Re lebogela go bo o etetse nature.com. Mofuta wa sebatli se o se dirisang o na le tshegetso e e lekanyeditsweng ya CSS. Go bona maitemogelo a a gaisang, re akantsha gore o dirise mofuta wa bosheng wa sebatli (kgotsa o time mokgwa wa go tsamaisana mo Internet Explorer). Mo godimo ga moo, go tlhomamisa gore tshegetso e tswelela pele, saete eno ga e kitla e akaretsa ditaele kgotsa JavaScript.
Go tsamaya ga dirwe le dithishu go ka dira gore go nne le diphoso mo go beyeng marang a X ka nako ya kalafi ya marang. Ka jalo, go tlhokega dilo tse di nang le dinonofo tsa metšhini le tsa marapo tse di lekanang le dithishu go etsisa motsamao wa dirwe tsa mmele gore kalafi ya marang e kgone go dirisiwa sentle. Le fa go ntse jalo, go dira dilo tse di ntseng jalo go sa ntse go le kgwetlho. Di-hydrogel tsa alginate di na le dithoto tse di tshwanang le tsa matrix ya kwa ntle ga disele, mme seno se dira gore di solofetse jaaka didirisiwa tse di lekanang le dithishu. Mo thutong eno, difoamo tsa alginate hydrogel tse di nang le dithoto tse di batlegang tsa metšhini le tsa marapo di ne tsa tlhakanngwa ka go gololwa ga Ca2+ mo lefelong la yone. Tekanyo ya mowa le bolumu e ne e laolwa ka kelotlhoko go bona difoamo tsa hydrogel tse di nang le dithoto tse di tlhalositsweng tsa metšhini le tsa marang. The macro- le micromorphology ya thepa ba ne ba tšoauoa, 'me boitshwaro ba hydrogel foams tlas'a kgatello e ne e ithuta. Dithoto tsa radioloji di ne tsa fopholediwa ka kgopolo mme tsa netefadiwa ka diteko go dirisiwa tomography e e dirilweng ka dikhomphiutha. Thutopatlisiso eno e re naya lesedi ka tlhabololo ya isagwe ya didirisiwa tse di lekanang le dithishu tse di ka dirisiwang go tokafatsa selekanyo sa marang le go laola boleng ka nako ya kalafi ya marang.
Kalafi ya marang ke kalafi e e tlwaelegileng ya kankere1. Go tsamaya ga dirwe le dithishu gantsi go dira gore go nne le diphoso tsa go baya marang a X ka nako ya kalafi ya marang2, e leng se se ka felelang ka gore tlhagala e se ka ya alafiwa sentle le gore disele tse di itekanetseng tse di di dikologileng di nne mo marang a a sa tlhokegeng go feta selekanyo. Bokgoni jwa go bonela pele motsamao wa dirwe le dithishu bo botlhokwa thata go fokotsa diphoso tsa go tlhoma tlhagala. Thutopatlisiso eno e ne e tlhomile mogopolo mo mafatlheng, ka gonne a nna le diphetogo tse dikgolo le go tshikhinyega fa balwetse ba hema ka nako ya kalafi ya marang. Go dirilwe dikai tse di farologaneng tsa dielemente tse di felelang le go dirisiwa go etsisa motsamao wa mafatlha a motho3,4,5. Le fa go ntse jalo, dirwe le dithishu tsa motho di na le dijometeri tse di raraaneng mme di ikaegile thata ka molwetse. Ka jalo, didirisiwa tse di nang le dithoto tse di lekanang le tsa dithishu di mosola thata mo go tlhameng dikai tsa mmele go netefatsa dikai tsa kgopolo, go tlhofofatsa kalafi e e tokafaditsweng ya kalafi, le ka maikaelelo a thuto ya kalafi.
Go tlhamiwa ga didirisiwa tse di etsisang dithishu tse di boleta go fitlhelela dijometeri tse di raraaneng tsa popego ya kwa ntle le ya ka fa teng go ngokile tlhokomelo e ntsi ka gonne go sa tlhomamang ga tsone ga metšhini go ka baka go palelwa mo ditirisong tse di ikaeletsweng6,7. Go dira sekao sa di-biomechanics tse di raraaneng tsa dithishu tsa makgwafo, tse di kopanyang go nna bonolo thata, go elasticity le go nna le marose a popego, go baka kgwetlho e kgolo mo go tlhameng dikai tse di tlhagisang makgwafo a motho ka nepo. Kopanyo le go tshwantshanya ga dithoto tsa metšhini le tsa marapo di botlhokwa thata mo tirong e e atlegileng ya dikai tsa makgwafo mo ditsereganong tsa kalafi. Go dira ditlaleletsi go itshupile go le mosola mo go tlhameng dikai tse di rileng tsa molwetse, go dira gore go kgonege go dira diporototaepe ka bonako tsa ditlhamo tse di raraaneng. Shin le ba bangwe. 8 e ne ya dira sekai sa mafatlha se se kgonang go gatisiwa gape, se se kgonang go senyega se se nang le ditsela tsa mowa tse di gatisitsweng ka 3D. Haselaar le ba bangwe. 9 e ne ya tlhama phantom e e tshwanang thata le ya balwetse ba mmatota go sekaseka boleng jwa setshwantsho le mekgwa ya go netefatsa boemo jwa kalafi ya marang. Hong et al10 ntshetswa pele sefuba CT ea mohlala sebedisa 3D hatisa le silicone lahlela thekenoloji ho hlahisa CT matla a tse sa tšoaneng makgwafo dintho ho hlahloba ho nepahala ha quantification. Le fa go ntse jalo, gantsi diporototaepe tseno di dirilwe ka dilo tse di nang le dinonofo tse di nang le matswela tse di farologaneng thata le tsa dithishu tsa makgwafo11.
Ga jaanong jaana, bontsi jwa di-phantom tsa makgwafo di dirilwe ka foamo ya silicone kgotsa ya polyurethane, e e sa tsamaisaneng le dinonofo tsa metšhini le tsa marapo tsa parenchyma ya makgwafo ya mmatota. phantom e ka nepo etsisa elasticity le tlatsa sebopeho sa dinama tse nyenyane tse makgwafo e ntse e le phephetso ya teko.
Mo thutong eno, go ne ga tsewa gore thishu ya makgwafo ke sedirisiwa se se tshwanang se se elastic. Kitlano ya thishu ya makgwafo a motho (\(\:\rho\:\)) e begwa e le 1.06 g/cm3, mme kitlano ya makgwafo a a buduletsweng ke 0.26 g/cm315. A mefuta e fapaneng ya Young's modulus (MY) boleng ba dinama tse nyenyane tse matshwafo ba 'nile ba fumana ho sebelisa mekgwa e fapaneng ya teko. Lai-Fook le ba bangwe. 16 e lekantse YM ya mafatlha a motho ka infoleišene e e tshwanang go nna 0.42–6.72 kPa. Goss le ba bangwe. 17 e dirisitse elastography ya makenete mme ya bega YM ya 2.17 kPa. Liu le ba bangwe. 18 e begile YM e e lekantsweng ka tlhamalalo ya 0.03-57.2 kPa. Ilegbusi le ba bangwe. 19 e fopholeditse YM go nna 0.1-2.7 kPa go ikaegilwe ka tshedimosetso ya 4D CT e e bonweng go tswa mo balwetseng ba ba tlhophilweng.
Bakeng sa thepa ya radioloji ya makgwafo, ditekanyetso tse mmalwa di sebediswa ho hlalosa boitshwaro ba tshebedisano ba dinama tse nyenyane tse makgwafo le marang a X, ho kenyeletswa le sebopeho sa elemente, segokanyipalo sa dieleketerone (\(\:{\rho\:}_{e}\)), palo e sebetsang ya matla a athomo (\(\:{Z}_{eff}\)), me segokanyipalo sa phokotso (\(\:\mu\:/\rho\:\)) le yuniti ya Hounsfield (HU), e e amanang ka tlhamalalo le \(\:\mu\:/\rho\:\).
Kitlano ya dieleketerone \(\:{\rho\:}_{e}\) e tlhalosiwa e le palo ya dieleketerone ka yuniti ya bolumu mme e balelwa ka tsela e e latelang:
moo \(\:\rho\:\) e leng kitlano ya sedirisiwa ka g/cm3, \(\:{N}_{A}\) e leng selo se se sa fetogeng sa Avogadro, \(\:{w}_{i}\) e leng karolwana ya bokete, \(\:){Z}_{i}\) e leng palo ya athomo, mme bokete jwa Athomo ke\} elemente ya i-th.
Palo ya athomo e amana ka tlhamalalo le mofuta wa tirisanommogo ya marang mo teng ga sedirisiwa. Bakeng sa metswako le metswako e nang le dielemente tse mmalwa (mohlala, matsela), palo ya athomo e sebetsang \(\:{Z}_{eff}\) e tlameha ho balwa. Fomula e ne ya tshitshinngwa ke Murthy le ba bangwe. 20:
Palogare ya maatla a go tsosa \(\:I\) e tlhalosa kafa sedirisiwa se se ikaeletsweng se monyang maatla a go tsamaya a dikarolwana tse di tsenelelang bonolo ka gone. E hlalosa feela thepa ya thepa e lebisitsweng mme ha e amane ka letho le thepa ya dikarolwana. \(\:I\) e ka balelwa ka go dirisa molao wa go tlhakanya wa ga Bragg:
Segokanyipalo sa phokotso ya bokete \(\:\mu\:/\rho\:\) se tlhalosa go tsenelela le go gololwa ga maatla ga difothone mo sedirisiweng se se ikaeletsweng. E ka balelwa ka go dirisa fomula e e latelang:
Moo \(\:x\) e leng botenya ba sedirisiwa, \(\:{I}_{0}\) e leng maatla a lesedi le le tsenang, mme \(\:I\) e leng maatla a photon morago ga go tsenelela mo sedirisiweng. Tshedimosetso ya \(\:\mu\:/\rho\:\) e ka bonwa ka tlhamalalo go tswa mo Polokelotshedimosetsong ya Tshupetso ya Maemo ya NIST 12621. \(\:\mu\:/\rho\:\) boleng jwa metswako le metswako bo ka bonwa ka go dirisa molao wa tlaleletso ka tsela e e latelang:
HU ke yuniti e e tlhomamisitsweng ya go lekanya radiodensity mo tlhalosong ya tshedimosetso ya tomography e e dirilweng ka dikhomphiutha (CT), e e fetolwang ka mola go tswa mo segokanyipalong sa phokotso e e lekantsweng \(\:\mu\:\). E tlhalosiwa jaana:
moo \(\:{\mu\:}_{metsi}\) e leng segokanyipalo sa phokotso ya metsi, mme \(\:{\mu\:}_{moya}\) e leng segokanyipalo sa phokotso ya moya. Ka jalo, go tswa mo fomuleng (6) re bona gore boleng jwa HU jwa metsi ke 0, mme boleng jwa HU jwa mowa ke -1000. Boleng jwa HU jwa mafatlha a motho bo simolola ka -600 go ya go -70022.
Didirisiwa di le mmalwa tse di lekanang le dithishu di tlhamilwe. Griffith le ba bangwe. 23 e ne ya tlhama sekai se se lekanang le dithishu sa mmele wa motho se se dirilweng ka polyurethane (PU) se mo go sone go neng ga tsenngwa dilekanyo tse di farologaneng tsa calcium carbonate (CaCO3) go etsisa di-coefficients tsa go fokotsa maatla a dirwe tse di farologaneng tsa motho go akaretsa le mafatlha a motho, mme sekai seno se ne sa bidiwa Griffith. Taylor24 e ne ya tlhagisa sekai sa bobedi se se lekanang le dithishu tsa makgwafo se se tlhamilweng ke Laboratori ya Bosetšhaba ya Lawrence Livermore (LLNL), e e bidiwang LLLL1. Traub et al.25 ba ne ba dira sedirisiwa se sesha se se emisetsang dithishu tsa makgwafo ba dirisa Foamex XRS-272 e e nang le 5.25% ya CaCO3 jaaka sedirisiwa se se tokafatsang tiragatso, se se neng se bidiwa ALT2. Ditafole 1 le 2 di bontsha papiso ya \(\:\rho\:\), \(\:{\rho\:}_{e}\), \(\:{Z}_{eff}\), \(\:I\) le dikoefišene tsa phokotso ya bokete tsa mafatlha a motho (ICRU-44) le dithishu tse di lekanang fa godimo.
Le fa go fitlheletswe dinonofo tse di molemo thata tsa radioloji, mo e ka nnang dilo tsotlhe tsa phantom di dirilwe ka foam ya polystyrene, se se rayang gore dinonofo tsa metšhini tsa dilo tseno ga di kgone go atamela tsa mafatlha a motho. Modulus wa ga Young (YM) wa foam ya polyurethane o ka nna 500 kPa, e e leng kgakala le go nna e e siameng fa e bapisiwa le mafatlha a a tlwaelegileng a motho (e ka nna 5-10 kPa). Ka jalo, go botlhokwa go tlhama sedirisiwa se sesha se se ka kgonang go fitlhelela dipharologantsho tsa metšhini le tsa marapo tsa mafatlha a mmatota a motho.
Hydrogels di sebediswa haholo ka boenjiniere ba dinama tse nyenyane tse. Sebopeho sa yona le dithoto tsa yona di tshwana le matrix ya extracellular (ECM) mme di ka fetolwa habonolo. Mo thutong e, go ne ga tlhophiwa alginate e e phepa ya sodium jaaka sedirisiwa sa ditshedi sa go baakanyetsa difoamo. Di-hydrogel tsa Alginate di tsamaisana le ditshedi mme di dirisiwa thata mo boenjenering jwa dithishu ka ntlha ya dithoto tsa tsone tse di fetogang tsa metšhini. Sebopeho sa elemente sa sodium alginate (C6H7NaO6)n le ho ba teng ha Ca2+ di dumella dithoto tsa yona tsa marang ho fetolwa jwalo ka ha ho hlokahala. Motswako ono wa dithoto tse di fetogang tsa metšhini le tsa marapo o dira gore di-hydrogel tsa alginate di nne tse di siametseng thutopatlisiso ya rona. Gone ke boammaaruri gore di-hydrogel tsa alginate le tsone di na le ditlhaelo, segolobogolo malebana le go tlhomama ka lobaka lo loleele ka nako ya dipopego tsa go hema tse di etsisiwang. Ka jalo, go tlhokega ditokafatso tse dingwe mme go solofetswe mo dithutong tsa isago go samagana le dikgoreletsi tse.
Mo tirong eno, re ne ra dira sedirisiwa sa foam sa alginate hydrogel se se nang le boleng jwa rho jo bo laolegang, go elasticity le dinonofo tsa marapo tse di tshwanang le tsa dithishu tsa makgwafo tsa motho. Thutopatlisiso eno e tla tlamela ka tharabololo ka kakaretso ya go dira di-phantom tse di tshwanang le dithishu tse di nang le dithoto tsa elastic le tsa radioloji tse di ka fetolwang. The thepa lintho tse bonahalang ka habonolo tailored ho leha e le efe motho dinama tse nyenyane tse le setho.
The sepheo moea ho bophahamo ba modumo ratio ya hydrogel foam e ne e balwa e thehiloeng HU mefuta e fapaneng ya matshwafo a motho (-600 ho -700). Go ne go tsewa gore foam e ne e le motswako o o bonolo wa mowa le hydrogel ya alginate ya maitirelo. Ka go dirisa molao o o bonolo wa go oketsa dielemente ka bongwe \(\:\mu\:/\rho\:\), karolwana ya bolumu ya mowa le selekanyo sa bolumu ya hydrogel ya alginate e e tlhakantsweng e ne e ka balelwa.
Difoamo tsa haeterojele tsa alginate di ne tsa baakanngwa go dirisiwa alginate ya sodiamo (Karolo No. W201502), CaCO3 (Karolo No. 795445, MW: 100.09), le GDL (Karolo No. 70% ya Sodiamo Lauryl Ether Sulfate (SLES 70) e ne ya rekwa go tswa go Kgwebisano e e Tumileng LLC. Deionized metsi e ne e sebediswa ka tshebetso ya ho lokisetsa bubble. Sodium alginate e ne e qhibidiha metsing a deionized ka themphereitjha ya phaposi ka ho fuduwa kamehla (600 rpm) ho fihlela tharollo e tshwanang e tshehla e bonaletsang e fumanwa. CaCO3 e kopantswe le GDL e ne e dirisiwa jaaka motswedi wa Ca2+ go simolola gelation. SLES 70 e ne e dirisiwa jaaka sediriswa se se dirang mo godimo ga lefatshe go bopa popego ya maroba mo teng ga hydrogel. Mothamo wa alginate o ne wa tsholwa ka 5% mme tekanyetso ya molar ya Ca2+:-COOH e ne ya tsholwa ka 0.18. Tekanyo ya molar ya CaCO3:GDL le yona e ne e bolokwa e le 0.5 ka nako ya paakanyo ya foam go boloka pH e e sa tseyeng letlhakore. Boleng ke 26. 2% ka bolumu ya SLES 70 e ne ya okediwa mo disampole tsotlhe. Beaker e e nang le sekhurumelo e ne e dirisiwa go laola selekanyo sa go tlhakanya ga tharabololo le mowa. Palo yohle ya bophahamo ba modumo ya beaker e ne e le 140 di ml. Go ikaegilwe ka dipholo tsa dipalelo tsa kgopolo, dibolumo tse di farologaneng tsa motswako (50 ml, 100 ml, 110 ml) di ne tsa tsenngwa mo beaker go tlhakanya le mowa. Sampole e e nang le 50 ml ya motswako e ne e diretswe go tlhakana le mowa o o lekaneng, fa tekanyetso ya bolumu ya mowa mo disampole tse dingwe tse pedi e ne e laolwa. Sa ntlha, SLES 70 e ne ya tsenngwa mo tharabololong ya alginate mme ya fuduwa ka sefuduisi sa motlakase go fitlha e tlhakane gotlhelele. Go tswa foo, CaCO3 suspension e ne ya tsenngwa mo motswakong mme ya fuduwa ka metlha go fitlha motswako o tlhakane gotlhelele, fa mmala wa one o fetoga go nna mosweu. Kwa bofelong, tharabololo ya GDL e ne ya tsenngwa mo motswakong go simolola go dira gelation, mme go ne ga nna le go fuduwa ga metšhini mo thulaganyong yotlhe. Bakeng sa sampole e nang le 50 di ml ya motswako, ho fuduha ka metjhini ho ile ha emisiwa ha bophahamo ba modumo ba motswako bo emisa ho fetoha. Bakeng sa disampole tse nang le 100 ml le 110 ml ya motswako, ho fuduha ka metjhini ho ile ha emisiwa ha motswako o tlatsa beaker. Re lekile gape go baakanya difoamo tsa hydrogel tse di nang le bolumu e e fa gare ga 50 ml le 100 ml. Le fa go ntse jalo, go ne ga lemogiwa go sa tlhomamang ga popego ya foam, ka gonne e ne e fetogafetoga fa gare ga boemo jwa go tlhakana ga mowa ka botlalo le boemo jwa taolo ya modumo wa mowa, mme seno sa felela ka taolo ya modumo e e sa tlhomamang. Go sa tlhomamang gono go ne ga dira gore go se ka ga tlhomamisega mo dipalong, mme ka jalo selekanyo seno sa bolumu ga se a ka sa akarediwa mo patlisisong eno.
Kitlano \(\:\rho\:\) ya foamo ya haeterojele e balelwa ka go lekanya bokete \(\:m\) le bolumu \(\:V\) ya sampole ya foamo ya haeterojele.
Ditshwantsho tsa maekerosekopo tsa matlho tsa difoamo tsa haeterojele di ne tsa bonwa go dirisiwa khamera ya Zeiss Axio Observer A1. Software ya ImageJ e ne e dirisiwa go bala palo le bogolo jwa kabo ya dipore mo sampoleng mo lefelong le le rileng go ikaegilwe ka ditshwantsho tse di bonweng. Sebopego sa pore se tsewa e le sediko.
Go ithuta dipharologantsho tsa metšhini tsa difoamo tsa hydrogel tsa alginate, diteko tsa kgatelelo ya uniaxial di ne tsa dirwa go dirisiwa motšhini wa motseletsele wa TESTRESOURCES 100. Disampole di ne tsa kgaolwa go nna diboloko tsa khutlonnetsepa mme dilekanyo tsa diboloko di ne tsa lekanngwa go bala dikgatelelo le dikgatelelo. Lebelo la tlhogo ya sefapaano le ne le beilwe go 10 mm/min. Disampole tse tharo di ile tsa lekwa bakeng sa sampole e nngwe le e nngwe mme palogare le phapogo e e tlwaelegileng di ne tsa balelwa go tswa mo dipholong. Thutopatlisiso eno e ne e tlhomile mogopolo mo dithotong tsa metšhini tse di gatelelang tsa difoam tsa alginate hydrogel ka gonne thishu ya makgwafo e tsenngwa ke maatla a a gatelelang mo kgatong e e rileng ya modikologo wa go hema. The extensibility ke e le hantle bohlokoa, haholo-holo ho bontša feletseng matla boitshwaro ba dinama tse nyenyane tse matshwafo le sena se tla batlisisoa ka lithuto tse tlang.
Disampole tsa foam ya haeterojele tse di baakantsweng di ne tsa sekasekwa mo sekenereng sa CT sa ditšhanele tse pedi sa Siemens SOMATOM Drive. The ditekanyetso skena ba ne ba behilwe ka tsela e latelang: 40 mAs, 120 kVp le 1 limilimithara selae botenya. Difaele tsa DICOM tse di tlholegileng di ne tsa sekasekwa go dirisiwa sofotewere ya MicroDicom DICOM Viewer go sekaseka boleng jwa HU jwa dikarolo tse di kgabaganyang di le 5 tsa sampole nngwe le nngwe. Dipalopalo tsa HU tse di bonweng ke CT di ne tsa bapisiwa le dipalelo tsa kgopolo tse di theilweng mo tshedimosetsong ya kitlano ya disampole.
Maikaelelo a thutopatlisiso eno ke go fetola go tlhamiwa ga dikai tsa dirwe tsa mmele ka bongwe le dithishu tsa maitirelo tsa ditshedi ka go dira dilo tse di bonolo tsa boenjenere. Go tlhama didirisiwa tse di nang le dinonofo tsa metšhini le tsa marang tse di tsamaelanang le metšhini e e dirang ya mafatlha a motho go botlhokwa mo ditirisong tse di lebilweng tse di jaaka go tokafatsa katiso ya kalafi, thulaganyo ya karo, le thulaganyo ya kalafi ya marang. Mo Setshwantshong sa 1A, re ne ra rulaganya go sa tshwane fa gare ga dithoto tsa metšhini le tsa marapo tsa dilo tse di bonolo tse go akanngwang gore di dirisiwa go dira dikai tsa makgwafo a batho. Go fitlha ga jaana, go dirilwe didirisiwa tse di bontshang dinonofo tse di batlegang tsa radioloji, mme dithoto tsa tsone tsa metšhini ga di fitlhelele ditlhokego tse di batlegang. Polyurethane foam le rabara ke dilo tse di dirisiwang thata go dira dikai tsa makgwafo a batho tse di ka senyegang. Dithoto tsa metšhini tsa foam ya polyurethane (modulus wa ga Young, YM) ka tlwaelo di feta makgetlo a le 10 go ya go a le 100 go feta tsa dithishu tse di tlwaelegileng tsa makgwafo a motho. Didirisiwa tse di bontshang dithoto tse di batlegang tsa metšhini le tsa marapo ga di ise di itsiwe.
(A) Boemedi jwa sekema jwa dithoto tsa didirisiwa tse di farologaneng tse di bonolo le papiso le mafatlha a motho go ya ka kitlano, modulus wa ga Young le dithoto tsa radioloji (ka HU). (B) Mokgwa wa go phatloga ga marang a X wa haeterojele ya alginate e e nang le selekanyo sa 5% le selekanyo sa Ca2+:-COOH sa 0.18. (C) Mefuta e fapaneng ya moea bophahamo ba modumo ditekanyetso ka hydrogel bubble. (D) Boemedi jwa sekema jwa difoamo tsa hydrogel tsa alginate tse di nang le ditekanyetso tse di farologaneng tsa bolumu ya mowa.
Sebopego sa dielemente tsa dihaeterojele tsa alginate tse di nang le kgobokano ya 5% le selekanyo sa molar sa Ca2+:-COOH sa 0.18 se ne sa balelwa, mme dipholo di bontshiwa mo Lenaneong 3. Go ya ka molao wa tlaleletso mo fomuleng e e fetileng (5), segokanyipalo sa phokotso ya bokete jwa haeterojele ya alginate se se bonweng jaaka Setshwantsho ke\: 1B.
Dipalopalo tsa \(\:\mu\:/\rho\:\) tsa mowa le metsi di ne tsa bonwa ka tlhamalalo go tswa mo polokelotshedimosetsong ya tshupiso ya maemo a NIST 12612. Ka jalo, Setshwantsho 1C se bontsha ditekanyetso tsa bolumu ya mowa tse di badilweng mo difomong tsa hydrogel tse di nang le boleng jo bo lekanang le jwa HU jo bo fa gare ga -600 le -700 jwa mafatlha a motho. The theoretically balwa moea bophahamo ba modumo karo-karolelano e tsitsitseng ka hare ho 60-70% ka matla mefuta e fapaneng ho tloha 1 × 10−3 ho 2 × 101 MeV, ho bontša bokgoni bo botle bakeng sa kopo ya hydrogel foam ka downstream dithulaganyo difeme.
Setshwantsho sa 1D se bontsha sampole ya foam ya hydrogel ya alginate e e baakantsweng. Disampole tsotlhe di ne tsa segiwa ka dikhube tse di nang le boleele jwa molelwane wa 12.7 mm. Dipholo di bontshitse gore go ne ga bopiwa foam ya hydrogel e e tshwanang, e e tlhomameng ya tlhakoretharo. Go sa kgathalesege gore selekanyo sa bolumu ya mowa ke sefe, ga go na dipharologano tse di bonalang mo ponalong ya difoamo tsa hydrogel tse di neng tsa lemogiwa. Go itshegetsa ga foam ya hydrogel go raya gore mafaratlhatlha a a bopilweng mo teng ga hydrogel a nonofile go ka tshegetsa bokete jwa foam ka boyone. Ntle le go dutla ga metsi a mannye go tswa mo foamong, foamo gape e ne ya bontsha go tlhomama ga nakwana dibeke di le mmalwa.
Ka go lekanya bokete le bolumu ya sampole ya foam, go ne ga balelwa kitlano ya foam ya hydrogel e e baakantsweng \(\:\rho\:\), mme dipholo di bontshiwa mo Lenaneong 4. Dipholo di bontsha go ikaega ga \(\:\rho\:\) ka selekanyo sa bolumu ya mowa. Fa mowa o o lekaneng o tlhakanngwa le 50 ml ya sampole, kitlano e nna e e kwa tlase mme ke 0.482 g/cm3. Fa selekanyo sa mowa o o tlhakaneng se fokotsega, kitlano e oketsega go fitlha go 0.685 g/cm3. Boleng jo bo kwa godimo jwa p magareng ga ditlhopha tsa 50 ml, 100 ml le 110 ml e ne e le 0.004 < 0.05, e e supang botlhokwa jwa dipalopalo jwa dipholo.
Boleng jwa \(\:\rho\:\) jwa kgopolo le jone bo balelwa ka go dirisa tekanyetso ya bolumu ya mowa e e laolwang. Dipholo tse di lekanyeditsweng di bontsha gore \(\:\rho\:\) e nnye ka 0.1 g/cm3 go feta boleng jwa teori. Pharologano eno e ka tlhalosiwa ke kgatelelo ya ka fa gare e e tlhagisiwang mo hydrogel ka nako ya thulaganyo ya go dira gelation, e e bakang go ruruga mme ka jalo e dira gore \(\:\rho\:\) e fokotsege. Se se ne sa netefadiwa gape ke go ela tlhoko diphatlha dingwe mo teng ga foam ya hydrogel mo ditshwantshong tsa CT tse di bontshitsweng mo Setshwantshong 2 (A, B le C).
Ditshwantsho tsa maekerosekopo ya matlho tsa difoamo tsa haeterojele tse di nang le diteng tse di farologaneng tsa bolumu ya mowa (A) 50, (B) 100, le (C) 110. Dipalo tsa disele le kabo ya bogolo jwa marose mo disampole tsa foamo ya haeterojele ya alginate (D) 50, (E) 100, (F) 110.
Setshwantsho sa 3 (A, B, C) se bontsha ditshwantsho tsa maekerosekopo ya matlho tsa disampole tsa foam ya hydrogel tse di nang le ditekanyetso tse di farologaneng tsa bolumu ya mowa. Diphetho di bontsha sebopeho sa mahlo sa foam ya hydrogel, se bontshang ka ho hlaka ditshwantsho tsa di-pore tse nang le di-diameter tse fapaneng. Kabo ya palo ya dipore le bophara e ne ya balelwa go dirisiwa ImageJ. Ditshwantsho tse tsheletseng di ile tsa nkuwa bakeng sa sampole e nngwe le e nngwe, setshwantsho se seng le se seng se ne se na le boholo ba 1125.27 μm × 843.96 μm, mme palo yohle ya sebaka se sekasekilweng bakeng sa sampole e nngwe le e nngwe e ne e le 5.7 mm2.
(A) Boitshwaro jwa kgatelelo ya kgatelelo ya difoam tsa alginate hydrogel tse di nang le ditekanyetso tse di farologaneng tsa bolumu ya mowa. (B) Go tshwanela ga dipalopalo. (C) Kgatelelo E0 ya difoamo tsa hydrogel tse di nang le ditekanyetso tse di farologaneng tsa modumo wa mowa. (D) Qetellong kgatelelo ya kgatello le kgatello ya alginate hydrogel foams le ditekanyetso tse fapaneng tsa moea bophahamo ba modumo.
Setshwantsho sa 3 (D, E, F) se bontsha gore kabo ya bogolo jwa dipore e batla e tshwana, go simolola ka dimaekerometara di le masomesome go ya go dimaekerometara di ka nna 500. Bogolo jwa dipore tota bo a tshwana, mme bo fokotsega go sekae fa selekanyo sa mowa se ntse se fokotsega. Go ya ka tshedimosetso ya teko, bogolo jwa dipore jo bo magareng jwa sampole ya 50 ml ke 192.16 μm, bogareng ke 184.51 μm, mme palo ya dipore ka lefelo la yuniti ke 103; palogare ya bogolo jwa dipore jwa sampole ya 100 ml ke 156.62 μm, bogareng ke 151.07 μm, mme palo ya dipore ka lefelo la yuniti ke 109; ditekanyetso tse tsamaellanang tsa sampole ya 110 ml ke 163.07 μm, 150.29 μm le 115, ka ho latellana. Tshedimosetso e bontsha gore di-pore tse dikgolo di na le tlhotlheletso e kgolo mo dipholong tsa dipalopalo tsa bogolo jwa di-pore jo bo magareng, mme bogolo jwa di-pore jo bo fa gare bo ka bontsha botoka tlwaelo ya phetogo ya bogolo jwa di-pore. Jaaka fa bolumu ya sampole e oketsega go tswa go 50 ml go ya go 110 ml, palo ya dipore le yona e a oketsega. Fa go kopanngwa dipholo tsa dipalopalo tsa molagare wa dipore tse di fa gare le palo ya dipore, go ka swetswa ka gore fa bolumu e oketsega, go bopiwa dipore tse dintsi tsa bogolo jo bonnye mo teng ga sampole.
Tshedimosetso ya teko ya metšhini e bontshiwa mo Ditshwantshong 4A le 4D. Setshwantsho sa 4A se bontsha boitshwaro jwa kgatelelo ya kgatelelo ya difoam tsa hydrogel tse di baakantsweng tse di nang le ditekanyetso tse di farologaneng tsa bolumu ya mowa. Dipholo di bontsha gore disampole tsotlhe di na le boitshwaro jo bo tshwanang jwa kgatelelo-kgatelelo e e seng ya mola. Mo sampoleng nngwe le nngwe, kgatelelo e oketsega ka bonako fa kgatelelo e oketsega. An exponential sebopeho e ne e loketse ho hatella kgatello-kgatello boitshwaro ba hydrogel bubble. Setshwantsho sa 4B se bontsha dipholo morago ga go dirisa tiro ya eksponential jaaka sekao se se fopholediwang mo foamong ya hydrogel.
Bakeng sa di-foam tsa hydrogel tse nang le ditekanyetso tse fapaneng tsa bophahamo ba modumo ba moya, modulus wa tsona wa kgatello (E0) le ona o ile wa ithuta. Go tshwana le tshekatsheko ya di-hydrogel, modulus wa ga Young o o gatelelang o ne wa batlisisiwa mo setlhopheng sa 20% ya kgatelelo ya ntlha. Dipholo tsa diteko tsa kgatelelo di bontshiwa mo Setshwantshong sa 4C. Dipholo mo Setshwantshong sa 4C di bontsha gore fa tekanyetso ya bolumu ya mowa e fokotsega go tswa mo sampoleng ya 50 go ya kwa sampoleng ya 110, modulus wa Young wa kgatelelo E0 wa foamo ya alginate hydrogel o oketsega go tswa go 10.86 kPa go ya go 18 kPa.
Fela jalo, dikhube tse di feletseng tsa kgatelelo-kgatelelo ya difoamo tsa hydrogel, mmogo le boleng jwa kgatelelo le kgatelelo ya bofelo, di ne tsa bonwa. Setshwantsho sa 4D se bontsha kgatelelo ya kgatelelo ya bofelo le kgatelelo ya difoamo tsa alginate hydrogel. Ntlha e nngwe le e nngwe ya data ke palohare ya diphetho tse tharo tsa teko. Dipholo di bontsha gore kgatelelo ya kgatelelo ya bofelo e oketsega go tswa go 9.84 kPa go ya go 17.58 kPa ka diteng tsa gase tse di fokotsegang. Mofuta wa bofelo o nna o tlhomame ka bokana ka 38%.
Setshwantsho sa 2 (A, B, le C) se bontsha ditshwantsho tsa CT tsa difoamo tsa hydrogel tse di nang le ditekanyetso tse di farologaneng tsa bolumu ya mowa tse di tsamaelanang le disampole tsa 50, 100, le 110, ka go latelana. Ditshwantsho di bontsha gore foam ya hydrogel e e bopilweng e batla e tshwana. Palo e nnye ya diphatlha e ne ya lemogwa mo disampole tsa 100 le 110. Go bopega ga diphatlha tseno go ka tswa go bakilwe ke kgatelelo ya ka fa gare e e tlhagisiwang mo hydrogel ka nako ya thulaganyo ya go dira gelation. Re badile ditekanyetso tsa HU tsa dikarolo tse 5 tsa sefapano tsa sampole e nngwe le e nngwe mme ra di thathamisa Lenaneong la 5 mmoho le diphetho tsa ho bala tsa teori tse tsamaellanang.
Lenaneo la 5 le bontsha gore disampole tse di nang le ditekanyetso tse di farologaneng tsa bolumu ya mowa di bone boleng jo bo farologaneng jwa HU. Boleng jo bo kwa godimo jwa p magareng ga ditlhopha tsa 50 ml, 100 ml le 110 ml e ne e le 0.004 < 0.05, e e supang botlhokwa jwa dipalopalo jwa dipholo. Gareng ga disampole tse tharo tse di lekilwe, sampole e e nang le motswako wa 50 ml e ne e na le dithoto tsa radioloji tse di gaufi thata le tsa mafatlha a motho. Kholomo ya bofelo ya Lenaneo la 5 ke sephetho se se bonweng ka go bala ga teori go ikaegilwe ka boleng jwa foam jo bo lekanyeditsweng \(\:\rho\:\). Ka go bapisa tshedimosetso e e lekanyeditsweng le dipholo tsa kgopolo, go ka fitlhelwa gore ditekanyetso tsa HU tse di bonweng ka go sekaseka ka CT ka kakaretso di gaufi le dipholo tsa kgopolo, tse ka fa letlhakoreng le lengwe di netefatsang dipholo tsa go bala selekanyo sa mowa mo Setshwantshong 1C.
Maikaelelo a magolo a thutopatlisiso eno ke go tlhama sedirisiwa se se nang le dinonofo tsa metšhini le tsa marapo tse di ka bapisiwang le tsa mafatlha a motho. Boikaelelo jono bo ne jwa fitlhelelwa ka go dira sedirisiwa se se theilweng mo hydrogel se se nang le dinonofo tsa metšhini le tsa marapo tse di lekanang le dithishu tse di rulagantsweng sentle tse di gaufi thata le tsa mafatlha a motho. Kaelwa ke dipalelo tsa kgopolo, difoam tsa hydrogel tse di nang le ditekanyetso tse di farologaneng tsa bolumu ya mowa di ne tsa baakanngwa ka go tlhakanya tharabololo ya sodium alginate, CaCO3, GDL le SLES 70 ka metšhini. Ka go fetola selekanyo sa bolumu ya mowa, kitlano le porosity ya foam di ka farologanngwa ka go rata. Ka koketsego ya diteng tsa bolumu ya mowa, bogolo jwa dipore bo a fokotsega go se kae mme palo ya dipore e a oketsega. Diteko tsa kgatelelo di ne tsa dirwa go sekaseka dithoto tsa metšhini tsa difoam tsa alginate hydrogel. Dipholo di bontshitse gore modulus wa kgatelelo (E0) o o bonweng go tswa mo ditekong tsa kgatelelo o mo selekanyong se se siameng sa mafatlha a motho. E0 e a oketsega fa selekanyo sa mothamo wa mowa se fokotsega. Dipalopalo tsa dithoto tsa radioloji (HU) tsa disampole tse di baakantsweng di ne tsa bonwa go ikaegilwe ka tshedimosetso ya CT ya disampole mme tsa bapisiwa le dipholo tsa dipalelo tsa kgopolo. Matswela a ne a le molemo. Boleng jo bo lekanyeditsweng le jone bo gaufi le boleng jwa HU jwa mafatlha a motho. Dipholo di bontsha gore go a kgonega go dira difoam tsa hydrogel tse di etsisang dithishu tse di nang le motswako o o siameng wa dinonofo tsa metšhini le tsa marapo tse di etsisang dinonofo tsa mafatlha a motho.
Ho sa tsotellehe diphetho tse tshepisang, mekgwa ya jwale ya ho etsa e hloka ho ntlafatswa ho laola hantle tekanyo ya bophahamo ba moya le porosity ho tshwantsha diponelopele tse tswang dipalong tsa teori le makgwafo a nnete a motho ka bobeli bokale ba lefatshe le ba lehae. Thutopatlisiso ya ga jaana gape e lekanyeditswe go leka mekgwa ya kgatelelo, e e lekanyetsang tiriso e e ka nnang teng ya phantom mo legatong la kgatelelo ya modikologo wa go hema. Dipatlisiso tsa isago di ne di tla solegelwa molemo ke go batlisisa diteko tsa go gagamala mmogo le botsitso ka kakaretso jwa metšhini jwa sedirisiwa go sekaseka ditiriso tse di ka nnang teng mo maemong a go pega a a fetogang. Le fa go na le ditlhaelo tseno, patlisiso eno e tshwaya maiteko a ntlha a a atlegileng a go kopanya dinonofo tsa marapo le tsa metšhini mo selong se le sengwe se se etsisang mafatlha a motho.
Ditlhopha tsa tshedimosetso tse di tlhagisitsweng le/kgotsa tse di sekasekilweng ka nako ya thutopatlisiso ya ga jaana di ka bonwa go tswa go mokwadi yo o tsamaelanang fa go kopiwa ka tsela e e utlwalang. Diteko le ditlhopha tsa tshedimosetso ka bobedi di ka gatisiwa gape.
Pina, G., le ba bangwe. Dithekenoloji tse disha tsa nano le didirisiwa tsa maemo a a kwa godimo tsa kalafi ya marang a kankere. Adv. Mater. 29, 1700996. (2017).
Bolaya, PJ, le ba bangwe. Pegelo ya Setlhopha sa Tiro sa AAPM 76a ka ga Taolo ya Tshisinyo ya go Hema mo Kankereng ya Marang. Bogareng. Fis. 33, 3874-3900. (2006)
Al-Maya, A., Moseley, J., le Brock, KK Go dira sekao sa segokaganyi le dilo tse di sa tshwaneng mo makgwafong a motho. Fisika le Kalafi le Thutatshelo 53, 305–317. 2008 (2008).
Wang, X., le ba bangwe. Mofuta wa kankere ya makgwafo e e tshwanang le tlhagala o o tlhagisiwang ke go gatisa ga ditshedi ga 3D. 3. Thekenoloji ya ditshedi. 8 (2018).
Lee, M., le ba bangwe. Go dira sekao sa go senyega ga makgwafo: mokgwa o o kopanyang mekgwa ya go kwadisa ditshwantsho tse di senyegang le phopholetso ya modulus wa ga Young e e farologaneng ka sebaka. Bogare. Fis. 40, 081902. (2013).
Guimaranes, CF le ba bangwe. Go gagamala ga dithishu tse di tshelang le ditlamorago tsa yone mo boenjenering jwa dithishu. Ditlhatlhobo tsa Tlhago Didirisiwa le Tikologo 5, 351-370 (2020).