Kea leboha ha u etetse Nature.com.U sebelisa mofuta oa sebali o nang le tšehetso e fokolang ea CSS.Bakeng sa boiphihlelo bo botle ka ho fetesisa, re khothaletsa hore o sebelise sebatli se ntlafalitsoeng (kapa o tima Compatibility Mode ho Internet Explorer).Ho feta moo, ho netefatsa ts'ehetso e tsoelang pele, re bonts'a sebaka sena ntle le mekhoa le JavaScript.
Li-slide tse bonts'ang lingoloa tse tharo selaeteng se seng le se seng.Sebelisa likonopo tse ka morao le tse latelang ho tsamaea ka har'a li-slide, kapa likonopo tsa selaoli se qetellong ho tsamaea selaeteng ka seng.
Ho ipapisitsoe le mateano a fapaneng a thuto ea fisiks le mahlale a bophelo, maano a tlhahlobo le kalafo a ipapisitseng le bongaka bo nepahetseng a sa tsoa hohela tlhokomelo e kholo ka lebaka la ts'ebeliso e sebetsang ea mekhoa e mecha ea boenjiniere mafapheng a mangata a bongaka, haholoholo ho oncology.Ka har'a moralo ona, ts'ebeliso ea ultrasound ho hlasela lisele tsa mofetše ka har'a lihlahala e le ho baka tšenyo e ka bang teng ea mochini ka sekala se fapaneng e hohela tlhokomelo e ntseng e eketseha ho tsoa ho bo-ramahlale lefatšeng ka bophara.Ho latela lintlha tsena, ho ipapisitsoe le litharollo tsa nako ea elastodynamic le lipapiso tsa lipalo, re fana ka thuto ea pele ea papiso ea komporo ea propagation ea ultrasound ka har'a lithane e le ho khetha maqhubu le matla a loketseng ka mabone a lehae.Sethala se secha sa tlhahlobo bakeng sa thekenoloji ea laboratori ea On-Fiber, e bitsoang nale ea sepetlele ebile e se e na le tokelo ea molao.Ho lumeloa hore liphetho tsa tlhahlobo le lintlha tse amanang le biophysical li ka bula tsela bakeng sa mekhoa e mecha e kopaneng ea tlhahlobo le kalafo e ka bapalang karolo ea mantlha ts'ebelisong ea meriana e nepahetseng nakong e tlang, ho tsoa mafapheng a fisiks.Tšebelisano e ntseng e hōla pakeng tsa baeloji ea qala .
Ka optimization ea palo e kholo ea likopo tsa kliniki, tlhoko ea ho fokotsa litla-morao ho bakuli e ile ea qala ho hlaha butle-butle.Ho fihlela sena, precision medicine1, 2, 3, 4, 5 e se e le sepheo sa leano la ho fokotsa lethal dose ea lithethefatsi ho bakuli, haholo-holo ho latela mekhoa e 'meli ea mantlha.Ea pele e itšetlehile ka phekolo e entsoeng ho latela boemo ba lefutso la mokuli.Ea bobeli, e ntseng e fetoha tekanyo ea khauta ho oncology, e ikemiselitse ho qoba mekhoa ea tsamaiso ea ho fana ka lithethefatsi ka ho leka ho lokolla tekanyo e nyenyane ea lithethefatsi, ha ka nako e ts'oanang e ntse e eketsa ho nepahala ka tšebeliso ea phekolo ea sebakeng seo.Sepheo sa mantlha ke ho felisa kapa bonyane ho fokotsa litlamorao tse mpe tsa mekhoa e mengata ea kalafo, joalo ka chemotherapy kapa tsamaiso ea systemic ea radionuclides.Ho latela mofuta oa mofetše, sebaka, lethal dose ea radiation, le lintlha tse ling, esita le kalafo ea radiation e ka ba le kotsi e kholo ea tlhaho ho lisele tse phetseng hantle.Ha ho phekoloa opereishene ea glioblastoma6,7,8,9 ka katleho ho tlosa mofetše o ka sehloohong, empa esita le ha ho se na metastase, ho ka ba le likokoana-hloko tse ngata tse nyenyane tsa kankere.Haeba li sa tlosoe ka ho feletseng, bongata bo bocha ba kankere bo ka hōla ka nako e batlang e le khutšoanyane.Tabeng ena, ho thata ho sebelisa mekhoa ea meriana e nepahetseng e boletsoeng ka holimo hobane ho thata ho lemoha le ho hasana sebakeng se seholo.Mekoallo ena e thibela liphello tse hlakileng ho thibela ho khutla hofe kapa hofe ka meriana e nepahetseng, kahoo mekhoa ea tsamaiso ea tsamaiso e khethoa maemong a mang, le hoja lithethefatsi tse sebelisoang li ka ba le chefo e phahameng haholo.Ho hlola bothata bona, mokhoa o nepahetseng oa kalafo e ka ba ho sebelisa maano a fokolang a ka hlaselang lisele tsa mofetše ntle le ho ama lisele tse phetseng hantle.Ka lebaka la khang ena, tšebeliso ea li-vibrations tsa ultrasonic, tse bontšitsoeng hore li ama lisele tsa kankere le tse phetseng hantle ka tsela e fapaneng, ka bobeli tsamaisong ea unicellular le ka lihlopha tsa mesoscale heterogeneous, ho bonahala e le tharollo e ka khonehang.
Ho ea ka pono ea mochini, lisele tse phetseng hantle le tse nang le mofetše li na le maqhubu a fapaneng a tlhaho a resonant.Thepa ena e amahanngoa le liphetoho tsa oncogenic mefuteng ea mochini oa sebopeho sa cytoskeletal sa lisele tsa mofetše12,13, ha lisele tsa tumor li ntse li fokola ho feta lisele tse tloaelehileng.Ka hona, ka khetho e nepahetseng ea maqhubu a ultrasound bakeng sa ho susumetsa, ho sisinyeha ho hlahisoang libakeng tse khethiloeng ho ka baka tšenyo ho meaho e phelang ea mofetše, ho fokotsa tšusumetso tikolohong e phetseng hantle ea moamoheli.Liphello tsena tse e-s'o utloisisoe ka botlalo li ka kenyelletsa ho timetsoa ha likarolo tse itseng tsa lisele tsa cellular ka lebaka la ho sisinyeha ha maqhubu a phahameng a bakoang ke ultrasound (ka molao-motheo o ts'oanang haholo le lithotripsy14) le tšenyo ea lisele ka lebaka la ketsahalo e tšoanang le mokhathala oa mechine, e leng eona e ka fetolang sebopeho sa lisele. .lenaneo le mechanobiology.Le hoja tharollo ena ea khopolo-taba e bonahala e loketse haholo, ka bomalimabe e ke ke ea sebelisoa maemong ao mehaho ea likokoana-hloko ea anechoic e thibelang ho sebelisoa ka ho toba ha ultrasound, ka mohlala, ts'ebetsong ea intracranial ka lebaka la ho ba teng ha lesapo, 'me matšoele a mang a hlahala a matsoele a fumaneha adipose. lesela.Attenuation e ka fokotsa sebaka sa phello e ka bang teng ea kalafo.Ho hlōla mathata ana, ultrasound e tlameha ho sebelisoa sebakeng sa heno ka li-transducer tse entsoeng ka mokhoa o khethehileng tse ka fihlang sebakeng se nang le mahlaseli a kotsi ka mokhoa o fokolang kamoo ho ka khonehang.Re nahanne ka sena, re ile ra nahana ka monyetla oa ho sebelisa mehopolo e amanang le monyetla oa ho theha sethala sa theknoloji se ncha se bitsoang "sepetlele sa nale"15.Khopolo ea "Sepetlele sa Nalete" e kenyelletsa nts'etsopele ea sesebelisoa sa bongaka se fokolang haholo bakeng sa lits'ebetso tsa ho hlahloba le ho phekola, ho itšetlehile ka ho kopanya mesebetsi e sa tšoaneng ho nale e le 'ngoe ea bongaka.Joalokaha ho hlalositsoe ka botlalo karolong ea Nale ea Sepetlele, sesebelisoa sena sa komporo se ipapisitse le melemo ea 16, 17, 18, 19, 20, 21 fiber optic probes, eo, ka lebaka la litšoaneleho tsa eona, e loketseng ho kenngoa maemong a 20. linale tsa bongaka, 22 lumens.Ka ho sebelisa matla a ho feto-fetoha ha maemo a fanoeng ke theknoloji ea Lab-on-Fiber (LOF) 23, fiber e se e fetoha sethala se ikhethileng sa lisebelisoa tsa tlhahlobo le kalafo tse seng li loketse ho sebelisoa, ho kenyeletsoa le biopsy ea mokelikeli le lisebelisoa tsa biopsy.ka ho lemoha ha biomolecular24,25, ho fana ka lithethefatsi tsa sebakeng seo ho tsamaisoang ka leseli26,27, litšoantšo tse phahameng tsa ultrasound tsa sebaka sa heno28, thermal therapy29,30 le spectroscopy-based based cancer tissue identification31.Ka hare ho khopolo ena, ho sebelisa mokhoa oa sebaka o thehiloeng ho "nale sepetlele" sesebelisoa, re batlisisa monyetla oa ho ntlafatsa ts'usumetso ea sebaka sa libaka tsa likokoana-hloko tsa baahi ka ho sebelisa ho phatlalatsoa ha maqhubu a ultrasound ka linale ho hlasimolla maqhubu a ultrasound sebakeng sa thahasello..Ka hona, matla a tlaase a phekolo ea ultrasound a ka sebelisoa ka ho toba sebakeng sa kotsi ka ho hlaseloa ho fokolang bakeng sa lisele tsa sonicating le libopeho tse nyenyane tse tiileng meleng e bonolo, joalo ka tabeng ea opereishene ea intracranial e boletsoeng ka holimo, lesoba le lenyenyane la lehata le tlameha ho kenngoa. nale.E susumetsoa ke liphello tsa morao-rao tsa khopolo-taba le tsa liteko tse bontšang hore ultrasound e ka emisa kapa ea liehisa nts'etsopele ea mefuta e itseng ea kankere, 32,33,34 mokhoa o reriloeng o ka thusa ho rarolla, bonyane ka molao-motheo, mekhoa ea bohlokoa ea khoebo pakeng tsa liphello tse mabifi le tse folisang.Re nahanne ka lintlha tsena, pampiring ea hona joale, re etsa lipatlisiso ka monyetla oa ho sebelisa sesebelisoa sa nale sa sepetlele bakeng sa kalafo e fokolang ea ultrasound bakeng sa mofetše.Hantle-ntle, ho Analysis ea Scattering of Spherical Tumor Masss for Estimating Growth-Dependent Ultrasound Frequency section, re sebelisa mekhoa e thehiloeng hantle ea elastodynamic le khopolo ea ho hasanya acoustic ho bolela esale pele boholo ba lihlahala tse chitja tse tiileng tse hōlileng ka mokhoa o tsitsitseng.ho satalla ho etsahalang pakeng tsa hlahala le dinama tse ngata tse amohelang batho ka lebaka la ho lokisoa ho hoholo ha thepa.Ha re se re hlalositse tsamaiso ea rona, eo re e bitsang "Sepetlele sa Nalete", karolong ea "Sepetlele se Naleng", re sekaseka ho ata ha maqhubu a ultrasonic ka linale tsa bongaka ka maqhubu a boletsoeng esale pele 'me mohlala oa bona oa linomoro o khantša tikoloho ea ho ithuta. likarolo tse ka sehloohong tsa geometri (bophara ba sebele bo ka hare , bolelele le bohale ba nale), e amang phetiso ea matla a acoustic ea sesebelisoa.Ha ho nahanoa ka tlhoko ea ho theha maano a macha a boenjiniere bakeng sa meriana e nepahetseng, ho lumeloa hore thuto e reriloeng e ka thusa ho theha sesebelisoa se secha sa kalafo ea mofets'e se ipapisitseng le ts'ebeliso ea ultrasound e fanoang ka sethala se kopaneng sa theragnostic se kopanyang ultrasound le litharollo tse ling.E kopantsoe, joalo ka ho fana ka lithethefatsi tse lebisitsoeng le tlhahlobo ea nako ea nnete ka nale e le 'ngoe.
Katleho ea ho fana ka maano a mahlale bakeng sa kalafo ea lihlahala tse tiileng tsa lehae ka ho sebelisa ultrasonic (ultrasound) stimulation e bile sepheo sa lipampiri tse 'maloa tse sebetsanang le maikutlo le liteko ka phello ea ho sisinyeha ha matla a tlase ho sistimi ea sele e le 'ngoe 10, 11, 12 , 32, 33, 34, 35, 36 Ho sebelisa mehlala ea viscoelastic, bafuputsi ba 'maloa ba bonts'itse ka mokhoa o hlakileng hore hlahala le lisele tse phetseng hantle li bonts'a likarabo tse fapaneng tsa khafetsa tse khetholloang ke litlhōrō tse ikhethang tsa US 10,11,12.Sephetho sena se fana ka maikutlo a hore, ha e le hantle, lisele tsa tumor li ka hlaseloa ka mokhoa o ikhethileng ke ts'usumetso ea mochini e bolokang tikoloho ea moamoheli.Boitšoaro bona ke phello e tobileng ea bopaki ba bohlokoa ba hore, maemong a mangata, lisele tsa tumor li bonolo ho feta lisele tse phetseng hantle, mohlomong ho ntlafatsa bokhoni ba tsona ba ho ata le ho falla37,38,39,40.Ho ipapisitsoe le liphetho tse fumanoeng ka mefuta ea lisele tse le 'ngoe, mohlala, ho microscale, khetho ea lisele tsa mofetše le eona e bontšitsoe ho mesoscale ka lithuto tsa lipalo tsa likarabo tse lumellanang tsa likarolo tse fapaneng tsa lisele.Ho fana ka liperesente tse fapaneng tsa lisele tsa mofetše le lisele tse phetseng hantle, li-multicellular aggregates tse makholo a micrometer ka boholo li hahiloe ka mokhoa o hlophisitsoeng.Ka mesolevel ea lihlopha tsena, likarolo tse ling tsa thahasello li bolokiloe ka lebaka la ts'ebetsong e tobileng ea likarolo tse ka sehloohong tsa meralo tse khethollang boitšoaro ba mechine ea lisele tse le 'ngoe.Haholo-holo, sele e 'ngoe le e' ngoe e sebelisa meralo e thehiloeng ho tensegrity ho etsisa karabelo ea mefuta e fapaneng ea li-cytoskeletal structures, kahoo e ama ho tiea ha bona ka kakaretso12,13.Likhakanyo tsa khopolo-taba le liteko tsa in vitro tsa lingoliloeng tse kaholimo li fane ka liphetho tse khothatsang, tse bonts'ang tlhoko ea ho ithuta kutloelo-bohloko ea matšoele a hlahala ho low-intensity therapeutic ultrasound (LITUS), mme tlhahlobo ea khafetsa ea mahlaseli a bongata ba hlahala e bohlokoa.boemo LITUS bakeng sa ts'ebeliso ea sebaka sa marang-rang.
Leha ho le joalo, boemong ba lisele, tlhaloso ea submacroscopic ea karolo ea motho ka mong e lahleha ka mokhoa o ke keng oa qojoa, 'me thepa ea lisele tsa hlahala e ka lateloa ho sebelisoa mekhoa e latellanang ho lekola kholo ea bongata le mekhoa ea ho nchafatsa khatello ea maikutlo, ho nahanoa ka litlamorao tsa macroscopic. kgolo.-e susumelitsoe ke liphetoho ho elasticity ea lisele ka tekanyo ea 41.42.Ehlile, ho fapana le litsamaiso tse kopaneng le tse kopaneng, bongata ba hlahala bo tiileng bo hola ka har'a linama tse bonolo ka lebaka la ho bokellana butle-butle ha likhatello tsa masala, tse fetolang thepa ea tlhaho ea mochini ka lebaka la keketseho ea intratumoral rigidity, 'me tumor sclerosis hangata e fetoha ntho e khethollang. ho lemoha hlahala.
Re nahanne ka lintlha tsena, mona re sekaseka karabelo ea sonodynamic ea tumor spheroids e etsisoang joalo ka li-restic spherical inclusions tse holang tikolohong e tloaelehileng ea linama.Hantle-ntle, thepa ea elastic e amanang le sethala sa hlahala e ne e khethoa ho latela liphello tsa khopolo-taba le liteko tse fumanoeng ke bangoli ba bang mosebetsing o fetileng.Har'a tsona, ho iphetola ha li-tumor spheroids tse holileng ka har'a vivo mecheng ea litaba tse fapaneng ho ithutoa ka ho sebelisa mefuta e sa tloaelehang ea mochini 41,43,44 hammoho le matla a li-interspecies ho bolela esale pele nts'etsopele ea bongata ba hlahala le khatello ea maikutlo e amanang le intratumoral.Joalokaha ho boletsoe ka holimo, kholo (mohlala, inelastic prestretching) le khatello ea kelello e setseng e baka ho lokisoa ho tsoelang pele ha thepa ea thepa ea hlahala, ka hona ho fetola karabelo ea eona ea acoustic.Ho bohlokoa ho hlokomela hore ho ref.41 Kholiso e kopanetsoeng ea kholo le khatello e tiileng ea lihlahala e bontšitsoe matšolong a liteko mefuteng ea liphoofolo.Haholo-holo, papiso ea boima ba hlahala ea matsoele e tsosolositsoeng ka mekhahlelo e fapaneng le ho satalla ho fumanoeng ka ho hlahisa maemo a ts'oanang ho silico ka sebopeho sa spherical finite element ka litekanyo tse ts'oanang le ho nahanela sebaka se boletsoeng esale pele sa khatello ea maikutlo se netefalitseng mokhoa o reriloeng oa bonnete ba mohlala..Mosebetsing ona, liphetho tsa khopolo-taba le liteko tse fumanoeng pele li sebelisoa ho theha leano le lecha le ntlafalitsoeng la kalafo.Haholo-holo, boholo bo boletsoeng esale pele bo nang le thepa e tsamaellanang ea ho hanyetsa bo ile ba baloa mona, e ileng ea sebelisoa ho hakanya maqhubu a maqhubu ao bongata ba hlahala bo kentsoeng tikolohong ea moamoheli bo leng bobebe haholoanyane.Ho fihlela sena, re ile ra etsa lipatlisiso ka boitšoaro bo matla ba hlahala ka mekhahlelo e fapaneng, e nkuoeng ka mekhahlelo e fapaneng, re ela hloko matšoao a acoustic ho latela molao-motheo o amoheloang ka kakaretso oa ho hasana ho latela tšusumetso ea ultrasonic le ho totobatsa liketsahalo tse ka bang teng tsa spheroid. .ho itšetlehile ka hlahala le moamoheli Phapang e itšetlehileng ka Khōlo ka ho satalla pakeng tsa dinama tse nyenyane tse.
Ka hona, lihlahala tse ngata li ile tsa etsoa mohlala oa likarolo tse rekerehang tsa radius \(a\) tikolohong e pota-potileng ea moamoheli ho ipapisitsoe le data ea liteko e bonts'ang hore na meaho e kotsi e kholo e hola joang ka har'a situ ka libopeho tse chitja.Ha re bua ka Setšoantšo sa 1, ho sebelisoa lihokahanyo tse chitja \(\{r,\theta,\varphi \}\) (moo \(\theta\) le \(\varphi\) li emelang angle e sa tloaelehang le angle ea azimuth ka ho latellana), tumor domain occupies Sebaka se kentsoeng sebakeng se phetseng hantle \({\ mathcal {V}}_{T}=\{ (r,\theta,\varphi ):r\le a\}\) sebaka se se nang moeli \({\ mathcal { V} }_{H} = \{(r,\theta,\varphi):r > a\}\).Ha re bua ka Tlhahisoleseding ea Tlatsetso (SI) bakeng sa tlhaloso e feletseng ea mohlala oa lipalo o thehiloeng motheong o tsitsitseng oa elastodynamic o tlalehiloeng lingoliloeng tse ngata45,46,47,48, re nahana mona bothata bo khetholloang ke mokhoa oa axisymmetric oscillation.Monahano ona o fana ka maikutlo a hore mefuta eohle e ka hare ho hlahala le libaka tse phetseng hantle li ikemetse ho azimuthal coordinate \ (\ varphi \) le hore ha ho na ho kheloha ho hlahang ntlheng ena.Ka lebaka leo, libaka tsa ho falla le khatello ea maikutlo li ka fumanoa ho tsoa ho tse peli tse ka khonehang tsa scalar \(\phi = \hat{\phi}\left({r,\theta} \right)e^{{ - i \omega {\ kern 1pt} t }}\) le \(\chi = \hat{\chi }\left( {r,\theta } \right)e^{{ – i\omega {\ kern 1pt} t }}\) , ba ka ho latellana e amanang le leqhubu la longitudinal le leqhubu la ho kuta, nako ea tšohanyetso t pakeng tsa ho phahama \ (\ theta \) le angle pakeng tsa tataiso ea leqhubu la ketsahalo le vector ea boemo \ ({\ mathbf {x)) \) ( joalokaha ho bontšitsoe setšoantšong sa 1) le \(\omega = 2\pi f\) e emela maqhubu a angular.Haholo-holo, tšimo ea liketsahalo e entsoe ka leqhubu la sefofane \(\phi_{H}^{(in)}\) (hape le hlahisoa tsamaisong ea SI, ka equation (A.9)) e ntse e ata ka bongata ba' mele. ho ea ka polelo ea molao
moo \(\phi_{0}\) e leng parameter ea amplitude.Katoloso e chitja ea leqhubu la sefofane sa ketsahalo (1) ho sebelisoa ts'ebetso ea spherical wave ke khang e tloaelehileng:
Moo \(j_{n}\) e leng tšebetso e chitja ea Bessel ea mofuta oa pele oa tatellano \(n\), le \(P_{n}\) ke Legendre polynomial.Karolo e 'ngoe ea ketsahalo ea sebaka sa matsete e hasane sebakeng se potolohileng 'me e feta sebaka sa liketsahalo, ha karolo e 'ngoe e hasane ka har'a sepakapaka, e leng se tlatsetsang ho sisinyeheng ha eona.Ho etsa sena, litharollo tsa harmonic tsa equation wave \(\nabla^{2} \hat{\phi } + k_{1}^{2} {\ mkern 1mu} \hat{\phi } = 0\,\ ) le \ (\ nabla^{2} {\mkern 1mu} \hat{\chi } + k_{2}^{2} \hat{\chi } = 0\), e fanoeng ka mohlala ke Eringen45 (bona hape SI ) e ka bontša hlahala le libaka tse phetseng hantle.Haholo-holo, maqhubu a atolositsoeng a hasaneng le maqhubu a isovolumic a hlahisoang sebakeng sa baeti \(H\) a amohela matla a bona a fapaneng:
Har'a tsona, tšebetso e chitja ea Hankel ea mofuta oa pele \(h_{n}^{(1)}\) e sebelisoa ho nahana ka leqhubu le qhalakaneng le tsoang, le \(\alpha_{n}\) le \(\beta_{ n}\ ) ke li-coefficients tse sa tsejoeng.ka tekano.Ho li-equations (2)–(4), mantsoe \(k_{H1}\) le \(k_{H2}\) a bolela lipalo tsa maqhubu a rarefaction le maqhubu a transverse sebakeng se seholo sa' mele, ka ho latellana ( sheba SI).Libaka tsa khatello ka har'a hlahala le lichifi li na le sebopeho
Moo \(k_{T1}\) le \(k_{T2}\) li emelang linomoro tsa maqhubu a longitudinal le transverse a le sebakeng sa hlahala, le li-coefficients tse sa tsejoeng ke \(\gamma_{n} {\mkern 1mu}\) , \(\ eta_{n} {\ mkern 1mu}\).Ho ipapisitsoe le liphetho tsena, likaroloana tsa phallo ea radial le circumferential tseo e seng zero ke litšobotsi tsa libaka tse phetseng hantle bothateng boo ho nahanoang ka bona, joalo ka \(u_{Hr}\) le \(u_{H\theta}\) (\(u_{ H\ varphi }\ ) khopolo ea symmetry ha e sa hlokahala) - e ka fumanoa kamanong \(u_{Hr} = \partial_{r} \left({\phi + \partial_{r}) (r\chi) } \ka ho le letona) + k_}^{2} {\mkern 1mu} r\chi\) le \(u_{H\theta} = r^{- 1} \partial_{\theta} \left({\phi + \partial_{r } ( r\chi ) } \right)\) ka ho theha \(\phi = \phi_{H}^{(in)} + \phi_{H}^{(s)}\) le \ (\ chi = \ chi_ {H}^ {(s)}\) (sheba SI bakeng sa tlhaloso e qaqileng ea lipalo).Ka mokhoa o ts'oanang, ho tlosa \(\phi = \phi_{T}^{(s)}\) le \(\chi = \chi_{T}^{(s)}\) e khutlisa {Tr} = \partial_{r} \left( {\phi + \partial_{r} (r\chi)} \right) + k_{T2}^{2} {\mkern 1mu} r\chi\) le \(u_{T\theta} = r^{-1}\karolelano _{\theta }\ka ho le letshehadi({\phi +\partial_{r}(r\chi )}\right)\).
(Ka ho le letšehali) Geometry ea hlahala e chitja e hōletseng tikolohong e phetseng hantle eo karolo ea ketsahalo e atang ka eona, (ka ho le letona) Phetoho e tsamaellanang ea karo-karolelano ea ho satalla ha tumor-host e le tšebetso ea tumor radius, data e tlalehiloeng (e nkiloe ho Carotenuto et al. 41) ho tloha litekong tsa khatello ea vitro li ile tsa fumanoa lihlahala tse tiileng tsa matsoele tse kenngoeng ka lisele tsa MDA-MB-231.
Ho nka lisebelisoa tse otlolohileng le tsa isotropic, likarolo tsa khatello ea maikutlo tse se nang zero libakeng tse phetseng hantle le tsa hlahala, ke hore \(\sigma_{Hpq}\) le \(\sigma_{Tpq}\) - mamela molao oa kakaretso oa Hooke, kaha ho na le li fapane Lamé moduli , e khethollang moamoheli le elasticity ea tumor, e hlalosoang e le \(\{ \mu_{H},\,\lambda_{H} \}\) le \(\{ \mu_{T},\, \lambda_ {T} \ }\) (sheba Equation (A.11) bakeng sa polelo e feletseng ea likarolo tsa khatello ea maikutlo tse emetsoeng ho SI).Haholo-holo, ho latela lintlha tse mabapi le 41 mme e hlahisitsoe ho Setšoantšo sa 1, lihlahala tse ntseng li hola li bonts'itse phetoho ea li-tissue elasticity constants.Ka hona, ho falla le khatello ea maikutlo libakeng tsa batho ba amohelang le ba hlahala li khethoa ka ho feletseng ho fihlela lihlopha tse sa tsejoeng tse sa tsejoeng \({{\varvec{\upxi}}}_{n} = \{\alpha_{n} ,{\mkern 1mu } \ beta_{ n} {\ mkern 1mu} \gamma_{n} ,\eta_{n} \}\ ) e na le litekanyo tse sa feleng.Ho fumana li-coefficient vectors tsena, li-interfaces tse loketseng le maemo a moeli pakeng tsa hlahala le libaka tse phetseng hantle li hlahisoa.Ho nka hore ho tlamahane ho phethahetseng ho sebopeho sa tumor-host \(r = a\), ho tsoela pele ha phallo le khatello ea maikutlo ho hloka maemo a latelang:
Sisteme (7) e theha sistimi ea li-equations e nang le tharollo e sa feleng.Ho phaella moo, boemo bo bong le bo bong ba moeli bo tla itšetleha ka anomaly \(\ theta\).Ho fokotsa bothata ba boleng ba moeli ho bothata bo felletseng ba algebra ka \(N\) lihlopha tsa litsamaiso tse koetsoeng, tseo e 'ngoe le e' ngoe ea tsona e sa tsejoeng \({{\varvec{\upxi}}}_{n} = \{\alpha_ {n},{\mkern 1mu} \beta_{n} {\mkern 1mu} \gamma_{n}, \eta_{n} \}_{n = 0,…,N}\) (ka \ ( N \ ho \ infty \), ka khopolo), le ho felisa ho itšetleha ha li-equations ka mantsoe a trigonometric, maemo a sebopeho a ngotsoe ka mokhoa o fokolang ho sebelisoa orthogonality ea Legendre polynomials.Haholo-holo, equation (7)1,2 le (7)3,4 li atisa ka \(P_{n} \left({\cos \theta} \right)\) le \(P_{n}^{ 1} \ ka ho le letšehali ( {\cos\theta}\right)\) ebe o kopanya pakeng tsa \(0\) le \(\pi\) o sebelisa boitsebiso ba lipalo:
Ka hona, boemo ba sebopeho (7) bo khutlisetsa mokhoa oa quadratic algebraic equation, o ka hlalosoang ka mokhoa oa matrix e le \({\ mathbb{D}}_{n} (a) \cdot {{\varvec{\upxi}} } _{ n} = {\ mathbf{q}}_{n} (a)\) 'me u fumane tse sa tsejoeng \({{\varvec{\upxi}}}_{n}\ ) ka ho rarolla molao oa Cramer.
Ho hakanya matla flux hasane ka sedikadikwe le ho fumana tlhahisoleseding e mabapi le acoustic karabelo e thehiloeng ya data ka tšimong hasane propagating ka moeti seaplane, e acoustic bongata ke thahasello, e leng e tloaelehileng bistatic hasanya sefapano karolo.Haholo-holo, karolo ea sefapano se hasang, e hlalositsoeng \ (s), e hlalosa karo-karolelano pakeng tsa matla a acoustic a fetisoang ke pontšo e hasaneng le karohano ea matla a tsamaisoang ke leqhubu la ketsahalo.Ntlheng ena, boholo ba mosebetsi oa sebopeho \(\left| {F_{\infty} \left(\theta \right)} \right|^{2}\) ke bongata bo sebelisoang khafetsa thutong ea mekhoa ea acoustic. e kentsoeng ka mokelikeli kapa e tiileng Ho hasana hoa ntho tse moalong.Hantle-ntle, boholo ba sebopeho sa sebopeho se hlalosoa e le phapang e fapaneng ea ho hasana \ (ds \) ka sebaka sa yuniti, se fapaneng le se tloaelehileng ho tataiso ea ho phatlalatsoa ha leqhubu la ketsahalo:
moo \(f_{n}^{pp}\) le \(f_{n}^{ps}\) li bolelang tšebetso ea modal, e bolelang karo-karolelano ea matla a leqhubu la longitudinal le leqhubu le qhalakaneng le amanang le Ketsahalo ea P-wave sebakeng sa ho amohela, ka ho latellana, e fanoa ka lipolelo tse latelang:
Mesebetsi e sa tšoaneng ea maqhubu (10) e ka ithutoa ka boithaopo ho latela khopolo ea ho hasana ea resonant (RST) 49,50,51,52, e leng se etsang hore ho khonehe ho arola sepheo sa elasticity ho tloha tšimong eohle e khelohileng ha u ithuta mekhoa e fapaneng.Ho latela mokhoa ona, mosebetsi oa sebopeho sa modal o ka aroloa ka kakaretso ea likarolo tse peli tse lekanang, e leng \(f_{n} = f_{n}^{(res)} + f_{n}^{(b)}\ ) li amana le li-amplitudes tsa morao tse resonant le tse sa tsitsang, ka ho latellana.Ts'ebetso ea sebopeho sa mokhoa oa resonant e amana le karabelo ea sepheo, athe bokamorao hangata bo amana le sebopeho sa motho ea hasaneng.Ho bona sebopeho sa pele sa sepheo sa mofuta o mong le o mong, boholo ba mosebetsi oa sebopeho sa modal resonance \(\ left| {f_{n}^{(res)} \left(\theta \right)} \right|\) e baloa ho nka bokamorao bo thata, bo nang le lidikadikwe tse ke keng tsa kenella ka har'a thepa e amohelang batho.Khopolo-taba ena e susumetsoa ke taba ea hore, ka kakaretso, ho satalla le ho teteana hoa eketseha ka kholo ea boima ba hlahala ka lebaka la khatello e setseng ea khatello.Ka hona, boemong bo matla ba ho hola, karo-karolelano ea impedance \(\rho_{T} c_{1T} /\rho_{H} c_{1H}\) e lebelletsoe ho ba kholo ho feta 1 bakeng sa boholo ba lihlahala tse tiileng tsa macroscopic tse hlahang ka bonolo. lisele.Ka mohlala, Krouskop et al.53 e tlalehile karo-karolelano ea mofetše ho modulus e tloaelehileng e ka bang 4 bakeng sa lisele tsa tšoelesa ea senya, ha boleng bona bo nyolohetse ho 20 bakeng sa disampole tsa matsoele.Likamano tsena ka mokhoa o ke keng oa qojoa li fetola tšitiso ea acoustic ea thishu, joalo ka ha ho bonts'itsoe hape ke tlhahlobo ea elastography54,55,56, 'me e kanna ea amahanngoa le ho tenya ha lisele tse bakoang ke ho ata ha hlahala.Phapang ena e boetse e hlokometsoe ka liteko ka liteko tse bonolo tsa khatello ea li-tumor tsa matsoele tse hōlileng ka mekhahlelo e fapaneng32, 'me ho lokisoa ha thepa ho ka lateloa hantle ka mefuta e boletsoeng esale pele ea mefuta-futa ea lihlahala tse sa ntseng li hōla ka mokhoa o sa tloaelehang43,44.Lintlha tsa ho satalla tse fumanoeng li amana ka kotloloho le phetoho ea modulus ea Bacha ea lihlahala tse tiileng ho latela foromo \(E_{T} = S\left( {1 – \nu ^{2}} \ right)/a\sqrt \ varepsilon\ )( spheres with radius \(a\), stiffness \(S\) le Poisson's ratio \(\nu\) lipakeng tsa lipoleiti tse peli tse thata 57, joalo ka ha ho bonts'itsoe ho Setšoantšo sa 1).Kahoo, hoa khoneha ho fumana litekanyo tsa acoustic impedance tsa hlahala le moeti ka maemo a fapaneng a kholo.Haholo-holo, ha ho bapisoa le modulus ea lisele tse tloaelehileng tse lekanang le 2 kPa setšoantšong sa 1, modulus ea elastic ea lihlahala tsa matsoele ka bophara ba hoo e ka bang 500 ho isa ho 1250 mm3 e hlahisitse keketseho ho tloha ho 10 kPa ho ea ho 16 kPa, e leng e lumellana le data e tlalehiloeng.ho litšupiso tsa 58, 59 ho ile ha fumanoa hore khatello ea lisampole tsa lisele tsa matsoele ke 0.25–4 kPa ka khatello ea pele e nyamelang.Hape nahana hore karo-karolelano ea Poisson ea lisele tse batlang li sa tsitsane ke 41.60, e leng se bolelang hore sekhahla sa lisele ha se fetohe haholo ha molumo o ntse o eketseha.Haholo-holo, karolelano ea palo ea batho ba bangata \(\rho = 945\,{\text{kg}}\,{\text{m}}^{ - 3}\)61 e sebelisoa.Ka lintlha tsena, ho satalla ho ka nka mokhoa oa morao ho sebelisa polelo e latelang:
Moo ntho e sa tsejoeng e sa tsejoeng \(\widehat{{{\varvec{\upxi))))_{n} = \{\delta_{n} ,\upsilon_{n} \}\) e ka baloang ho nahanoa ka ho tsoela pele leeme (7 )2,4, ke hore, ka ho rarolla algebraic system \(\widehat{{\mathbb{D}}}_{n} (a) \cdot \widehat{({\varvec{\upxi}} } } _{n } = \widehat{{\mathbf{q}}}_{n} (a)\) e kenyeletsang bana\(\widehat{{\mathbb{D}}}_{n} (a) = \ {{\ mathbb{D}}_{n} (a)\}_{{\{ (1,3),(1,3)\} }}\) le vector e nolofalitsoeng e tsamaisanang le eona\(\widehat {\ mathbf {q}}}_{n} (а)\ E fana ka tsebo ea mantlha ka equation (11), li-amplitudes tse peli tsa tšebetso ea backscattering resonant \(\ left| {f_{n}^{{ \left( {res} \ ka ho le letona)\,pp}} \left(\theta \right)} \left|{f_{n}^{pp} \left(\theta \right) - f_{ n}^{pp(b)} \left( \theta \ ka ho le letona)} \le letona|\) le \( \left|{f_{n}^{{\ ka ho le letshehadi( {res} \ ka ho le letona)\,ps} } \ka ho le letšehali( \theta \ ka ho le letona)} \ ho le letona|= \ ka ho le letšehali|{f_{n}^{ps} \ ka ho le letšehali ( \ theta \ ka ho le letona) - f_{n}^{ps(b)} \ le letšehali( \ theta \right)} \right|\) e bolela ho hlasimoloha ha P-wave le ponahalo ea P- le S-wave, ka ho latellana.Ho feta moo, amplitude ea pele e ne e hakanngoa e le \(\theta = \pi\), 'me ea bobeli e hakanngoa e le \(\theta = \pi/4\).Ka ho kenya likarolo tse fapaneng tsa sebopeho.Setšoantšo sa 2 se bontša hore likarolo tse resonant tsa hlahala spheroids ho fihlela hoo e ka bang 15 limilimithara ka bophara ba haholo-holo concentrated ka maqhubu sehlopha sa 50-400 kHz, e leng se bontšang monyetla oa ho sebelisa tlaase-maqhubu a ultrasound ho susumelletsa resonant hlahala excitation.lisele.Tse ngata tsa.Sehlopheng sena sa maqhubu, tlhahlobo ea RST e senotse liforomo tsa mokhoa o le mong bakeng sa mekhoa ea 1 ho ea ho ea 6, e totobalitsoeng ho Setšoantšo sa 3. Mona, maqhubu a mabeli a pp le ps-a qhalakaneng a bontša liforomo tsa mofuta oa pele, tse hlahang ka maqhubu a tlaase haholo, a ntseng a eketseha ho tloha hoo e ka bang 20 kHz bakeng sa mokhoa oa 1 ho isa ho 60 kHz bakeng sa n = 6, e sa bontšeng phapang e khōlō ho radius ea sphere.Ts'ebetso ea resonant ps e ntan'o bola, ha motsoako oa liforomo tse kholo tsa amplitude pp li fana ka nako ea nako e ka bang 60 kHz, e bonts'a phetoho e phahameng ea maqhubu ka palo e ntseng e eketseha ea mode.Litlhahlobo tsohle li entsoe ho sebelisoa software ea komporo ea Mathematica®62.
Mesebetsi ea mofuta oa backscatter e fumanoeng ho tloha mojulung oa lihlahala tsa matsoele tsa boholo bo fapaneng li bonts'oa ho 1, moo lihlopha tse hasaneng tse phahameng ka ho fetisisa li totobatsoang ho latela maemo a holimo.
Resonances ea mekhoa e khethiloeng ho tloha \(n = 1\) ho \(n = 6\), e baloang holim'a ho tsosoa le ho bonahatsa P-wave ka boholo bo fapaneng ba hlahala (li-curve tse ntšo ho tloha \(\ left | {f_{n} ^ {{\ ka ho le letšehali( {res} \ ka ho le letona)\,pp}} \ ka ho le letšehali ( \ pi \ ka ho le letona)} \ ho le letšehali | {f_{n}^{pp} \ ka ho le letšehali ( \ pi \ ka ho le letona) f_{n }^{pp(b)} \left( \pi \ ka ho le letona)} \ ho le letona|\)) le P-wave excitation le S-wave reflection (li-curve tse putsoa tse fanoeng ke modal shape function \( \ left | { f_{n }^{{\ ka ho le letšehali( {res} \ ka ho le letona)\,ps}} \ ka ho le letšehali ( {\ pi /4} \ ka ho le letona)} \ ka ho le letona = \ ka ho le letšehali | \ ka ho le letšehali( {\pi /4} \ ka ho le letona) - f_{n}^{ps(b)} \ ka ho le letšehali( {\pi /4} \ ka ho le letona)} \ ho le letona |\)).
Liphetho tsa tlhahlobo ena ea selelekela ho sebelisoa maemo a phaliso ea libaka tse hole li ka tataisa khetho ea maqhubu a koloi a ikhethileng mekhoeng e latelang ea lipalo ho ithuta phello ea khatello ea microvibration ho boima.Liphetho li bonts'a hore ho lekanyetsoa ha maqhubu a nepahetseng ho ka ba ka mokhoa o ikhethileng nakong ea kholo ea hlahala mme e ka ikemisetsoa ka ho sebelisa liphetho tsa mefuta ea kholo ho theha maano a biomechanical a sebelisoang kalafong ea mafu ho bolela esale pele ka nepo tokiso ea lisele.
Khatelo-pele e kholo ho nanotechnology e khanna sechaba sa saense ho fumana litharollo le mekhoa e mecha ea ho hlahisa lisebelisoa tsa bongaka tse nyenyane le tse fokolang haholo bakeng sa lisebelisoa tsa vivo.Moelelong ona, theknoloji ea LOF e bontšitse bokhoni bo hlollang ba ho holisa bokhoni ba likhoele tsa optical, e leng ho nolofalletsang nts'etsopele ea lisebelisoa tse ncha tse hlaselang fiber optic bakeng sa lits'ebetso tsa mahlale a bophelo21, 63, 64, 65. Khopolo ea ho kopanya lisebelisoa tsa 2D le 3D. e nang le lik'hemik'hale tse lakatsehang, likokoana-hloko le lisebelisoa tsa optical mahlakoreng a 25 le / kapa ho qetella 64 ea likhoele tsa optical tse nang le taolo e feletseng ea sebaka ho nanoscale e lebisa ho hlaha ha sehlopha se secha sa fiber optic nanooptodes.e na le mefuta e mengata ea mesebetsi ea ho hlahloba le ea phekolo.Hoa thahasellisa hore ka lebaka la thepa ea bona ea geometri le ea mechine (karolo e nyenyane ea sefapano, tekanyo e kholo ea likarolo, ho feto-fetoha ha maemo, boima bo tlaase) le biocompatibility ea thepa (hangata khalase kapa li-polymers), likhoele tsa optical li loketse hantle bakeng sa ho kenngoa ka linalete le li-catheters.Likopo tsa bongaka20, ho bula tsela bakeng sa pono e ncha ea "sepetlele sa nale" (sheba setšoantšo sa 4).
Ha e le hantle, ka lebaka la tekanyo ea tokoloho e fanoang ke theknoloji ea LOF, ka ho sebelisa ho kopanya ha micro- le nanostructures e entsoeng ka lisebelisoa tse sa tšoaneng tsa tšepe le / kapa dielectric, likhoele tsa optical li ka sebetsa hantle bakeng sa lisebelisoa tse itseng tse atisang ho tšehetsa mokhoa oa resonant excitation., Tšimo ea leseli 21 e behiloe ka matla.Ho kenngoa ha leseli ka tekanyo ea subwavelength, hangata ho kopantsoe le lik'hemik'hale le / kapa ts'ebetso ea likokoana-hloko63 le ho kopanngoa ha lisebelisoa tse hlokolosi tse kang li-polymers tse bohlale65,66 li ka matlafatsa taolo holim'a tšebelisano ea leseli le taba, e ka ba molemo bakeng sa merero ea theranostic.Khetho ea mofuta le boholo ba likarolo tse kopantsoeng / lisebelisoa ho hlakile hore li itšetlehile ka likarolo tsa 'mele, tsa likokoana-hloko kapa tsa lik'hemik'hale tse lokelang ho fumanoa21,63.
Ho kopanngoa ha li-probes tsa LOF ho linale tsa bongaka tse lebisitsoeng libakeng tse itseng 'meleng ho tla etsa hore li-biopsies tsa mokelikeli oa sebakeng seo le li-tissue li be teng ka har'a vivo, ho lumella phekolo ea sebaka ka nako e le 'ngoe, ho fokotsa litla-morao le ho eketsa katleho.Menyetla e ka bang teng e kenyelletsa ho fumanoa ha li-biomolecule tse fapaneng tse potolohang, ho kenyelletsa le mofets'e.li-biomarkers kapa li-microRNAs (miRNAs)67, ho tsebahatsa lisele tse nang le mofetše tse sebelisang li-spectroscopy tse melang le tse sa hlakang tse kang Raman spectroscopy (SERS)31, high-resolution photoacoustic imaging22,28,68, laser opereishene le ablation69, le lithethefatsi tsa pelehi tsa lehae tse sebelisang light27 le tataiso e iketsang ea linale 'meleng oa motho20.Ho bohlokoa ho hlokomela hore leha ts'ebeliso ea likhoele tsa optical e qoba mefokolo e tloaelehileng ea mekhoa ea "classical" e ipapisitseng le likarolo tsa elektroniki, joalo ka tlhoko ea likhokahano tsa motlakase le boteng ba tšitiso ea motlakase, sena se lumella li-sensor tse fapaneng tsa LOF hore li hokahane ka nepo. tsamaiso.nale e le 'ngoe ea bongaka.Tlhokomelo e khethehileng e tlameha ho lefshoa ho fokotsa liphello tse kotsi tse kang tšilafalo, tšitiso ea optical, litšitiso tsa 'mele tse bakang liphello tsa crosstalk pakeng tsa mesebetsi e fapaneng.Leha ho le joalo, ke ’nete hape hore mesebetsi e mengata e boletsoeng ha ea tlameha ho sebetsa ka nako e le ’ngoe.Karolo ena e etsa hore ho khonehe bonyane ho fokotsa ho kena-kenana le ho kena-kenana, kahoo ho fokotsa tšusumetso e mpe mosebetsing oa probe ka 'ngoe le ho nepahala ha mokhoa ona.Lintlha tsena li re lumella ho talima khopolo ea "nale sepetlele" e le pono e bonolo ea ho rala motheo o tiileng bakeng sa moloko o latelang oa linale tsa phekolo ho saense ea bophelo.
Mabapi le ts'ebeliso e ikhethileng e tšohliloeng pampiring ena, karolong e latelang re tla batlisisa ka palo bokhoni ba nale ea bongaka ho tsamaisa maqhubu a ultrasonic liseleng tsa motho ho sebelisa phatlalatso ea bona haufi le axis ea eona.
Ho phatlalatsoa ha maqhubu a ultrasonic ka nale ea bongaka e tletseng metsi 'me e kenngoa ka har'a lisele tse bonolo (sheba setšoantšo sa setšoantšo sa 5a) se ile sa etsoa mohlala ho sebelisa software ea khoebo ea Comsol Multiphysics e thehiloeng ho finite element method (FEM)70, moo nale le lisele li etsoang mohlala. joalo ka tikoloho ea rekere e melang.
Ha re bua ka Setšoantšo sa 5b, nale e entsoe ka mohlala oa cylinder e sekoti (eo hape e tsejoang e le "cannula") e entsoeng ka tšepe e sa hloekang, thepa e tloaelehileng bakeng sa lisebelisoa tsa bongaka71.Haholo-holo, e entsoe ka modulus ea Young E = 205 GPa, karolelano ea Poisson ν = 0.28, le density ρ = 7850 kg m -372.73.Geometrically, nale e tšoauoa ka bolelele ba L, bophara ba ka hare D (hape e bitsoa "ho hlakola") le botenya ba lerako t.Ho phaella moo, ntlha ea nale e nkoa e sekametse ka lehlakoreng le leng α mabapi le tataiso ea longitudinal (z).Bophahamo ba metsi ha e le hantle bo lumellana le sebōpeho sa sebaka se ka hare sa nale.Tlhahlobong ena ea pele, nalete e ne e nkoa e qoelitsoe ka ho feletseng sebakeng sa lisele (ho nahanoa hore se atoloha ka nako e sa lekanyetsoang), se entsoeng e le sekhahla sa radius rs, se ileng sa lula se le teng ho 85 mm nakong ea lipapiso tsohle.Ka ho qaqileng haholoanyane, re qeta sebaka sa spherical ka lera le ts'oanang hantle (PML), leo bonyane le fokotsang maqhubu a sa batleheng a bontšitsoeng ho tloha meeling ea "ho inahaneloa".Ka mor'a moo re ile ra khetha radius rs e le hore re behe moeli oa sebaka sa spherical hole ho lekana ho tloha ho nale hore o se ke oa ama tharollo ea computational, 'me o monyenyane ka ho lekaneng hore o se ke oa ama litšenyehelo tsa computational tsa papiso.
Ho fetoha ha harmonic longitudinal frequency f le amplitude A ho sebelisoa moeling o ka tlase oa stylus geometry;boemo bona bo emela tšusumetso ea ho kenya letsoho e sebelisoang ho geometry e etsisitsoeng.Meeli e setseng ea nale (ka ho kopana le lisele le metsi), mohlala o amohelehang o nkoa o kenyelletsa kamano pakeng tsa liketsahalo tse peli tsa 'mele, e' ngoe ea tsona e amanang le mechine ea meralo (bakeng sa sebaka sa nale), le e 'ngoe ho mek'henike ea meralo.(bakeng sa sebaka sa acicular), kahoo maemo a lumellanang a behiloe ho li-acoustics (bakeng sa metsi le sebaka sa acicular)74.Haholo-holo, ho thothomela ho honyenyane ho sebelisoang setulong sa nale ho baka ho ferekana ha motlakase o monyenyane;kahoo, ho nka hore nale e itšoara joaloka mokhoa o tsitsitseng, vector ea displacement U e ka hakanngoa ho tloha ho elastodynamic equilibrium equation (Navier)75.Maqhubu a sebopeho sa nale a baka liphetoho khatellong ea metsi ka har'a eona (e nkuoang e eme ka har'a mohlala oa rona), ka lebaka leo maqhubu a molumo a pharalletseng ka lehlakoreng la nale, ha e le hantle a mamela Helmholtz equation76.Qetellong, ho nka hore liphello tse se nang moeli liphatseng ha li na thuso le hore boholo ba maqhubu a ho kuta bo nyane haholo ho feta boholo ba maqhubu a khatello, Helmholtz equation e ka boela ea sebelisoa ho etsa mohlala oa ho ata ha maqhubu a acoustic ka lisele tse bonolo.Ka mor'a karohano ena, lesela le nkoa e le mokelikeli77 o nang le boima ba lik'hilograma tse 1000 / m3 le lebelo la molumo oa 1540 m / s (ho hlokomoloha liphello tse itšetlehileng ka makhetlo a mangata).Ho hokahanya likarolo tsena tse peli tsa 'mele, hoa hlokahala ho etsa bonnete ba ho tsoelapele ha motsamao o tloaelehileng moeling oa solid le mokelikeli, tekano e tsitsitseng lipakeng tsa khatello le khatello ea maikutlo ho ea moeling oa solid, le khatello ea maikutlo moeling oa mokelikeli o tlameha ho lekana le zero.75 .
Tlhahlobong ea rona, re batlisisa ho ata ha maqhubu a acoustic hammoho le nale tlas'a maemo a emeng, re shebane le tšusumetso ea geometry ea nale ho tsoa ha maqhubu ka har'a lisele.Haholo-holo, re ile ra batlisisa tšusumetso ea bophara bo ka hare ba nale D, bolelele ba L le angle ea bevel α, ho boloka botenya ba t bo tsitsitse ho 500 µm bakeng sa linyeoe tsohle tse ithutoang.Boleng bona ba t bo haufi le botenya bo tloaelehileng ba lerako la 71 bakeng sa linale tsa khoebo.
Ntle le tahlehelo ea kakaretso, maqhubu a f ea ho falla ha harmonic ho sebelisoa botlaaseng ba nale e nkiloe e lekana le 100 kHz, 'me amplitude A e ne e le 1 μm.Haholo-holo, khafetsa e behiloe ho 100 kHz, e tsamaellanang le likhakanyo tsa tlhahlobo tse fanoeng karolong ea "Tlhahlobo e pharalletseng ea matšoele a spherical tumor ho hakanya maqhubu a ultrasound a itšetlehileng ka kholo", moo boitšoaro bo kang ba lihlahala bo fumanoeng palo ea maqhubu a 50-400 kHz, e nang le amplitude e kholo ka ho fetisisa ea ho hasanya e tsepamisitsoeng ka maqhubu a tlaase ho pota 100-200 kHz (bona setšoantšo sa 2).
Paramethara ea pele e ithutoang e ne e le bophara ba kahare ba D ea nale.Bakeng sa boiketlo, e hlalosoa e le karoloana e feletseng ea bolelele ba maqhubu a acoustic sebakeng sa nale (ke hore, metsing λW = 1.5 mm).Ha e le hantle, liketsahalo tsa ho phatlalatsoa ha maqhubu ka lisebelisoa tse khetholloang ke geometry e fanoeng (mohlala, ka waveguide) hangata li itšetlehile ka boholo ba sebopeho sa geometry e sebelisoang ha e bapisoa le bolelele ba leqhubu le ntseng le eketseha.Ho phaella moo, tlhahlobisong ea pele, e le ho hatisa hantle phello ea bophara ba D mabapi le ho phatlalatsoa ha leqhubu la acoustic ka nale, re ile ra nahana ka ntlha e bataletseng, ho beha angle α = 90 °.Nakong ea tlhahlobo ena, bolelele ba nale L bo ne bo tsitsitse ho 70 mm.
Ka feiga.6a e bonts'a matla a tloaelehileng a molumo joalo ka ts'ebetso ea paramethara ea sekala sa dimensionless SD, ke hore, D = λW/SD e hlahlobiloeng sebakeng se nang le radius ea 10 mm e tsepamisitsoeng holim'a ntlha e lumellanang ea nale.Paramethara ea SD e fetoha ho tloha ho 2 ho isa ho 6, ke hore, re nka boleng ba D ho tloha ho 7.5 mm ho isa ho 2.5 mm (ho f = 100 kHz).Lethathamo le boetse le kenyelletsa boleng bo tloaelehileng ba 71 bakeng sa lisebelisoa tsa bongaka tse se nang tšepe.Joalo ka ha ho lebelletsoe, bophara bo ka hare ba nale bo ama matla a molumo o hlahisoang ke nale, ka boleng bo phahameng (1030 W/m2) bo tsamaellanang le D = λW/3 (ke hore D = 5 mm) le mokhoa o ntseng o fokotseha ka ho fokotseha. bophara.Ho lokela ho nahanoa hore bophara ba D ke parameter ea geometri e boetse e ama ho hlasela ha sesebelisoa sa bongaka, kahoo ntlha ena ea bohlokoa e ke ke ea hlokomolohuoa ha u khetha boleng bo nepahetseng.Ka hona, le hoja phokotseho ea D e etsahala ka lebaka la phetisetso e tlase ea matla a acoustic ka har'a lisele, bakeng sa lithuto tse latelang, bophara D = λW/5, ke hore D = 3 mm (e tsamaellana le maemo a 11G71 ho f = 100 kHz) , e nkoa e le ho sekisetsa ho utloahalang pakeng tsa ho kena-kenana le lisebelisoa le phetiso ea matla a molumo (karolelano e ka bang 450 W / m2).
Karolelano ea matla a molumo o hlahisoang ke ntlha ea nale (e nkoang e le sephara), ho itšetlehile ka bophara bo ka hare ba nale (a), bolelele (b) le angle ea bevel α (c).Bolelele ho (a, c) ke 90 mm, le bophara ho (b, c) ke 3 mm.
Paramethara e latelang e lokelang ho hlahlojoa ke bolelele ba nale L. Joalo ka phuputso e fetileng, re nahana ka angle e oblique α = 90 ° 'me bolelele bo lekanngoa e le multiple wavelength ka metsing, ke hore, nahana ka L = SL λW. .The dimensionless scale parameter SL e fetotsoe ho tloha 3 ka 7, kahoo ho hakanngoa matla a karolelano ea molumo o hlahisoang ke ntlha ea nale ka bolelele ba ho tloha ho 4.5 ho ea ho 10.5 mm.Lethathamo lena le kenyelletsa litekanyetso tse tloaelehileng tsa linale tsa khoebo.Liphetho li bontšoa ka feiga.6b, e bontšang hore bolelele ba nale, L, bo na le tšusumetso e kholo phetisong ea matla a molumo liseleng.Ka ho khetheha, optimization ea parameter ena e entse hore ho khonehe ho ntlafatsa phetiso ka hoo e ka bang taelo ea boholo.Ha e le hantle, ho bolelele ba bolelele bo hlahlobiloeng, boholo ba molumo oa molumo o nka boholo ba sebaka sa 3116 W / m2 ho SL = 4 (ke hore, L = 60 mm), 'me e' ngoe e lumellana le SL = 6 (ke hore, L = 90). mm).
Ka mor'a ho hlahloba tšusumetso ea bophara le bolelele ba nale ha ho phatlalatsoa ha ultrasound ho cylindrical geometry, re ile ra shebana le tšusumetso ea angle ea bevel phetisong ea matla a molumo liseleng.Karolelano ea matla a molumo o tsoang ntlheng ea fiber e ile ea hlahlojoa e le ts'ebetso ea angle α, ho fetola boleng ba eona ho tloha ho 10 ° (ntlheng e bohale) ho ea ho 90 ° (sekoti se bataletseng).Tabeng ena, radius ea sebaka se kopanyang se pota-potileng ntlha e nkiloeng ea nale e ne e le 20 mm, e le hore bakeng sa litekanyetso tsohle tsa α, ntlha ea nale e kenyelelitsoe molumo o baloang ho tloha ka karolelano.
Joalokaha ho bontšitsoe feiga.6c, ha ntlha e bohale, ke hore, ha α e fokotseha ho tloha ho 90 °, matla a molumo o fetisitsoeng a eketseha, a fihla ho boleng bo phahameng ba hoo e ka bang 1.5 × 105 W / m2, e lumellanang le α = 50 °, ke hore, 2. ke tatelano ya boholo bo hodimo ha bo bapisoa le boemo bo bataletseng.Ka ho chorisoa ho eketsehileng ha ntlha (ke hore, ho α ka tlase ho 50 °), matla a molumo a batla a fokotseha, a fihla ho boleng bo bapisoang le ntlha e bataletseng.Leha ho le joalo, leha re ile ra nahana ka mefuta e mengata ea li-angles tsa bevel bakeng sa lipapiso tsa rona, ho bohlokoa ho nahana hore ho chorisa ntlha hoa hlokahala ho thusa ho kenya nale ka har'a lesela.Ha e le hantle, angle e nyenyane ea bevel (e ka bang 10 °) e ka fokotsa matla a 78 a hlokahalang ho phunyeletsa lisele.
Ntle le boleng ba matla a molumo a fetisitsoeng ka har'a lisele, sekhahla sa bevel se boetse se ama tataiso ea ho phatlalatsoa ha maqhubu, joalokaha ho bontšoa ka li-graph tsa boemo ba khatello ea molumo tse bontšitsoeng setšoantšong sa 7a (bakeng sa ntlha e bataletseng) le 3b (bakeng sa 10 °). ).beveled tip), parallel Tataiso ea longitudinal e hlahlojoa ka sefofane sa symmetry (yz, cf. Fig. 5).Maemong a feteletseng a lintlha tsena tse peli, khatello ea molumo (e bitsoang 1 µPa) e tsepamisitsoe haholo ka har'a lesoba la nale (ke hore, ka metsing) 'me e tšeloa ka har'a lesela.Ka ho qaqileng haholoanyane, tabeng ea ntlha e bataletseng (setšoantšo sa 7a), kabo ea boemo ba khatello ea molumo e lumellana ka ho feletseng mabapi le tataiso ea longitudinal, 'me maqhubu a emeng a ka khetholloa ka metsing a tlatsang' mele.Leqhubu le lebisitsoe ka nako e telele (z-axis), amplitude e fihla boleng ba eona bo phahameng ka ho fetisisa metsing (hoo e ka bang 240 dB) 'me e fokotseha ka tsela e fapaneng, e lebisang ho fokotseha ha hoo e ka bang 20 dB ka sebaka sa 10 mm ho tloha bohareng ba nale.Joalokaha ho lebeletsoe, ho kenyelletsoa ha ntlha e tobileng (setšoantšo sa 7b) se senya symmetry ena, 'me li-antinode tsa maqhubu a emeng li "kheloha" ho ea ka ntlha ea nale.Kamoo ho bonahalang kateng, asymmetry ena e ama mahlaseli a matla a ntlha ea nale, joalokaha ho hlalositsoe pejana (setšoantšo sa 6c).Ho utloisisa hantle ntlha ena, matla a acoustic a ile a hlahlojoa ho latela mola o sehiloeng oa orthogonal ho ea ka tataiso ea longitudinal ea nale, e neng e le ka sefofaneng sa symmetry ea nale 'me e le bohōle ba 10 mm ho tloha ntlheng ea nale ( liphetho ho Setšoantšo sa 7c).Haholo-holo, kabo ea matla a molumo e hlahlobiloeng ho 10 °, 20 ° le 30 ° oblique angles (e putsoa, ​​e khubelu le e tala mela e tiileng, ka ho latellana) e ne e bapisoa le kabo e haufi le pheletso e bataletseng (li-curve tse matheba a matšo).Kabo ea matla e amanang le linale tse nang le ntlha e bataletseng e bonahala e lekana bohareng ba nale.Haholo-holo, e nka boleng ba hoo e ka bang 1420 W/m2 setsing, phallo e ka bang 300 W/m2 bohole ba ~ 8 mm, ebe e fokotseha ho isa boleng ba hoo e ka bang 170 W/m2 ho ~ 30 mm. .Ha ntlha e ntse e totobatsoa, ​​lobe e bohareng e aroloa ka li-lobe tse ngata tse fapaneng ka matla.Haholo-holo, ha α e ne e le 30 °, mahlaku a mararo a ne a ka khetholloa ka ho hlaka profilaneng e lekantsoeng ho 1 mm ho tloha ntlheng ea nale.E bohareng e batla e le bohareng ba nale 'me e na le boleng bo hakanyetsoang ba 1850 W / m2,' me e phahameng ka ho le letona e ka ba 19 mm ho tloha bohareng 'me e fihla ho 2625 W / m2.Ho α = 20 °, ho na le li-lobe tse kholo tse 2: e le 'ngoe ka −12 mm ho 1785 W / m2 le e le' ngoe ka 14 mm ho 1524 W / m2.Ha ntlha e e-ba bohale 'me angle e fihla ho 10 °, boholo ba 817 W / m2 bo fihleloa hoo e ka bang -20 mm,' me li-lobe tse ling tse tharo tse fokolang hanyenyane li bonahala haufi le profil.
Boemo ba khatello ea molumo sefofaneng sa symmetry y–z ea nale e nang le ntlha e bataletseng (a) le bevel ea 10° (b).(c) Acoustic matla kabo hakanngoa hammoho le sehiloeng mola perpendicular ho tataiso longitudinal ea nale, bohole ba 10 limilimithara ho tloha ntlheng ea nale le ho robala ka sefofane sa symmetry yz.Bolelele L ke 70 mm le bophara D ke 3 mm.
Ha li kopane, liphetho tsena li bonts'a hore linale tsa bongaka li ka sebelisoa ka nepo ho fetisetsa ultrasound ho 100 kHz ho lisele tse bonolo.Matla a molumo o hlahisoang a ipapisitse le jiometri ea nale mme e ka ntlafatsoa (ho latela meeli e behiloeng ke ho hlaseloa ha sesebelisoa sa ho qetela) ho fihlela boleng ba 1000 W / m2 (ho 10 mm).e sebelisoa ka tlase ho nale 1. Tabeng ea micrometer offset, nale e nkoa e kenngoa ka ho feletseng ka har'a lisele tse bonolo tse sa feleng.Haholo-holo, bevel angle e ama ka matla matla le tataiso ea ho phatlalatsoa ha maqhubu a molumo ka har'a lisele, e leng se lebisang ho orthogonality ea sehiloeng sa ntlha ea nale.
Ho ts'ehetsa nts'etsopele ea maqheka a macha a kalafo ea hlahala ho latela ts'ebeliso ea mekhoa ea bongaka e sa senyeheng, ho phatlalatsoa ha ultrasound ea maqhubu a tlase tikolohong ea hlahala ho ile ha hlahlobjoa ka mokhoa o hlophisitsoeng le oa computationally.Haholo-holo, karolong ea pele ea thuto, tharollo ea nakoana ea elastodynamic e ile ea re lumella hore re ithute ho hasana ha maqhubu a ultrasonic ka har'a li-tumor spheroids tse tsejoang ka boholo le ho satalla e le hore re ithute maqhubu a kutloisiso ea boima.Joale, ho ile ha khethoa maqhubu a tatellano ea li-kilohertz tse makholo, 'me ts'ebeliso ea lehae ea khatello ea maikutlo tikolohong ea tumor e sebelisa mochini oa nale ea bongaka e entsoe ka papiso ea linomoro ka ho ithuta tšusumetso ea li-parameter tsa mantlha tse khethollang phetiso ea molumo. matla a sesebelisoa ho tikoloho.Liphello li bontša hore linale tsa bongaka li ka sebelisoa ka katleho ho khantša lisele tse nang le ultrasound, 'me matla a eona a amana haufi-ufi le parameter ea geometrical ea nale, e bitsoang ho sebetsa acoustic wavelength.Ha e le hantle, matla a mahlaseli ka lesela a eketseha ka bophara bo ntseng bo eketseha ba nale, bo fihla holimo ha bophara bo feta makhetlo a mararo ho feta oavelength.Bolelele ba nale bo boetse bo fana ka tekanyo e itseng ea bolokolohi ba ho ntlafatsa ho pepeseha.Sephetho sa ho qetela se hlile se eketsoa ha bolelele ba nale bo behiloe ho palo e itseng ea leqhubu la ho sebetsa (haholo-holo 4 le 6).Ho khahlisang, bakeng sa mefuta e mengata ea thahasello, boleng bo ntlafalitsoeng ba bophara le bolelele bo haufi le tse sebelisoang hangata bakeng sa linale tse tloaelehileng tsa khoebo.The angle bevel angle, e khethollang bohale ba nale, e boetse e ama ho ntša metsi, ho phahama ka hoo e ka bang 50 ° le ho fana ka ts'ebetso e ntle hoo e ka bang 10 °, e sebelisoang hangata bakeng sa linale tsa khoebo..Liphetho tsa ketsiso li tla sebelisoa ho tataisa ts'ebetsong le ts'ebetsong ea sethala sa tlhahlobo ea intraneedle ea sepetlele, ho kopanya tlhahlobo le kalafo ea ultrasound le litharollo tse ling tsa kalafo ka har'a sesebelisoa le ho hlokomela mehato e kopanetsoeng ea meriana e nepahetseng.
Koenig IR, Fuchs O, Hansen G, von Mutius E. le Kopp MV Meriana e nepahetseng ke eng?Eur, kantle ho naha.Journal 50, 1700391 (2017).
Collins, FS le Varmus, H. Mehato e mecha ea meriana e nepahetseng.N. eng.J. Meriana.372, 793–795 (2015).
Hsu, W., Markey, MK le Wang, MD.Biomedical Imaging Informatics Mehleng ea Precision Medicine: Liphihlello, Liphephetso, le Menyetla.Jam.moriana.tsebisa.Motlatsi oa moprofesa.20(6), 1010–1013 (2013).
Garraway, LA, Verweij, J. & Ballman, KV Precision oncology: tlhahlobo.J. Clinical.Oncol.31, 1803–1805 (2013).
Wiwatchaitawee, K., Quarterman, J., Geary, S., le Salem, A. Ntlafatso ea phekolo ea glioblastoma (GBM) ho sebelisa mokhoa oa ho fana ka nanoparticle-based.AAPS PharmSciTech 22, 71 (2021).
Aldape K, Zadeh G, Mansouri S, Reifenberger G le von Daimling A. Glioblastoma: pathology, mekhoa ea limolek'hule le matšoao.Acta Neuropathology.129(6), 829–848 (2015).
Bush, NAO, Chang, SM le Berger, MS Mekhoa ea hona joale le ea nakong e tlang bakeng sa phekolo ea glioma.neurosurgery.Mong.40, 1-14 (2017).