Þakka þér fyrir að heimsækja Nature.com.Þú ert að nota vafraútgáfu með takmarkaðan CSS stuðning.Til að fá bestu upplifunina mælum við með því að þú notir uppfærðan vafra (eða slökkva á eindrægnistillingu í Internet Explorer).Að auki, til að tryggja áframhaldandi stuðning, sýnum við síðuna án stíla og JavaScript.
Rennistikur sem sýna þrjár greinar á hverri glæru.Notaðu til baka og næsta hnappa til að fara í gegnum glærurnar, eða rennibrautarhnappana í lokin til að fara í gegnum hverja glæru.
Það hefur nýlega verið sýnt fram á að notkun ómskoðunar getur bætt vefjaafköst í ómskoðun bættri fínnálasýnasýni (USeFNAB) samanborið við hefðbundna fínnálaspiríusýni (FNAB).Sambandið á milli skurðarrúmfræði og virkni nálarodds hefur ekki enn verið rannsakað.Í þessari rannsókn könnuðum við eiginleika nálarómunar og sveigjusviðs fyrir ýmsar nálarbeygjur með mismunandi skálengd.Með því að nota hefðbundna lansettu með 3,9 mm skurði var oddbeygjustuðullinn (DPR) 220 og 105 µm/W í lofti og vatni, í sömu röð.Þetta er hærra en ásasamhverfur 4 mm skáhnúturinn, sem náði DPR upp á 180 og 80 µm/W í lofti og vatni, í sömu röð.Þessi rannsókn undirstrikar mikilvægi sambandsins á milli beygjustífleika skálagómetrunnar í samhengi við mismunandi ísetningarhjálp og getur þannig veitt innsýn í aðferðir til að stjórna skurðaðgerðum eftir stungu með því að breyta nálarbeygjurúmfræðinni, sem er mikilvægt fyrir USeFNAB.Umsókn skiptir máli.
Fine needle aspiration biopsy (FNAB) er tækni þar sem nál er notuð til að fá vefjasýni þegar grunur leikur á fráviki1,2,3.Sýnt hefur verið fram á að ábendingar af Franseen-gerð veita meiri greiningargetu en hefðbundin Lancet4 og Menghini5 ráð.Einnig hefur verið lagt til að axsamhverfar (þ.e. hringlaga) skáhallir séu til staðar til að auka líkur á fullnægjandi sýni fyrir vefjameinafræði6.
Meðan á vefjasýni stendur er nál sett í gegnum húð- og vefjalög til að leiða í ljós grunsamlega meinafræði.Nýlegar rannsóknir hafa sýnt að úthljóðsvirkjun getur dregið úr gatakraftinum sem þarf til að komast í mjúkvef7,8,9,10.Sýnt hefur verið fram á að rúmfræði nálarbeygjunnar hafi áhrif á nálarverkunarkrafta, td hefur verið sýnt fram á að lengri skábrautir hafi minni vefjagengskraft 11 .Því hefur verið haldið fram að eftir að nálin hefur farið í gegnum vefjayfirborðið, þ.e. eftir stungu, gæti skurðkraftur nálarinnar verið 75% af heildarverkunarkrafti nálar og vefja12.Sýnt hefur verið fram á að ómskoðun (US) bætir gæði greiningarvefjasýnis á mjúkvef eftir stungu13.Aðrar aðferðir til að bæta gæði beinvefjasýnis hafa verið þróaðar fyrir sýnatöku úr hörðum vefjum14,15 en engar niðurstöður hafa verið tilkynntar sem bæta gæði vefjasýnis.Nokkrar rannsóknir hafa einnig komist að því að vélræn tilfærsla eykst með aukinni ómskoðunarspennu16,17,18.Þó að það séu margar rannsóknir á axial (lengdar) truflanir kröftum í nálar-vef samskipti19,20, rannsóknir á tímabundnu gangverki og nálar bevel rúmfræði í ultrasonic enhanced FNAB (USeFNAB) eru takmarkaðar.
Markmið þessarar rannsóknar var að kanna áhrif mismunandi ská rúmfræði á nálaroddsvirkni knúin áfram af nálarbeygju við úthljóðstíðni.Sérstaklega könnuðum við áhrif inndælingarmiðilsins á beygingu nálarodds eftir stungu fyrir hefðbundnar nálarbeygjur (td lancets), ássamhverfa og ósamhverfa staka ská rúmfræði (Mynd til að auðvelda þróun USeFNAB nálar í ýmsum tilgangi eins og sértækt sog aðgangs- eða mjúkvefjakjarna.
Ýmsar ská rúmfræði voru teknar með í þessari rannsókn.(a) Lancets í samræmi við ISO 7864:201636 þar sem \(\alpha\) er aðal skáhornið, \(\theta\) er annað skásnúningshornið og \(\phi\) er annað skásnúningshornið í gráður , í gráðum (\(^\circ\)).(b) línulegar ósamhverfar einsþreps hallar (kallaðar „staðlaðar“ í DIN 13097:201937) og (c) línulegar ássamhverfar (ummálslaga) einsþreps hallar.
Nálgun okkar er að móta fyrst breytinguna á beygjubylgjulengdinni meðfram halla fyrir hefðbundnar lancet, ásasamhverfar og ósamhverfar einsþreps halla rúmfræði.Við reiknuðum síðan út stikunarrannsókn til að kanna áhrif skáhorns og lengdar rörs á hreyfanleika flutningsbúnaðar.Þetta er gert til að ákvarða bestu lengdina til að búa til frumgerð nál.Byggt á eftirlíkingunni voru gerðar nálarfrumgerðir og endurómunarhegðun þeirra í lofti, vatni og 10% (w/v) ballistic gelatíni einkenndist í tilraunaskyni með því að mæla spennuendurkaststuðulinn og reikna út aflflutningsskilvirkni, þaðan sem rekstrartíðnin var ákveðin..Að lokum er háhraða myndgreining notuð til að mæla beint sveigju beygjubylgjunnar á nálaroddinum í lofti og vatni og til að meta raforku sem send er frá hverri halla og sveigjuaflsstuðli (DPR) rúmfræði þess sem sprautað er inn. miðlungs.
Eins og sýnt er á mynd 2a, notaðu nr. 21 rör (0,80 mm OD, 0,49 mm ID, 0,155 mm pípuveggþykkt, staðall veggur eins og tilgreint er í ISO 9626:201621) úr 316 ryðfríu stáli ( Young's modulus 205).\(\text {GN/m}^{2}\), eðlismassi 8070 kg/m\(^{3}\), Poisson-hlutfall 0,275).
Ákvörðun á beygjubylgjulengd og stillingu á endanlegu frumefnislíkani (FEM) á nálinni og jaðarskilyrðum.(a) Ákvörðun á skálengd (BL) og pípulengd (TL).(b) Þrívítt (3D) endanlegt frumefni (FEM) sem notar harmónískan punktkraft \(\tilde{F}_y\vec{j}\) til að örva nálina í nærendanum, sveigja punktinn og mæla hraða á þjórfé (\( \tilde{u}_y\vec {j}\), \(\tilde{v}_y\vec {j}\)) til að reikna út vélrænan flutningshreyfanleika.\(\lambda _y\) er skilgreind sem beygjubylgjulengdin sem tengist lóðrétta kraftinum \(\tilde{F}_y\vec {j}\).(c) Ákvarða þyngdarmiðjuna, þversniðsflatarmál A og tregðumótin \(I_{xx}\) og \(I_{yy}\) um x-ás og y-ás í sömu röð.
Eins og sýnt er á mynd.2b,c, fyrir óendanlegan (óendanlegan) geisla með þversniðsflatarmál A og á stórri bylgjulengd miðað við stærð þversniðs geislans, beygju- (eða beygju) fasahraðinn \(c_{EI}\ ) er skilgreint sem 22:
þar sem E er stuðull Young (\(\text {N/m}^{2}\)), \(\omega _0 = 2\pi f_0\) er horntíðni örvunar (rad/s), þar sem \( f_0 \ ) er línulega tíðnin (1/s eða Hz), I er tregðustund svæðisins í kringum áhugaásinn \((\text {m}^{4})\) og \(m'=\ rho _0 A \) er massi á lengdareiningu (kg/m), þar sem \(\rho _0\) er þéttleiki \((\text {kg/m}^{3})\) og A er krossinn -Snitflatarmál geislans (xy plan) (\ (\text {m}^{2}\)).Þar sem í okkar tilfelli er beitt kraftur samsíða lóðrétta y-ásnum, þ.e. \(\tilde{F}_y\vec {j}\), höfum við aðeins áhuga á tregðu augnabliki svæðisins í kringum lárétta x- ás, þ.e. \(I_{xx} \), Þess vegna:
Fyrir endanlegt frumeindalíkanið (FEM) er gert ráð fyrir hreinri harmoniskri tilfærslu (m), þannig að hröðunin (\(\text {m/s}^{2}\)) er gefin upp sem \(\partial ^2 \vec { u}/ \ hluta t^2 = -\omega ^2\vec {u}\), td \(\vec {u}(x, y, z, t) := u_x\vec {i} + u_y \vec {j }+ u_z\vec {k}\) er þrívíður tilfærsluvigur sem er skilgreindur í staðbundnum hnitum.Með því að skipta út hinu síðarnefnda fyrir endanlega aflögunarlega lagranga form skriðþungajafnvægislögmálsins23, samkvæmt útfærslu þess í COMSOL Multiphysics hugbúnaðarpakkanum (útgáfur 5.4-5.5, COMSOL Inc., Massachusetts, Bandaríkjunum), gefur:
Þar sem \(\vec {\nabla}:= \frac{\partial}}{\partial x}\vec {i} + \frac{\partial}}{\partial y}\vec {j} + \frac{ \partial }{\partial z}\vec {k}\) er tensor fráviksoperator, og \({\underline{\sigma}}\) er annar Piola-Kirchhoff streitutensor (annar röð, \(\ texti { N /m}^{2}\)), og \(\vec {F_V}:= F_{V_x}\vec {i}+ F_{V_y}\vec {j}+ F_{V_z}\vec { k} \) er vigur líkamskrafts (\(\text {N/m}^{3}\)) hvers aflöganlegs rúmmáls, og \(e^{j\phi }\) er fasi líkamskraftur, hefur fashorn \(\ phi\) (rad).Í okkar tilviki er rúmmálskraftur líkamans núll og líkanið okkar gerir ráð fyrir rúmfræðilegri línuleika og litlum hreinum teygjanlegum aflögunum, þ.e. \({\underline{\varepsilon}}^{el} = {\underline{\varepsilon}}\ ), þar sem \({\underline{\varepsilon}}^{el}\) og \({\underline{ \varepsilon}}\) – teygjanleg aflögun og heildaraflögun (víddarlaus af annarri röð), í sömu röð.Hooke's constitutive isotropic elasticity tensor \(\underline {\underline {C))\) fæst með Youngs stuðuli E(\(\text{N/m}^{2}\)) og Poissons hlutfall v er skilgreint, þannig að \ (\underline{\underline{C}}:=\underline{\underline{C}}(E,v)\) (fjórða röð).Þannig að streituútreikningurinn verður \({\underline{\sigma}} := \underline{\underline{C}}:{\underline{\varepsilon}}\).
Útreikningarnir voru gerðir með 10-hnúta fjórþætta frumefni með stærð frumefna \(\le\) 8 µm.Nálin er gerð í lofttæmi og vélrænni hreyfanleikaflutningsgildið (ms-1 H-1) er skilgreint sem \(|\tilde{Y}_{v_yF_y}|= |\tilde{v}_y\vec { j} |/|\ tilde{F}_y\vec {j}|\)24, þar sem \(\tilde{v}_y\vec {j}\) er úttaksfléttuhraði handtækisins, og \( \tilde{ F} _y\vec {j }\) er flókinn drifkraftur sem staðsettur er á nærenda rörsins, eins og sýnt er á mynd 2b.Flytjandi vélrænni hreyfanleiki er gefinn upp í desibel (dB) með hámarksgildi sem viðmiðun, þ.e. \(20\log _{10} (|\tilde{Y}|/ |\tilde{Y}_{max}| )\ ), Allar FEM rannsóknir voru gerðar á tíðninni 29,75 kHz.
Hönnun nálarinnar (mynd 3) samanstendur af hefðbundinni 21 gauge ísúðanál (verslunarnúmer: 4665643, Sterican\(^\circledR\), með ytri þvermál 0,8 mm, lengd 120 mm, úr AISI króm-nikkel ryðfríu stáli 304., B. Braun Melsungen AG, Melsungen, Þýskalandi) setti Luer Lock hylki úr plasti úr pólýprópýleni proximal með samsvarandi oddsbreytingu.Nálarrörið er lóðað við bylgjuleiðarann ​​eins og sýnt er á mynd 3b.Bylgjuleiðarinn var prentaður á ryðfríu stáli 3D prentara (EOS Stainless Steel 316L á EOS M 290 3D prentara, 3D Formtech Oy, Jyväskylä, Finnlandi) og síðan fest við Langevin skynjarann ​​með M4 boltum.Langevin transducerinn samanstendur af 8 piezoelectric hringeiningum með tveimur lóðum á hvorum enda.
Fjórar gerðir oddanna (á myndinni), lansettur (L) sem er fáanlegur í verslun og þrjár framleiddar ássamhverfar einsþrepa skábrautir (AX1–3) einkenndust af skálengd (BL) 4, 1,2 og 0,5 mm, í sömu röð.(a) Nærmynd af fullunnum nálaroddinum.(b) Sjónarmið ofan á fjóra pinna sem lóðaðir eru við þrívíddarprentaða bylgjuleiðara og síðan tengdir við Langevin skynjarann ​​með M4 boltum.
Þrjár ássamhverfar skáenda (mynd 3) (TAs Machine Tools Oy) voru framleiddar með skálengd (BL, ákvörðuð á mynd 2a) 4,0, 1,2 og 0,5 mm, sem samsvarar \(\u.þ.b.\) 2\ (^\ circ\), 7\(^\circ\) og 18\(^\circ\).Þyngd bylgjuleiðarans og pennans er 3,4 ± 0,017 g (meðaltal ± SD, n = 4) fyrir ská L og AX1–3, í sömu röð (Quintix\(^\circledR\) 224 Design 2, Sartorius AG, Göttingen, Þýskalandi).Heildarlengd frá nálaroddinum að enda plasthylsunnar er 13,7, 13,3, 13,3, 13,3 cm fyrir skábrautina L og AX1-3 á mynd 3b, í sömu röð.
Fyrir allar nálarstillingar er lengdin frá nálaroddinum að bylgjuleiðaranum (þ.e. lóðasvæði) 4,3 cm og nálarrörið er þannig stillt að skálin snýr upp (þ.e. samsíða Y-ásnum ).), eins og í (mynd 2).
Sérsniðið handrit í MATLAB (R2019a, The MathWorks Inc., Massachusetts, Bandaríkjunum) sem keyrir á tölvu (Latitude 7490, Dell Inc., Texas, Bandaríkjunum) var notað til að mynda línulegt sinusoidal sweepi frá 25 til 35 kHz á 7 sekúndum, breytt í hliðrænt merki með stafrænum til hliðstæða (DA) breyti (Analog Discovery 2, Digilent Inc., Washington, Bandaríkjunum).Hliðræna merkið \(V_0\) (0,5 Vp-p) var síðan magnað með sérstökum útvarpsbylgjur (RF) magnara (Mariachi Oy, Turku, Finnlandi).Lækkandi magnaraspennan \({V_I}\) er send frá RF magnaranum með útgangsviðnám 50 \(\Omega\) til spenni sem er innbyggður í nálarbygginguna með inntaksviðnáminu 50 \(\Omega)\) Langevin transducer (fram og aftan marglaga piezoelectric transducers, hlaðinn massa) eru notaðir til að mynda vélrænar bylgjur.Sérsniði RF magnarinn er búinn tveggja rása standbylgjuaflsmæli (SWR) sem getur greint atvik \({V_I}\) og endurspegla magnaða spennu \(V_R\) í gegnum 300 kHz analog-to-digital (AD) ) breytir (Analog Discovery 2).Örvunarmerkið er amplitude modulated í upphafi og í lok til að koma í veg fyrir ofhleðslu magnarinntaksins með skammvinnum.
Með því að nota sérsniðna forskrift útfærð í MATLAB, tíðnisvarsaðgerðin (AFC), þ.e. gerir ráð fyrir línulegu kyrrstöðu kerfi.Notaðu einnig 20 til 40 kHz bandpasssíu til að fjarlægja óæskilega tíðni frá merkinu.Með vísan til flutningslínukenningarinnar er \(\tilde{H}(f)\) í þessu tilviki jafngilt spennuendurkaststuðlinum, þ.e. \(\rho _{V} \equiv {V_R}/{V_I} \)26 .Þar sem úttaksviðnám magnarans \(Z_0\) samsvarar inntaksviðnám innbyggða spennibreytisins og endurkaststuðullinn \({P_R}/{P_I}\) er lækkaður í \( {V_R }^ 2/{V_I}^2\ ) jafngildir \ (|\rho _{V}|^2\).Í tilviki þar sem krafist er algilds rafafls, reiknaðu atvik \(P_I\) og endurspeglað\(P_R\) afl (W) með því að taka rótmeðaltalsgildi (rms) samsvarandi spennu, til dæmis, fyrir flutningslínu með sinusoidal örvun, \(P = {V}^2/(2Z_0)\)26, þar sem \(Z_0\) jafngildir 50 \(\Omega\).Hægt er að reikna raforkuna sem afhent er til hleðslunnar \(P_T\) (þ.e. innsetts miðilsins) sem \(|P_I – P_R |\) (W RMS) og aflflutningsskilvirkni (PTE) er hægt að skilgreina og gefa upp sem prósenta (%) gefur þannig 27:
Tíðnisvörunin er síðan notuð til að áætla mótaltíðni \(f_{1-3}\) (kHz) stílhönnunarinnar og samsvarandi aflflutningsskilvirkni, \(\text {PTE}_{1{-}3} \ ).FWHM (\(\text {FWHM}_{1{-}3}\), Hz) er áætlað beint frá \(\text {PTE}_{1{-}3}\), frá töflu 1 tíðni \(f_{1-3}\) sem lýst er í .
Aðferð til að mæla tíðni svörun (AFC) á acicular byggingu.Tveggja rása sópsínusmæling25,38 er notuð til að fá tíðnisvarsfallið \(\tilde{H}(f)\) og hvatssvörun þess H(t).\({\mathcal {F}}\) og \({\mathcal {F}}^{-1}\) tákna tölulega styttu Fourier-umbreytinguna og andhverfu umbreytingaraðgerðina, í sömu röð.\(\tilde{G}(f)\) þýðir að merkin tvö eru margfölduð í tíðnisviðinu, td \(\tilde{G}_{XrX}\) þýðir andhverfa skönnun\(\tilde{X} r( f )\) og spennufallsmerki \(\tilde{X}(f)\).
Eins og sýnt er á mynd.5, háhraða myndavél (Phantom V1612, Vision Research Inc., New Jersey, Bandaríkjunum) búin makrólinsu (MP-E 65mm, \(f)/2.8, 1-5 \ (\times\), Canon Inc. ., Tókýó, Japan) voru notaðir til að skrá sveigju nálarodda sem var undir beygjuörvun (ein tíðni, samfelld sinusoid) á tíðninni 27,5–30 kHz.Til að búa til skuggakort var kælt eining af hvítum ljósdíóða með mikilli styrkleika (hlutanúmer: 4052899910881, White Led, 3000 K, 4150 lm, Osram Opto Semiconductors GmbH, Regensburg, Þýskalandi) settur fyrir aftan ská nálarinnar.
Framsýn af tilraunauppsetningunni.Dýpt er mæld frá yfirborði fjölmiðla.Nálarbyggingin er klemmd og fest á vélknúið flutningsborð.Notaðu háhraðamyndavél með linsu með mikilli stækkun (5\(\x) til að mæla sveigju á skástu oddinum.Allar stærðir eru í millimetrum.
Fyrir hverja tegund af nálarbeygju tókum við upp 300 háhraða myndavélaramma með 128 \(\x\) 128 pixlum, hver með staðbundinni upplausn 1/180 mm (\(\u.þ.b.) 5 µm), með tímaupplausn 310.000 rammar á sekúndu.Eins og sést á mynd 6 er hver rammi (1) klipptur (2) þannig að oddurinn er í síðustu línu (neðst) í rammanum og síðan er súlurit myndarinnar (3) reiknað út, þannig að Canny þröskuldar 1 og 2 er hægt að ákvarða.Notaðu síðan Canny28(4) brúngreiningu með því að nota Sobel-operator 3 \(\times\) 3 og reiknaðu út pixlastöðu á undirstúku (merkt \(\mathbf {\times }\)) fyrir öll 300-falda skrefin .Til að ákvarða breidd sveigjunnar í lokin er afleiðan reiknuð út (með miðlægum mismunalgrími) (6) og ramminn sem inniheldur staðbundin öfgar (þ.e. toppur) sveigjunnar (7) er auðkenndur.Eftir sjónræn skoðun á brúninni sem ekki var kavitandi var valið par af ramma (eða tveir rammar aðskildir með hálfu tímabili) (7) og oddsbeygingin mæld (merkt \(\mathbf {\times} \ ) Ofangreint var útfært í Python (v3.8, Python Software Foundation, python.org) með því að nota OpenCV Canny edge uppgötvun reiknirit (v4.5.1, opið tölvusjónasafn, opencv.org) (W, rms) .
Sveigjan á oddinum var mæld með því að nota röð ramma sem tekin voru úr háhraðamyndavél við 310 kHz með 7 þrepa reiknirit (1-7) þar á meðal ramma (1-2), Canny edge uppgötvun (3-4), staðsetningarbrún pixla útreikningur (5) og tímaafleiður þeirra (6), og loks topp-til-topp oddbeyging voru mæld á sjónrænt skoðuð rammapör (7).
Mælingar voru teknar í lofti (22,4-22,9°C), afjónuðu vatni (20,8-21,5°C) og ballistic gelatíni 10% (w/v) (19,7-23,0°C, \(\text {Honeywell}^{ \text { TM}}\) \(\text {Fluka}^{\text {TM}}\) Nautgripa- og svínabeinagelatín fyrir tegund I ballistic Analysis, Honeywell International, Norður-Karólína, Bandaríkjunum).Hitastig var mældur með K-gerð hitaeiningamagnara (AD595, Analog Devices Inc., MA, Bandaríkjunum) og K-gerð hitamæli (Fluke 80PK-1 Bead Probe No. 3648 type-K, Fluke Corporation, Washington, Bandaríkjunum).Frá miðlinum Dýpt var mæld frá yfirborði (sett sem uppruna z-ás) með því að nota lóðrétt vélknúið z-ás stig (8MT50-100BS1-XYZ, Standa Ltd., Vilnius, Litháen) með 5 µm upplausn.fyrir hvert skref.
Þar sem úrtakið var lítið (n = 5) og ekki var hægt að gera ráð fyrir eðlilegu, var notað tveggja úrtak tvíhliða Wilcoxon raðsummupróf (R, v4.0.3, R Foundation for Statistical Computing, r-project .org) til að bera saman magn af dreifni nálaroddi fyrir mismunandi skábrautir.Það voru 3 samanburðir á hverri halla, þannig að Bonferroni leiðrétting var beitt með leiðréttu marktektarstigi 0,017 og villuhlutfalli upp á 5%.
Snúum okkur nú að mynd 7.Við tíðnina 29,75 kHz er beygjan hálfbylgja (\(\lambda_y/2\)) 21-gauge nálar \(\u.þ.b.) 8 mm.Þegar maður nálgast oddinn minnkar beygjubylgjulengdin meðfram skáhorninu.Á oddinum \(\lambda _y/2\) \(\u.þ.b.\) eru þrep upp á 3, 1 og 7 mm fyrir venjulega lensulaga (a), ósamhverfa (b) og ássamhverfa (c) halla einnar nálar , í sömu röð.Þannig þýðir þetta að svið lancetsins er \(\u.þ.b.) 5 mm (vegna þess að tvö plan lancetsins mynda einn punkt29,30), ósamhverfa skábrautin er 7 mm, ósamhverfa skálin er 1 mm.Ásasamhverfar hallar (þyngdarmiðjan helst stöðug, þannig að aðeins veggþykktin pípunnar breytist í raun meðfram brekkunni).
FEM rannsóknir og beiting jöfnna á tíðninni 29,75 kHz.(1) Þegar reiknað er út breytileika beygjuhálfbylgjunnar (\(\lambda_y/2\)) fyrir lancett (a), ósamhverfa (b) og ássamhverfa (c) ská rúmfræði (eins og á mynd 1a,b,c ).Meðalgildi \(\lambda_y/2\) á lancet, ósamhverfum og ásasamhverfum bevels var 5,65, 5,17 og 7,52 mm, í sömu röð.Athugið að oddsþykkt fyrir ósamhverfar og ássamhverfar skábrautir er takmörkuð við \(\u.þ.b.) 50 µm.
Hámarkshreyfanleiki \(|\tilde{Y}_{v_yF_y}|\) er ákjósanlegasta samsetning rörlengdar (TL) og skálengdar (BL) (mynd 8, 9).Fyrir hefðbundna lancet, þar sem stærð hennar er föst, er ákjósanlegur TL \(\u.þ.b.) 29,1 mm (mynd 8).Fyrir ósamhverfar og ássamhverfar skábrautir (mynd 9a, b, í sömu röð), tóku FEM rannsóknir BL frá 1 til 7 mm, þannig að ákjósanlegur TL var frá 26,9 til 28,7 mm (bil 1,8 mm) og frá 27,9 til 29,2 mm (bil 1,3 mm), í sömu röð.Fyrir ósamhverfu hallann (mynd 9a) jókst ákjósanlegur TL línulega, náði hásléttu við BL 4 mm og minnkaði síðan verulega úr BL 5 í 7 mm.Fyrir ássamhverfa bevel (mynd 9b) jókst ákjósanlegur TL línulega með vaxandi BL og varð loks stöðugur við BL frá 6 til 7 mm.Ítarleg rannsókn á ásasamhverfum halla (mynd 9c) leiddi í ljós annað sett af ákjósanlegum TLs við \(\u.þ.b.) 35,1–37,1 mm.Fyrir öll BL er fjarlægðin milli tveggja bestu TLs \(\u.þ.b.\) 8mm (jafngildir \(\lambda_y/2\)).
Lancet sendingarhreyfanleiki við 29,75 kHz.Nálin var sveigjanlega spennt á tíðninni 29,75 kHz og titringur mældur á nálaroddinum og gefinn upp sem magn sendur vélrænni hreyfanleika (dB miðað við hámarksgildi) fyrir TL 26,5-29,5 mm (í 0,1 mm þrepum) .
Parametriskar rannsóknir á FEM á tíðninni 29,75 kHz sýna að flutningshreyfanleiki ássamhverfs odds er minna fyrir áhrifum af breytingu á lengd slöngunnar en ósamhverfa hliðstæða þess.Skurðlengd (BL) og pípulengd (TL) rannsóknir á ósamhverfum (a) og ássamhverfum (b, c) ská rúmfræði í tíðnisviðsrannsókninni með því að nota FEM (jaðarskilyrði eru sýnd á mynd 2).(a, b) TL var á bilinu 26,5 til 29,5 mm (0,1 mm skref) og BL 1–7 mm (0,5 mm skref).(c) Lengdar rannsóknir á ásasamhverfum halla þar á meðal TL 25–40 mm (í 0,05 mm þrepum) og BL 0,1–7 mm (í 0,1 mm þrepum) sem sýna að \(\lambda_y/2\ ) verður að uppfylla kröfur oddsins.hreyfanleg jaðarskilyrði.
Nálarstillingin hefur þrjár eigintíðnir \(f_{1-3}\) skipt í lág-, meðal- og hástillingarsvæði eins og sýnt er í töflu 1. PTE stærðin var skráð eins og sýnt er á mynd.10 og síðan greind á mynd 11. Hér að neðan eru niðurstöður fyrir hvert form svæði:
Dæmigert skráð augnabliks aflflutningsskilvirkni (PTE) amplituds sem fæst með sóptíðni sinusoidal örvun fyrir lansett (L) og ásasamhverfa skábraut AX1-3 í lofti, vatni og gelatíni á 20 mm dýpi.Einhliða litróf eru sýnd.Mæld tíðni svörun (sýnataka við 300 kHz) var lágpassíusíað og síðan minnkað um stuðulinn 200 fyrir mótagreiningu.Hlutfall merkis og hávaða er \(\le\) 45 dB.PTE fasar (fjólubláar punktalínur) eru sýndar í gráðum (\(^{\circ}\)).
Svörunargreiningin (meðaltal ± staðalfrávik, n = 5) sýnd á mynd 10, fyrir brekkur L og AX1-3, í lofti, vatni og 10% gelatíni (dýpt 20 mm), með (efst) þrjú mótasvæði ( lág, mið og há) og samsvarandi tíðni þeirra\(f_{1-3 }\) (kHz), (meðaltal) orkunýtni \(\text {PTE}_{1{-}3}\) Reiknuð með jafngildum .(4) og (neðst) í fullri breidd við hálfa hámarksmælingu \(\text {FWHM}_{1{-}3}\) (Hz), í sömu röð.Athugið að bandbreiddarmælingunni var sleppt þegar lágt PTE var skráð, þ.e. \(\text {FWHM}_{1}\) ef um AX2 halla er að ræða.\(f_2\) hamurinn reyndist hentugur til að bera saman hallabeygjur, þar sem hann sýndi mesta skilvirkni aflflutnings (\(\text {PTE}_{2}\)), allt að 99%.
Fyrsta mótasvæðið: \(f_1\) fer ekki mikið eftir tegund miðils sem sett er inn, heldur fer það eftir rúmfræði halla.\(f_1\) minnkar með minnkandi skálengd (27,1, 26,2 og 25,9 kHz í lofti fyrir AX1-3, í sömu röð).Svæðismeðaltöl \(\text {PTE}_{1}\) og \(\text {FWHM}_{1}\) eru \(\approx\) 81% og 230 Hz í sömu röð.\(\text {FWHM}_{1}\) hefur hæsta gelatíninnihaldið í Lancet (L, 473 Hz).Athugaðu að \(\text {FWHM}_{1}\) AX2 í gelatíni var ekki hægt að meta vegna lágs skráðrar FRF amplitude.
Annað aðferðasvæðið: \(f_2\) fer eftir gerð efnisins sem sett er inn og skábrautinni.Meðalgildi \(f_2\) eru 29,1, 27,9 og 28,5 kHz í lofti, vatni og gelatíni, í sömu röð.Þetta mótasvæði sýndi einnig háan PTE upp á 99%, hæsta allra hópa sem mæld var, með svæðismeðaltal upp á 84%.\(\text {FWHM}_{2}\) hefur svæðismeðaltal upp á \(\u.þ.b.\) 910 Hz.
Þriðja stillingarsvæði: tíðni \(f_3\) fer eftir gerð efnisins og skábraut.Meðalgildi \(f_3\) eru 32,0, 31,0 og 31,3 kHz í lofti, vatni og gelatíni, í sömu röð.\(\text {PTE}_{3}\) svæðismeðaltalið var \(\u.þ.b.\) 74%, það lægsta af einhverju svæði.Svæðismeðaltalið \(\text {FWHM}_{3}\) er \(\u.þ.b.\) 1085 Hz, sem er hærra en fyrsta og annað svæði.
       Eftirfarandi vísar til mynd.12 og töflu 2. Spýtan (L) sveigðist mest (með mikilli þýðingu fyrir alla odd, \(p<\) 0,017) bæði í lofti og vatni (mynd 12a), og náði hæsta DPR (allt að 220 µm/) W í lofti). 12 og töflu 2. Spýtan (L) sveigðist mest (með mikilli þýðingu fyrir alla odd, \(p<\) 0,017) bæði í lofti og vatni (mynd 12a), og náði hæsta DPR (allt að 220 µm/) W í lofti). Следующее относится к рисунку 12 и таблице 2. Ланцет (L) отклонялся больше всего для выснаюкой для с ов, \(p<\) 0,017) как в воздухе, так и в воде (рис. 12а), достигая самого высокого DPR . Eftirfarandi á við um mynd 12 og töflu 2. Lancet (L) sveigðist mest (með mikilli þýðingu fyrir alla odd, \(p<\) 0,017) bæði í lofti og vatni (Mynd 12a), og náði hæsta DPR.(gera 220 μm/W í lofti).Smt.Mynd 12 og Tafla 2 hér að neðan.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，徉．（圌，高DPR （在空气中高达220 µm/W）.柳叶刀(L) hefur mesta sveigju í lofti og vatni (对所记尖端可以高电影性,\(p<\) 0,017) (图12a), og náði hæstu DPR (allt að 220/W í µm) lofti). Ланцет (L) отклонялся больше всего (высокая значимость для всех наконечников, \(p<\) 0,017) á возидух, á 2 ибольшего DPR (að 220 мкм/Вт в воздухе). Lancet (L) sveigðist mest (mikilvægi fyrir alla odda, \(p<\) 0,017) í lofti og vatni (Mynd 12a), og náði hæsta DPR (allt að 220 µm/W í lofti). Í lofti sveigðist AX1, sem hafði hærra BL, hærra en AX2–3 (með marktekt, \(p<\) 0,017), en AX3 (sem hafði lægsta BL) sveigðist meira en AX2 með DPR upp á 190 µm/W. Í lofti sveigðist AX1, sem hafði hærra BL, hærra en AX2–3 (með marktekt, \(p<\) 0,017), en AX3 (sem hafði lægsta BL) sveigðist meira en AX2 með DPR upp á 190 µm/W. В воздухе AX1 с более высоким BL отклонялся выше, чем AX2–3 (со значимостью \(p<\) 0,017), мскада кон онялся больше, чем AX2 с DPR 190 мкм/Вт. Í lofti sveigðist AX1 með hærra BL hærra en AX2–3 (með marktekt \(p<\) 0,017), en AX3 (með lægsta BL) sveigðist meira en AX2 með 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．AX，轈倽AX，轈彉），转偏转大于AX2，DPR 为190 µm/W . Í lofti er sveigjan AX1 með hærra BL meiri en AX2-3 (verulega, \(p<\) 0,017), og sveigjan AX3 (með lægsta BL) er meiri en AX2, DPR er 190 µm/W. В воздухе AX1 с более высоким BL отклоняется больше, чем AX2-3 (значимо, \(p<\) 0,017), тогда косак мы кол тся больше, чем AX2 с DPR 190 мкм/Вт. Í lofti sveigir AX1 með hærri BL meira en AX2-3 (marktækt, \(p<\) 0,017), en AX3 (með lægsta BL) sveigir meira en AX2 með DPR 190 µm/W.Við 20 mm vatn var sveigjan og PTE AX1–3 ekki marktækt ólík (\(p>\) 0,017).Magn PTE í vatni (90,2–98,4%) var almennt hærra en í lofti (56–77,5%) (Mynd 12c) og fyrirbæri kavitation kom fram í tilrauninni í vatni (Mynd 13, sjá einnig viðbót upplýsingar).
Magn oddssveigju (meðaltal ± SD, n = 5) mæld fyrir skábraut L og AX1-3 í lofti og vatni (dýpi 20 mm) sýnir áhrif þess að breyta ská rúmfræði.Mælingarnar voru fengnar með samfelldri eintíðni sinusoidal örvun.(a) Frávik frá hámarki til hámarks (\(u_y\vec {j}\)) á oddinum, mæld við (b) hverrar tíðni þeirra \(f_2\).(c) Aflflutningsskilvirkni (PTE, RMS, %) jöfnunnar.(4) og (d) Sveigjuaflsstuðull (DPR, µm/W) reiknaður sem frávik frá toppi til topps og sent rafafl \(P_T\) (Wrms).
Dæmigerð háhraða myndavélarskuggamynd sem sýnir frávik frá toppi til topps (grænar og rauðar punktalínur) á spýtu (L) og ásasamhverfum þjórfé (AX1–3) í vatni (20 mm dýpi) yfir hálfa lotu.hringrás, á örvunartíðni \(f_2\) (sýnatökutíðni 310 kHz).Grátónamyndin sem tekin er hefur stærðina 128×128 pixla og pixlastærðina \(\u.þ.b.\) 5 µm.Myndband er að finna í viðbótarupplýsingum.
Þannig gerðum við líkan fyrir breytinguna á beygjubylgjulengdinni (Mynd 7) og reiknuðum út framseljanlegan vélrænan hreyfanleika fyrir samsetningar pípulengdar og skurðar (Mynd 8, 9) fyrir hefðbundna lancet, ósamhverfa og ásasamhverfa skáhalla af rúmfræðilegum formum.Byggt á því síðarnefnda áætluðum við bestu fjarlægðina 43 mm (eða \(\u.þ.b.) 2,75\(\lambda _y\) við 29,75 kHz) frá oddinum að suðunni, eins og sýnt er á mynd 5, og gerðum Þrír ásasamhverfar skálar með mismunandi skálengd.Við auðkenndum síðan tíðnihegðun þeirra í lofti, vatni og 10% (w/v) ballistic gelatíni samanborið við hefðbundnar lansettur (myndir 10, 11) og ákváðum þann hátt sem hentaði best til samanburðar á skábeygju.Að lokum mældum við oddbeygju með því að beygja bylgju í lofti og vatni á 20 mm dýpi og mældum aflflutningsskilvirkni (PTE, %) og sveigjuaflsstuðul (DPR, µm/W) innsetningarmiðilsins fyrir hverja skábraut.hyrndur gerð (mynd 12).
Sýnt hefur verið fram á að ská rúmfræði nálar hefur áhrif á magn afbeygingar nálaroddar.Spýtan náði hæstu sveigju og hæstu DPR samanborið við ásasamhverfu ská með lægri meðalbeygju (mynd 12).4 mm ásasamhverfa skánin (AX1) með lengstu skálin náði tölfræðilega marktækri hámarkssveigju í lofti samanborið við hinar ásasamhverfu nálarnar (AX2–3) (\(p < 0,017\), tafla 2), en ekki var marktækur munur á því. .sést þegar nálin er sett í vatn.Það er því enginn augljós kostur við að hafa lengri beygjulengd hvað varðar hámarkssveigju á oddinum.Með þetta í huga kemur í ljós að rúmfræði beygjunnar sem rannsakað er í þessari rannsókn hefur meiri áhrif á magn sveigjunnar en lengd skábrautarinnar.Þetta getur verið vegna beygjustífleika, td eftir heildarþykkt efnisins sem beygt er og hönnun nálarinnar.
Í tilraunarannsóknum er stærð endurkastaðrar beygjubylgju fyrir áhrifum af jaðarskilyrðum oddsins.Þegar nálaroddinum er stungið í vatn og gelatín er \(\text {PTE}_{2}\) \(\u.þ.b.\) 95% og \(\text {PTE}_{ 2}\) \) (\text {PTE}_{ 2}\) gildin eru 73% og 77% fyrir (\text {PTE}_{1}\) og \(\text {PTE}_{3}\), í sömu röð (mynd 11).Þetta gefur til kynna að hámarksflutningur á hljóðorku til steypumiðilsins, þ.e. vatn eða gelatín, eigi sér stað við \(f_2\).Svipuð hegðun kom fram í fyrri rannsókn31 með því að nota einfaldari uppsetningu tækja á 41-43 kHz tíðnisviðinu, þar sem höfundar sýndu fram á háð endurkaststuðull spennu á vélrænni stuðul innfellingarmiðilsins.Skurðdýpt32 og vélrænni eiginleikar vefsins veita vélrænu álagi á nálina og er því búist við að þau hafi áhrif á ómunarhegðun UZEFNAB.Þannig er hægt að nota ómun mælingar reiknirit (td 17, 18, 33) til að hámarka hljóðaflið sem skilar sér í gegnum nálina.
Eftirlíking á beygjubylgjulengdum (Mynd 7) sýnir að ássamhverfur oddurinn er burðarvirki stífari (þ.e. stífari í beygingu) en lansettan og ósamhverfa skálínan.Byggt á (1) og með því að nota þekkt hraða-tíðnitengsl, áætlum við beygjustífleika á nálaroddinum sem \(\um það bil) 200, 20 og 1500 MPa fyrir lancet, ósamhverf og axial hallaplan, í sömu röð.Þetta samsvarar \(\lambda_y\) af \(\u.þ.b.\) 5,3, 1,7 og 14,2 mm, í sömu röð, við 29,75 kHz (mynd 7a–c).Með hliðsjón af klínísku öryggi meðan á USeFNAB stendur, ætti að meta áhrif rúmfræði á burðarstífleika hallaplansins34.
Rannsókn á skástærðum miðað við rörlengdina (mynd 9) sýndi að ákjósanlegasta flutningssviðið var hærra fyrir ósamhverfu skábrautina (1,8 mm) en fyrir ássamhverfu skábrautina (1,3 mm).Auk þess er hreyfanleiki stöðugur við \(\u.þ.b.) frá 4 til 4,5 mm og frá 6 til 7 mm fyrir ósamhverfar halla og ássamhverfar halla, í sömu röð (mynd 9a, b).Hagnýt þýðing þessarar uppgötvunar kemur fram í framleiðsluvikmörkum, til dæmis getur lægra svið ákjósanlegra TL þýtt að meiri lengdarnákvæmni er nauðsynleg.Jafnframt veitir hreyfanleikahásléttan meira þol fyrir vali á lengd dýfu á tiltekinni tíðni án teljandi áhrifa á hreyfanleika.
Rannsóknin felur í sér eftirfarandi takmarkanir.Bein mæling á nálarbeygju með því að nota brúngreiningu og háhraðamyndgreiningu (Mynd 12) þýðir að við erum takmörkuð við sjónrænt gagnsæ efni eins og loft og vatn.Við viljum líka benda á að við notuðum ekki tilraunir til að prófa herma flutningshreyfanleika og öfugt, heldur notuðum FEM rannsóknir til að ákvarða ákjósanlega lengd fyrir nálarframleiðslu.Með tilliti til hagnýtra takmarkana er lengd spjótsins frá odd að ermi \(\u.þ.b.) 0,4 cm lengri en aðrar nálar (AX1-3), sjá mynd.3b.Þetta getur haft áhrif á formsvörun nálarhönnunarinnar.Að auki getur lögun og rúmmál lóðmálms í lok bylgjuleiðarapinna (sjá mynd 3) haft áhrif á vélrænni viðnám pinnahönnunarinnar, sem leiðir til villur í vélrænni viðnám og beygjuhegðun.
Að lokum höfum við sýnt fram á að tilraunabeygju rúmfræðin hefur áhrif á magn sveigju í USeFNAB.Ef meiri sveigja myndi hafa jákvæð áhrif á áhrif nálarinnar á vef, svo sem skilvirkni eftir göt, þá er hægt að mæla með hefðbundnum lansettu í USeFNAB þar sem það veitir hámarks sveigju á sama tíma og viðheldur fullnægjandi stífleika burðaroddsins..Þar að auki hefur nýleg rannsókn35 sýnt að meiri sveigjanleiki í oddinum getur aukið líffræðileg áhrif eins og kavitation, sem getur auðveldað þróun lágmarks ífarandi skurðaðgerða.Í ljósi þess að sýnt hefur verið fram á að aukið heildarhljóðafl eykur fjölda vefjasýni í USeFNAB13, er þörf á frekari megindlegum rannsóknum á magni og gæðum sýna til að meta nákvæman klínískan ávinning af rannsökuðu nálarrúmfræðinni.