Go raibh maith agat as cuairt a thabhairt ar nature.com. Tá tacaíocht theoranta do CSS sa leagan brabhsálaí atá in úsáid agat. Chun an taithí is fearr a fháil, molaimid duit an leagan is déanaí den bhrabhsálaí a úsáid (nó an modh comhoiriúnachta a mhúchadh in Internet Explorer). Ina theannta sin, chun tacaíocht leanúnach a chinntiú, ní bheidh stíleanna ná JavaScript san áireamh ar an suíomh seo.
Is féidir le gluaiseacht orgán agus fíochán earráidí a chruthú i suíomh X-ghathanna le linn radaiteiripe. Dá bhrí sin, tá gá le hábhair a bhfuil airíonna meicniúla agus radaiolaíocha coibhéiseacha fíocháin acu chun gluaiseacht orgán a aithris chun radaiteiripe a bharrfheabhsú. Mar sin féin, is dúshlán fós é forbairt ábhar den sórt sin. Tá airíonna ag hidrigéil alginate cosúil le hairíonna an mhaitrís eachtarcheallaigh, rud a fhágann go bhfuil siad gealladh fúthu mar ábhair choibhéiseacha fíocháin. Sa staidéar seo, sintéisíodh cúr hidrigéil alginate leis na hairíonna meicniúla agus radaiolaíocha inmhianaithe trí scaoileadh Ca2+ in situ. Rialaíodh an cóimheas aeir-go-toirt go cúramach chun cúr hidrigéil a fháil le hairíonna meicniúla agus radaiolaíocha sainithe. Saintréithíodh macra- agus micrea-mhoirfeolaíocht na n-ábhar, agus rinneadh staidéar ar iompar na gcúr hidrigéil faoi chomhbhrú. Meastar na hairíonna radaiolaíocha go teoiriciúil agus fíoraíodh iad go turgnamhach ag baint úsáide as tomagrafaíocht ríomhairithe. Léiríonn an staidéar seo forbairt amach anseo ábhar coibhéiseach fíocháin is féidir a úsáid chun dáileog radaíochta a bharrfheabhsú agus rialú cáilíochta le linn radaiteiripe.
Is cóireáil choitianta ailse í radaiteiripe1. Is minic a bhíonn earráidí i suíomh X-ghathanna le linn radaiteiripe2 mar thoradh ar ghluaiseacht orgán agus fíochán, rud a d’fhéadfadh a bheith ina chúis le tearcchóireáil an meall agus ró-nochtadh cealla sláintiúla máguaird do radaíocht neamhriachtanach. Tá an cumas gluaiseacht orgán agus fíochán a thuar ríthábhachtach chun earráidí logánaithe meall a íoslaghdú. Dhírigh an staidéar seo ar na scamhóga, ós rud é go dtéann siad faoi dhífhoirmíochtaí agus gluaiseachtaí suntasacha nuair a análann othair le linn radaiteiripe. Forbraíodh agus cuireadh i bhfeidhm samhlacha eilimintí críochta éagsúla chun gluaiseacht scamhóga an duine3,4,5 a insamhladh. Mar sin féin, bíonn geoiméadrachtaí casta ag orgáin agus fíocháin an duine agus bíonn siad an-spleách ar an othar. Dá bhrí sin, tá ábhair a bhfuil airíonna coibhéiseacha fíocháin acu an-úsáideach chun samhlacha fisiceacha a fhorbairt chun samhlacha teoiriciúla a bhailíochtú, cóireáil leighis fheabhsaithe a éascú, agus chun críocha oideachais leighis.
Tá aird mhór tugtha ar fhorbairt ábhar atá ag aithris fíochán bog chun geoiméadrachtaí struchtúracha seachtracha agus inmheánacha casta a bhaint amach toisc gur féidir lena neamhréireachtaí meicniúla dúchasacha teipeanna a bheith mar thoradh orthu in iarratais sprice6,7. Is dúshlán suntasach é samhaltú bithmheicnic chasta fíochán scamhógach, a chomhcheanglaíonn bogacht mhór, leaisteachas agus tréscaoilteacht struchtúrach, maidir le samhlacha a fhorbairt a atáirgeann scamhóg an duine go cruinn. Tá comhtháthú agus meaitseáil airíonna meicniúla agus radaiolaíocha ríthábhachtach chun go bhfeidhmeoidh samhlacha scamhógach go héifeachtach in idirghabhálacha teiripeacha. Tá sé cruthaithe go bhfuil monarú breiseán éifeachtach i bhforbairt samhlacha atá sainiúil don othar, rud a chuireann ar chumas fréamhshamhlú tapa dearaí casta. D'fhorbair Shin et al.8 samhail scamhógach in-athchruthaithe, in-dífhoirmithe le haerbhealaí priontáilte 3D. D'fhorbair Haselaar et al.9 samhail taibhse atá an-chosúil le fíor-othair le haghaidh measúnú cáilíochta íomhá agus modhanna fíoraithe suímh le haghaidh radaiteiripe. D'fhorbair Hong et al10 samhail CT cófra ag baint úsáide as priontáil 3D agus teicneolaíocht réitigh silicone chun déine CT léasanna scamhógacha éagsúla a atáirgeadh chun cruinneas an chainníochtaithe a mheas. Mar sin féin, is minic a dhéantar na fréamhshamhlacha seo as ábhair a bhfuil a n-airíonna éifeachtacha an-difriúil ó airíonna fíocháin scamhóg.
Faoi láthair, is as cúr silicone nó polaiúireatáin a dhéantar formhór na dtaibhsí scamhógacha, nach bhfuil chomh maith le hairíonna meicniúla agus radaiolaíocha atá ag fíor-pharaincíma scamhógach.12,13 Tá hidrigéil alginate bith-chomhoiriúnach agus úsáidtear go forleathan iad in innealtóireacht fíocháin mar gheall ar a n-airíonna meicniúla inchoigeartaithe.14 Mar sin féin, is dúshlán turgnamhach fós é an comhsheasmhacht thar a bheith bog, cosúil le cúr a atáirgeadh atá riachtanach do thaibhsí scamhógacha a dhéanann aithris chruinn ar leaisteachas agus ar struchtúr líonta fíocháin scamhógacha.
Sa staidéar seo, glacadh leis gur ábhar leaisteach aonchineálach é fíochán scamhógach. Tuairiscítear gurb é 1.06 g/cm3 dlús fhíochán scamhógach an duine (\(\:\rho\:\)), agus gurb é 0.26 g/cm315 dlús na scamhóg atá líonta le teannas. Fuarthas raon leathan luachanna modúl Young (MY) fíocháin scamhógach ag baint úsáide as modhanna turgnamhacha éagsúla. Thomhais Lai-Fook et al. 16 YM scamhógach an duine le líonta aonfhoirmeach ag 0.42–6.72 kPa. D'úsáid Goss et al. 17 leaisteachas maighnéadach athshondais agus thuairiscigh siad YM de 2.17 kPa. Thuairiscigh Liu et al. 18 YM tomhaiste go díreach de 0.03–57.2 kPa. Mheas Ilegbusi et al. 19 gurbh é 0.1–2.7 kPa an YM bunaithe ar shonraí CT 4D a fuarthas ó othair roghnaithe.
Maidir le hairíonna radaiolaíocha na scamhóg, úsáidtear roinnt paraiméadair chun cur síos a dhéanamh ar iompar idirghníomhaíochta fíochán scamhógach le X-ghathanna, lena n-áirítear an comhdhéanamh eiliminteach, dlús leictreon (\(\:{\rho\:}_{e}\)), uimhir adamhach éifeachtach (\(\:{Z}_{eff}\)), meánfhuinneamh spreagtha (\(\:I\)), comhéifeacht maolaithe maise (\(\:\:\:/\rho\:\)) agus aonad Hounsfield (HU), atá gaolmhar go díreach le \(\:\mu\:/\rho\:\).
Sainmhínítear dlús leictreon \(\:{\rho\:}_{e}\) mar líon na leictreon in aghaidh an aonaid toirte agus ríomhtar é mar seo a leanas:
áit a seasann \(\:\rho\:\) do dhlús an ábhair i g/cm3, \(\:{N}_{A}\) do tairiseach Avogadro, \(\:{w}_{i}\) don chodán maise, \(\:{Z}_{i}\) don uimhir adamhach, agus \(\:{A}_{i}\) don mheáchan adamhach den i-ú dúil.
Tá baint dhíreach ag an uimhir adamhach le nádúr an idirghníomhaíochta radaíochta laistigh den ábhar. I gcás comhdhúile agus meascán ina bhfuil roinnt eilimintí (m.sh., fabraicí), ní mór an uimhir adamhach éifeachtach \(\:{Z}_{eff}\) a ríomh. Mhol Murthy et al. an fhoirmle 20:
Déanann an meánfhuinneamh spreagtha \(\:I\) cur síos ar cé chomh héasca is a ionsúnn an t-ábhar sprice fuinneamh cinéiteach na gcáithníní treáiteacha. Ní dhéanann sé cur síos ach ar airíonna an ábhair sprice agus níl baint ar bith aige le hairíonna na gcáithníní. Is féidir \(\:I\) a ríomh trí riail shuimithe Bragg a chur i bhfeidhm:
Déanann an comhéifeacht maolaithe maise _(_:\mu\:/_rho\:\) cur síos ar threá agus scaoileadh fuinnimh fótón san ábhar sprice. Is féidir é a ríomh ag baint úsáide as an bhfoirmle seo a leanas:
I gcás ina seasann \(\:x\) do thiús an ábhair, \(\:{I}_{0}\) do dhéine an tsolais teagmhais, agus \(\:I\) do dhéine an fhótóin tar éis dó dul isteach san ábhar. Is féidir sonraí \(\:\mu\:/\rho\:\) a fháil go díreach ó Bhonn Sonraí Tagartha Caighdeán NIST 12621. Is féidir luachanna \(\:\:\:/\rho\:\) do mheascáin agus do chomhdhúile a dhíorthú ag baint úsáide as an riail suimithe mar seo a leanas:
Is aonad caighdeánaithe gan toise é HU chun dlús raidió a thomhas i léirmhíniú sonraí tomagrafaíochta ríomhairithe (CT), a chlaochlaítear go líneach ón gcomhéifeacht maolaithe tomhaiste \(\:\mu\:\). Sainmhínítear é mar:
áit a seasann \(\:{\mu\:}_{water}\) do chomhéifeacht maolaithe an uisce, agus seasann \(\:{\mu\:}_{air}\) do chomhéifeacht maolaithe an aeir. Dá bhrí sin, ó fhoirmle (6) feicimid gurb é 0 luach HU an uisce, agus gurb é -1000 luach HU an aeir. Tá luach HU scamhóga an duine idir -600 agus -70022.
Forbraíodh roinnt ábhar coibhéiseach fíocháin. D'fhorbair Griffith et al. 23 samhail choibhéiseach fíocháin den chorp daonna déanta as polaúireatán (PU) lenar cuireadh tiúchain éagsúla de charbónáit chailciam (CaCO3) chun comhéifeachtaí maolaithe líneacha orgán daonna éagsúla, lena n-áirítear scamhóg an duine, a insamhladh, agus tugadh Griffith ar an tsamhail. Chuir Taylor24 dara samhail choibhéiseach fíocháin scamhóg i láthair a d'fhorbair Saotharlann Náisiúnta Lawrence Livermore (LLNL), ar a dtugtar LLLL1. D'fhorbair Traub et al.25 ionadach nua fíocháin scamhóg ag baint úsáide as Foamex XRS-272 ina bhfuil 5.25% CaCO3 mar fheabhsaitheoir feidhmíochta, ar a tugadh ALT2. Taispeánann Táblaí 1 agus 2 comparáid idir \(\:\rho\:\), \(\:{\rho\:}_{e}\), \(\:{Z}_{eff}\), \(\:I\) agus na comhéifeachtaí maolaithe maise don scamhóg dhaonna (ICRU-44) agus na samhlacha coibhéiseacha fíocháin thuas.
In ainneoin na n-airíonna radaiolaíocha den scoth a baineadh amach, is as cúr polaistiréine a dhéantar beagnach gach ábhar samhailteach, rud a chiallaíonn nach féidir le hairíonna meicniúla na n-ábhar seo a bheith chomh hiontach le hairíonna scamhóga an duine. Tá modúl Young (YM) cúr polaistiréine thart ar 500 kPa, atá i bhfad ó bheith idéalach i gcomparáid le scamhóga an duine gnáth (thart ar 5-10 kPa). Dá bhrí sin, is gá ábhar nua a fhorbairt a fhéadfaidh freastal ar shaintréithe meicniúla agus radaiolaíocha scamhóga an duine fíor.
Úsáidtear hidrigéil go forleathan san innealtóireacht fíocháin. Tá a struchtúr agus a n-airíonna cosúil leis an maitrís eachtarcheallach (ECM) agus is furasta iad a choigeartú. Sa staidéar seo, roghnaíodh alginate sóidiam íon mar an bhithábhar chun cúr a ullmhú. Tá hidrigéil alginate bith-chomhoiriúnach agus úsáidtear go forleathan iad san innealtóireacht fíocháin mar gheall ar a n-airíonna meicniúla inchoigeartaithe. Ligeann comhdhéanamh eiliminteach alginate sóidiam (C6H7NaO6)n agus láithreacht Ca2+ gur féidir a airíonna radaiolaíocha a choigeartú de réir mar is gá. Déanann an teaglaim seo d'airíonna meicniúla agus radaiolaíocha inchoigeartaithe hidrigéil alginate oiriúnach dár staidéar. Ar ndóigh, tá teorainneacha ag baint le hidrigéil alginate freisin, go háirithe i dtéarmaí cobhsaíochta fadtéarmach le linn timthriallta riospráide insamhalta. Dá bhrí sin, tá gá le feabhsuithe breise agus táthar ag súil leo i staidéir amach anseo chun aghaidh a thabhairt ar na teorainneacha seo.
Sa saothar seo, d’fhorbraíomar ábhar cúr hidrigéil alginate le luachanna rho inrialaithe, leaisteachas, agus airíonna radaiolaíocha cosúil le luachanna fíochán scamhógach an duine. Cuirfidh an staidéar seo réiteach ginearálta ar fáil chun fantaim cosúil le fíochán a mhonarú le hairíonna leaisteacha agus radaiolaíocha inchoigeartaithe. Is féidir airíonna an ábhair a oiriúnú go héasca d’aon fhíochán agus orgán daonna.
Ríomhadh an cóimheas sprice idir aer agus toirt an chúir hidrigéil bunaithe ar raon HU scamhóga an duine (-600 go -700). Glacadh leis gur meascán simplí d'aer agus hidrigéil algináite sintéiseach a bhí sa chúr. Ag baint úsáide as riail shimplí suimithe d'eilimintí aonair \(\:\mu\:/\rho\:\), d'fhéadfaí codán toirte an aeir agus cóimheas toirte an hidrigéil algináite sintéisithe a ríomh.
Ullmhaíodh cúr hidrigéil alginate ag baint úsáide as alginate sóidiam (Uimhir Chuid W201502), CaCO3 (Uimhir Chuid 795445, MW: 100.09), agus GDL (Uimhir Chuid G4750, MW: 178.14) a ceannaíodh ó Sigma-Aldrich Company, St. Louis, MO. Ceannaíodh Sulfáit Éitear Lauryl Sóidiam 70% (SLES 70) ó Renowned Trading LLC. Baineadh úsáid as uisce dí-ianaithe sa phróiseas ullmhúcháin cúr. Tuaslagadh alginate sóidiam in uisce dí-ianaithe ag teocht an tseomra le corraigh leanúnach (600 rpm) go dtí gur fuarthas tuaslagán tréshoilseach buí aonchineálach. Baineadh úsáid as CaCO3 i gcomhar le GDL mar fhoinse Ca2+ chun geiliú a thionscnamh. Baineadh úsáid as SLES 70 mar shurfachtán chun struchtúr scagach a fhoirmiú taobh istigh den hidrigéil. Coinníodh tiúchan an alginate ag 5% agus coinníodh an cóimheas mólar Ca2+:-COOH ag 0.18. Coinníodh an cóimheas mólar CaCO3:GDL ag 0.5 freisin le linn ullmhúcháin an chúir chun pH neodrach a choinneáil. Is é 26 an luach. Cuireadh 2% de réir toirte de SLES 70 leis na samplaí uile. Baineadh úsáid as beicéar le clúdach chun cóimheas meascáin an tuaslagáin agus an aeir a rialú. Ba é 140 ml toirt iomlán an bhicéara. Bunaithe ar thorthaí an ríofa teoiriciúil, cuireadh toirteanna difriúla den mheascán (50 ml, 100 ml, 110 ml) leis an mbicéar chun meascadh le haer. Dearadh an sampla ina raibh 50 ml den mheascán chun meascadh le haer leordhóthanach, agus rialaíodh an cóimheas toirte aeir sna dhá shampla eile. Ar dtús, cuireadh SLES 70 leis an tuaslagán alginate agus corraíodh le corraitheoir leictreach é go dtí go raibh sé measctha go hiomlán. Ansin, cuireadh an fionraí CaCO3 leis an meascán agus corraíodh go leanúnach é go dtí go raibh an meascán measctha go hiomlán, nuair a d'athraigh a dhath go bán. Ar deireadh, cuireadh an tuaslagán GDL leis an meascán chun glóthú a thionscnamh, agus coinníodh corraigh mheicniúil ar feadh an phróisis. I gcás an tsampla ina raibh 50 ml den mheascán, stopadh an corraigh mheicniúil nuair a stop toirt an mheascáin ag athrú. I gcás na samplaí ina raibh 100 ml agus 110 ml den mheascán, stopadh an corraigh mheicniúil nuair a líon an meascán an beicéar. Rinneamar iarracht freisin cúr hidrogel a ullmhú le toirt idir 50 ml agus 100 ml. Breathnaíodh éagobhsaíocht struchtúrach an chúir, áfach, toisc go raibh sé ag luainiú idir staid mheascadh iomlán an aeir agus staid rialaithe toirte an aeir, rud a d’fhág go raibh rialú toirte neamhréireach ann. Thug an éagobhsaíocht seo éiginnteacht isteach sna ríomhanna, agus dá bhrí sin níor cuireadh an raon toirte seo san áireamh sa staidéar seo.
Ríomhtar dlús \(\:\rho\:\) cúr hidrigéil trí mhais \(\:m\) agus toirt \(\:V\) sampla cúr hidrigéil a thomhas.
Fuarthas íomhánna micreascópacha optúla de chúr hidrigineacha ag baint úsáide as ceamara Zeiss Axio Observer A1. Baineadh úsáid as bogearraí ImageJ chun líon agus dáileadh méide na bpoll i sampla i limistéar áirithe a ríomh bunaithe ar na híomhánna a fuarthas. Glactar leis go bhfuil cruth ciorclach ar na poll.
Chun airíonna meicniúla na gcúr hidrigéil alginate a imscrúdú, rinneadh tástálacha comhbhrúite aon-aiseach ag baint úsáide as meaisín sraith TESTRESOURCES 100. Gearradh na samplaí i mbloic dronuilleogacha agus tomhaiseadh toisí na mbloc chun na struis agus na stráin a ríomh. Socraíodh luas an chrosaire ag 10 mm/nóim. Rinneadh tástáil ar thrí shampla do gach sampla agus ríomhadh an meán agus an diall caighdeánach ó na torthaí. Dhírigh an staidéar seo ar airíonna meicniúla comhbhrúiteacha na gcúr hidrigéil alginate ós rud é go mbíonn an fíochán scamhógach faoi réir fórsaí comhbhrúiteacha ag céim áirithe den timthriall riospráide. Tá an inleathnú ríthábhachtach ar ndóigh, go háirithe chun iompar dinimiciúil iomlán an fhíocháin scamhógach a léiriú agus déanfar imscrúdú air seo i staidéir amach anseo.
Scanadh na samplaí cúr hidrogel ullmhaithe ar scanóir CT dé-chainéil Siemens SOMATOM Drive. Socraíodh na paraiméadair scanadh mar seo a leanas: 40 mAs, 120 kVp agus tiús slisne 1 mm. Rinneadh anailís ar na comhaid DICOM a lean as ag baint úsáide as bogearraí MicroDicom DICOM Viewer chun luachanna HU 5 thrasghearradh de gach sampla a anailísiú. Rinneadh comparáid idir na luachanna HU a fuarthas trí CT agus ríomhanna teoiriciúla bunaithe ar shonraí dlúis na samplaí.
Is é aidhm an staidéir seo réabhlóid a dhéanamh ar mhonarú samhlacha orgán aonair agus fíochán bitheolaíoch saorga trí ábhair bhoga a innealtóireacht. Tá sé tábhachtach ábhair a fhorbairt a bhfuil airíonna meicniúla agus radaiolaíocha acu a mheaitseálann meicnic oibre scamhóga an duine le haghaidh feidhmeanna spriocdhírithe amhail feabhas a chur ar oiliúint leighis, pleanáil mháinliachta, agus pleanáil radaiteiripe. I bhFíor 1A, phlotaíomar an neamhréireacht idir airíonna meicniúla agus radaiolaíocha ábhar bog a úsáidtear go hiondúil chun samhlacha scamhóg an duine a mhonarú. Go dtí seo, forbraíodh ábhair a léiríonn na hairíonna radaiolaíocha inmhianaithe, ach ní chomhlíonann a n-airíonna meicniúla na ceanglais inmhianaithe. Is iad cúr polaiúireatáin agus rubar na hábhair is forleithne a úsáidtear chun samhlacha scamhóg an duine in-dhífhoirmithe a mhonarú. De ghnáth, bíonn airíonna meicniúla cúr polaiúireatáin (modúl Young, YM) 10 go 100 uair níos mó ná airíonna fíochán scamhóg gnáth an duine. Níl ábhair a léiríonn na hairíonna meicniúla agus radaiolaíocha inmhianaithe araon ar eolas go fóill.
(A) Léiriú sceimiteach ar airíonna ábhar bog éagsúil agus comparáid le scamhóg an duine i dtéarmaí dlúis, modúl Young agus airíonna radaiolaíocha (i HU). (B) Patrún difreactaithe X-ghathaithe de hidrigéil alginate \(\:\mu\:/\rho\:\) le tiúchan 5% agus cóimheas mólar Ca2+:-COOH de 0.18. (C) Raon cóimheasa toirte aeir i gcúr hidrigéil. (D) Léiriú sceimiteach de chúr hidrigéil alginate le cóimheasa toirte aeir éagsúla.
Rinneadh comhdhéanamh eiliminteach hidrigéil alginate le tiúchan 5% agus cóimheas mólar Ca2+:-COOH de 0.18 a ríomh, agus taispeántar na torthaí i dTábla 3. De réir an riail suimithe sa fhoirmle roimhe seo (5), faightear comhéifeacht maolaithe maise hidrigéil alginate \(\:\:\mu\:/\rho\:\) mar a thaispeántar i bhFíor 1B.
Fuarthas na luachanna \(\:\mu\:/\rho\:\) d'aer agus d'uisce go díreach ó bhunachar sonraí tagartha caighdeán NIST 12612. Dá bhrí sin, taispeánann Fíor 1C na cóimheasa toirte aeir ríofa i gcúr hidrigéil le luachanna coibhéiseacha HU idir -600 agus -700 don scamhóg dhaonna. Tá an cóimheas toirte aeir a ríomhadh go teoiriciúil cobhsaí laistigh de 60–70% sa raon fuinnimh ó 1 × 10−3 go 2 × 101 MeV, rud a léiríonn dea-acmhainneacht chun cúr hidrigéil a chur i bhfeidhm i bpróisis déantúsaíochta iartheachtach.
Taispeánann Fíor 1D an sampla cúr hidrigéil alginate ullmhaithe. Gearradh na samplaí uile i gciúbanna le fad imeall 12.7 mm. Léirigh na torthaí gur cruthaíodh cúr hidrigéil aonchineálach, tríthoiseach cobhsaí. Beag beann ar an gcóimheas toirte aeir, níor breathnaíodh aon difríochtaí suntasacha i gcuma na gcúr hidrigéil. Tugann nádúr féinchothaitheach an chúir hidrigéil le fios go bhfuil an líonra atá foirmithe laistigh den hidrigéil láidir go leor chun meáchan an chúir féin a iompar. Seachas méid beag sceite uisce ón gcúr, léirigh an cúr cobhsaíocht neamhbhuan ar feadh roinnt seachtainí freisin.
Trí mhais agus toirt an tsampla cúr a thomhas, ríomhadh dlús an chúir hidrogel ullmhaithe, agus taispeántar na torthaí i dTábla 4. Léiríonn na torthaí an spleáchas atá ag an méid sin ar an gcóimheas toirte aeir. Nuair a mheasctar dóthain aeir le 50 ml den sampla, bíonn an dlús is ísle agus is é 0.482 g/cm3 é. De réir mar a laghdaíonn méid an aeir mheasctha, méadaíonn an dlús go 0.685 g/cm3. Ba é 0.004 < 0.05 an luach p uasta idir na grúpaí 50 ml, 100 ml agus 110 ml, rud a léiríonn suntasacht staitistiúil na dtorthaí.
Ríomhtar an luach teoiriciúil \(\:\rho\:\) freisin ag baint úsáide as an gcóimheas toirte aeir rialaithe. Léiríonn na torthaí tomhaiste go bhfuil \(\:\rho\:\) 0.1 g/cm³ níos lú ná an luach teoiriciúil. Is féidir an difríocht seo a mhíniú leis an strus inmheánach a ghintear san hidrigéil le linn an phróisis glóthaithe, rud a chruthaíonn at agus dá bhrí sin a laghdaíonn \(\:\rho\:\). Deimhníodh é seo tuilleadh trí bhreathnú ar roinnt bearnaí taobh istigh den chúr hidrigéil sna híomhánna CT a thaispeántar i bhFíor 2 (A, B agus C).
Íomhánna micreascópachta optúla de chúr hidrigineacha le hábhar aeir éagsúil (A) 50, (B) 100, agus (C) 110. Líon na gcealla agus dáileadh mhéid na bpoll i samplaí cúr hidrigineacha alginate (D) 50, (E) 100, (F) 110.
Taispeánann Fíor 3 (A, B, C) na híomhánna micreascóp optúla de na samplaí cúr hidrigéil le cóimheasa toirte aeir éagsúla. Léiríonn na torthaí struchtúr optúil an chúir hidrigéil, ag taispeáint go soiléir na híomhánna de phiocháin le trastomhais éagsúla. Ríomhadh dáileadh líon agus trastomhas na bpiochán ag baint úsáide as ImageJ. Tógadh sé íomhá do gach sampla, bhí méid 1125.27 μm × 843.96 μm ag gach íomhá, agus ba é 5.7 mm² an limistéar iomlán anailísithe do gach sampla.
(A) Iompar struis-stráinne comhbhrúite cúr hidrigéil alginate le cóimheasa toirte aeir éagsúla. (B) Feistiú easpónantúil. (C) Comhbhrú E0 cúr hidrigéil le cóimheasa toirte aeir éagsúla. (D) Strus comhbhrúite deiridh agus stráin cúr hidrigéil alginate le cóimheasa toirte aeir éagsúla.
Léiríonn Fíor 3 (D, E, F) go bhfuil dáileadh mhéid na bpoll sách aonfhoirmeach, idir na deicheanna micriméadar agus thart ar 500 micriméadar. Tá méid na bpoll aonfhoirmeach go bunúsach, agus laghdaíonn sé beagán de réir mar a laghdaíonn an toirt aeir. De réir na sonraí tástála, is é 192.16 μm meánmhéid na bpoll sa sampla 50 ml, is é 184.51 μm an meán, agus is é 103 líon na bpoll in aghaidh an aonaid achair; is é 156.62 μm meánmhéid na bpoll sa sampla 100 ml, is é 151.07 μm an meán, agus is é 109 líon na bpoll in aghaidh an aonaid achair; is iad na luachanna comhfhreagracha don sampla 110 ml ná 163.07 μm, 150.29 μm agus 115, faoi seach. Léiríonn na sonraí go bhfuil tionchar níos mó ag na poll níos mó ar thorthaí staitistiúla an mheánmhéid poll, agus is féidir leis an meánmhéid poll treocht athraithe mhéid na bpoll a léiriú níos fearr. De réir mar a mhéadaíonn toirt an tsampla ó 50 ml go 110 ml, méadaíonn líon na bpoll freisin. Trí na torthaí staitistiúla maidir le trastomhas meánach na bpoll agus líon na bpoll a chomhcheangal, is féidir a thabhairt i gcrích go bhfoirmítear níos mó poll de mhéid níos lú taobh istigh den sampla de réir mar a mhéadaíonn an toirt.
Taispeántar na sonraí tástála meicniúla i bhFíor 4A agus 4D. Taispeánann Fíor 4A an t-iompar struis-stráinne comhbhrúite de na cúr hidrigéil ullmhaithe le cóimheasa toirte aeir éagsúla. Léiríonn na torthaí go bhfuil iompar struis-stráinne neamhlíneach comhchosúil ag na samplaí uile. I gcás gach sampla, méadaíonn an strus níos tapúla de réir mar a mhéadaíonn an brú. Rinneadh cuar easpónentach a fheistiú ar iompar struis-stráinne comhbhrúite an chúir hidrigéil. Taispeánann Fíor 4B na torthaí tar éis an fheidhm easpónentach a chur i bhfeidhm mar mhúnla garmheastacháin ar an gcúr hidrigéil.
I gcás na gcúr hidrigéil le cóimheasa toirte aeir éagsúla, rinneadh staidéar ar a modúl comhbhrúite (E0) freisin. Cosúil leis an anailís ar na hidrigéil, rinneadh imscrúdú ar mhodúl comhbhrúite Young sa raon brú tosaigh 20%. Taispeántar torthaí na dtástálacha comhbhrúite i bhFíor 4C. Léiríonn na torthaí i bhFíor 4C, de réir mar a laghdaíonn an cóimheas toirte aeir ó shampla 50 go sampla 110, go méadaíonn modúl comhbhrúite Young E0 an chúir hidrigéil alginate ó 10.86 kPa go 18 kPa.
Ar an gcaoi chéanna, fuarthas cuar struis-stráinne iomlána na gcúr hidriginéite, chomh maith leis na luachanna struis chomhbhrúite agus stráin deiridh. Taispeánann Fíor 4D an strus comhbhrúite agus an stráin deiridh de na cúr hidriginéite algináite. Is é gach pointe sonraí meán trí thoradh tástála. Léiríonn na torthaí go méadaíonn an strus comhbhrúite deiridh ó 9.84 kPa go 17.58 kPa de réir mar a laghdaíonn cion gáis. Fanann an stráin deiridh cobhsaí ag thart ar 38%.
Taispeánann Fíor 2 (A, B, agus C) na híomhánna CT de chúr hidrigéil le cóimheasa toirte aeir éagsúla a fhreagraíonn do shamplaí 50, 100, agus 110, faoi seach. Léiríonn na híomhánna go bhfuil an cúr hidrigéil atá foirmithe beagnach aonchineálach. Breathnaíodh líon beag bearnaí i samplaí 100 agus 110. D’fhéadfadh sé gur mar gheall ar an strus inmheánach a ghintear san hidrigéil le linn an phróisis ghéilithe a cruthaíodh na bearnaí seo. Rinneamar luachanna HU a ríomh do 5 thrasghearradh de gach sampla agus liostaíomar iad i dTábla 5 mar aon leis na torthaí ríomha teoiriciúla comhfhreagracha.
Léiríonn Tábla 5 gur fuair na samplaí le cóimheasa toirte aeir éagsúla luachanna HU éagsúla. Ba é 0.004 < 0.05 an luach p uasta idir na grúpaí 50 ml, 100 ml agus 110 ml, rud a léiríonn suntasacht staitistiúil na dtorthaí. As na trí shampla a tástáladh, bhí na hairíonna radaiolaíocha is gaire do na hairíonna de scamhóga an duine ag an sampla le meascán 50 ml. Is é an colún deireanach de Thábla 5 an toradh a fuarthas trí ríomh teoiriciúil bunaithe ar an luach cúr tomhaiste \(\:\rho\:\). Trí na sonraí tomhaiste a chur i gcomparáid leis na torthaí teoiriciúla, is féidir a fháil amach go bhfuil na luachanna HU a fuarthas trí scanadh CT gar do na torthaí teoiriciúla i gcoitinne, rud a dhearbhaíonn torthaí ríofa an chóimheasa toirte aeir i bhFíor 1C.
Is é príomhchuspóir an staidéir seo ábhar a chruthú a bhfuil airíonna meicniúla agus radaiolaíocha aige atá inchomparáide le hairíonna scamhóga an duine. Baineadh an cuspóir seo amach trí ábhar bunaithe ar hidrigéil a fhorbairt a bhfuil airíonna meicniúla agus radaiolaíocha coibhéiseacha fíocháin saincheaptha aige atá chomh gar agus is féidir do na scamhóga an duine. Faoi threoir ríomhanna teoiriciúla, ullmhaíodh cúr hidrigéil le cóimheasa toirte aeir éagsúla trí thuaslagán alginate sóidiam, CaCO3, GDL agus SLES 70 a mheascadh go meicniúil. Léirigh anailís mhoirfeolaíoch gur cruthaíodh cúr hidrigéil cobhsaí tríthoiseach aonchineálach. Trí an cóimheas toirte aeir a athrú, is féidir dlús agus tréscaoilteacht an chúir a athrú de réir toil. De réir mar a mhéadaíonn cion toirte an aeir, laghdaíonn méid na bpoll beagán agus méadaíonn líon na bpoll. Rinneadh tástálacha comhbhrúite chun airíonna meicniúla na gcúr hidrigéil algináite a anailísiú. Léirigh na torthaí go bhfuil an modúl comhbhrúite (E0) a fuarthas ó na tástálacha comhbhrúite sa raon idéalach do scamhóga an duine. Méadaíonn E0 de réir mar a laghdaíonn an cóimheas toirte aeir. Fuarthas luachanna airíonna radaiolaíocha (HU) na samplaí ullmhaithe bunaithe ar shonraí CT na samplaí agus rinneadh comparáid idir iad agus torthaí na ríomhanna teoiriciúla. Bhí na torthaí fabhrach. Tá an luach tomhaiste gar do luach HU scamhóga an duine freisin. Léiríonn na torthaí gur féidir cúr hidrigineach a chruthú a dhéanann aithris ar fhíochán le meascán idéalach d’airíonna meicniúla agus radaiolaíocha a dhéanann aithris ar airíonna scamhóga an duine.
In ainneoin na dtorthaí geallta, ní mór na modhanna monaraíochta reatha a fheabhsú chun cóimheas toirte an aeir agus an tréscaoilteacht a rialú níos fearr chun teacht le réamh-mheastacháin ó ríomhanna teoiriciúla agus scamhóga daonna fíor ar scálaí domhanda agus áitiúla araon. Tá an staidéar reatha teoranta freisin do thástáil a dhéanamh ar na meicnic chomhbhrúite, rud a chuireann teorainn le cur i bhfeidhm féideartha an tsamhain i gcéim chomhbhrúite an timthrialla riospráide. Bhainfeadh taighde amach anseo leas as imscrúdú a dhéanamh ar thástáil teanntachta chomh maith le cobhsaíocht mheicniúil fhoriomlán an ábhair chun measúnú a dhéanamh ar fheidhmeanna féideartha faoi dhálaí lódála dinimiciúla. In ainneoin na dteorainneacha seo, is é an staidéar an chéad iarracht rathúil chun airíonna radaiolaíocha agus meicniúla a chomhcheangal in aon ábhar amháin a dhéanann aithris ar scamhóg an duine.
Tá na tacair sonraí a gineadh agus/nó a ndearnadh anailís orthu le linn an staidéir reatha ar fáil ón údar comhfhreagrach ar iarratas réasúnta. Is féidir na turgnaimh agus na tacair sonraí araon a atáirgeadh.
Song, G., et al. Nanateicneolaíochtaí nua agus ábhair ardteicneolaíochta le haghaidh radaiteiripe ailse. Adv. Mater. 29, 1700996. https://doi.org/10.1002/adma.201700996 (2017).
Kill, PJ, et al. Tuarascáil ó Thascfhórsa AAPM 76a ar Bhainistíocht Gluaiseachta Riospráide in Oncolaíocht Radaíochta. Med. Phys. 33, 3874–3900. https://doi.org/10.1118/1.2349696 (2006).
Al-Maya, A., Moseley, J., agus Brock, KK Samhaltú an chomhéadain agus neamhlíneachtaí ábhartha i scamhóg an duine. Fisic agus Leigheas agus Bitheolaíocht 53, 305–317. https://doi.org/10.1088/0031-9155/53/1/022 (2008).
Wang, X., et al. Samhail ailse scamhóg cosúil le meall ginte trí bhithphriontáil 3T. 3. Biteicneolaíocht. 8 https://doi.org/10.1007/s13205-018-1519-1 (2018).
Lee, M., et al. Samhaltú dífhoirmithe scamhógach: modh a chomhcheanglaíonn teicnící clárúcháin íomhá in-dhífhoirmithe agus meastachán modúl Young a athraíonn go spásúil. Med. Phys. 40, 081902. https://doi.org/10.1118/1.4812419 (2013).
Guimarães, CF et al. Dlúsacht fíochán beo agus a himpleachtaí maidir le hinnealtóireacht fíochán. Nature Reviews Materials and Environment 5, 351–370 (2020).