Ասեղի թեքության երկրաչափությունը ազդում է թեքության ամպլիտուդի վրա ուլտրաձայնային ուժեղացված նուրբ ասեղի բիոպսիայում

Շնորհակալություն Nature.com այցելելու համար:Դուք օգտագործում եք զննարկչի տարբերակ՝ CSS-ի սահմանափակ աջակցությամբ:Լավագույն փորձի համար խորհուրդ ենք տալիս օգտագործել թարմացված դիտարկիչ (կամ անջատել Համատեղելիության ռեժիմը Internet Explorer-ում):Բացի այդ, շարունակական աջակցություն ապահովելու համար մենք կայքը ցուցադրում ենք առանց ոճերի և JavaScript-ի:
Ցուցադրում է միանգամից երեք սլայդներից բաղկացած կարուսել:Օգտագործեք «Նախորդ» և «Հաջորդ» կոճակները՝ միաժամանակ երեք սլայդներով շարժվելու համար, կամ օգտագործեք վերջում գտնվող սլայդերի կոճակները՝ միաժամանակ երեք սլայդների միջով անցնելու համար:
Վերջերս ապացուցվել է, որ ուլտրաձայնի օգտագործումը կարող է բարելավել հյուսվածքների արտադրությունը ուլտրաձայնային բարելավված բարակ ասեղային ասպիրացիոն բիոպսիայում (USeFNAB) համեմատ սովորական բարակ ասեղային ասպիրացիոն բիոպսիայի (FNAB):Կեղևի երկրաչափության և ասեղի ծայրի գործողության միջև կապը դեռ չի ուսումնասիրվել:Այս ուսումնասիրության մեջ մենք ուսումնասիրեցինք ասեղի ռեզոնանսի և շեղման ամպլիտուդի հատկությունները տարբեր թեքության երկարություններ ունեցող ասեղների թեքության երկրաչափությունների համար:Օգտագործելով 3,9 մմ կտրվածքով սովորական նշտարակ, ծայրի շեղման հզորության գործակիցը (DPR) եղել է համապատասխանաբար 220 և 105 մկմ/Վտ օդում և ջրում:Սա ավելի բարձր է, քան առանցքի համաչափ 4 մմ թեքության ծայրը, որը համապատասխանաբար օդում և ջրում հասել է 180 և 80 մկմ/Վտ DPR-ի:Այս ուսումնասիրությունը ընդգծում է թեքության երկրաչափության ճկման կոշտության միջև փոխհարաբերության կարևորությունը տարբեր ներդիրի օժանդակ միջոցների համատեքստում, և այդպիսով կարող է պատկերացում կազմել ծակումից հետո կտրող գործողությունը վերահսկելու մեթոդների մասին՝ փոխելով ասեղի թեքության երկրաչափությունը, ինչը կարևոր է USeFNAB-ի համար:Դիմումի հարցերը:
Նուրբ ասեղային ասպիրացիոն բիոպսիան (FNAB) տեխնիկա է, որի դեպքում ասեղն օգտագործվում է հյուսվածքի նմուշ ստանալու համար, երբ կասկածվում է անոմալիա1,2,3:Franseen-ի տիպի խորհուրդները ցույց են տվել, որ ավելի բարձր ախտորոշիչ կատարում են ապահովում, քան ավանդական Lancet4 և Menghini5 խորհուրդները:Առաջարկվել են նաև առանցքի համաչափ (այսինքն՝ շրջագծային) թեքություններ՝ մեծացնելու հիստոպաթոլոգիայի համար համապատասխան նմուշի հավանականությունը6:
Բիոպսիայի ժամանակ ասեղն անցնում է մաշկի և հյուսվածքի շերտերով՝ կասկածելի պաթոլոգիա բացահայտելու համար։Վերջին ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ ուլտրաձայնային ակտիվացումը կարող է նվազեցնել փափուկ հյուսվածքներ մուտք գործելու համար անհրաժեշտ ծակող ուժը7,8,9,10:Ապացուցված է, որ ասեղի թեքության երկրաչափությունը ազդում է ասեղի փոխազդեցության ուժերի վրա, օրինակ՝ ավելի երկար թեքություններն ավելի ցածր հյուսվածքի ներթափանցման ուժ ունեն11:Ենթադրվում է, որ ասեղի հյուսվածքի մակերեսը ներթափանցելուց հետո, այսինքն՝ ծակելուց հետո, ասեղի կտրող ուժը կարող է կազմել ասեղ-հյուսվածք փոխազդեցության ընդհանուր ուժի 75%-ը12:Ապացուցված է, որ ուլտրաձայնը (ԱՄՆ) բարելավում է փափուկ հյուսվածքների ախտորոշիչ բիոպսիայի որակը հետպունկցիոն փուլում13:Ոսկրային բիոպսիան բարելավելու այլ մեթոդներ մշակվել են կոշտ հյուսվածքների նմուշառման համար14,15, սակայն բիոպսիայի որակը բարելավող արդյունքներ չեն արձանագրվել:Մի քանի ուսումնասիրություններ պարզել են նաև, որ մեխանիկական տեղաշարժը մեծանում է ուլտրաձայնային շարժիչ լարման ավելացման հետ մեկտեղ16,17,18:Չնայած ասեղ-հյուսվածք փոխազդեցություններում առանցքային (երկայնական) ստատիկ ուժերի բազմաթիվ ուսումնասիրություններ կան19,20, ուլտրաձայնային ուժեղացված FNAB-ում (USeFNAB) ժամանակային դինամիկայի և ասեղի թեքության երկրաչափության վերաբերյալ ուսումնասիրությունները սահմանափակ են:
Այս ուսումնասիրության նպատակն էր ուսումնասիրել տարբեր թեք երկրաչափությունների ազդեցությունը ասեղի ծայրի գործողության վրա, որը պայմանավորված է ուլտրաձայնային հաճախականություններում ասեղի ճկմամբ:Մասնավորապես, մենք ուսումնասիրել ենք ներարկման միջավայրի ազդեցությունը ասեղի ծայրի շեղման վրա ծակումից հետո սովորական ասեղների թեքությունների (օրինակ՝ նշտարների), առանցքի համաչափ և ասիմետրիկ մեկ թեք երկրաչափությունների համար (Նկար.՝ USeFNAB ասեղների մշակումը հեշտացնելու համար տարբեր նպատակներով, ինչպիսիք են ընտրովի ներծծումը: մուտք կամ փափուկ հյուսվածքների միջուկներ:
Այս ուսումնասիրության մեջ ներառվել են տարբեր թեք երկրաչափություններ:(ա) ԻՍՕ 7864:201636 ստանդարտին համապատասխանող շղթաներ, որտեղ \(\ալֆա\)-ը առաջնային թեքության անկյունն է, \(\theta\)-ը թեքության երկրորդական պտտման անկյունն է, և \(\phi\)-ը երկրորդական թեքության պտտման անկյունն է: աստիճաններով, աստիճաններով (\(^\circ\)):բ) գծային ասիմետրիկ մեկ աստիճանի փորվածքներ (կոչվում են «ստանդարտ» DIN 13097:201937-ում) և (գ) գծային առանցքի սիմետրիկ (շրջագծային) մեկ աստիճանի փորվածքներ:
Մեր մոտեցումն է նախ մոդելավորել թեքության երկայնքով ճկման ալիքի երկարության փոփոխությունը սովորական նշտարակի, առանցքի սիմետրիկ և ասիմետրիկ միաստիճան լանջի երկրաչափությունների համար:Այնուհետև մենք հաշվարկեցինք պարամետրային ուսումնասիրություն՝ ուսումնասիրելու թեքության անկյան և խողովակի երկարության ազդեցությունը տրանսպորտային մեխանիզմի շարժունակության վրա:Սա արվում է նախատիպի ասեղ պատրաստելու օպտիմալ երկարությունը որոշելու համար:Մոդելավորման հիման վրա պատրաստվել են ասեղների նախատիպեր, և դրանց ռեզոնանսային վարքը օդում, ջրում և 10% (w/v) բալիստիկ ժելատինում փորձնականորեն բնութագրվել է՝ չափելով լարման արտացոլման գործակիցը և հաշվարկելով էներգիայի փոխանցման արդյունավետությունը, որից ստացվել է գործառնական հաճախականությունը։ որոշված..Ի վերջո, գերարագ պատկերացումն օգտագործվում է օդում և ջրի մեջ ասեղի ծայրին կռվող ալիքի շեղումը ուղղակիորեն չափելու և յուրաքանչյուր թեքությամբ փոխանցվող էլեկտրական հզորությունը և ներարկվող նյութի շեղման հզորության գործակիցը (DPR) երկրաչափությունը գնահատելու համար։ միջին.
Ինչպես ցույց է տրված Նկար 2ա-ում, օգտագործեք թիվ 21 խողովակ (0,80 մմ OD, 0,49 մմ ID, 0,155 մմ խողովակի պատի հաստություն, ստանդարտ պատ, ինչպես նշված է ISO 9626:201621-ում), պատրաստված 316 չժանգոտվող պողպատից (Յանգի մոդուլ 205):\(\text {GN/m}^{2}\), խտությունը 8070 կգ/մ\(^{3}\), Պուասոնի հարաբերակցությունը 0,275):
Ասեղի և սահմանային պայմանների վերջավոր տարրերի մոդելի (FEM) ճկման ալիքի երկարության որոշում և կարգավորում:ա) թեքության երկարության (BL) և խողովակի երկարության (TL) որոշում:բ) Եռաչափ (3D) վերջավոր տարրերի մոդելը (FEM)՝ օգտագործելով ներդաշնակ կետային ուժը \(\tilde{F}_y\vec{j}\)՝ ասեղը մոտակա ծայրում գրգռելու, կետը շեղելու և արագությունը չափելու համար։ մեկ հուշում (\( \tilde{u}_y\vec {j}\), \(\tilde{v}_y\vec {j}\)) մեխանիկական տրանսպորտի շարժունակությունը հաշվարկելու համար:\(\lambda _y\) սահմանվում է որպես ճկման ալիքի երկարություն, որը կապված է \(\tilde{F}_y\vec {j}\) ուղղահայաց ուժի հետ:գ) Որոշեք ծանրության կենտրոնը, A խաչմերուկի մակերեսը և իներցիայի մոմենտները \(I_{xx}\) և \(I_{yy}\) x առանցքի և y առանցքի շուրջ համապատասխանաբար:
Ինչպես ցույց է տրված նկ.2b,c, անվերջ (անվերջ) ճառագայթի համար A խաչմերուկի մակերեսով և մեծ ալիքի երկարությամբ՝ համեմատած ճառագայթի խաչմերուկի չափի հետ, ճկման (կամ ճկման) փուլային արագությունը \(c_{EI}\): ) սահմանվում է որպես 22:
որտեղ E-ն Յանգի մոդուլն է (\(\տեքստ {N/m}^{2}\)), \(\omega _0 = 2\pi f_0\) գրգռման անկյունային հաճախականությունն է (rad/s), որտեղ \( f_0 \ ) գծային հաճախականությունն է (1/վ կամ Հց), I-ը հետաքրքրող առանցքի շուրջ տարածքի իներցիայի պահն է \((\text {m}^{4})\) և \(m'=\): rho _0 A \) զանգվածն է միավորի երկարության վրա (կգ/մ), որտեղ \(\rho _0\) խտությունն է \((\տեքստը {kg/m}^{3})\) և A-ն խաչն է։ - ճառագայթի հատվածի տարածքը (xy հարթություն) (\ (\տեքստ {m}^{2}\)):Քանի որ մեր դեպքում կիրառվող ուժը զուգահեռ է ուղղահայաց y առանցքին, այսինքն \(\tilde{F}_y\vec {j}\), մեզ հետաքրքրում է միայն հորիզոնական x-ի շուրջ տարածքի իներցիայի պահը: առանցք, այսինքն՝ \(I_{xx} \), այսպես.
Վերջավոր տարրերի մոդելի (FEM) համար ենթադրվում է մաքուր ներդաշնակ տեղաշարժ (m), ուստի արագացումը (\(\text {m/s}^{2}\)) արտահայտվում է որպես \(\մասնակի ^2 \vec: { u}/ \ մասնակի t^2 = -\omega ^2\vec {u}\), օրինակ \(\vec {u}(x, y, z, t) := u_x\vec {i} + u_y \vec {j }+ u_z\vec {k}\) եռաչափ տեղաշարժի վեկտոր է, որը սահմանված է տարածական կոորդինատներով։Վերջինս փոխարինելով իմպուլսի հավասարակշռության օրենքի վերջավոր դեֆորմացվող Լագրանժյան ձևով23, ըստ դրա ներդրման COMSOL Multiphysics ծրագրային փաթեթում (տարբերակներ 5.4-5.5, COMSOL Inc., Մասաչուսեթս, ԱՄՆ), տալիս է.
Որտեղ \(\vec {\nabla}:= \frac{\partial}}{\partial x}\vec {i} + \frac{\partial}}{\partial y}\vec {j} + \frac{ \partial }{\partial z}\vec {k}\) տենզորի դիվերգենցիայի օպերատորն է, իսկ \({\underline{\sigma}}\)-ը երկրորդ Piola-Kirchhoff սթրեսի տենզորն է (երկրորդ կարգի, \(\ տեքստը {N /m}^{2}\)), և \(\vec {F_V}:= F_{V_x}\vec {i}+ F_{V_y}\vec {j}+ F_{V_z}\vec { k} \) յուրաքանչյուր դեֆորմացվող ծավալի մարմնի ուժի (\(\text {N/m}^{3}\)) վեկտորն է, իսկ \(e^{j\phi }\) փուլն է. մարմնի ուժ, ունի փուլային անկյուն \(\ phi\) (rad):Մեր դեպքում մարմնի ծավալային ուժը զրո է, և մեր մոդելը ենթադրում է երկրաչափական գծայինություն և փոքր զուտ առաձգական դեֆորմացիաներ, այսինքն \({\underline{\varepsilon}}^{el} = {\underline{\varepsilon}}\ ), որտեղ \({\underline{\varepsilon}}^{el}\) և \({\underline{ \varepsilon}}\) – համապատասխանաբար առաձգական դեֆորմացիա և ընդհանուր դեֆորմացիա (երկրորդ կարգի առանց չափերի):Հուկի կոնստիտուցիոնալ իզոտրոպ առաձգականության տենզորը \(\underline {\underline {C))\) ստացվում է Յանգի E(\(\text{N/m}^{2}\)) մոդուլի միջոցով և սահմանվում է Պուասոնի v հարաբերակցությունը, այնպես որ. \ (\underline{\underline{C}}:=\underline{\underline{C}}(E,v)\) (չորրորդ կարգ):Այսպիսով, սթրեսի հաշվարկը դառնում է \({\underline{\sigma}} := \underline{\underline{C}}:{\underline{\varepsilon}}\):
Հաշվարկները կատարվել են 10 հանգույցանոց քառանիստ տարրերով՝ \(\le\) 8 մկմ տարրի չափով։Ասեղը մոդելավորվում է վակուումում, իսկ շարժունակության մեխանիկական արժեքը (ms-1 H-1) սահմանվում է որպես \(|\tilde{Y}_{v_yF_y}|= |\tilde{v}_y\vec {j} |/|\ tilde{F}_y\vec {j}|\)24, որտեղ \(\tilde{v}_y\vec {j}\) ձեռքի սարքի ելքային բարդ արագությունն է, և \( \tilde{ F} _y\vec {j }\) բարդ շարժիչ ուժ է, որը տեղակայված է խողովակի մոտակա ծայրում, ինչպես ցույց է տրված նկ. 2b-ում:Փոխանցման մեխանիկական շարժունակությունը արտահայտվում է դեցիբելներով (dB)՝ օգտագործելով առավելագույն արժեքը որպես հղում, այսինքն՝ \(20\log _{10} (|\tilde{Y}|/ |\tilde{Y}_{max}| )\ ), FEM-ի բոլոր ուսումնասիրություններն իրականացվել են 29,75 կՀց հաճախականությամբ:
Ասեղի դիզայնը (նկ. 3) բաղկացած է սովորական 21 տրամաչափի ենթամաշկային ասեղից (կատալոգի համարը՝ 4665643, Sterican\(^\circledR\), արտաքին տրամագծով 0,8 մմ, երկարությունը 120 մմ, պատրաստված AISI-ից։ քրոմ-նիկել չժանգոտվող պողպատ 304., B. Braun Melsungen AG, Melsungen, Գերմանիա) տեղադրել է պլաստիկ Luer Lock թեւ, որը պատրաստված է պոլիպրոպիլենից՝ համապատասխան ծայրի փոփոխությամբ:Ասեղի խողովակը զոդված է ալիքատարին, ինչպես ցույց է տրված Նկար 3b-ում:Ալիքի ուղեցույցը տպվել է չժանգոտվող պողպատից 3D տպիչի վրա (EOS Stainless Steel 316L EOS M 290 3D տպիչի վրա, 3D Formtech Oy, Jyväskylä, Ֆինլանդիա) և այնուհետև ամրացվել է Langevin սենսորին M4 պտուտակների միջոցով:Langevin փոխարկիչը բաղկացած է 8 պիեզոէլեկտրական օղակաձև տարրերից՝ յուրաքանչյուր ծայրում երկու քաշով:
Չորս տեսակի ծայրերը (պատկերված), առևտրային հասանելի նշագիծը (L) և երեք արտադրված առանցքի սիմետրիկ միաստիճան թեքաձողերը (AX1–3) բնութագրվում էին համապատասխանաբար 4, 1.2 և 0.5 մմ թեքության երկարությամբ (BL):ա) պատրաստի ասեղի ծայրի մոտիկից:(բ) Չորս պտուտակների վերին տեսք, որոնք զոդված են 3D տպագրված ալիքատարին և այնուհետև միացված են Langevin սենսորին M4 պտուտակներով:
Երեք առանցքի համաչափ թեք ծայրեր (Նկար 3) (TAs Machine Tools Oy) արտադրվել են 4.0, 1.2 և 0.5 մմ թեքության երկարությամբ (BL, որը որոշված ​​է Նկար 2ա-ում), որը համապատասխանում է \(\մոտ\) 2\ (^\): circ\), 7\(^\circ\) և 18\(^\circ\):Ալիքի ուղեցույցի և ստիլուսի կշիռները համապատասխանաբար կազմում են 3,4 ± 0,017 գ (միջին ± SD, n = 4) թեքության L և AX1–3-ի համար (Quintix\(^\circledR\) 224 Design 2, Sartorius AG, Göttingen, Գերմանիա):Ընդհանուր երկարությունը ասեղի ծայրից մինչև պլաստիկ թևի ծայրը կազմում է 13,7, 13,3, 13,3, 13,3 սմ թեք L և AX1-3 Նկար 3b-ում, համապատասխանաբար:
Ասեղի բոլոր կոնֆիգուրացիաների համար ասեղի ծայրից մինչև ալիքատարի ծայրը (այսինքն՝ զոդման տարածքը) երկարությունը 4,3 սմ է, իսկ ասեղի խողովակն այնպես է ուղղված, որ թեքությունը դեպի վեր լինի (այսինքն՝ Y առանցքին զուգահեռ։ )), ինչպես (նկ. 2):
MATLAB-ի հատուկ սկրիպտը (R2019a, The MathWorks Inc., Մասաչուսեթս, ԱՄՆ) համակարգչի վրա աշխատող (Latitude 7490, Dell Inc., Տեխաս, ԱՄՆ) օգտագործվել է 7 վայրկյանում 25-ից 35 կՀց հաճախականությամբ գծային սինուսոիդային մաքրում ստեղծելու համար: վերածվել է անալոգային ազդանշանի թվայինից անալոգային (DA) փոխարկիչով (Analog Discovery 2, Digilent Inc., Վաշինգտոն, ԱՄՆ):Անալոգային ազդանշանը \(V_0\) (0,5 Vp-p) այնուհետև ուժեղացվեց հատուկ ռադիոհաճախականության (RF) ուժեղացուցիչով (Mariachi Oy, Տուրկու, Ֆինլանդիա):Ամրապնդող լարման ընկնող \({V_I}\) դուրս է գալիս ՌԴ ուժեղացուցիչից 50 \(\Omega\) ելքային դիմադրությամբ դեպի ասեղի կառուցվածքում ներկառուցված տրանսֆորմատոր՝ 50 \(\Omega)\ ներածման դիմադրությունով) Langevin փոխարկիչ (առջևի և հետևի բազմաշերտ պիեզոէլեկտրական փոխարկիչներ, զանգվածով բեռնված) օգտագործվում են մեխանիկական ալիքներ առաջացնելու համար:Պատվերով ՌԴ ուժեղացուցիչը հագեցած է երկալիքով կանգնած ալիքի հզորության գործակցի (SWR) հաշվիչով, որը կարող է հայտնաբերել միջադեպը \({V_I}\) և արտացոլված ուժեղացված լարումը \(V_R\) 300 կՀց անալոգային-թվային (AD) միջոցով: ) փոխարկիչ (Analog Discovery 2):Գրգռման ազդանշանը սկզբում և վերջում ամպլիտուդի մոդուլյացիայի է ենթարկվում՝ կանխելու ուժեղացուցիչի մուտքի անցումներով ծանրաբեռնվածությունը:
Օգտագործելով MATLAB-ում ներդրված մաքսային սկրիպտը, հաճախականության արձագանքման ֆունկցիան (AFC), այսինքն՝ ենթադրում է գծային ստացիոնար համակարգ:Նաև կիրառեք 20-ից 40 կՀց տիրույթի անցման զտիչ՝ ազդանշանից անցանկալի հաճախականությունները հեռացնելու համար:Անդրադառնալով հաղորդման գծի տեսությանը, \(\tilde{H}(f)\) այս դեպքում համարժեք է լարման արտացոլման գործակցին, այսինքն \(\rho _{V} \equiv {V_R}/{V_I} \)26 Քանի որ \(Z_0\) ուժեղացուցիչի ելքային դիմադրությունը համապատասխանում է փոխարկիչի ներկառուցված տրանսֆորմատորի մուտքային դիմադրությանը, և \({P_R}/{P_I}\) էլեկտրական հզորության արտացոլման գործակիցը կրճատվում է մինչև \ ({V_R }^ 2/{V_I}^2\ ), ապա \(|\rho _{V}|^2\):Այն դեպքում, երբ պահանջվում է էլեկտրական հզորության բացարձակ արժեքը, հաշվարկեք անկման \(P_I\) և արտացոլված\(P_R\) հզորությունը (W)՝ վերցնելով համապատասխան լարման միջին քառակուսի (rms) արժեքը, օրինակ. սինուսոիդային գրգռմամբ հաղորդման գծի համար \(P = {V}^2/(2Z_0)\)26, որտեղ \(Z_0\) հավասար է 50 \(\Օմեգա\):\(P_T\) բեռին (այսինքն՝ տեղադրված միջավայրին) մատակարարվող էլեկտրական հզորությունը կարող է հաշվարկվել որպես \(|P_I – P_R |\) (W RMS), իսկ էներգիայի փոխանցման արդյունավետությունը (PTE) կարող է սահմանվել և արտահայտվել որպես տոկոսը (%) այսպիսով տալիս է 27:
Հաճախականության արձագանքն այնուհետև օգտագործվում է ստիլուսի դիզայնի մոդալ հաճախականությունների \(f_{1-3}\) (kHz) և համապատասխան էներգիայի փոխանցման արդյունավետությունը գնահատելու համար, \(\text {PTE}_{1{-}3} \ ).FWHM (\(\text {FWHM}_{1{-}3}\), Հց) գնահատվում է անմիջապես \(\text {PTE}_{1{-}3}\), Աղյուսակ 1-ից հաճախականություններ \(f_{1-3}\) նկարագրված է .
Ասեղնաձև կառուցվածքի հաճախականության արձագանքի (AFC) չափման մեթոդ:Երկալիքային swept-sine չափումը25,38 օգտագործվում է հաճախականության արձագանքման ֆունկցիան \(\tilde{H}(f)\) և դրա իմպուլսային արձագանքը H(t) ստանալու համար։\({\mathcal {F}}\) և \({\mathcal {F}}^{-1}\) համապատասխանաբար նշանակում են թվային կտրված Ֆուրիեի փոխակերպումը և հակադարձ փոխակերպման գործողությունը։\(\tilde{G}(f)\) նշանակում է, որ երկու ազդանշանները բազմապատկվում են հաճախականության տիրույթում, օրինակ՝ \(\tilde{G}_{XrX}\) նշանակում է հակադարձ սկան\(\tilde{X} r( f )\) և լարման անկման ազդանշան \(\tilde{X}(f)\):
Ինչպես ցույց է տրված նկ.5, գերարագ տեսախցիկ (Phantom V1612, Vision Research Inc., Նյու Ջերսի, ԱՄՆ) հագեցած մակրոոսպնյակով (MP-E 65mm, \(f)/2.8, 1-5 \ (\times\), Canon Inc. .., Տոկիո, Ճապոնիա) օգտագործվել են ճկուն գրգռման ենթարկված ասեղի ծայրի շեղումը գրանցելու համար (մեկ հաճախականություն, շարունակական սինուսոիդ) 27,5–30 կՀց հաճախականությամբ։Ստվերային քարտեզ ստեղծելու համար ասեղի թեքության հետևում տեղադրվել է բարձր ինտենսիվության սպիտակ LED-ի սառեցված տարր (մասը՝ 4052899910881, White Led, 3000 K, 4150 lm, Osram Opto Semiconductors GmbH, Regensburg, Գերմանիա):
Փորձարարական տեղադրման առջևի տեսք:Խորությունը չափվում է մեդիայի մակերեսից:Ասեղի կառուցվածքը սեղմված է և տեղադրվում է շարժիչով փոխանցման սեղանի վրա:Օգտագործեք բարձր արագությամբ տեսախցիկ՝ մեծ խոշորացման ոսպնյակով (5\(\անգամ\))՝ թեքված ծայրի շեղումը չափելու համար:Բոլոր չափերը միլիմետրերով են:
Ասեղի թեքության յուրաքանչյուր տեսակի համար մենք արձանագրել ենք 128 \(\x\) 128 պիքսել 300 արագաչափ տեսախցիկի շրջանակ, յուրաքանչյուրը 1/180 մմ (\(\մոտ) 5 մկմ տարածական լուծաչափով, ժամանակային լուծաչափով: 310,000 կադր վայրկյանում:Ինչպես ցույց է տրված Նկար 6-ում, յուրաքանչյուր շրջանակ (1) կտրված է (2) այնպես, որ ծայրը գտնվում է շրջանակի վերջին տողում (ներքևում), այնուհետև հաշվարկվում է պատկերի հիստոգրամը (3), այնպես որ Canny-ի շեմերը 1 և 2-ը կարելի է որոշել.Այնուհետև կիրառեք Canny28(4) եզրերի հայտնաբերումը՝ օգտագործելով Sobel 3 \(\times\) 3 օպերատորը և հաշվարկեք ոչ կավիտացիոն հիպոթենուզայի պիքսելային դիրքը (պիտակավորված \(\mathbf {\times }\)) բոլոր 300-ապատիկ քայլերի համար: .Վերջում շեղման միջակայքը որոշելու համար ածանցյալը հաշվարկվում է (օգտագործելով կենտրոնական տարբերության ալգորիթմը) (6) և սահմանվում է շեղման (7) տեղական ծայրահեղությունը (այսինքն՝ գագաթը) պարունակող շրջանակը:Չկավիտացնող եզրը տեսողականորեն ստուգելուց հետո ընտրվեց զույգ շրջանակ (կամ երկու կադր, որոնք բաժանված են կես ժամանակով) (7) և չափվեց ծայրի շեղումը (պիտակավորված \(\mathbf {\times} \ ) Վերը նշվածը իրականացվեց: Python-ում (v3.8, Python Software Foundation, python.org)՝ օգտագործելով OpenCV Canny եզրերի հայտնաբերման ալգորիթմը (v4.5.1, բաց կոդով համակարգչային տեսողության գրադարան, opencv.org): էլեկտրական էներգիա \ (P_T \) (W, rms) .
Ծածկույթի շեղումը չափվել է 310 կՀց արագությամբ տեսախցիկից վերցված մի շարք կադրերի միջոցով՝ օգտագործելով 7-քայլ ալգորիթմ (1-7), ներառյալ կադրավորումը (1-2), Canny եզրերի հայտնաբերումը (3-4), պիքսելների տեղորոշման եզրը: հաշվարկը (5) և դրանց ժամանակային ածանցյալները (6), և վերջապես գագաթից գագաթնակետի շեղումը չափվել է տեսողականորեն ստուգված զույգ շրջանակների վրա (7):
Չափումները կատարվել են օդում (22.4-22.9°C), դեիոնացված ջրում (20.8-21.5°C) և բալիստիկ ժելատին 10% (w/v) (19.7-23.0°C, \(\text {Honeywell}^{ \text {TM}}\) \(\text {Fluka}^{\text {TM}}\) Տավարի և խոզի ոսկորների ժելատին I տիպի բալիստիկ վերլուծության համար, Honeywell International, Հյուսիսային Կարոլինա, ԱՄՆ):Ջերմաստիճանը չափվել է K-տիպի ջերմազույգ ուժեղացուցիչով (AD595, Analog Devices Inc., MA, ԱՄՆ) և K տիպի ջերմաչափով (Fluke 80PK-1 Bead Probe No. 3648 type-K, Fluke Corporation, Վաշինգտոն, ԱՄՆ):Միջին միջից Խորությունը չափվել է մակերևույթից (սահմանված է որպես z առանցքի սկզբնաղբյուր)՝ օգտագործելով ուղղահայաց մոտորիզացված z առանցքի փուլ (8MT50-100BS1-XYZ, Standa Ltd., Վիլնյուս, Լիտվա) 5 մկմ լուծաչափով:մեկ քայլի համար:
Քանի որ ընտրանքի չափը փոքր էր (n = 5) և նորմալությունը հնարավոր չէր ենթադրել, օգտագործվեց երկու նմուշի երկու պոչով Wilcoxon վարկանիշային գումարի թեստ (R, v4.0.3, R Foundation for Statistical Computing, r-project .org): համեմատել տարբեր թեքությունների ասեղի ծայրի շեղումների քանակը:Մեկ լանջին եղել է 3 համեմատություն, ուստի կիրառվել է Bonferroni ուղղում 0,017 ճշգրտված նշանակության մակարդակով և 5% սխալի գործակիցով:
Այժմ անդրադառնանք Նկ.7-ին:29,75 կՀց հաճախականության դեպքում 21 չափիչ ասեղի ճկման կիսաալիքը (\(\lambda_y/2\)) \(\մոտավորապես) 8 մմ է։Երբ մեկը մոտենում է ծայրին, ճկման ալիքի երկարությունը նվազում է թեք անկյան երկայնքով:\(\lambda _y/2\) \(\մոտավորապես\) ծայրում կան 3, 1 և 7 մմ քայլեր մեկ ասեղի սովորական նշտարաձև (a), ասիմետրիկ (b) և առանցքի համաչափ (c) թեքության համար: , համապատասխանաբար։Այսպիսով, սա նշանակում է, որ նշտարակի միջակայքը \(\մոտավորապես) 5 մմ է (պայմանավորված է նրանով, որ նշտարակի երկու հարթությունները կազմում են մեկ կետ29,30), ասիմետրիկ թեքությունը 7 մմ է, ասիմետրիկ թեքությունը՝ 1։ մմԱռանցքի համաչափ լանջեր (ծանրության կենտրոնը մնում է հաստատուն, ուստի միայն խողովակի պատի հաստությունը իրականում փոխվում է լանջի երկայնքով):
FEM ուսումնասիրություններ և հավասարումների կիրառում 29,75 կՀց հաճախականությամբ:(1) Ճկման կիսաալիքի (\(\lambda_y/2\)) տատանումները հաշվարկելիս նշտար (a), ասիմետրիկ (b) և առանցքի համաչափ (c) թեք երկրաչափությունների համար (ինչպես նկ. 1a,b,c): ) .Լանցետի, ասիմետրիկ և առանցքի սիմետրիկ թեքությունների \(\lambda_y/2\) միջին արժեքը համապատասխանաբար կազմել է 5,65, 5,17 և 7,52 մմ:Նկատի ունեցեք, որ ասիմետրիկ և առանցքի սիմետրիկ թեքությունների ծայրի հաստությունը սահմանափակվում է \(\մոտ) 50 մկմ-ով:
Պիկ շարժունակությունը \(|\tilde{Y}_{v_yF_y}|\) խողովակի երկարության (TL) և թեքության երկարության (BL) օպտիմալ համակցությունն է (նկ. 8, 9):Սովորական նշտարի համար, քանի որ դրա չափը ֆիքսված է, օպտիմալ TL-ը \(\մոտավորապես) 29,1 մմ է (նկ. 8):Ասիմետրիկ և առանցքի սիմետրիկ թեքությունների համար (համապատասխանաբար նկ. 9a, b) FEM ուսումնասիրությունները ներառում էին BL 1-ից մինչև 7 մմ, ուստի օպտիմալ TL-ը եղել է 26,9-ից 28,7 մմ (միջակայքը 1,8 մմ) և 27,9-ից մինչև 29 ,2 մմ (միջակայքը): 1,3 մմ), համապատասխանաբար:Ասիմետրիկ թեքության համար (նկ. 9ա) օպտիմալ TL-ն ավելացել է գծային, հասել է բարձրավանդակի BL 4 մմ, իսկ հետո կտրուկ նվազել է BL 5-ից 7 մմ:Առանցքի սիմետրիկ թեքության համար (նկ. 9b) օպտիմալ TL-ը գծային կերպով աճեց BL-ի աճով և վերջապես կայունացավ BL-ում 6-ից մինչև 7 մմ:Առանցքի սիմետրիկ թեքության ընդլայնված ուսումնասիրությունը (նկ. 9c) բացահայտեց օպտիմալ TL-ների տարբեր հավաքածու \(\մոտ) 35,1–37,1 մմ:Բոլոր BL-ների համար երկու լավագույն TL-ների միջև հեռավորությունը \(\մոտ\) 8 մմ է (համարժեք \(\lambda_y/2\)):
Lancet փոխանցման շարժունակությունը 29,75 կՀց հաճախականությամբ:Ասեղը ճկունորեն գրգռվել է 29,75 կՀց հաճախականությամբ, իսկ թրթռումը չափվել է ասեղի ծայրում և արտահայտվել որպես փոխանցվող մեխանիկական շարժունակության մեծություն (դԲ առավելագույն արժեքի համեմատ) TL 26,5-29,5 մմ (0,1 մմ հավելումներով) .
29,75 կՀց հաճախականությամբ FEM-ի պարամետրային ուսումնասիրությունները ցույց են տալիս, որ առանցքի սիմետրիկ ծայրի փոխանցման շարժունակության վրա ավելի քիչ է ազդում խողովակի երկարության փոփոխությունը, քան նրա ասիմետրիկ նմանակը:Անհամաչափ (a) և առանցքսիմետրիկ (b, c) թեքության երկրաչափությունների թեքության երկարությունը (BL) և խողովակի երկարությունը (TL) ուսումնասիրում են հաճախականության տիրույթի ուսումնասիրությունը FEM-ի միջոցով (սահմանային պայմանները ներկայացված են նկ. 2-ում):(ա, բ) TL-ը տատանվում էր 26,5-ից մինչև 29,5 մմ (0,1 մմ քայլ) և BL 1-7 մմ (0,5 մմ քայլ):(գ) Ընդլայնված առանցքի համաչափ թեքության ուսումնասիրություններ, ներառյալ TL 25–40 մմ (0,05 մմ քայլով) և BL 0,1–7 մմ (0,1 մմ քայլով), որոնք ցույց են տալիս, որ \(\lambda_y/2\ ) պետք է համապատասխանի ծայրի պահանջներին։շարժվող սահմանային պայմանները.
Ասեղի կոնֆիգուրացիան ունի երեք սեփական հաճախականություն \(f_{1-3}\)՝ բաժանված ցածր, միջին և բարձր ռեժիմի շրջանների, ինչպես ցույց է տրված Աղյուսակ 1-ում: PTE չափը գրանցված է, ինչպես ցույց է տրված նկ.10-ը և այնուհետև վերլուծվել Նկար 11-ում: Ստորև բերված են յուրաքանչյուր մոդալ տարածքի արդյունքները.
Տիպիկ գրանցված ակնթարթային էներգիայի փոխանցման արդյունավետության (PTE) ամպլիտուդներ, որոնք ստացվել են 20 մմ խորության վրա օդում, ջրի և ժելատինում գտնվող նշտարակի (L) և առանցքի սիմետրիկ թեքության AX1-3-ի համար մաքրվող հաճախականության սինուսոիդային գրգռմամբ:Ցուցադրվում են միակողմանի սպեկտրներ:Չափված հաճախականության արձագանքը (նմուշառված 300 կՀց հաճախականությամբ) զտվել է ցածր անցումով, այնուհետև մոդալ վերլուծության համար կրճատվել է 200 գործակցով:Ազդանշան-աղմուկ հարաբերակցությունը \(\le\) 45 դԲ է:PTE փուլերը (մանուշակագույն կետավոր գծեր) ցուցադրվում են աստիճաններով (\(^{\circ}\)):
Մոդալ արձագանքման վերլուծությունը (միջին ± ստանդարտ շեղում, n = 5) ցույց է տրված Նկար 10-ում, L և AX1-3 թեքությունների համար, օդում, ջրում և 10% ժելատինում (խորությունը 20 մմ), (վերևում) երեք մոդալ շրջաններով ( ցածր, միջին և բարձր) և դրանց համապատասխան մոդալ հաճախականություններ\(f_{1-3 }\) (kHz), (միջին) էներգաարդյունավետություն \(\text {PTE}_{1{-}3}\) Հաշվարկված է համարժեքների միջոցով .(4) և (ներքև) ամբողջ լայնությունը՝ համապատասխանաբար առավելագույն չափումների կեսին \(\text {FWHM}_{1{-}3}\) (Հց):Նկատի ունեցեք, որ թողունակության չափումը բաց է թողնվել, երբ գրանցվել է ցածր PTE, այսինքն՝ \(\text {FWHM}_{1}\) AX2 թեքության դեպքում:Պարզվել է, որ \(f_2\) ռեժիմը ամենահարմարն է թեքությունների շեղումները համեմատելու համար, քանի որ այն ցույց է տվել էներգիայի փոխանցման արդյունավետության ամենաբարձր մակարդակը (\(\text {PTE}_{2}\)), մինչև 99%:
Առաջին մոդալ շրջանը. \(f_1\) շատ կախված չէ ներդրված միջավայրի տեսակից, այլ կախված է թեքության երկրաչափությունից:\(f_1\) նվազում է թեքության երկարության նվազման հետ (AX1-3-ի համար համապատասխանաբար 27,1, 26,2 և 25,9 կՀց օդում):Տարածաշրջանային միջինները \(\text {PTE}_{1}\) և \(\text {FWHM}_{1}\) համապատասխանաբար \(\մոտ\) 81% և 230 Հց են:\(\text {FWHM}_{1}\) ունի ամենաբարձր ժելատինի պարունակությունը Lancet-ում (L, 473 Հց):Նկատի ունեցեք, որ \(\text {FWHM}_{1}\) AX2-ը ժելատինում չի կարող գնահատվել ցածր գրանցված FRF ամպլիտուդի պատճառով:
Երկրորդ մոդալ շրջանը՝ \(f_2\) կախված է տեղադրված կրիչի տեսակից և թեքությունից:Միջին արժեքները \(f_2\) են՝ համապատասխանաբար 29,1, 27,9 և 28,5 կՀց օդում, ջրում և ժելատինում։Այս մոդալ շրջանը նաև ցույց է տվել բարձր PTE՝ 99%, ցանկացած չափված խմբի ամենաբարձր ցուցանիշը, տարածաշրջանային միջինը 84%:\(\text {FWHM}_{2}\) ունի տարածաշրջանային միջին \(\մոտավորապես\) 910 Հց:
Երրորդ ռեժիմի շրջան. հաճախականությունը \(f_3\) կախված է կրիչի տեսակից և թեքությունից:Միջին \(f_3\) արժեքներն են համապատասխանաբար 32,0, 31,0 և 31,3 կՀց օդում, ջրում և ժելատինում:\(\text {PTE}_{3}\) տարածաշրջանային միջինը \(\մոտավորապես\) 74% էր, ամենացածրը ցանկացած տարածաշրջանից:Տարածաշրջանային միջին \(\text {FWHM}_{3}\) \(\մոտավորապես\) 1085 Հց է, որն ավելի բարձր է, քան առաջին և երկրորդ շրջանները:
Հետևյալը վերաբերում է Նկ.12 և Աղյուսակ 2: Լանցետը (L) ամենաշատը շեղվել է (բարձր նշանակությամբ բոլոր ծայրերին, \(p<\) 0.017) և՛ օդում, և՛ ջրում (Նկար 12ա)՝ հասնելով ամենաբարձր DPR-ի (մինչև 220 մկմ/): W օդում): 12 և Աղյուսակ 2: Լանցետը (L) ամենաշատը շեղվել է (բարձր նշանակությամբ բոլոր ծայրերին, \(p<\) 0.017) և՛ օդում, և՛ ջրում (Նկար 12ա)՝ հասնելով ամենաբարձր DPR-ի (մինչև 220 մկմ/): W օդում): Следующее относится к рисунку 12 и таблице 2. Ланцет (L) отклонялся ավելի շատ (с высокой значимостью для всех наконечников, \(p<\) 0,017) как высого вые, (с высокой значимостью для всех наконечников), 0,017 до. PR . Հետևյալը վերաբերում է Նկար 12-ին և Աղյուսակ 2-ին: Lancet-ը (L) ամենաշատը շեղվել է (բարձր նշանակությամբ բոլոր ծայրերի համար, \(p<\) 0.017) և՛ օդում, և՛ ջրում (նկ. 12ա)՝ հասնելով ամենաբարձր DPR-ին:(օդում կատարել 220 մկմ/Վտ):Սմթ.Նկար 12 և Աղյուսակ 2 ստորև: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），，，，，2＞徎 0.017高DPR （在空气中高达220 մկմ/Վտ）։柳叶刀(L)-ն ունի օդի և ջրի ամենաբարձր շեղումը (对所记尖端可以高电影性, \(p<\) 0.017) (图12a), և հասել է ամենաբարձր DPR (մինչև 220 մկմ/Վտ): օդ): Ланцет (L) отклонялся больше всего (высокая значимость для всех наконечников, \(p<\) 0,017) во воздухе и вода (рис. 12а), достигая наибольшего DPR (մինչև 220 մկմ/Вт в воздух). Lancet-ը (L) շեղվել է ամենաշատը (բարձր նշանակություն բոլոր ծայրերի համար, \(p<\) 0,017) օդում և ջրում (Նկար 12ա)՝ հասնելով ամենաբարձր DPR-ի (մինչև 220 մկմ/Վտ օդում): Օդում AX1-ը, որն ուներ ավելի բարձր BL, շեղվել է AX2–3-ից բարձր (նշանակությամբ, \(p<\) 0,017), մինչդեռ AX3-ը (որն ուներ ամենացածր BL) շեղվել է ավելի քան AX2-ը՝ 190 մկմ/Վտ DPR-ով: Օդում AX1-ը, որն ուներ ավելի բարձր BL, շեղվել է AX2–3-ից բարձր (նշանակությամբ, \(p<\) 0,017), մինչդեռ AX3-ը (որն ուներ ամենացածր BL) շեղվել է ավելի քան AX2-ը՝ 190 մկմ/Վտ DPR-ով: В воздухе AX1 с более высоким BL отклонялся выше, чем AX2–3 (со значитемостью \(p<\) 0,017), тогда как AX3 (с самым низким BL) отклонялся больше, чем AX2 Dmk. Օդում AX1-ն ավելի բարձր BL-ով շեղվել է ավելի բարձր, քան AX2–3-ը (նշանակությամբ \(p<\) 0,017), մինչդեռ AX3-ը (նվազագույն BL-ով) շեղվել է ավելի քան AX2-ը՝ DPR 190 մկմ/Վտ-ով:在空气中，具有更高BL 的AX1 比AX2-3 偏转更高（具有显着性，\(p<\) 0.017，3））的偏转大于AX2, DPR 为190 մկմ/Վտ . Օդում AX1-ի շեղումը ավելի բարձր BL-ով ավելի բարձր է, քան AX2-3-ը (զգալի է, \(p<\) 0,017), իսկ AX3-ի (նվազագույն BL-ով) շեղումն ավելի մեծ է, քան AX2-ի, DPR-ը 190 է: մկմ/Վտ. В воздухе AX1 с более высоким BL отклоняется больше, чем AX2-3 (значимо, \(p<\) 0,017), тогда как AX3 (с самымым низким BL) отклоняется больше, чем AX190 с DPR. Օդում AX1-ն ավելի բարձր BL-ով շեղվում է ավելի քան AX2-3 (զգալի, \(p<\) 0,017), մինչդեռ AX3-ը (ամենացածր BL-ով) ավելի շատ շեղվում է, քան AX2-ը DPR 190 մկմ/Վտ-ով:20 մմ ջրի դեպքում շեղումը և PTE AX1–3-ը էականորեն տարբեր չէին (\(p>\) 0,017):Ջրում PTE-ի մակարդակները (90,2–98,4%) ընդհանուր առմամբ ավելի բարձր էին, քան օդում (56–77,5%) (նկ. 12c), իսկ կավիտացիայի երևույթը նշվեց ջրում փորձի ժամանակ (նկ. 13, տես նաև լրացուցիչ։ տեղեկատվություն):
Օդի և ջրի մեջ L-ի և AX1-3-ի համար չափված ծայրի շեղման (միջին ± SD, n = 5) չափը (խորությունը 20 մմ) ցույց է տալիս թեքության երկրաչափությունը փոխելու ազդեցությունը:Չափումները ստացվել են շարունակական մեկ հաճախականությամբ սինուսոիդային գրգռման միջոցով:ա) Գագաթից գագաթնակետային շեղում (\(u_y\vec {j}\)) ծայրում, որը չափվում է (բ) իրենց համապատասխան մոդալ հաճախականություններով \(f_2\):գ) Հզորության փոխանցման արդյունավետությունը (PTE, RMS, %) հավասարման:(4) և (դ) շեղման հզորության գործակիցը (DPR, μm/W), որը հաշվարկվում է որպես շեղում գագաթից գագաթ և փոխանցվող էլեկտրական հզորություն \(P_T\) (Wrms):
Տիպիկ արագընթաց տեսախցիկի ստվերային սխեման, որը ցույց է տալիս նշտարակի (L) և առանցքի սիմետրիկ ծայրի (AX1–3) ծայրից գագաթ շեղումը (կանաչ և կարմիր կետավոր գծեր) ջրի մեջ (20 մմ խորություն) կես ցիկլի ընթացքում:ցիկլ, գրգռման հաճախականությամբ \(f_2\) (նմուշառման հաճախականությունը 310 կՀց):Գրված մոխրագույն գույնի պատկերն ունի 128×128 պիքսել չափ և \(\մոտ\) 5 մկմ պիքսել:Տեսանյութը կարող եք գտնել լրացուցիչ տեղեկություններում:
Այսպիսով, մենք մոդելավորեցինք ճկման ալիքի երկարության փոփոխությունը (նկ. 7) և հաշվարկեցինք փոխանցվող մեխանիկական շարժունակությունը խողովակի երկարության և շեղման համակցության համար (նկ. 8, 9) սովորական նշտարակի, ասիմետրիկ և առանցքի սիմետրիկ երկրաչափական ձևերի փորվածքների համար:Վերջինիս հիման վրա մենք գնահատեցինք 43 մմ (կամ \(\մոտավորապես) 2,75\(\lambda _y\) 29,75 կՀց) օպտիմալ հեռավորությունը ծայրից մինչև զոդում, ինչպես ցույց է տրված Նկար 5-ում, և դարձրեցինք երեք առանցք-սիմետրիկ: տարբեր թեքությունների երկարությամբ թեքություններ:Այնուհետև մենք բնութագրեցինք դրանց հաճախականության վարքագիծը օդում, ջրում և 10% (w/v) բալիստիկ ժելատինում՝ համեմատած սովորական նիզակների հետ (Նկար 10, 11) և որոշեցինք թեքության շեղման համեմատության համար առավել հարմար ռեժիմը:Վերջապես, մենք չափեցինք ծայրի շեղումը օդի և ջրի մեջ ալիքի ճկման միջոցով 20 մմ խորության վրա և քանակականացրինք ներդիրի միջավայրի էներգիայի փոխանցման արդյունավետությունը (PTE, %) և շեղման հզորության գործակիցը (DPR, μm/W) յուրաքանչյուր թեքության համար:անկյունային տիպ (նկ. 12):
Ապացուցված է, որ ասեղի թեքության երկրաչափությունը ազդում է ասեղի ծայրի շեղման քանակի վրա:Լանցետը հասել է ամենաբարձր շեղմանը և ամենաբարձր DPR-ին՝ համեմատած ցածր միջին շեղման առանցքի համաչափ թեքության հետ (Նկար 12):Ամենաերկար թեք ունեցող 4 մմ առանցքի սիմետրիկ թեքությունը (AX1) ձեռք է բերել վիճակագրորեն նշանակալի առավելագույն շեղում օդում՝ համեմատած մյուս առանցքի համաչափ ասեղների (AX2–3) (\(p <0.017\), Աղյուսակ 2), բայց էական տարբերություն չկար։ .նկատվում է, երբ ասեղը տեղադրվում է ջրի մեջ:Այսպիսով, ծայրի ծայրի գագաթնակետային շեղման տեսանկյունից ավելի երկար թեք երկարություն ունենալու ակնհայտ առավելություն չկա:Սա նկատի ունենալով, թվում է, որ այս հետազոտության մեջ ուսումնասիրված թեքության երկրաչափությունը ավելի մեծ ազդեցություն ունի շեղման վրա, քան թեքության երկարությունը:Դա կարող է պայմանավորված լինել ճկման կոշտությամբ, օրինակ՝ կախված թեքվող նյութի ընդհանուր հաստությունից և ասեղի ձևավորումից:
Փորձարարական ուսումնասիրություններում արտացոլված ճկուն ալիքի մեծության վրա ազդում են ծայրի սահմանային պայմանները:Երբ ասեղի ծայրը մտցվում է ջրի և ժելատինի մեջ, \(\text {PTE}_{2}\) \(\մոտավորապես\) 95%, իսկ \(\text {PTE}_{ 2}\) է \ (\text {PTE}_{ 2}\) արժեքներն են 73% և 77% (\text {PTE}_{1}\) և \(\text {PTE}_{3}\), համապատասխանաբար (նկ. 11):Սա ցույց է տալիս, որ ձայնային էներգիայի առավելագույն փոխանցումը ձուլման միջավայր, այսինքն՝ ջուր կամ ժելատին, տեղի է ունենում \(f_2\):Նման վարքագիծը նկատվել է նախորդ ուսումնասիրության մեջ31՝ օգտագործելով սարքի ավելի պարզ կոնֆիգուրացիա 41-43 կՀց հաճախականության տիրույթում, որտեղ հեղինակները ցույց են տվել լարման արտացոլման գործակիցի կախվածությունը ներկառուցվող միջավայրի մեխանիկական մոդուլից:Ներթափանցման խորությունը32 և հյուսվածքի մեխանիկական հատկությունները ապահովում են մեխանիկական ծանրաբեռնվածություն ասեղի վրա և, հետևաբար, ակնկալվում է, որ կազդեն UZEFNAB-ի ռեզոնանսային վարքի վրա:Այսպիսով, ռեզոնանսային հետևելու ալգորիթմները (օրինակ՝ 17, 18, 33) կարող են օգտագործվել ասեղի միջոցով փոխանցվող ակուստիկ հզորությունը օպտիմալացնելու համար:
Կռում ալիքի երկարությունների մոդելավորումը (նկ. 7) ցույց է տալիս, որ առանցքի համաչափ ծայրը կառուցվածքային առումով ավելի կոշտ է (այսինքն՝ ճկման մեջ ավելի կոշտ), քան նշտարը և ասիմետրիկ թեքությունը:Ելնելով (1)-ից և օգտագործելով հայտնի արագություն-հաճախական կապը, մենք գնահատում ենք ասեղի ծայրի ճկման կոշտությունը որպես \(\մոտ\) 200, 20 և 1500 ՄՊա համապատասխանաբար նշտար, ասիմետրիկ և առանցքային թեք հարթությունների համար:Սա համապատասխանում է \(\lambda_y\) \(\մոտավորապես\) 5.3, 1.7 և 14.2 մմ-ին, համապատասխանաբար, 29.75 կՀց հաճախականությամբ (նկ. 7a–c):Հաշվի առնելով կլինիկական անվտանգությունը USeFNAB-ի ժամանակ՝ պետք է գնահատել երկրաչափության ազդեցությունը թեք հարթության կառուցվածքային կոշտության վրա34:
Խողովակի երկարության հետ կապված թեքության պարամետրերի ուսումնասիրությունը (նկ. 9) ցույց է տվել, որ փոխանցման օպտիմալ տիրույթն ավելի բարձր է ասիմետրիկ թեքության համար (1,8 մմ), քան առանցքի համաչափ թեքի համար (1,3 մմ):Բացի այդ, շարժունակությունը կայուն է \(\մոտավորապես) 4-ից 4,5 մմ և 6-ից 7 մմ համապատասխանաբար ասիմետրիկ և առանցքի սիմետրիկ թեքությունների դեպքում (նկ. 9ա, բ):Այս հայտնագործության գործնական նշանակությունն արտահայտվում է արտադրական հանդուրժողականություններում, օրինակ՝ օպտիմալ TL-ի ավելի ցածր միջակայքը կարող է նշանակել, որ պահանջվում է երկարության ավելի մեծ ճշգրտություն:Միևնույն ժամանակ, շարժունակության սարահարթը ապահովում է ավելի մեծ հանդուրժողականություն տվյալ հաճախականությամբ անկման երկարության ընտրության համար՝ առանց շարժունակության վրա էական ազդեցության:
Ուսումնասիրությունը ներառում է հետևյալ սահմանափակումները.Ասեղի շեղման ուղղակի չափումը եզրերի հայտնաբերման և բարձր արագությամբ պատկերման միջոցով (Նկար 12) նշանակում է, որ մենք սահմանափակված ենք օպտիկապես թափանցիկ միջավայրերով, ինչպիսիք են օդը և ջուրը:Մենք նաև կցանկանայինք նշել, որ մենք փորձեր չենք օգտագործել՝ փորձարկելու սիմուլյացված փոխանցման շարժունակությունը և հակառակը, այլ օգտագործել ենք FEM հետազոտություններ՝ ասեղի պատրաստման օպտիմալ երկարությունը որոշելու համար:Ինչ վերաբերում է գործնական սահմանափակումներին, ապա նշտարակի երկարությունը ծայրից մինչև թեւ \(\մոտավորապես) 0,4 սմ-ով ավելի է, քան մյուս ասեղները (AX1-3), տես նկ.3բ.Սա կարող է ազդել ասեղի դիզայնի մոդալ արձագանքի վրա:Բացի այդ, ալիքատար պտուտակի վերջում զոդման ձևն ու ծավալը (տես Նկար 3) կարող են ազդել պտուտակի դիզայնի մեխանիկական դիմադրության վրա՝ սխալներ ներկայացնելով մեխանիկական դիմադրության և ճկման վարքագծի մեջ:
Վերջապես, մենք ցույց տվեցինք, որ փորձնական թեքության երկրաչափությունը ազդում է USeFNAB-ի շեղման քանակի վրա:Եթե ​​ավելի մեծ շեղումը դրական ազդեցություն կունենա ասեղի ազդեցության վրա հյուսվածքի վրա, ինչպիսին է պիրսինգից հետո կտրելու արդյունավետությունը, ապա USeFNAB-ում կարելի է առաջարկել սովորական նշտար, քանի որ այն ապահովում է առավելագույն շեղում՝ պահպանելով կառուցվածքային ծայրի համապատասխան կոշտությունը:.Ավելին, վերջերս անցկացված ուսումնասիրությունը35 ցույց է տվել, որ ծայրի ավելի մեծ շեղումը կարող է ուժեղացնել կենսաբանական ազդեցությունները, ինչպիսին է կավիտացիան, որը կարող է նպաստել նվազագույն ինվազիվ վիրաբուժական կիրառությունների զարգացմանը:Հաշվի առնելով, որ ընդհանուր ակուստիկ հզորության աճը ցույց է տվել, որ ավելացնում է բիոպսիաների թիվը USeFNAB13-ում, նմուշի քանակի և որակի հետագա քանակական ուսումնասիրություններ են անհրաժեշտ՝ ուսումնասիրված ասեղի երկրաչափության մանրամասն կլինիկական առավելությունները գնահատելու համար: