Diolch am ymweld â Nature.com.Rydych chi'n defnyddio fersiwn porwr gyda chefnogaeth CSS gyfyngedig.I gael y profiad gorau, rydym yn argymell eich bod yn defnyddio porwr wedi'i ddiweddaru (neu analluogi Modd Cydnawsedd yn Internet Explorer).Yn ogystal, er mwyn sicrhau cefnogaeth barhaus, rydym yn dangos y wefan heb arddulliau a JavaScript.
Yn arddangos carwsél o dri sleid ar unwaith.Defnyddiwch y botymau Blaenorol a Nesaf i symud trwy dri sleid ar y tro, neu defnyddiwch y botymau llithrydd ar y diwedd i symud trwy dri sleid ar y tro.
Dangoswyd yn ddiweddar y gall defnyddio uwchsain wella’r cynnyrch meinwe mewn biopsi allsugniad nodwydd mân wedi’i wella uwchsain (USeFNAB) o’i gymharu â biopsi dyhead nodwydd mân confensiynol (FNAB).Nid yw'r berthynas rhwng geometreg befel a gweithredu blaen nodwydd wedi'i hymchwilio eto.Yn yr astudiaeth hon, fe wnaethom ymchwilio i briodweddau cyseiniant nodwyddau ac osgled gwyro ar gyfer geometregau befel nodwydd amrywiol gyda hyd befel gwahanol.Gan ddefnyddio lansed confensiynol gyda thoriad o 3.9 mm, y ffactor pŵer gwyro blaen (DPR) oedd 220 a 105 µm/W mewn aer a dŵr, yn y drefn honno.Mae hyn yn uwch na blaen bevel axisymmetric 4mm, a gyflawnodd DPR o 180 a 80 µm/W mewn aer a dŵr, yn y drefn honno.Mae'r astudiaeth hon yn tynnu sylw at bwysigrwydd y berthynas rhwng anystwythder plygu geometreg y befel yng nghyd-destun gwahanol gymhorthion mewnosod, ac felly gall roi mewnwelediad i ddulliau o reoli gweithredu torri ar ôl tyllu trwy newid geometreg befel nodwydd, sy'n bwysig i USeFNAB.Materion cais.
Techneg yw biopsi allsugno nodwydd fain (FNAB) lle defnyddir nodwydd i gael sampl o feinwe pan amheuir bod annormaledd1,2,3.Dangoswyd bod awgrymiadau tebyg i Franseen yn darparu perfformiad diagnostig uwch nag awgrymiadau traddodiadol Lancet4 a Menghini5.Mae befelau axisymmetrig (hy cylchedd) hefyd wedi'u cynnig i gynyddu'r tebygolrwydd o sampl digonol ar gyfer histopatholeg6.
Yn ystod biopsi, mae nodwydd yn cael ei phasio trwy haenau o groen a meinwe i ddatgelu patholeg amheus.Mae astudiaethau diweddar wedi dangos y gall actifadu ultrasonic leihau'r grym tyllu sydd ei angen i gael mynediad i feinweoedd meddal7,8,9,10.Dangoswyd bod geometreg befel nodwydd yn effeithio ar rymoedd rhyngweithio nodwyddau, ee dangoswyd bod gan befelau hirach rymoedd treiddiad meinwe is 11 .Awgrymwyd, ar ôl i'r nodwydd dreiddio i wyneb y meinwe, hy ar ôl twll, y gallai grym torri'r nodwydd fod yn 75% o gyfanswm y grym rhyngweithio rhwng meinwe nodwydd12.Dangoswyd bod uwchsain (UDA) yn gwella ansawdd biopsi meinwe meddal diagnostig yn y cyfnod ôl-dyllu13.Mae dulliau eraill o wella biopsi esgyrn wedi'u datblygu ar gyfer samplu meinwe caled14,15 ond ni adroddwyd unrhyw ganlyniadau sy'n gwella ansawdd biopsi.Mae sawl astudiaeth hefyd wedi canfod bod dadleoli mecanyddol yn cynyddu gyda chynnydd mewn foltedd gyriant uwchsain16,17,18.Er bod llawer o astudiaethau o rymoedd statig echelinol (hydredol) mewn rhyngweithiadau meinwe nodwydd19,20, mae astudiaethau ar ddeinameg amserol a geometreg befel nodwydd mewn FNAB uwch ultrasonic (USeFNAB) yn gyfyngedig.
Nod yr astudiaeth hon oedd ymchwilio i effaith geometregau befel gwahanol ar gamau blaen nodwyddau a yrrir gan ystwytho nodwyddau ar amleddau uwchsonig.Yn benodol, gwnaethom ymchwilio i effaith y cyfrwng chwistrellu ar wyriad blaen nodwydd ar ôl twll ar gyfer befelau nodwydd confensiynol (ee, lansedau), geometregau befel sengl axisymmetric ac anghymesur (Ffig. i hwyluso datblygiad nodwyddau USeFNAB at wahanol ddibenion megis sugno detholus). niwclysau mynediad neu feinwe meddal.
Cynhwyswyd geometregau befel amrywiol yn yr astudiaeth hon.(a) Lancets sy'n cydymffurfio ag ISO 7864:201636 lle mae \(\alpha\) yn brif ongl befel, \(\theta\) yw'r ongl cylchdro befel eilaidd, a \(\phi\) yw'r ongl cylchdro befel eilaidd yn graddau , mewn graddau ( \(^\circ\)).(b) siamffrau cam sengl anghymesur llinol (a elwir yn “safonol” yn DIN 13097: 201937) a (c) siamfferau cam sengl axisymmetric (circumferential).
Ein hymagwedd yw modelu yn gyntaf y newid yn y donfedd plygu ar hyd y llethr ar gyfer geometregau llethr un cam gonfensiynol lansed, axisymmetric, ac anghymesur.Yna fe wnaethom gyfrifo astudiaeth barametrig i archwilio effaith ongl befel a hyd tiwb ar symudedd mecanwaith trafnidiaeth.Gwneir hyn i bennu'r hyd gorau posibl ar gyfer gwneud nodwydd prototeip.Yn seiliedig ar yr efelychiad, gwnaed prototeipiau nodwyddau a nodweddwyd eu hymddygiad soniarus mewn aer, dŵr, a gelatin balistig 10% (w / v) yn arbrofol trwy fesur y cyfernod adlewyrchiad foltedd a chyfrifo'r effeithlonrwydd trosglwyddo pŵer, y mae'r amlder gweithredu ohono. penderfynol..Yn olaf, defnyddir delweddu cyflym i fesur gwyriad y don blygu yn uniongyrchol ar flaen y nodwydd mewn aer a dŵr, ac i amcangyfrif y pŵer trydanol a drosglwyddir gan bob gogwydd a geometreg ffactor pŵer gwyro (DPR) y chwistrelliad. canolig.
Fel y dangosir yn Ffigur 2a, defnyddiwch bibell Rhif 21 (0.80 mm OD, 0.49 mm ID, trwch wal pibell 0.155 mm, wal safonol fel y nodir yn ISO 9626:201621) wedi'i wneud o 316 o ddur di-staen (modwlws Young's 205).\(\text {GN/m}^{2}\), dwysedd 8070 kg/m\(^{3}\), cymhareb Poisson 0.275).
Penderfynu ar donfedd plygu a thiwnio'r model elfen feidraidd (FEM) o'r nodwydd a'r amodau terfyn.(a) Pennu hyd befel (BL) a hyd pibell (TL).(b) Model elfen feidraidd tri dimensiwn (3D) (FEM) gan ddefnyddio grym pwynt harmonig \(\tilde{F}_y\vec{j}\) i gyffroi'r nodwydd yn y pen procsimol, gwyro'r pwynt, a mesur y cyflymder fesul tip ( \( \tilde{u}_y\vec {j} \), \(\tilde{v}_y\vec {j}\)) i gyfrifo'r symudedd trafnidiaeth fecanistig.Mae \(\lambda _y\) yn cael ei ddiffinio fel y donfedd plygu sy'n gysylltiedig â'r grym fertigol \(\tilde{F}_y\vec{j}\).(c) Darganfyddwch ganol disgyrchiant, arwynebedd trawstoriadol A, ac eiliadau syrthni \(I_{xx}\) a \(I_{bb}\) o amgylch yr echelin-x a'r echelin-y yn y drefn honno.
Fel y dangosir yn ffig.2b,c, ar gyfer trawst anfeidrol (anfeidraidd) ag arwynebedd trawsdoriadol A ac ar donfedd fawr o'i gymharu â maint trawstoriad y trawst, cyflymder y cyfnod plygu (neu blygu) \(c_{EI}\ ) yn cael ei ddiffinio fel 22:
lle mae E yn fodwlws Young (\(\text {N/m}^{2}\)), \(\omega _0 = 2\pi f_0\) yw'r amledd onglog cyffro (rad/s), lle \( f_0 \ ) yw'r amledd llinol (1/s neu Hz), I yw moment syrthni'r ardal o amgylch echelin y diddordeb \(\text {m}^{4})\) a \(m'=\ rho _0 A \) yw'r màs ar hyd uned (kg/m), lle mae \(\rho _0\) yw'r dwysedd \((\text {kg/m}^{3})\) ac A yw'r groes -ardal adrannol y trawst (xy plane) (\(\text{m}^{2}\)).Gan fod y grym cymhwysol yn ein hachos ni yn gyfochrog â'r echelin-y fertigol, hy \(\tilde{F}_y\vec{j}\), dim ond moment syrthni'r ardal o amgylch yr x- llorweddol sydd o ddiddordeb i ni. echelin, hy \(I_{xx} \), felly:
Ar gyfer y model elfen feidraidd (FEM), tybir dadleoliad harmonig pur (m), felly mae'r cyflymiad ( \( \ text {m/s} ^ {2} \ )) yn cael ei fynegi fel \( \partial ^2 \vec { u}/ \ partial t^2 = -\omega ^2\vec {u}\), ee \(\vec {u}(x, y, z, t) := u_x\vec {i} + u_y \vec {j }+ u_z\vec {k}\) yn fector dadleoli tri dimensiwn a ddiffinnir mewn cyfesurynnau gofodol.Mae disodli'r olaf â'r ffurf Lagrangian anffurfadwy gyfyngedig o'r gyfraith cydbwysedd momentwm23, yn ôl ei weithrediad ym mhecyn meddalwedd COMSOL Multiphysics (fersiynau 5.4-5.5, COMSOL Inc., Massachusetts, UDA), yn rhoi:
Lle \(\vec {\nabla}:= \frac{\partial}}{\partial x}\vec {i} + \frac{\partial}}{\partial y}\vec {j} + \frac{ \partial }{\partial z}\vec {k}\) yw'r gweithredwr dargyfeiriad tensor, a \({\underline{\sigma}}\) yw'r ail densor straen Piola-Kirchhoff (ail drefn, \(\text) { N / m} ^{2} \)), a \(\vec {F_V}:= F_{V_x} \vec {i}+ F_{V_y} \vec {j}+ F_{V_z}\vec { k} \) yw fector grym y corff ( \( \ text { N/m} ^ {3} \ )) pob cyfaint anffurfadwy, a \(e^{ j\phi }\) yw cam y grym corff, mae ganddo ongl cam \(\ phi\) (rad).Yn ein hachos ni, mae grym cyfaint y corff yn sero, ac mae ein model yn rhagdybio llinoledd geometrig ac anffurfiadau bach cwbl elastig, hy \({\underline{\varepsilon}}^{el} = {\underline{\varepsilon}}\ ), lle mae \({\underline{\varepsilon}}^{el}\) a \({\underline{ \varepsilon}}\) – dadffurfiad elastig ac anffurfiad llwyr (dimensiwn o'r ail orchymyn), yn y drefn honno.Ceir tensor elastigedd isotropig cyfansoddol Hooke \(\underline {\underline {C))\) gan ddefnyddio modwlws Young's E(\(\text{N/m}^{2}\)) a diffinnir cymhareb Poisson v, fel bod \ (\underline{\underline{C}}:=\underline{\underline{C}}(E,v)\) (pedwerydd gorchymyn).Felly mae'r cyfrifiad straen yn dod yn \({\underline{\sigma}} := \underline{\underline{C}}:{\underline{\varepsilon}}\).
Perfformiwyd y cyfrifiadau gydag elfennau tetrahedrol 10-nôd gyda maint yr elfen \(\le\) 8 μm.Mae'r nodwydd wedi'i modelu mewn gwactod, a diffinnir y gwerth trosglwyddo symudedd mecanyddol (ms-1 H-1) fel \(|\tilde{Y}_{v_yF_y}|= |\tilde{v}_y\vec{ j} |/|\tilde{F}_y\vec {j}|\)24, lle mae \(\tilde{v}_y\vec{j}\) yn gyflymder allbwn cymhleth y darn llaw, a \( \tilde{ Mae F} _y\vec {j }\) yn rym gyrru cymhleth sydd wedi'i leoli ym mhen agosaf y tiwb, fel y dangosir yn Ffig. 2b.Mynegir symudedd mecanyddol trosglwyddol mewn desibelau (dB) gan ddefnyddio'r gwerth mwyaf fel cyfeirnod, hy \(20\log _{10} (|\tilde{Y}|/ |\tilde{Y}_{max}| )\ ), Cynhaliwyd pob astudiaeth FEM ar amledd o 29.75 kHz.
Mae dyluniad y nodwydd (Ffig. 3) yn cynnwys nodwydd hypodermig confensiynol 21 mesur (rhif catalog: 4665643, Serican\(^\circledR\), gyda diamedr allanol o 0.8 mm, hyd o 120 mm, wedi'i wneud o AISI dur di-staen cromiwm-nicel 304., B. Braun Melsungen AG, Melsungen, yr Almaen) gosod llawes Lock Luer plastig wedi'i wneud o polypropylen procsimol gydag addasiad tip cyfatebol.Mae'r tiwb nodwydd yn cael ei sodro i'r canllaw tonnau fel y dangosir yn Ffig. 3b.Argraffwyd y waveguide ar argraffydd dur di-staen 3D (Dur Di-staen EOS 316L ar argraffydd EOS M 290 3D, 3D Formtech Oy, Jyväskylä, y Ffindir) ac yna ei gysylltu â synhwyrydd Langevin gan ddefnyddio bolltau M4.Mae'r transducer Langevin yn cynnwys 8 elfen cylch piezoelectrig gyda dau bwysau ar bob pen.
Roedd hyd befel (BL) o 4, 1.2, a 0.5 mm, yn y drefn honno, yn nodweddu'r pedwar math o domennydd (yn y llun), lancet sydd ar gael yn fasnachol (L), a thri befel un cam axisymmetric a weithgynhyrchwyd (AX1-3).(a) Blaen y nodwydd orffenedig yn agos.(b) Golygfa uchaf o bedwar pin wedi'u sodro i ganllaw tonnau printiedig 3D ac yna wedi'i gysylltu â synhwyrydd Langevin gyda bolltau M4.
Cynhyrchwyd tri blaen bevel axisymmetric (Ffig. 3) (TAs Machine Tools Oy) gyda hyd bevel (BL, a bennir yn Ffig. 2a) o 4.0, 1.2 a 0.5 mm, yn cyfateb i \(\approx\) 2\ (^\ circ\), 7\(^\circ\) a 18\(^\circ\).Y pwysau tonfedd a stylus yw 3.4 ± 0.017 g (cymedr ± SD, n = 4) ar gyfer bevel L ac AX1–3, yn y drefn honno (Quintix\(^\circledR\) 224 Design 2, Sartorius AG, Göttingen, yr Almaen).Cyfanswm yr hyd o flaen y nodwydd i ddiwedd y llawes plastig yw 13.7, 13.3, 13.3, 13.3 cm ar gyfer y bevel L ac AX1-3 yn Ffigur 3b, yn y drefn honno.
Ar gyfer pob ffurfweddiad nodwydd, yr hyd o flaen y nodwydd i flaen y canllaw tonnau (hy, ardal sodro) yw 4.3 cm, ac mae'r tiwb nodwydd wedi'i gyfeirio fel bod y bevel yn wynebu i fyny (hy, yn gyfochrog â'r echelin Y ).), fel yn (Ffig. 2).
Defnyddiwyd sgript arfer yn MATLAB (R2019a, The MathWorks Inc., Massachusetts, UDA) yn rhedeg ar gyfrifiadur (Lreded 7490, Dell Inc., Texas, UDA) i gynhyrchu ysgubiad sinwsoidaidd llinol o 25 i 35 kHz mewn 7 eiliad, trosi i signal analog gan drawsnewidydd digidol-i-analog (DA) (Analog Discovery 2, Digilent Inc., Washington, UDA).Yna cafodd y signal analog \(V_0\) (0.5 Vp-p) ei chwyddo gyda mwyhadur amledd radio (RF) pwrpasol (Mariachi Oy, Turku, y Ffindir).Mae'r foltedd chwyddo sy'n gostwng \({V_I}\) yn allbwn o'r mwyhadur RF gyda rhwystriant allbwn o 50 \(\Omega\) i drawsnewidydd sydd wedi'i gynnwys yn strwythur y nodwydd gyda rhwystriant mewnbwn o 50 \(\Omega)\) Defnyddir transducer Langevin (trawsddygwyr piezoelectrig amlhaenog blaen a chefn, wedi'u llwytho â màs) i gynhyrchu tonnau mecanyddol.Mae gan y mwyhadur RF arferol fesurydd ffactor pŵer tonnau sefydlog sianel ddeuol (SWR) sy'n gallu canfod digwyddiad \({V_I}\) a foltedd chwyddedig a adlewyrchir \(V_R\) trwy analog-i-ddigidol 300 kHz (AD ) trawsnewidydd (Analog Discovery 2).Mae'r signal excitation yn cael ei fodiwleiddio osgled ar y dechrau ac ar y diwedd i atal gorlwytho mewnbwn y mwyhadur â throsolion.
Gan ddefnyddio sgript bwrpasol a weithredir yn MATLAB, mae'r swyddogaeth ymateb amledd (AFC), hy yn rhagdybio system llonydd llinol.Hefyd, cymhwyswch hidlydd pas band 20 i 40 kHz i ddileu unrhyw amleddau diangen o'r signal.Gan gyfeirio at ddamcaniaeth llinell drawsyrru, mae \(\tilde{H}(f)\) yn yr achos hwn yn cyfateb i'r cyfernod adlewyrchiad foltedd, hy \(\rho _{V} \equiv {V_R}/{V_I} \)26 . Gan fod rhwystriant allbwn y mwyhadur \(Z_0\) yn cyfateb i rwystr mewnbwn newidydd adeiledig y trawsnewidydd, ac mae cyfernod adlewyrchiad pŵer trydan \({P_R}/{P_I}\) yn cael ei leihau i \ ({V_R }^ 2/{V_I}^2\ ), yna yw \(|\rho _{V}|^2\).Yn yr achos lle mae angen gwerth absoliwt pŵer trydanol, cyfrifwch y digwyddiad \(P_I\) a'r pŵer adlewyrchiedig \(P_R\) (W) trwy gymryd gwerth sgwâr cymedrig gwraidd (rms) y foltedd cyfatebol, er enghraifft, ar gyfer llinell drawsyrru gyda chyffro sinwsoidal, \(P = {V}^2/(2Z_0)\)26, lle mae \(Z_0\) yn hafal i 50 \(\Omega\).Gellir cyfrifo'r pŵer trydanol a ddanfonir i'r llwyth \(P_T\) (hy y cyfrwng a fewnosodwyd) fel \(|P_I – P_R|\) (W RMS) a gellir diffinio a mynegi'r effeithlonrwydd trosglwyddo pŵer (PTE) fel a mae canran (%) felly yn rhoi 27:
Yna defnyddir yr ymateb amledd i amcangyfrif yr amleddau moddol \(f_{1-3}\) (kHz) y dyluniad stylus a'r effeithlonrwydd trosglwyddo pŵer cyfatebol, \(\text {PTE}_{1{-}3} \ ).FWHM ( \( \text {FWHM}_{1{-}3}\), Hz) yn cael ei amcangyfrif yn uniongyrchol o \(\text {PTE}_{1{-}3}\), o Dabl 1 amleddau \(f_{1-3}\) a ddisgrifir yn .
Dull ar gyfer mesur ymateb amledd (AFC) strwythur acicular.Defnyddir mesuriad sine-sianel dwy sianel25,38 i gael y ffwythiant ymateb amledd \(\tilde{H}(f)\) a'i ymateb byrbwyll H(t).Mae \({\mathcal {F}}\) a \({\mathcal {F}}^{-1}\) yn dynodi'r trawsffurfiad Fourier cwtogi rhifiadol a'r gweithrediad trawsnewid gwrthdro, yn y drefn honno.Mae \(\tilde{G}(f)\) yn golygu bod y ddau signal yn cael eu lluosi yn y parth amledd, ee \(\tilde{G}_{XrX}\) yn golygu sgan gwrthdro \(\tilde{X} r( f) )\) a signal gostyngiad foltedd \(\tilde{X}(f)\).
Fel y dangosir yn ffig.5, camera cyflym (Phantom V1612, Vision Research Inc., New Jersey, UDA) gyda lens macro (MP-E 65mm, \(f)/2.8, 1-5 \ (\times\), Canon Inc.), . ., Tokyo, Japan) i gofnodi gwyriad blaen nodwydd sy'n destun cyffro hyblyg (amledd sengl, sinwsoid di-dor) ar amledd o 27.5-30 kHz.I greu map cysgodol, gosodwyd elfen oeri o LED gwyn dwysedd uchel (rhan rhif: 4052899910881, White Led, 3000 K, 4150 lm, Osram Opto Semiconductors GmbH, Regensburg, yr Almaen) y tu ôl i bevel y nodwydd.
Golygfa flaen y gosodiad arbrofol.Mae dyfnder yn cael ei fesur o wyneb y cyfryngau.Mae'r strwythur nodwydd yn cael ei glampio a'i osod ar fwrdd trosglwyddo modur.Defnyddiwch gamera cyflymder uchel gyda lens chwyddo uchel (5\(\times\)) i fesur gwyriad y blaen beveled.Mae pob dimensiynau mewn milimetrau.
Ar gyfer pob math o befel nodwydd, fe wnaethom recordio 300 o fframiau camera cyflym o 128 \(\x\) 128 picsel, pob un â chydraniad gofodol o 1/180 mm (\(\tua) 5 µm), gyda chydraniad amser. o 310,000 o fframiau yr eiliad.Fel y dangosir yn Ffigur 6, mae pob ffrâm (1) yn cael ei docio (2) fel bod y blaen yn llinell olaf (gwaelod) y ffrâm, ac yna cyfrifir histogram y ddelwedd (3), felly mae trothwyon Canny 1 a Gellir pennu 2.Yna cymhwyso canfod ymyl Canny28(4) gan ddefnyddio'r gweithredwr Sobel 3 \(\times\) 3 a chyfrifo lleoliad picsel yr hypotenws an-cavitational (wedi'i labelu \(\mathbf {\times }\)) ar gyfer pob cam 300-plyg .Er mwyn pennu rhychwant y gwyriad ar y diwedd, cyfrifir y deilliad (gan ddefnyddio'r algorithm gwahaniaeth canolog) (6) a nodir y ffrâm sy'n cynnwys eithaf lleol (hy brig) y gwyriad (7).Ar ôl archwilio'r ymyl nad yw'n gavitating yn weledol, dewiswyd pâr o fframiau (neu ddwy ffrâm wedi'u gwahanu gan hanner cyfnod amser) (7) a mesurwyd gwyriad y blaen (wedi'i labelu \(\mathbf {\times} \)) Gweithredwyd yr uchod yn Python (v3.8, Python Software Foundation, python.org) gan ddefnyddio'r algorithm canfod ymyl OpenCV Canny (v4.5.1, llyfrgell gweledigaeth gyfrifiadurol ffynhonnell agored, opencv.org) pŵer trydanol \ (P_T \) (W, rms) .
Mesurwyd gwyriad tomen gan ddefnyddio cyfres o fframiau a gymerwyd o gamera cyflym ar 310 kHz gan ddefnyddio algorithm 7-cam (1-7) gan gynnwys fframio (1-2), canfod ymyl Canny (3-4), ymyl lleoliad picsel cyfrifiad (5) a'u deilliadau amser (6), ac yn olaf gwyriad blaen brig-i-brig eu mesur ar barau o fframiau a archwiliwyd yn weledol (7).
Cymerwyd mesuriadau mewn aer (22.4-22.9°C), dŵr wedi'i ddadïoneiddio (20.8-21.5°C) a gelatin balistig 10% (w/v) (19.7-23.0°C, \(\text {Honeywell}^{ \text) { TM}} \) \( \text {Fluka}^{ \text {TM}}\) Gelatin Esgyrn Buchol a Phorc ar gyfer Dadansoddiad Balistig Math I, Honeywell International, Gogledd Carolina, UDA).Mesurwyd tymheredd gyda mwyhadur thermocouple math K (AD595, Analog Devices Inc., MA, UDA) a thermocouple math K (Fluke 80PK-1 Bead Probe No. 3648 type-K, Fluke Corporation, Washington, UDA).O'r cyfrwng Mesurwyd dyfnder o'r wyneb (a osodwyd fel tarddiad yr echel z) gan ddefnyddio cam echel z modur fertigol (8MT50-100BS1-XYZ, Standa Ltd., Vilnius, Lithuania) gyda chydraniad o 5 µm.fesul cam.
Gan fod maint y sampl yn fach (n = 5) ac na ellid tybio normalrwydd, defnyddiwyd prawf swm rheng dau gynffon Wilcoxon dau-sampl (R, v4.0.3, R Foundation for Statistical Computing, r-project .org) i gymharu faint o amrywiant tip nodwydd ar gyfer bevels gwahanol.Roedd yna 3 cymhariaeth fesul llethr, felly cymhwyswyd cywiriad Bonferroni gyda lefel arwyddocâd wedi'i addasu o 0.017 a chyfradd gwallau o 5%.
Trown yn awr at Ffig.7.Ar amledd o 29.75 kHz, mae hanner ton blygu (\(\ lambda_y/2\)) nodwydd 21-medr yn \(\tua) 8 mm.Wrth i un agosáu at y blaen, mae'r donfedd plygu yn lleihau ar hyd yr ongl letraws.Ar y blaen \(\lambda _y/2\) \(\tua\) mae camau o 3, 1 a 7 mm ar gyfer y gogwydd lansolad (a), anghymesur (b) ac echelinymesig (c) un nodwydd. , yn y drefn honno.Felly, mae hyn yn golygu bod ystod y lancet yn \ (\ tua) 5 mm (oherwydd y ffaith bod dwy awyren y lansed yn ffurfio un pwynt29,30), mae'r befel anghymesur yn 7 mm, y befel anghymesur yw 1 mm.Llethrau axisymmetric (mae canol y disgyrchiant yn aros yn gyson, felly dim ond trwch wal y bibell sy'n newid ar hyd y llethr mewn gwirionedd).
Astudiaethau FEM a chymhwyso hafaliadau ar amledd o 29.75 kHz.(1) Wrth gyfrifo amrywiad yr hanner ton plygu (\(\lambda_y/2\)) ar gyfer geometregau lancet (a), anghymesur (b) ac echelinmetrig (c) befel (fel yn Ffig. 1a,b,c) ).Gwerth cyfartalog \(\ lambda_y/2\) y bevels lansed, anghymesur, ac axisymmetric oedd 5.65, 5.17, a 7.52 mm, yn y drefn honno.Sylwch fod trwch blaen y llafnau anghymesur ac echelinfetrig wedi'i gyfyngu i \(\tua) 50 µm.
Symudedd brig \(|\tilde{Y}_{v_yF_y}|\) yw'r cyfuniad gorau posibl o hyd tiwb (TL) a hyd befel (BL) (Ffig. 8, 9).Ar gyfer lancet confensiynol, gan fod ei faint yn sefydlog, y TL optimaidd yw \(\tua) 29.1 mm (Ffig. 8).Ar gyfer bevels anghymesur ac axisymmetric (Ffig. 9a, b, yn y drefn honno), roedd astudiaethau FEM yn cynnwys BL o 1 i 7 mm, felly roedd y TL gorau posibl o 26.9 i 28.7 mm (ystod 1.8 mm) ac o 27.9 i 29 .2 mm (ystod 1.3 mm), yn y drefn honno.Ar gyfer y llethr anghymesur (Ffig. 9a), cynyddodd y TL gorau posibl yn llinol, cyrhaeddodd llwyfandir yn BL 4 mm, ac yna gostyngodd yn sydyn o BL 5 i 7 mm.Ar gyfer bevel axisymmetric (Ffig. 9b), cynyddodd y TL gorau posibl yn llinol gyda BL cynyddol ac yn olaf sefydlogi ar BL o 6 i 7 mm.Datgelodd astudiaeth estynedig o ogwydd axisymmetric (Ffig. 9c) set wahanol o TLs optimaidd ar \(\tua) 35.1–37.1 mm.Ar gyfer pob BL, y pellter rhwng y ddau TL gorau yw \(\tua\) 8mm (cyfwerth â \(\lambda_y/2\)).
Symudedd trawsyrru Lancet ar 29.75 kHz.Roedd y nodwydd wedi'i chyffroi'n hyblyg ar amledd o 29.75 kHz a mesurwyd dirgryniad ar flaen y nodwydd a'i fynegi fel maint y symudedd mecanyddol a drosglwyddir (dB o'i gymharu â'r gwerth mwyaf) ar gyfer TL 26.5-29.5 mm (mewn cynyddiadau 0.1 mm) .
Mae astudiaethau parametrig o'r FEM ar amledd o 29.75 kHz yn dangos bod newid yn hyd y tiwb yn effeithio'n llai ar symudedd trosglwyddo blaen echelinmetrig na'i gymar anghymesur.Hyd bevel (BL) a hyd pibell (TL) astudiaethau o geometries anghymesur (a) a axisymmetric (b, c) bevel yn yr astudiaeth parth amlder gan ddefnyddio FEM (dangosir amodau ffin yn Ffig. 2).(a, b) Roedd TL yn amrywio o 26.5 i 29.5 mm (cam 0.1 mm) a BL 1–7 mm (cam 0.5 mm).(c) Astudiaethau gogwydd axisymmetrig estynedig gan gynnwys TL 25–40 mm (mewn cynyddrannau 0.05 mm) a BL 0.1–7 mm (mewn cynyddrannau 0.1 mm) yn dangos bod yn rhaid i \(\lambda_y/2\ ) fodloni gofynion y domen.amodau ffin symudol.
Mae gan gyfluniad y nodwydd dri amledd eigen \(f_{1-3}\) wedi'u rhannu'n ranbarthau modd isel, canolig ac uchel fel y dangosir yn Nhabl 1. Cofnodwyd maint PTE fel y dangosir yn ffig.10 ac yna'n cael eu dadansoddi yn Ffig. 11. Isod mae'r canfyddiadau ar gyfer pob maes moddol:
Amplitudes effeithlonrwydd trosglwyddo pŵer ar unwaith (PTE) nodweddiadol a gofnodwyd a gafwyd gyda excitation sinwsoidal amledd ysgubol ar gyfer lancet (L) a befel axisymmetric AX1-3 mewn aer, dŵr a gelatin ar ddyfnder o 20 mm.Dangosir sbectra unochrog.Cafodd yr ymateb amlder mesuredig (a samplwyd ar 300 kHz) ei hidlo pas-isel ac yna ei leihau gan ffactor o 200 ar gyfer dadansoddiad moddol.Y gymhareb signal-i-sŵn yw \(\le\) 45 dB.Dangosir cyfnodau PTE (llinellau doredig porffor) mewn graddau (\(^{\circ}\)).
Y dadansoddiad ymateb moddol (cymedr ± gwyriad safonol, n = 5) a ddangosir yn Ffig. 10, ar gyfer llethrau L ac AX1-3, mewn aer, dŵr a gelatin 10% (dyfnder 20 mm), gyda (uchaf) tri rhanbarth moddol ( isel, canol ac uchel) a'u hamleddau moddol cyfatebol\(f_{1-3}\) (kHz), (cyfartaledd) effeithlonrwydd ynni \(\text {PTE}_{1{-}3}\) Wedi'i gyfrifo gan ddefnyddio'r hyn sy'n cyfateb .(4) a (gwaelod) lled llawn ar hanner mesuriadau uchaf \(\text {FWHM}_{1{-}3}\) (Hz), yn y drefn honno.Sylwch fod y mesuriad lled band wedi'i hepgor pan gofrestrwyd PTE isel, hy \(\text {FWHM}_{1}\) rhag ofn bod llethr AX2.Canfuwyd mai'r modd \(f_2\) oedd y mwyaf addas ar gyfer cymharu gwyriadau llethr, gan ei fod yn dangos y lefel uchaf o effeithlonrwydd trosglwyddo pŵer (\(\text {PTE}_{2}\)), hyd at 99%.
Rhanbarth moddol cyntaf: \(f_1\) nid yw'n dibynnu llawer ar y math o gyfrwng a fewnosodwyd, ond mae'n dibynnu ar geometreg y llethr.Mae \(f_1\) yn gostwng gyda hyd bevel yn gostwng (27.1, 26.2 a 25.9 kHz mewn aer ar gyfer AX1-3, yn y drefn honno).Y cyfartaleddau rhanbarthol \(\text {PTE}_{1}\) a \(\text {FWHM}_{1}\) yw \(\approx\) 81% a 230 Hz yn y drefn honno.\(\text {FWHM}_{1}\) sydd â'r cynnwys gelatin uchaf yn y Lancet (L, 473 Hz).Sylwch na ellid gwerthuso \(\text {FWHM}_{1}\) AX2 mewn gelatin oherwydd yr osgled FRF isel a gofnodwyd.
Mae'r ail ranbarth moddol: \(f_2\) yn dibynnu ar y math o gyfrwng a fewnosodwyd a'r befel.Gwerthoedd cyfartalog \(f_2\) yw 29.1, 27.9 a 28.5 kHz mewn aer, dŵr a gelatin, yn y drefn honno.Roedd y rhanbarth moddol hwn hefyd yn dangos PTE uchel o 99%, yr uchaf o unrhyw grŵp a fesurwyd, gyda chyfartaledd rhanbarthol o 84%.Mae gan \(\text {FWHM}_{2}\) gyfartaledd rhanbarthol o \(\tua\) 910 Hz.
Rhanbarth trydydd modd: mae amlder \(f_3\) yn dibynnu ar y math o gyfrwng a'r befel.Gwerthoedd cyfartalog \(f_3\) yw 32.0, 31.0 a 31.3 kHz mewn aer, dŵr a gelatin, yn y drefn honno.Y cyfartaledd rhanbarthol \(\text {PTE}_{3}\) oedd \(\tua\) 74%, yr isaf o unrhyw ranbarth.Y cyfartaledd rhanbarthol \(\text {FWHM}_{3}\) yw \(\tua\) 1085 Hz, sy'n uwch na'r rhanbarth cyntaf a'r ail ranbarth.
Mae'r canlynol yn cyfeirio at Ffig.12 a Thabl 2. Y lansed (L) a wyrodd fwyaf (gydag arwyddocâd uchel i bob tomen, \(p<\) 0.017) mewn aer a dŵr (Ffig. 12a), gan gyflawni'r DPR uchaf (hyd at 220 µm/ W yn aer). 12 a Thabl 2. Y lansed (L) a wyrodd fwyaf (gydag arwyddocâd uchel i bob tomen, \(p<\) 0.017) mewn aer a dŵr (Ffig. 12a), gan gyflawni'r DPR uchaf (hyd at 220 µm/ W yn aer). Следующее относится к рисунку 12 и таблице 2. Ланцет (L) отклонялся больше всего (с высокоььюс на с высокоььючо (с высокоьючо) конечников, \(p<\) 0,017) как в воздухе, так и в воде (рис. 12а), достигая самого высокого DPR . Mae'r canlynol yn berthnasol i Ffigur 12 a Thabl 2. Lancet (L) a wyrodd fwyaf (gydag arwyddocâd uchel ar gyfer pob tomen, \(p<\) 0.017) mewn aer a dŵr (Ffig. 12a), gan gyflawni'r DPR uchaf .(gwnewch 220 μm/W mewn aer).Smt.Ffigur 12 a Thabl 2 isod.柳叶刀(L) 在空气和水中偏转最多（对所有尖端具有高显着性，\(p<\) 0.017））））））） PR （在空气中高达220 µm/W）。柳叶刀(L) sydd â'r gwyriad uchaf mewn aer a dŵr (对所记尖端可以高电影性,\(p<\) 0.017) (图12a), a chyflawnodd y DPR uchaf (hyd at 220 in µm/W). aer). Ланцет (L) отклонялся больше всего (высокая значимость для всех наконечников, \(p<\) 0,017) в возокая значимость для всех наконечников, \(p<\) 0,017) в возе и и ди2. гая наибольшего DPR (do 220 мкм/Вт в воздухе). Lancet (L) oedd yn gwyro fwyaf (arwyddocâd uchel ar gyfer pob tomen, \(p<\) 0.017) mewn aer a dŵr (Ffig. 12a), gan gyrraedd y DPR uchaf (hyd at 220 µm/W mewn aer). Mewn aer, gwyrodd AX1 a oedd â BL uwch, yn uwch nag AX2–3 (gydag arwyddocâd, \(p<\) 0.017), tra bod AX3 (a oedd â’r BL isaf) yn gwyro mwy nag AX2 gyda DPR o 190 µm/W. Mewn aer, gwyrodd AX1 a oedd â BL uwch, yn uwch nag AX2–3 (gydag arwyddocâd, \(p<\) 0.017), tra bod AX3 (a oedd â’r BL isaf) yn gwyro mwy nag AX2 gyda DPR o 190 µm/W. В воздухе AX1 с более высоким BL отклонялся выше, чем AX2–3 (со значимостью \(p<\) 0,017), ктосни AX 3, ктосни AX BL) отклонялся больше, чем AX2 с DPR 190 мкм/Вт. Mewn aer, gwyrodd AX1 â BL uwch yn uwch nag AX2–3 (gydag arwyddocâd \(p<\) 0.017), tra bod AX3 (gyda’r BL isaf) wedi gwyro mwy nag AX2 gyda DPR 190 µm/W.在空气中，具有更高BL 的AX1 比AX2-3 偏转更高（具有显着性，\(p<\) 0.017），而AX3（）大于AX2，DPR为190 µm/W . Mewn aer, mae gwyriad AX1 gyda BL uwch yn uwch na AX2-3 (yn arwyddocaol, \(p<\) 0.017), ac mae gwyriad AX3 (gyda'r BL isaf) yn fwy na AX2, DPR yw 190 µm/W . В воздухе AX1 с более высоким BL отклоняется больше, чем AX2-3 (значимо, \(p<\) 0,017), тогада компании 3 отклоняется больше, чем AX2 с DPR 190 мкм/Вт. Mewn aer, mae AX1 gyda BL uwch yn gwyro mwy nag AX2-3 (sylweddol, \(p<\) 0.017), tra bod AX3 (gyda BL isaf) yn gwyro mwy nag AX2 gyda DPR 190 µm/W.Ar 20 mm o ddŵr, nid oedd y gwyriad a PTE AX1-3 yn sylweddol wahanol (\(p>\) 0.017).Roedd lefelau PTE mewn dŵr (90.2-98.4%) yn gyffredinol uwch nag mewn aer (56-77.5%) (Ffig. 12c), a nodwyd ffenomen cavitation yn ystod yr arbrawf mewn dŵr (Ffig. 13 , gweler hefyd ychwanegol gwybodaeth).
Mae swm gwyriad blaen (cymedr ± SD, n = 5) a fesurir ar gyfer bevel L ac AX1-3 mewn aer a dŵr (dyfnder 20 mm) yn dangos effaith newid geometreg befel.Cafwyd y mesuriadau gan ddefnyddio excitation sinwsoidal amledd sengl parhaus.(a) Gwyriad brig i frig (\(u_y\vec {j}\)) ar y blaen, wedi'i fesur yn (b) eu hamleddau moddol priodol \(f_2\).(c) Effeithlonrwydd trosglwyddo pŵer (PTE, RMS, %) yr hafaliad.(4) a (ch) Ffactor pŵer gwyro (DPR, µm/W) wedi'i gyfrifo fel gwyriad brig-i-brig a phŵer trydanol trawsyrru \(P_T\) (Wrms).
Plot cysgod camera cyflymder uchel nodweddiadol yn dangos y gwyriad brig-i-brig (llinellau gwyrdd a choch doredig) lansed (L) a blaen axisymmetric (AX1-3) mewn dŵr (dyfnder 20 mm) dros hanner cylchred.cylchred, ar amledd cyffroi \(f_2\) (amledd samplu 310 kHz).Maint y llun graddlwyd sydd wedi'i chipio yw 128 × 128 picsel a maint picsel o \(\tua\) 5 µm.Gellir dod o hyd i fideo mewn gwybodaeth ychwanegol.
Felly, rydym yn modelu y newid yn y donfedd plygu (Ffig. 7) ac yn cyfrifo y symudedd mecanyddol trosglwyddadwy ar gyfer cyfuniadau o hyd pibell a siamffr (Ffig. 8, 9) ar gyfer lancet confensiynol, chamfers anghymesur a axisymmetric o siapiau geometrig.Yn seiliedig ar yr olaf, fe wnaethom amcangyfrif y pellter gorau posibl o 43 mm (neu \(\ tua) 2.75\(\ lambda _y\) ar 29.75 kHz) o'r blaen i'r weldiad, fel y dangosir yn Ffig. 5, a gwnaed Tri axisymmetric bevels gyda hyd bevel gwahanol.Yna fe wnaethom nodweddu eu hymddygiad amlder mewn aer, dŵr, a gelatin balistig 10% (w/v) o'i gymharu â lansedau confensiynol (Ffigurau 10, 11) a phenderfynu ar y modd mwyaf addas ar gyfer cymharu gwyriad befel.Yn olaf, fe wnaethom fesur gwyriad blaen trwy blygu ton mewn aer a dŵr ar ddyfnder o 20 mm a meintioli effeithlonrwydd trosglwyddo pŵer (PTE, %) a ffactor pŵer gwyro (DPR, µm/W) y cyfrwng mewnosod ar gyfer pob befel.math onglog (Ffig. 12).
Dangoswyd bod geometreg befel nodwydd yn effeithio ar faint o allwyriad blaen nodwydd.Cyflawnodd y lancet y gwyriad uchaf a'r DPR uchaf o'i gymharu â'r bevel axisymmetric gyda gwyriad cyfartalog is (Ffig. 12).Cyflawnodd y bevel axisymmetric 4 mm (AX1) gyda'r bevel hiraf yr allwyriad uchaf ystadegol arwyddocaol mewn aer o'i gymharu â'r nodwyddau echelinymmedrig eraill (AX2-3) ( \ (p < 0.017 \), Tabl 2), ond nid oedd gwahaniaeth arwyddocaol .arsylwi pan roddir y nodwydd mewn dŵr.Felly, nid oes unrhyw fantais amlwg i gael hyd befel hirach o ran gwyriad brig ar y blaen.Gyda hyn mewn golwg, mae'n ymddangos bod y geometreg befel a astudiwyd yn yr astudiaeth hon yn cael mwy o effaith ar allwyro na hyd y befel.Gall hyn fod oherwydd anystwythder plygu, er enghraifft yn dibynnu ar drwch cyffredinol y deunydd sy'n cael ei blygu a dyluniad y nodwydd.
Mewn astudiaethau arbrofol, mae amodau ffin y blaen yn effeithio ar faint y don ystwythder a adlewyrchir.Pan roddir blaen y nodwydd i mewn i ddŵr a gelatin, mae \(\text {PTE}_{2}\) yn \(\tua\) 95%, a \(\text {PTE}_{ 2}\) yn \. ( \text {PTE}_{ 2}\) y gwerthoedd yw 73% a 77% ar gyfer (\text {PTE}_{1}\) a \(\text {PTE}_{3}\), yn y drefn honno (Ffig. 11).Mae hyn yn dangos bod y trosglwyddiad mwyaf o egni acwstig i'r cyfrwng castio, hy dŵr neu gelatin, yn digwydd yn \(f_2\).Gwelwyd ymddygiad tebyg mewn astudiaeth flaenorol31 gan ddefnyddio cyfluniad dyfais symlach yn yr ystod amledd 41-43 kHz, lle dangosodd yr awduron ddibyniaeth y cyfernod adlewyrchiad foltedd ar fodwlws mecanyddol y cyfrwng mewnosod.Mae dyfnder treiddiad32 a phriodweddau mecanyddol y meinwe yn darparu llwyth mecanyddol ar y nodwydd ac felly disgwylir iddynt ddylanwadu ar ymddygiad soniarus yr UZEFNAB.Felly, gellir defnyddio algorithmau olrhain cyseiniant (ee 17, 18, 33) i wneud y gorau o'r pŵer acwstig a ddarperir trwy'r nodwydd.
Mae efelychiad ar donfeddi plygu (Ffig. 7) yn dangos bod y blaen axisymmetric yn strwythurol fwy anhyblyg (hy, yn fwy anhyblyg wrth blygu) na'r lancet a'r bevel anghymesur.Yn seiliedig ar (1) a chan ddefnyddio'r berthynas cyflymder-amledd hysbys, rydym yn amcangyfrif mai'r anystwythder plygu ar flaen y nodwydd yw \(\tua\) 200, 20 a 1500 MPa ar gyfer awyrennau ar oledd lansed, anghymesur ac echelinol, yn y drefn honno.Mae hyn yn cyfateb i \(\lambda_y\) o \(\tua\) 5.3, 1.7, a 14.2 mm, yn y drefn honno, ar 29.75 kHz (Ffig. 7a–c).O ystyried diogelwch clinigol yn ystod USeFNAB, dylid asesu effaith geometreg ar anystwythder strwythurol y plân ar oleddf34.
Dangosodd astudiaeth o baramedrau'r bevel o'i gymharu â hyd y tiwb (Ffig. 9) fod yr amrediad trawsyrru gorau posibl yn uwch ar gyfer y befel anghymesur (1.8 mm) nag ar gyfer y bevel echelinmetrig (1.3 mm).Yn ogystal, mae'r symudedd yn sefydlog ar \(\ tua) o 4 i 4.5 mm ac o 6 i 7 mm ar gyfer gogwyddiadau anghymesur ac axisymmetric, yn y drefn honno (Ffig. 9a, b).Mynegir arwyddocâd ymarferol y darganfyddiad hwn mewn goddefiannau gweithgynhyrchu, er enghraifft, gall ystod is o TL optimaidd olygu bod angen mwy o gywirdeb hyd.Ar yr un pryd, mae'r llwyfandir symudedd yn darparu goddefgarwch mwy ar gyfer dewis hyd y dip ar amlder penodol heb effaith sylweddol ar symudedd.
Mae'r astudiaeth yn cynnwys y cyfyngiadau canlynol.Mae mesur gwyriad nodwyddau yn uniongyrchol gan ddefnyddio canfod ymyl a delweddu cyflym (Ffigur 12) yn golygu ein bod wedi'n cyfyngu i gyfryngau optegol dryloyw megis aer a dŵr.Hoffem hefyd nodi na wnaethom ddefnyddio arbrofion i brofi'r symudedd trosglwyddo efelychiedig ac i'r gwrthwyneb, ond defnyddiwyd astudiaethau FEM i bennu'r hyd gorau posibl ar gyfer gwneuthuriad nodwyddau.O ran cyfyngiadau ymarferol, mae hyd y lansed o'r blaen i'r llawes \(\ tua) 0.4 cm yn hirach na nodwyddau eraill (AX1-3), gweler ffig.3b.Gall hyn effeithio ar ymateb moddol y dyluniad nodwydd.Yn ogystal, gall siâp a chyfaint y sodrwr ar ddiwedd pin waveguide (gweler Ffigur 3) effeithio ar rwystr mecanyddol dyluniad y pin, gan gyflwyno gwallau yn y rhwystriant mecanyddol a'r ymddygiad plygu.
Yn olaf, rydym wedi dangos bod geometreg befel arbrofol yn effeithio ar faint o allwyriad yn USeFNAB.Pe bai gwyriad mwy yn cael effaith gadarnhaol ar effaith y nodwydd ar feinwe, megis effeithlonrwydd torri ar ôl tyllu, yna gellir argymell lancet confensiynol yn USeFNAB gan ei fod yn darparu'r gwyriad mwyaf tra'n cynnal anystwythder digonol y blaen strwythurol..At hynny, mae astudiaeth ddiweddar35 wedi dangos y gall gwyro blaenau mwy wella effeithiau biolegol megis cavitation, a allai hwyluso datblygiad cymwysiadau llawfeddygol lleiaf ymledol.O ystyried y dangoswyd bod cyfanswm pŵer acwstig cynyddol yn cynyddu nifer y biopsïau yn USeFNAB13, mae angen astudiaethau meintiol pellach o faint ac ansawdd y sampl i asesu manteision clinigol manwl y geometreg nodwydd a astudiwyd.
Amser post: Ionawr-06-2023