihidy \(N\), izay samy ao amin'ny \({{\varvec{\upxi}}}}_{n} = \{ \ alpha_ {n},{ \mkern 1mu} \beta_{n} {\mkern 1mu} \gamma_{n}, \eta_{n} \}_{n = 0,…,N}\) (miaraka amin'ny \ ( N \ amin'ny \infty \), ara-teorika), ary mba hanafoanana ny fiankinan'ny equations amin'ny teny trigonometrika, ny fepetran'ny interface dia soratana amin'ny endrika malemy amin'ny fampiasana ny orthogonality an'ny polynomial Legendre.Indrindra indrindra, ny equation (7)1,2 ary (7)3,4 dia ampitomboina amin'ny \(P_{n} \left( {\cos \theta} \right)\) sy \(P_{n}^{ 1} \left( { \cos\theta}\right)\) ary ampidiro eo anelanelan'ny \(0\) sy \(\pi\) amin'ny fampiasana ny mari-pamantarana matematika:
Noho izany, ny toetry ny interface (7) dia mamerina rafitra equation algebraic quadratic, izay azo aseho amin'ny endrika matrix toy ny \({\mathbb{D}}_{n} (a) \cdot {{\varvec{\upxi }} } _{ n} = {\mathbf{q}}_{n} (a)\) ary alao ny \({{\varvec{\upxi}}}}_{n}\ ) tsy fantatra amin'ny famahana ny fitsipiky ny Cramer .
Mba hanombanana ny fikorianan'ny angovo miparitaka amin'ny sehatra sy hahazoana fampahalalana momba ny valin'ny acoustika mifototra amin'ny angon-drakitra momba ny saha miparitaka izay miparitaka ao amin'ny fitaovana fampiantranoana, ny habetsahana acoustic dia mahaliana, izay fizarana cross scattering bistatic mahazatra.Indrindra indrindra, ny fizaran-tseza miely patrana, manondro \(s), dia maneho ny tahan'ny hery acoustic ampitaina amin'ny famantarana miparitaka sy ny fizarana angovo entin'ny onjam-peo.Amin'io lafiny io, ny halehiben'ny fiasan'ny endrika \(\left| {F_{\infty} \left(\theta \right)} \right|^{2}\) dia habe ampiasaina matetika amin'ny fandalinana ny mekanika acoustic. tafiditra ao anaty ranon-javatra na mivaingana Fanaparitahana zavatra ao anaty antsanga.Ny marimarina kokoa, ny amplitude amin'ny asa endrika dia faritana ho ny fiparitahan'ny fiparitahana samihafa \(ds\) isaky ny faritra iray, izay tsy mitovy amin'ny mahazatra amin'ny fitarihana ny onjam-pandrosoana:
izay \(f_{n}^{pp}\) sy \(f_{n}^{ps}\) dia manondro ny fiasan'ny modal, izay manondro ny tahan'ny herin'ny onjam-pandrosoana sy ny onjam-pandrosoana mifandraika amin'ny Ny onja P ao amin'ny fitaovana fandraisana, tsirairay avy, dia omena miaraka amin'ireto teny manaraka ireto:
Ny fiasan'ny onja ampahany (10) dia azo ianarana tsy miankina mifanaraka amin'ny teorian'ny fanaparitahana resonant (RST)49,50,51,52, izay ahafahana manasaraka ny elasticité kendrena amin'ny sahan'ny tsy misy dikany rehefa mianatra fomba fiasa samihafa.Araka io fomba io dia azo simbaina ho fitambarana roa mitovy ny fiasan'ny endrika modal, dia ny \(f_{n} = f_{n}^{(res)} + f_{n}^{(b)}\ ) dia mifandray amin'ny amplitudes ambadika resonant sy tsy resonant.Ny fiasan'ny endrika amin'ny fomba resonant dia mifandraika amin'ny valin'ny tanjona, raha ny ambadika kosa dia matetika mifandray amin'ny endrik'ilay mpanaparitaka.Mba hamantarana ny formant voalohany amin'ny tanjona ho an'ny fomba tsirairay, ny amplitude ny modal resonance shape function \(\left| {f_{n}^{(res)} \left(\theta \right)} \right|\ ) dia kajy amin'ny fiheverana ny fiaviana mafy, ahitana spheres impenetrable amin'ny fitaovana elastika mpampiantrano.Ity petra-kevitra ity dia entanin'ny zava-misy fa, amin'ny ankapobeny, ny henjana sy ny hakitroky dia mitombo miaraka amin'ny fitomboan'ny mason'ny fivontosana noho ny fihenjanana compressive sisa.Noho izany, amin'ny haavon'ny fitomboana mafy, ny tahan'ny impedance \(\rho_{T} c_{1T} /\rho_{H} c_{1H} \) dia heverina ho lehibe kokoa noho ny 1 ho an'ny ankamaroan'ny fivontosana mivaingana macroscopic mivoatra amin'ny malefaka. mosara.Ohatra, Krouskop et al.53 dia nitatitra ny tahan'ny homamiadana amin'ny modulus mahazatra eo amin'ny 4 eo ho eo ho an'ny tavy prostate, raha toa kosa io sanda io dia nitombo ho 20 ho an'ny santionan'ny tavy nono.Ireo fifandraisana ireo dia tsy azo ihodivirana manova ny fifindran'ny acoustic ny tavy, araka ny asehon'ny fanadihadiana elastography54,55,56, ary mety misy ifandraisany amin'ny fihenan'ny tavy eo an-toerana vokatry ny hyperproliferation tumor.Io fahasamihafana io koa dia voamarika andrana amin'ny fitsapana fanerena tsotra amin'ny sakana fivontosana amin'ny nono mitombo amin'ny dingana samihafa32, ary ny fanavaozana ny fitaovana dia azo arahina tsara amin'ny maodely cross-species maminavina amin'ny tumors tsy mivoatra43,44.Ny angon-drakitra stiffness azo dia mifandray mivantana amin'ny fivoaran'ny tanora modulus ny fivontosana mafy araka ny formula \(E_{T} = S\left({1 – \nu ^{2} } \right)/a\sqrt \ varepsilon\ )( spheres misy radius \(a\), stiffness \(S\) ary ny ratio Poisson \(\nu\) eo anelanelan'ny takelaka roa henjana 57, araka ny asehon'ny sary 1).Noho izany, azo atao ny mahazo fandrefesana impedance acoustic ny fivontosana sy ny mpampiantrano amin'ny haavon'ny fitomboana samihafa.Indrindra indrindra, raha ampitahaina amin'ny modulus amin'ny tavy ara-dalàna mitovy amin'ny 2 kPa amin'ny sary 1, ny modulus elastika amin'ny fivontosan'ny nono ao anatin'ny salan'isa eo amin'ny 500 ka hatramin'ny 1250 mm3 dia niteraka fitomboana avy amin'ny 10 kPa ka hatramin'ny 16 kPa, izay mifanaraka amin'ny angona notaterina.ao amin'ny references 58, 59 dia hita fa 0.25-4 kPa ny tsindry ao amin'ny santionan'ny tavy nono miaraka amin'ny precompression nanjavona.Eritrereto ihany koa fa 41.60 ny tahan'ny Poisson amin'ny tavy saika tsy azo tsinontsinoavina, izay midika fa tsy miova be ny hakitroky ny tavy rehefa mitombo ny habe.Indrindra indrindra, ny salan'isan'ny mponina faobe \(\rho = 945\,{\text{kg}}\,{\text{m}}^{ – 3}\)61 no ampiasaina.Miaraka amin'ireo fiheverana ireo, ny stiffness dia afaka miditra amin'ny fomba fiaviana amin'ny fampiasana ity fomba fiteny manaraka ity:
Aiza ny tsy fantatra tsy fantatra \(\widehat{{{\varvec{\upxi))))_{n} = \{\delta_{n} ,\upsilon_{n} \}\) azo atao kajy raha jerena ny fitohizana bias ( 7 )2,4, izany hoe, amin'ny famahana ny rafitra algebra \(\widehat{{\mathbb{D}}}_{n} (a) \cdot \widehat{({\varvec{\upxi}} } } _{n } = \widehat{{\mathbf{q}}}_{n} (a)\) ahitana zaza tsy ampy taona\(\widehat{{\mathbb{D}}}_{n} (a) = \ { { \ mathbb{D}}_{n} (a)\}_{{\{ (1,3),(1,3)\} }}\) ary ny vector tsanganana notsorina mifanaraka aminy\(\widehat { {\mathbf {q}}}_{n} (а)\). \ havia ( {res} \ havanana) \,pp}} \ havia ( \theta \ havanana)} \ havanana| = \ havia|{f_{n}^{pp} \ havia ( \theta \ havanana) – f_{ n}^{pp(b)} \left( \theta \right)} \right|\) ary \( \left|{f_{n}^{{\left({res} \right)\,ps} } \ havia ( \theta \ havanana)} \ havanana|= \ havia|{f_{n}^{ps} \ havia ( \theta \ havanana) – f_{n}^{ps(b)} \havia( \ theta \ havanana)} \ havanana|\) dia manondro ny fientanam-po amin'ny onja P sy ny taratry ny onjam-P sy ny S-onja.Ankoatra izany, ny amplitude voalohany dia tombanana ho \(\theta = \pi\), ary ny amplitude faharoa dia tombanana ho \(\theta = \pi/4\).Amin'ny alàlan'ny fametahana fananana fananana isan-karazany.Ny sary 2 dia mampiseho fa ny endri-javatra resonant amin'ny spheroids fivontosana hatramin'ny 15 mm eo ho eo amin'ny savaivony dia mifantoka indrindra amin'ny tarika matetika amin'ny 50-400 kHz, izay manondro ny mety hisian'ny fampiasana fitarafana ambany matetika mba hanentanana ny fikorontanan'ny fivontosana.sela.Be dia be.Ao amin'ity tarika fandrefesana ity, ny famakafakana RST dia nanambara ireo endrika endrika tokana ho an'ny maodely 1 ka hatramin'ny 6, nasongadina ao amin'ny sary 3. Eto, ny onjam-peo miparitaka amin'ny pp sy ps dia mampiseho endrika amin'ny karazana voalohany, mitranga amin'ny frequence ambany dia ambany, izay mitombo avy amin'ny manodidina ny 20 kHz ho an'ny maodely 1 ka hatramin'ny 60 kHz eo ho eo amin'ny n = 6, tsy misy fahasamihafana lehibe eo amin'ny radius sphere.Ny fiasan'ny resonant ps avy eo dia simba, raha toa kosa ny fitambaran'ireo pp amplitude lehibe dia manome fe-potoana eo amin'ny 60 kHz eo ho eo, mampiseho fiovàna matetika kokoa miaraka amin'ny fitomboan'ny isa.Ny famakafakana rehetra dia natao tamin'ny fampiasana rindrambaiko informatika Mathematica®62.
Ny fiasa amin'ny endrika backscatter azo avy amin'ny mody amin'ny fivontosan'ny nono amin'ny habe samihafa dia aseho amin'ny sary 1, izay asongadina ny tarika miparitaka ambony indrindra amin'ny fiheverana ny superposition mode.
Resonances amin'ny maodely voafantina avy amin'ny \ (n = 1 \) mankany \ (n = 6 \), kajy amin'ny fientanam-po sy ny fisaintsainana ny onjam-P amin'ny haben'ny fivontosana samihafa (ny curve mainty avy amin'ny \ (\ ankavia | {f_{ n} ^ {{\ havia( {res} \ havanana)\,pp}} \ havia ( \pi \ havanana)} \ havanana| = \ havia| {f_{n}^{pp} \ havia ( \pi \ havanana) –. f_{n }^{pp(b)} \left( \pi \right)} \right|\)) sy P-wave excitation ary S-wave reflect (fotsy volondavenona omen'ny endrika modèle function \( \left | { f_{n }^{{\left( {res} \right)\,ps}} \left( {\pi /4} \right)} \right| = {f_{n} ^{ ps} \ havia ( {\pi /4} \ havanana) – f_{n}^{ps(b)} \havia( {\pi /4} \ havanana)} \ havanana |\)).
Ny valin'ity fanadihadiana mialoha ity amin'ny fampiasana fepetra fampielezam-peo lavitra dia afaka mitarika ny fifantenana ny fatran'ny fiara manokana amin'ny simulations nomerika manaraka mba handinihana ny fiantraikan'ny adin'ny microvibration amin'ny faobe.Ny vokatra dia mampiseho fa ny calibration ny frequence tsara indrindra dia mety ho dingana manokana mandritra ny fitomboan'ny fivontosana ary azo faritana amin'ny fampiasana ny vokatry ny fitomboana modely mba hametraka ny biomechanical paik'ady ampiasaina amin'ny fitsaboana aretina mba haminavina marina ny sela fanavaozana.
Ny fandrosoana lehibe amin'ny nanotechnology dia mitarika ny vondrom-piarahamonina siantifika hitady vahaolana sy fomba vaovao hamolavola fitaovana fitsaboana kely sy invasive kely ho an'ny fampiharana in vivo.Ao anatin'izany toe-javatra izany, ny teknolojia LOF dia naneho fahaiza-manao miavaka amin'ny fanitarana ny fahaiza-manaon'ny fibre optique, mamela ny fampivoarana fitaovana fibre optique vaovao kely indrindra ho an'ny fampiharana siansa fiainana21, 63, 64, 65. Ny hevitra momba ny fampidirana fitaovana 2D sy 3D. miaraka amin'ny fananana simika, biolojika, ary optika irina amin'ny lafiny 25 sy / na mifarana amin'ny 64 amin'ny fibre optique miaraka amin'ny fanaraha-maso ara-potoana feno amin'ny nanoscale dia mitarika amin'ny fiposahan'ny kilasy vaovao fibre optic nanooptodes.manana karazana asa diagnostika sy fitsaboana.Mahaliana fa noho ny toetra ara-jeometrika sy mekanika (fizarana lakroa kely, lafin-javatra lehibe, flexibilité, ambany lanja) ary ny biocompatibility ny fitaovana (matetika vera na polymers), ny fibre optique dia mifanentana tsara amin'ny fampidirana ao anaty fanjaitra sy catheters.Fampiharana ara-pitsaboana20, manokatra ny lalana ho amin'ny fahitana vaovao momba ny “hopitaly fanjaitra” (jereo ny sary 4).
Raha ny marina, noho ny haavon'ny fahalalahana omen'ny teknolojia LOF, amin'ny fampiasana ny fampidirana micro- sy nanostructures vita amin'ny fitaovana metaly sy / na dielectric isan-karazany, ny fibre optika dia azo ampiasaina tsara ho an'ny fampiharana manokana izay matetika manohana ny fientanam-po., Ny saha hazavana 21 dia miorina mafy.Ny fitehirizana ny hazavana amin'ny ambaratonga subwavelength, matetika miaraka amin'ny fanodinana simika sy / na biolojika63 ary ny fampidirana fitaovana saro-pady toy ny smart polymers65,66 dia afaka manatsara ny fanaraha-maso ny fifandraisan'ny hazavana sy ny zavatra, izay mety ilaina amin'ny tanjona theranostic.Ny safidy ny karazana sy ny haben'ny singa / akora mitambatra dia mazava ho azy fa miankina amin'ny mari-pamantarana ara-batana, biolojika na simika ho hita21,63.
Ny fampidirana ny fikarohana LOF amin'ny fanjaitra ara-pitsaboana mitodika any amin'ny toerana manokana ao amin'ny vatana dia ahafahan'ny biopsies ao an-toerana sy ny sela ao amin'ny vivo, mamela ny fitsaboana eo an-toerana miaraka, mampihena ny voka-dratsiny ary mampitombo ny fahombiazany.Ny fahafaha-manao mety dia ny fitadiavana ireo biomolekulina mivezivezy isan-karazany, anisan'izany ny homamiadana.biomarkers na microRNAs (miRNAs)67, famantarana ny sela homamiadana mampiasa spectroscopy linear sy non-linear toy ny Raman spectroscopy (SERS)31, sary photoacoustic avo lenta22,28,68, fandidiana laser sy ablation69, ary fanafody fanaterana eo an-toerana mampiasa hazavana27 sy fitarihana mandeha ho azy ny fanjaitra ho ao amin'ny vatan'olombelona20.Tsara ny manamarika fa na dia misoroka ny fatiantoka mahazatra amin'ny fomba "klasika" mifototra amin'ny singa elektronika aza ny fampiasana fibre optique, toy ny filàna fifandraisana elektrika sy ny fisian'ny fitsabahana elektromagnetika, dia ahafahan'ny sensor LOF isan-karazany ampidirina amin'ny fomba mahomby amin'ny fitaovana elektronika. rafitra.fanjaitra ara-pitsaboana tokana.Ny fiheverana manokana dia tsy maintsy atao amin'ny fampihenana ny voka-dratsy toy ny fandotoana, ny fitsabahana optique, ny sakana ara-batana izay miteraka fiantraika mifampiresaka eo amin'ireo asa samihafa.Na izany aza, marina ihany koa fa maro amin'ireo fiasa voalaza dia tsy voatery ho mavitrika amin'ny fotoana iray ihany.Io lafiny io dia ahafahana mampihena farafaharatsiny ny fitsabahana, ka mametra ny fiantraika ratsy eo amin'ny fanatanterahana ny probe tsirairay sy ny fahamarinan'ny fomba fiasa.Ireo fiheverana ireo dia mamela antsika hijery ny foto-kevitry ny "fanjaitra ao amin'ny hopitaly" ho toy ny fahitana tsotra hametrahana fototra mafy orina ho an'ny taranaka manaraka ny fanjaitra fitsaboana amin'ny siansa momba ny fiainana.
Mikasika ny fampiharana manokana resahina ato amin'ity taratasy ity, ao amin'ny fizarana manaraka dia hanadihady amin'ny isa ny fahafahan'ny fanjaitra ara-pitsaboana mitarika onjam-peo ultrasonika ao amin'ny vatan'olombelona amin'ny alàlan'ny fampielezany azy amin'ny axe.
Ny fampielezana ny onjam-peo ultrasonika amin'ny alàlan'ny fanjaitra ara-pitsaboana feno rano ary ampidirina amin'ny tavy malefaka (jereo ny sary ao amin'ny sary 5a) dia novolavolaina tamin'ny fampiasana ny rindrambaiko Comsol Multiphysics ara-barotra mifototra amin'ny fomba singa voafetra (FEM)70, izay misy ny fanjaitra sy ny tavy. toy ny tontolo iainana elastika linear.
Raha jerena ny sary 5b, ny fanjaitra dia modely ho toy ny cylinder poakaty (fantatra koa amin'ny hoe "cannula") vita amin'ny vy tsy misy pentina, fitaovana mahazatra ho an'ny fanjaitra ara-pitsaboana71.Indrindra indrindra, dia novolavolaina tamin'ny modulus Young's E = 205 GPa, ny tahan'ny Poisson ν = 0.28, ary ny hakitroky ρ = 7850 kg m −372.73.Ara-jeometrika, ny fanjaitra dia miavaka amin'ny halavan'ny L, ny savaivony anatiny D (antsoina koa hoe "famoahana") ary ny hatevin'ny rindrina t.Ankoatra izany, ny tendron'ny fanjaitra dia heverina ho mitongilana amin'ny zoro α amin'ny lafiny lava (z).Ny habetsahan'ny rano dia mifanitsy amin'ny endriky ny faritra anatiny amin'ny fanjaitra.Ao anatin'ity famakafakana mialoha ity, ny fanjaitra dia noheverina fa niroboka tanteraka tao amin'ny faritry ny tavy (heverina fa hiitatra tsy misy fetra), natao ho toy ny tontolon'ny radius rs, izay nijanona tsy tapaka tamin'ny 85 mm nandritra ny simulation rehetra.Amin'ny antsipiriany bebe kokoa, mamarana ny faritra boribory miaraka amin'ny sosona mifanentana tsara (PML) isika, izay mampihena farafaharatsiny ny onja tsy ilaina hita taratra avy amin'ny sisin-tany "imaginary".Avy eo dia nisafidy ny radius rs izahay mba hametrahana ny sisin-tany spherical lavitra lavitra ny fanjaitra mba tsy hisy fiantraikany amin'ny vahaolana kajy, ary kely dia kely tsy hisy fiantraikany amin'ny vidin'ny kajy ny simulation.
Ny fiovaovan'ny lavitr'ezaka mirindra amin'ny fatran'ny f sy ny amplitude A dia ampiharina amin'ny sisin-tany ambany amin'ny geometry stylus;Ity toe-javatra ity dia maneho famporisihana fampidirana ampiharina amin'ny géométrie simulated.Amin'ny sisin-tany sisa tavela amin'ny fanjaitra (mifandray amin'ny tavy sy ny rano), ny modely ekena dia heverina fa misy fifandraisana misy eo amin'ny trangan-javatra ara-batana roa, ny iray amin'izy ireo dia mifandraika amin'ny mekanika ara-drafitra (ho an'ny faritry ny fanjaitra), ary ny iray hafa amin'ny mekanika ara-drafitra.(ho an'ny faritra acicular), ka ny fepetra mifanaraka amin'izany dia apetraka amin'ny acoustics (ho an'ny rano sy ny faritra acicular)74.Indrindra indrindra, ny fihovitrovitra kely ampiharina amin'ny seza fanjaitra dia miteraka fikorontanana kely;Noho izany, raha mihevitra fa ny fanjaitra dia mitondra tena toy ny fitaovana elastika, dia azo tombanana avy amin'ny equilibrium équilibrium (Navier)75 ny véctor de displacement U.Ny fihetsehana ara-drafitra amin'ny fanjaitra dia miteraka fiovana eo amin'ny tsindrin-drano ao anatiny (heverina ho mijanona ao amin'ny maodely ataontsika), vokatr'izany ny onjam-peo dia miparitaka amin'ny lalana lavareny amin'ny fanjaitra, amin'ny ankapobeny dia mankatò ny Helmholtz equation76.Farany, amin'ny fiheverana fa tsy dia misy dikany loatra ny fiantraikany tsy mitongilana amin'ny tavy ary ny amplitude amin'ny onjam-pandrefesana dia kely kokoa noho ny amplitude amin'ny onja fanerena, ny Helmholtz equation dia azo ampiasaina ihany koa amin'ny famolavolana ny fampielezana ny onjam-peo amin'ny tavy malefaka.Aorian'io fanombanana io, ny tavy dia heverina ho toy ny liquid77 miaraka amin'ny hakitroky ny 1000 kg / m3 ary ny hafainganam-pandehan'ny feo 1540 m / s (tsy miraharaha ny fiantraikan'ny damping miankina amin'ny frequency).Mba hampifandraisana ireo sehatra ara-batana roa ireo, dia ilaina ny miantoka ny fitohizan'ny hetsika ara-dalàna eo amin'ny sisin'ny solida sy ny ranon-javatra, ny equilibrium static eo amin'ny tsindry sy ny adin-tsaina mifanitsy amin'ny sisin'ny solida, ary ny adin-tsaina tangential amin'ny sisin'ny ny ranon-javatra dia tsy maintsy mitovy amin'ny aotra.75 .
Ao amin'ny famakafakana ataontsika, dia manadihady ny fiparitahan'ny onjam-peo amin'ny fanjaitra eo ambanin'ny toe-javatra mijoro, mifantoka amin'ny fitaoman'ny jeometrika amin'ny fanjaitra amin'ny famoahana onja ao anatin'ny tavy.Indrindra indrindra, nanadihady ny fiantraikan'ny savaivony anatiny amin'ny fanjaitra D, ny halavany L ary ny zoro bevel α, mitazona ny hatevin'ny t raikitra amin'ny 500 µm ho an'ny tranga rehetra nodinihina.Ity sandan'ny t ity dia manakaiky ny hatevin'ny rindrina mahazatra mahazatra 71 ho an'ny fanjaitra ara-barotra.
Raha tsy misy ny fahaverezan'ny ankapobeny, ny matetika f amin'ny fifindran'ny harmonic ampiharina amin'ny fototry ny fanjaitra dia nalaina mitovy amin'ny 100 kHz, ary ny amplitude A dia 1 μm.Indrindra indrindra, ny matetika dia napetraka amin'ny 100 kHz, izay mifanaraka amin'ny tombantomban'ny analytical nomena ao amin'ny fizarana "Famakafakana fanaparitahana ny mason'ny fivontosana spherical mba hanombanana ny habetsan'ny ultrasound miankina amin'ny fitomboana", izay nahitana fihetsika mitovitovy amin'ny resonance amin'ny fivontosana. ny elanelana matetika 50–400 kHz, miaraka amin'ny amplitude fiparitahana lehibe indrindra mivondrona amin'ny frequence ambany manodidina ny 100–200 kHz (jereo ny sary 2).
Ny mari-pamantarana voalohany nodinihina dia ny savaivony anatiny D amin'ny fanjaitra.Ho an'ny fanamorana, dia faritana ho ampahany integer amin'ny halavan'ny onjam-peo ao amin'ny lavaky ny fanjaitra (izany hoe ao anaty rano λW = 1,5 mm).Eny tokoa, ny zava-mitranga amin'ny fampielezam-peo amin'ny fitaovana aseho amin'ny jeometrika nomena (ohatra, amin'ny mpitari-dalana) matetika dia miankina amin'ny haben'ny toetran'ny jeometrika ampiasaina raha ampitahaina amin'ny halavan'ny onjam-pandrosoana.Ankoatra izany, tamin'ny fanadihadiana voalohany, mba hanamafisana kokoa ny fiantraikan'ny savaivony D amin'ny fampielezana ny onjam-peo amin'ny alàlan'ny fanjaitra, dia nihevitra ny tendrony fisaka izahay, mametraka ny zoro α = 90 °.Nandritra ity fanadihadiana ity, ny halavan'ny fanjaitra L dia napetraka amin'ny 70 mm.
Ao amin'ny fig.Ny 6a dia mampiseho ny hamafin'ny feo antonony ho toy ny fiasan'ny mari-pamantarana mizana tsy misy refy SD, izany hoe D = λW/SD tombanana amin'ny habakabaka misy radius 10 mm miorina eo amin'ny tendron'ny fanjaitra mifanandrify.Ny mari-pamantarana scaling SD dia miova amin'ny 2 ka hatramin'ny 6, izany hoe ny sanda D manomboka amin'ny 7,5 ka hatramin'ny 2,5 mm (amin'ny f = 100 kHz).Ny isan-karazany dia ahitana ihany koa ny sanda manara-penitra 71 ho an'ny fanjaitra ara-pitsaboana stainless vy.Araka ny efa nampoizina, ny savaivony anatiny amin'ny fanjaitra dia misy fiantraikany amin'ny hamafin'ny feo avoakan'ny fanjaitra, miaraka amin'ny sanda ambony indrindra (1030 W/m2) mifanitsy amin'ny D = λW/3 (izany hoe D = 5 mm) ary ny fironana mihena miaraka amin'ny fihenam-bidy. savaivony.Tokony ho raisina an-tsaina fa ny savaivony D dia mari-pamantarana geometrika izay misy fiantraikany amin'ny invasiveness amin'ny fitaovana ara-pitsaboana, noho izany dia tsy azo tsinontsinoavina io lafiny manan-danja io rehefa misafidy ny sanda tsara indrindra.Noho izany, na dia mitranga aza ny fihenan'ny D noho ny fampitana ambany kokoa ny hamafin'ny acoustic ao amin'ny tavy, ho an'ireto fandalinana manaraka ireto, ny savaivony D = λW / 5, izany hoe D = 3 mm (mifanaraka amin'ny fenitra 11G71 amin'ny f = 100 kHz) , dia heverina ho marimaritra iraisana eo amin'ny fidiran'ny fitaovana sy ny fampitana ny hamafin'ny feo (eo ho eo amin'ny 450 W/m2 eo ho eo).
Ny salan'isan'ny feo avoakan'ny tendron'ny fanjaitra (heverina ho fisaka), miankina amin'ny savaivony anatiny amin'ny fanjaitra (a), ny halavany (b) ary ny zoro bevel α (c).Ny halavan'ny (a, c) dia 90 mm, ary ny savaivony amin'ny (b, c) dia 3 mm.
Ny mari-pamantarana manaraka hodinihina dia ny halavan'ny fanjaitra L. Araka ny fanadihadiana natao teo aloha, dia heverintsika ny zoro oblique α = 90 ° ary ny halavany dia averina amin'ny maha-maro ny halavan'ny onjam-peo ao anaty rano, izany hoe diniho ny L = SL λW. .Ny mari-pamantarana mari-pamantarana tsy misy refy SL dia novaina avy amin'ny 3 amin'ny 7, ka manombana ny salan'isan'ny feo avoakan'ny tendron'ny fanjaitra amin'ny halavan'ny 4,5 hatramin'ny 10,5 mm.Ahitana soatoavina mahazatra ho an'ny fanjaitra ara-barotra io isan-karazany io.Ny valiny dia aseho amin'ny sary.6b, mampiseho fa ny halavan'ny fanjaitra, L, dia misy fiantraikany lehibe amin'ny fampitana ny hamafin'ny feo amin'ny tavy.Amin'ny ankapobeny, ny fanatsarana an'io mari-pamantarana io dia nahafahana nanatsara ny fandefasana amin'ny alàlan'ny halehiben'ny habeny.Raha ny marina, ao amin'ny halavam-pandrefesana, ny salan'isan'ny feo dia mahatratra 3116 W/m2 ambony indrindra eo an-toerana amin'ny SL = 4 (izany hoe, L = 60 mm), ary ny iray hafa dia mifanitsy amin'ny SL = 6 (izany hoe, L = 90). mm).
Rehefa avy nandinika ny fiantraikan'ny savaivony sy ny halavan'ny fanjaitra amin'ny fampielezana ny ultrasound amin'ny geometry cylindrical izahay, dia nifantoka tamin'ny fiantraikan'ny zoro bevel amin'ny fampitana ny hamafin'ny feo amin'ny tavy.Ny salan'isan'ny feo mivoaka avy amin'ny tendron'ny fibre dia nodinihina ho toy ny fiasan'ny zoro α, nanova ny sandany avy amin'ny 10° (tendro maranitra) ho 90° (tendro fisaka).Amin'ity tranga ity, ny radius amin'ny tontolon'ny fampidirana manodidina ny tendron'ny fanjaitra noheverina dia 20 mm, ka ho an'ny sanda rehetra an'ny α, ny tendron'ny fanjaitra dia nampidirina tao amin'ny volume kajy avy amin'ny salan'isa.
Araka ny asehon’ny sary.6c, rehefa maranitra ny tendrony, izany hoe rehefa mihena ny α manomboka amin'ny 90°, dia mitombo ny hamafin'ny feo ampitaina, mahatratra ny sanda ambony indrindra eo amin'ny 1,5 × 105 W/m2, izay mifanitsy amin'ny α = 50°, ieie, 2 dia filaharana ambony kokoa raha oharina amin'ny fanjakana fisaka.Miaraka amin'ny fandranitana bebe kokoa ny tendrony (izany hoe, amin'ny α eo ambanin'ny 50°), dia mihena ny hamafin'ny feo, mahatratra ny soatoavina azo ampitahaina amin'ny tendrony mipetaka.Na izany aza, na dia nihevitra ny zoro bevel maro aza izahay ho an'ny simulation ataontsika, dia ilaina ny mandinika fa ilaina ny marani-tsaina ny tendrony mba hanamorana ny fampidirana ny fanjaitra ao anaty tavy.Raha ny marina, ny zoro bevel kely kokoa (eo amin'ny 10° eo ho eo) dia afaka mampihena ny hery 78 ilaina hidirana amin'ny tavy.
Ho fanampin'ny sandan'ny hamafin'ny feo ampitaina ao anatin'ny sela, dia misy fiantraikany amin'ny lalan'ny fampielezan'ny onja koa ny zoro bevel, araka ny aseho amin'ny sarin'ny haavon'ny tsindry amin'ny feo aseho ao amin'ny sary 7a (ho an'ny tendrony fisaka) sy 3b (ho an'ny 10 °). ).tendrony beveled), mifanandrify Ny tari-dalana lavitr'ezaka dia tombanana amin'ny planin'ny symmetry (yz, cf. Fig. 5).Amin'ny faran'ireo fiheverana roa ireo, ny haavon'ny tsindry amin'ny feo (antsoina hoe 1 µPa) dia mifantoka indrindra ao anatin'ny lavaka fanjaitra (izany hoe ao anaty rano) ary miparitaka any amin'ny tavy.Amin'ny antsipiriany bebe kokoa, amin'ny tranga misy tendrony fisaka (sary 7a), ny fizarana ny haavon'ny tsindry amin'ny feo dia mifanentana tsara amin'ny làlam-pandrefesana, ary ny onja mijoro dia azo avahana amin'ny rano mameno ny vatana.Ny onja dia mitodika amin'ny longitudinal (z-axis), ny amplitude dia mahatratra ny sandany ambony indrindra amin'ny rano (eo amin'ny 240 dB) ary mihena amin'ny transversely, izay mitarika amin'ny attenuation eo amin'ny 20 dB amin'ny halavirana 10 mm avy eo afovoan'ny fanjaitra.Araka ny efa nampoizina, ny fampidirana ny tendron-tsindrona (sary 7b) dia manapaka an'io asymmetrika io, ary ny antinode amin'ny onja mijoro dia "mivily" araka ny tendron'ny fanjaitra.Toa misy fiantraikany amin'ny taratra taratra amin'ny tendron'ny fanjaitra io asymmetrika io, araka ny voalaza teo aloha (sary 6c).Mba hahatakarana bebe kokoa an'io lafiny io, ny hamafin'ny acoustic dia nodinihina tamin'ny alàlan'ny tsipika orthogonal mankany amin'ny lalana lava amin'ny fanjaitra, izay hita ao amin'ny planin'ny asymmetrika ny fanjaitra ary eo amin'ny halavirana 10 mm avy amin'ny tendron'ny fanjaitra ( vokatra ao amin'ny sary 7c).Amin'ny ankapobeny, ny fizarana hamafin'ny feo nodinihina tamin'ny zoro oblique 10 °, 20 ° ary 30 ° (tsipika mivaingana manga, mena ary maitso) dia nampitahaina tamin'ny fizarana teo akaikin'ny faran'ny fisaka (curves misy teboka mainty).Ny fitsinjarana ny hamafiny mifandray amin'ny fanjaitra fisaka dia toa mirindra manodidina ny afovoan'ny fanjaitra.Indrindra indrindra, dia maka sanda eo amin'ny 1420 W / m2 eo afovoany, fihoaram-pefy eo amin'ny 300 W / m2 eo amin'ny halavirana ~ 8 mm, ary avy eo dia mihena amin'ny sandan'ny 170 W / m2 amin'ny ~ 30 mm. .Rehefa mihantona ny tendrony, dia mizara ho lobe maromaro kokoa ny lobe afovoany, izay samy hafa ny hamafiny.Raha ny marimarina kokoa, rehefa 30° ny α, dia azo avahana tsara ny felany telo ao amin'ny mombamomba izay refesina amin'ny 1 mm avy amin'ny tendron'ny fanjaitra.Ny afovoany dia saika eo afovoan'ny fanjaitra ary manana tombam-bidy 1850 W / m2, ary ny ambony eo ankavanana dia eo amin'ny 19 mm avy eo afovoany ary mahatratra 2625 W / m2.Amin'ny α = 20°, misy lobe lehibe 2: ny iray isaky ny −12 mm amin'ny 1785 W/m2 ary ny iray isaky ny 14 mm amin'ny 1524 W/m2.Rehefa miha maranitra ny tendrony ary mahatratra 10° ny zoro, dia mahatratra 817 W/m2 eo ho eo eo amin'ny -20 mm eo ho eo ny fara-tampony, ary hita eo amin'ny mombamomba ny lobes telo hafa kely kokoa.
Ny haavon'ny tsindry amin'ny feo eo amin'ny sahan'ny simétrie y–z amin'ny fanjaitra iray misy tendrony fisaka (a) ary tady 10° (b).(c) Ny fitsinjarana ny hamafin'ny feo tombanana amin'ny tsipika tapaka mifanandrify amin'ny lalana lavareny amin'ny fanjaitra, amin'ny halavirana 10 mm avy amin'ny tendron'ny fanjaitra ary mipetraka eo amin'ny planin'ny symmetry yz.Ny halavan'ny L dia 70 mm ary ny savaivony D dia 3 mm.
Raha atambatra, ireo vokatra ireo dia mampiseho fa ny fanjaitra ara-pitsaboana dia azo ampiasaina amin'ny fomba mahomby mba handefasana ultrasound amin'ny 100 kHz amin'ny tavy malefaka.Ny hamafin'ny feo navoaka dia miankina amin'ny geometry ny fanjaitra ary azo optimized (miankina amin'ny fetra apetraky ny invasiveness ny fitaovana farany) hatramin'ny sanda eo amin'ny 1000 W/m2 (amin'ny 10 mm).ampiharina amin'ny fanambanin'ny fanjaitra 1. Raha ny micrometer offset, ny fanjaitra dia heverina ho tafiditra tanteraka ao amin'ny tavy malefaka tsy manam-petra.Indrindra indrindra, ny zoro bevel dia misy fiantraikany mafy amin'ny hamafin'ny fiparitahan'ny onjam-peo ao amin'ny sela, izay mitarika indrindra amin'ny orthogonality ny fanapahana ny tendron'ny fanjaitra.
Mba hanohanana ny fampandrosoana ny paikady fitsaboana fivontosana vaovao mifototra amin'ny fampiasana teknika ara-pitsaboana tsy misy invasive, dia nodinihina tamin'ny fomba famakafakana sy fikajiana ny fampielezana ny fitarafana ambany matetika ao amin'ny tontolon'ny fivontosana.Indrindra indrindra, ao amin'ny tapany voalohany amin'ny fianarana, ny vahaolana elastodynamika vonjimaika dia namela anay handalina ny fiparitahan'ny onja ultrasonika amin'ny spheroids fivontosana mafy fantatra habe sy henjana mba hianarana ny fahatsapan-tena matetika ny faobe.Avy eo, nofidina ny fatran'ny filaharan'ny kilohertz an-jatony, ary ny fampiharana eo an-toerana ny adin-tsaina amin'ny fivontosana amin'ny alàlan'ny fanjaitra fanjaitra ara-pitsaboana dia novolavolaina tamin'ny simulation nomerika tamin'ny fandalinana ny fiantraikan'ny mari-pamantarana famolavolana lehibe izay mamaritra ny famindrana ny acoustic. herin'ny fitaovana amin'ny tontolo iainana.Ny valiny dia mampiseho fa ny fanjaitra ara-pitsaboana dia azo ampiasaina amin'ny fomba mahomby mba handoroana ny tavy amin'ny ultrasound, ary ny hamafiny dia mifandray akaiky amin'ny mari-pamantarana geometrika amin'ny fanjaitra, antsoina hoe ny halavan'ny onjam-peo miasa.Raha ny marina, mitombo ny hamafin'ny taratra amin'ny alàlan'ny tavy miaraka amin'ny fitomboan'ny savaivony anatiny amin'ny fanjaitra, mahatratra ny ambony indrindra rehefa avo telo heny amin'ny halavan'ny onjam ny savaivony.Ny halavan'ny fanjaitra dia manome fahalalahana ihany koa mba hanamafisana ny famirapiratana.Ny vokatra farany dia tena ambony indrindra rehefa ny halavan'ny fanjaitra dia apetraka amin'ny isa maromaro amin'ny halavan'ny onjam-piasana (indrindra ny 4 sy 6).Mahavariana fa ho an'ny fahalianana matetika, ny sandan'ny savaivony sy ny halavany dia mifanakaiky amin'ireo fanjaitra ara-barotra mahazatra.Ny zoro bevel, izay mamaritra ny hamafin'ny fanjaitra, dia misy fiantraikany amin'ny emissivity ihany koa, miakatra eo amin'ny 50 ° eo ho eo ary manome fampisehoana tsara amin'ny 10 °, izay matetika ampiasaina amin'ny fanjaitra ara-barotra..Ny valin'ny simulation dia hampiasaina hitarihana ny fampiharana sy ny fanatsarana ny sehatra diagnostika intraneedle ao amin'ny hopitaly, ny fampidirana ny diagnostika sy ny fitsaboana ultrasound miaraka amin'ny vahaolana fitsaboana hafa ao amin'ny fitaovana ary ny fanatanterahana ny fiaraha-miasa amin'ny fitsaboana amin'ny fitsaboana.
Koenig IR, Fuchs O, Hansen G, von Mutius E. ary Kopp MV Inona ny fanafody precision?Eur, vahiny.Diary 50, 1700391 (2017).
Collins, FS ary Varmus, H. Hetsika vaovao amin'ny fitsaboana mazava tsara.N. eng.J. Fanafody.372, 793–795 (2015).
Hsu, W., Markey, MK ary Wang, MD.Biomedical Imaging Informatics amin'ny vanim-potoana fitsaboana marina: zava-bita, fanamby ary fahafahana.Jam.fanafody.mampahafantatra.Mpampianatra mpanampy.20(6), 1010–1013 (2013).
Garraway, LA, Verweij, J. & Ballman, KV Precision oncology: famerenana.J. Clinical.Oncol.31, 1803–1805 (2013).
Wiwatchaitawee, K., Quarterman, J., Geary, S., ary Salem, A. Fanatsarana ny fitsaboana glioblastoma (GBM) amin'ny alàlan'ny rafitra fandefasana nanoparticle.AAPS PharmSciTech 22, 71 (2021).
Aldape K, Zadeh G, Mansouri S, Reifenberger G ary von Daimling A. Glioblastoma: patolojia, mekanika molekiola ary marika.Acta Neuropathology.129(6), 829–848 (2015).
Bush, NAO, Chang, SM ary Berger, MS Tetikady ankehitriny sy ho avy amin'ny fitsaboana glioma.neurochirurgie.Ed.40, 1–14 (2017).