Waad ku mahadsan tahay booqashada nature.com. Nooca biraawsarka aad isticmaaleyso wuxuu leeyahay taageero CSS oo xaddidan. Waayo-aragnimada ugu fiican, waxaan kugula talineynaa inaad isticmaasho nooca biraawsarka ugu dambeeyay (ama aad damiso qaabka is-waafajinta ee Internet Explorer). Intaa waxaa dheer, si loo hubiyo taageerada joogtada ah, boggan kuma jiri doono qaabab ama JavaScript.
Dhaqdhaqaaqa xubnaha iyo unugyada waxay keeni kartaa khaladaad ku yimaada booska raajada X-ray inta lagu jiro daaweynta shucaaca. Sidaa darteed, walxaha leh sifooyinka farsamada iyo shucaaca ee u dhigma unugyada ayaa loo baahan yahay si loogu daydo dhaqdhaqaaqa xubnaha si loo hagaajiyo daaweynta shucaaca. Si kastaba ha ahaatee, horumarinta walxahaas oo kale ayaa weli ah caqabad. Hydrogel-yada Alginate waxay leeyihiin sifooyin la mid ah kuwa matrix-ka ka baxsan unugyada, taasoo ka dhigaysa kuwo rajo leh oo ah walxo u dhigma unugyada. Daraasaddan, xumbada alginate hydrogel ee leh sifooyinka farsamada iyo shucaaca ee la doonayo ayaa lagu sameeyay sii deynta Ca2+ ee goobta. Saamiga hawada-ilaa-mugga si taxaddar leh ayaa loo xakameeyay si loo helo xumbada hydrogel oo leh sifooyin farsamo iyo shucaac oo qeexan. Waxaa lagu gartaa macro- iyo micromorphology-ga agabka, waxaana la bartay dhaqanka xumbada hydrogel ee cadaadiska ku jira. Astaamaha shucaaca waxaa lagu qiyaasay aragti ahaan waxaana lagu xaqiijiyay tijaabo iyadoo la adeegsanayo sawir-qaadis la xisaabiyay. Daraasaddani waxay iftiiminaysaa horumarka mustaqbalka ee walxaha u dhigma unugyada kuwaas oo loo isticmaali karo hagaajinta qiyaasta shucaaca iyo xakamaynta tayada inta lagu jiro daaweynta shucaaca.
Daaweynta shucaaca waa daaweyn caadi ah oo loogu talagalay kansarka1. Dhaqdhaqaaqa xubnaha iyo unugyada badanaa waxay horseedaa khaladaad ku yimaada booska raajada X-ray inta lagu jiro daaweynta shucaaca2, taasoo keeni karta daaweyn la'aan burooyinka iyo soo-gaadhista xad-dhaafka ah ee unugyada caafimaadka qaba ee ku xeeran shucaaca aan loo baahnayn. Awoodda lagu saadaalin karo dhaqdhaqaaqa xubnaha iyo unugyada ayaa muhiim u ah yareynta khaladaadka deegaanka burooyinka. Daraasaddani waxay diiradda saartay sambabada, maadaama ay maraan isbeddello iyo dhaqdhaqaaqyo muhiim ah marka bukaannadu neefsadaan inta lagu jiro daaweynta shucaaca. Moodooyin kala duwan oo curiye xaddidan ah ayaa la sameeyay oo loo adeegsaday si loo matalo dhaqdhaqaaqa sambabada aadanaha3,4,5. Si kastaba ha ahaatee, xubnaha iyo unugyada aadanaha waxay leeyihiin joomatari adag waxayna aad ugu tiirsan yihiin bukaanka. Sidaa darteed, walxaha leh sifooyin u dhigma unugyada ayaa aad waxtar ugu leh horumarinta moodooyinka jireed si loo xaqiijiyo moodooyinka aragtiyeed, loo fududeeyo daaweynta caafimaad ee la hagaajiyay, iyo ujeeddooyinka waxbarashada caafimaadka.
Horumarinta walxaha jilicsan ee ku dayashada unugyada si loo gaaro qaab-dhismeedka gudaha iyo dibadda ee adag ayaa soo jiidatay dareen badan sababtoo ah is-waafaqla'aanta farsamada ee ku jirta waxay horseedi kartaa guuldarro codsiyada bartilmaameedka6,7. Qaabaynta bayoomakiinikada adag ee unugyada sambabada, kaas oo isku daraya jilicsanaanta xad dhaafka ah, dabacsanaanta, iyo daloolada qaab-dhismeedka, waxay caqabad weyn ku tahay horumarinta moodooyinka si sax ah u soo saara sambabada aadanaha. Is-dhexgalka iyo isku-dubaridka sifooyinka farsamada iyo shucaaca ayaa muhiim u ah waxqabadka wax ku oolka ah ee moodooyinka sambabada ee faragelinta daaweynta. Wax-soo-saarka dheeraadka ah ayaa la xaqiijiyay inuu waxtar u leeyahay horumarinta moodooyinka gaarka ah ee bukaanka, taasoo suurtogalinaysa tijaabinta degdega ah ee naqshadaha adag. Shin et al. 8 waxay soo saareen qaab sambabada oo la soo saari karo oo isbeddeli kara oo leh marinnada hawada ee 3D-daabacan. Haselaar et al. 9 waxay soo saareen qaab aad ugu eg bukaanada dhabta ah si loo qiimeeyo tayada sawirka iyo hababka xaqiijinta booska ee daaweynta shucaaca. Hong et al10 waxay soo saareen qaab CT laabta ah iyagoo adeegsanaya daabacaadda 3D iyo tignoolajiyada shubista silicone si loo soo saaro xoojinta CT ee nabarrada sambabada ee kala duwan si loo qiimeeyo saxnaanta tirada. Si kastaba ha ahaatee, noocyadan waxaa badanaa laga sameeyaa agabyo sifadooda wax ku oolka ah ay aad uga duwan tahay kuwa unugyada sambabada11.
Waqtigan xaadirka ah, inta badan phantoms-ka sambabada waxaa laga sameeyay xumbo silikoon ama polyurethane ah, kuwaas oo aan la jaanqaadin sifooyinka farsamada iyo shucaaca ee parenchyma sambabada dhabta ah.12,13 Alginate hydrogels waa kuwo bayooloji ahaan la jaanqaadi kara waxaana si weyn loogu isticmaalay injineernimada unugyada sababtoo ah sifooyinkooda farsamada ee la hagaajin karo.14 Si kastaba ha ahaatee, soo saarista isku dheelitirka aadka u jilicsan, ee u eg xumbo ee loo baahan yahay phantom sambabada oo si sax ah u dayanaya dabacsanaanta iyo qaab-dhismeedka buuxinta ee unugyada sambabada ayaa weli ah caqabad tijaabo ah.
Daraasaddan, waxaa loo qaatay in unugyada sambabka ay yihiin walxo isku mid ah oo laastikada ah. Cufnaanta unugyada sambabka ee aadanaha (\(\:\rho\:\)) waxaa lagu soo waramayaa inay tahay 1.06 g/cm3, cufnaanta sambabka ee la buufiyayna waa 0.26 g/cm315. Kala duwanaansho ballaaran oo ah qiimaha modulus-ka Young (MY) ee unugyada sambabka ayaa la helay iyadoo la adeegsanayo habab tijaabo ah oo kala duwan. Lai-Fook et al. 16 waxay cabbireen YM ee sambabka aadanaha iyadoo sicir barar isku mid ah uu yahay 0.42-6.72 kPa. Goss et al. 17 waxay isticmaaleen elastography resonance magnetic waxayna soo sheegeen YM oo ah 2.17 kPa. Liu et al. 18 waxay soo sheegeen YM oo si toos ah loo cabbiray oo ah 0.03-57.2 kPa. Ilegbusi et al. 19 waxay ku qiyaaseen YM inuu yahay 0.1-2.7 kPa iyadoo lagu saleynayo xogta CT ee 4D ee laga helay bukaanada la soo xulay.
Si loo eego sifooyinka shucaaca ee sambabka, dhowr cabbir ayaa loo isticmaalaa in lagu qeexo dhaqanka isdhexgalka unugyada sambabka ee leh raajada X-ray, oo ay ku jiraan halabuurka curiyaha, cufnaanta elektarooniga (\(\:{\rho\:}_{e}\)), tirada atomka ee wax ku oolka ah (\(\:{Z}_{eff}\)), tamarta kicinta celceliska (\(\:I\)), isku-darka yareynta cufnaanta (\(\:\mu\:/\rho\:\)) iyo cutubka Hounsfield (HU), kaas oo si toos ah ula xiriira \(\:\mu\:/\rho\:\).
Cufnaanta elektarooniga \(\:{\rho\:}_{e}\) waxaa lagu qeexaa tirada elektaroonada mugga cutubkiiba waxaana loo xisaabiyaa sidan soo socota:
halkaas oo \(\:\rho\:\) uu yahay cufnaanta walaxda ku jirta g/cm3, \(\:{N}_{A}\) uu yahay joogtada Avogadro, \(\:{w}_{i}\) uu yahay jajabka cufka, \(\:{Z}_{i}\) uu yahay tirada atomka, iyo \(\:{A}_{i}\) uu yahay miisaanka atomka ee curiyaha i-th.
Tirada atamka waxay si toos ah ula xiriirtaa dabeecadda isdhexgalka shucaaca ee ku jira maaddada. Isku-dhafka iyo isku-dhafka ka kooban dhowr curiye (tusaale ahaan, dharka), waa in la xisaabiyaa lambarka atamka ee waxtarka leh \(\:{Z}_{eff}\). Qaacidada waxaa soo jeediyay Murthy et al. 20:
Tamarta kicinta celceliska \(\:I\) waxay qeexaysaa sida si fudud walxaha bartilmaameedku u nuugaan tamarta dhaqdhaqaaqa ee walxaha galaya. Waxay qeexaysaa oo keliya sifooyinka walxaha bartilmaameedka ah mana laha wax xiriir ah oo la leh sifooyinka walxaha. \(\:I\) waxaa lagu xisaabin karaa iyadoo la adeegsanayo xeerka isku-darka Bragg:
Isugeynta yareynta cufnaanta \(\:\mu\:/\rho\:\) waxay qeexaysaa gelinta iyo sii deynta tamarta ee fotonada ku jira walxaha la beegsanayo. Waxaa lagu xisaabin karaa iyadoo la adeegsanayo qaacidada soo socota:
Halka \(\:x\) uu yahay dhumucda walaxda, \(\:{I}_{0}\) uu yahay xoogga iftiinka dhacdada, iyo \(\:I\) uu yahay xoogga photon ka dib marka la geliyo walaxda. Xogta \(\:\mu\:/\rho\:\) waxaa si toos ah looga heli karaa Kaydka Tixraaca Heerarka NIST 12621. Qiimaha \(\:\mu\:/\rho\:\) ee isku-darka iyo isku-dhafka waxaa laga heli karaa iyadoo la adeegsanayo xeerka isku-darka sida soo socota:
HU waa halbeeg cabbir la'aan ah oo cabbirkiisu yahay cabbirka cufnaanta shucaaca marka la fasirayo xogta sawir-qaadista la xisaabiyay (CT), kaas oo si toosan loogu beddelay isku-darka yareynta la cabbiray \(\:\mu\:\). Waxaa lagu qeexaa sida:
halkaas oo \(\:{\mu\:}_{water}\) uu yahay isku-darka yareynta biyaha, iyo \(\:{\mu\:}_{air}\) uu yahay isku-darka yareynta hawada. Sidaa darteed, laga bilaabo qaacidada (6) waxaan aragnaa in qiimaha HU ee biyuhu uu yahay 0, qiimaha HU ee hawaduna uu yahay -1000. Qiimaha HU ee sambabada aadanaha wuxuu u dhexeeyaa -600 ilaa -70022.
Dhowr walxood oo u dhigma unugyada ayaa la sameeyay. Griffith et al. 23 waxay sameeyeen qaab unug u dhigma jirka bini'aadamka oo laga sameeyay polyurethane (PU) kaas oo lagu daray tirooyin kala duwan oo kaalshiyam kaarboonat ah (CaCO3) si loogu daydo isku-dhafka hoos u dhaca toosan ee xubnaha kala duwan ee aadanaha oo ay ku jiraan sambabka aadanaha, qaabkana waxaa loogu magac daray Griffith. Taylor24 waxay soo bandhigtay qaab kale oo u dhigma unugyada sambabka oo ay samaysay Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), oo loogu magac daray LLLL1. Traub et al.25 waxay soo saareen beddelka unugyada sambabka cusub iyagoo adeegsanaya Foamex XRS-272 oo ka kooban 5.25% CaCO3 oo ah kor u qaadis waxqabad, kaas oo loogu magac daray ALT2. Jadwalka 1 iyo 2 waxay muujinayaan isbarbardhigga \(\:\rho\:\), \(\:{\rho\:}_{e}\), \(\:{Z}_{eff}\), \(\:I\) iyo isku-dhafka hoos u dhaca tirada ee sambabka aadanaha (ICRU-44) iyo moodooyinka u dhigma unugyada kor ku xusan.
Iyadoo ay jirto sifooyinka shucaaca ee aadka u fiican ee la gaaray, ku dhawaad ​​​​dhammaan walxaha phantom-ka ah waxaa laga sameeyay xumbo polystyrene ah, taasoo la macno ah in sifooyinka farsamada ee agabkani aysan u dhawaan karin kuwa sambabada aadanaha. Modulus-ka Young (YM) ee xumbo polyurethane waa qiyaastii 500 kPa, taas oo aad uga fog ku habboon marka loo eego sambabada caadiga ah ee aadanaha (qiyaastii 5-10 kPa). Sidaa darteed, waxaa lagama maarmaan ah in la sameeyo walxo cusub oo buuxin kara astaamaha farsamada iyo shucaaca ee sambabada dhabta ah ee aadanaha.
Hydrogels-ka si weyn ayaa loogu isticmaalaa injineernimada unugyada. Qaab-dhismeedkiisa iyo sifooyinkiisu waxay la mid yihiin matrix-ka ka baxsan unugyada (ECM) waana la hagaajin karaa si fudud. Daraasaddan, sodium alginate saafi ah ayaa loo doortay inay noqoto walxaha bayoolojiga ah ee loogu talagalay diyaarinta xumbo. Hydrogels-ka Alginate waa kuwo la jaan qaadi kara noolaha waxaana si weyn loogu isticmaalaa injineernimada unugyada sababtoo ah sifooyinkooda farsamada ee la hagaajin karo. Halabuurka aasaasiga ah ee sodium alginate (C6H7NaO6)n iyo joogitaanka Ca2+ waxay u oggolaanayaan sifooyinka shucaaca in la hagaajiyo sida loogu baahdo. Isku-darka sifooyinka farsamada iyo shucaaca ee la hagaajin karo ayaa ka dhigaya hydrogels-ka alginate mid ku habboon daraasaddeenna. Dabcan, hydrogels-ka alginate sidoo kale waxay leeyihiin xaddidaadyo, gaar ahaan marka la eego xasilloonida muddada dheer inta lagu jiro wareegyada neefsashada ee la sawiray. Sidaa darteed, horumarin dheeraad ah ayaa loo baahan yahay waxaana laga filayaa daraasadaha mustaqbalka si wax looga qabto xaddidaadahaas.
Shaqadan, waxaan ku soo saarnay walxo alginate hydrogel ah oo leh qiyam la xakameyn karo, dabacsanaan, iyo sifooyin shucaac oo la mid ah kuwa unugyada sambabada aadanaha. Daraasaddani waxay bixin doontaa xal guud oo loogu talagalay sameynta phantoms-ka u eg unugyada oo leh sifooyin dabacsanaan iyo shucaac oo la hagaajin karo. Astaamaha agabka waxaa si fudud loogu habeyn karaa unug kasta iyo xubin kasta oo aadanaha ah.
Saamiga hawada bartilmaameedka ah iyo mugga ee xumbada hydrogel waxaa lagu xisaabiyay iyadoo lagu saleynayo heerka HU ee sambabada aadanaha (-600 ilaa -700). Waxaa la qiyaasay in xumbada ay ahayd isku darka fudud ee hawada iyo hydrogel alginate synthetic. Iyadoo la adeegsanayo xeer fudud oo lagu daro walxaha shaqsiyeed \(\:\mu\:/\rho\:\), jajabka mugga hawada iyo saamiga mugga ee hydrogel alginate ee la sameeyay ayaa la xisaabin karaa.
Xumbada hydrogel-ka ee Alginate waxaa lagu diyaariyey iyadoo la isticmaalayo sodium alginate (Qaybta Lambarka W201502), CaCO3 (Qaybta Lambarka 795445, MW: 100.09), iyo GDL (Qaybta Lambarka G4750, MW: 178.14) oo laga soo iibsaday Shirkadda Sigma-Aldrich, St. Louis, MO. 70% Sodium Lauryl Ether Sulfate (SLES 70) waxaa laga soo iibsaday Renowned Trading LLC. Biyo la baabi'iyay ayaa loo isticmaalay habka diyaarinta xumbada. Sodium alginate waxaa lagu milmay biyaha la dhalaaliyay heerkulka qolka iyadoo si joogto ah loo walaaqayo (600 rpm) ilaa laga helo xal huruud ah oo isku mid ah oo hufan. CaCO3 oo lagu daray GDL waxaa loo isticmaalay sidii il Ca2+ ah si loo bilaabo jelitaanka. SLES 70 waxaa loo isticmaalay sidii surfactant si loo sameeyo qaab-dhismeed daloolo leh oo gudaha hydrogel-ka ah. Fiirsashada alginate waxaa lagu hayay 5% saamiga molar-ka Ca2+:-COOHna waxaa lagu hayay 0.18. Saamiga CaCO3:GDL molar ayaa sidoo kale lagu hayay 0.5 intii lagu jiray diyaarinta xumbada si loo ilaaliyo pH dhexdhexaad ah. Qiimaha waa 26. 2% marka loo eego mugga SLES 70 ayaa lagu daray dhammaan muunadaha. Dabool dabool leh ayaa loo isticmaalay in lagu xakameeyo saamiga isku darka ee xalka iyo hawada. Wadarta mugga beaker-ka wuxuu ahaa 140 ml. Iyada oo lagu saleynayo natiijooyinka xisaabinta aragtida, mugga kala duwan ee isku darka (50 ml, 100 ml, 110 ml) ayaa lagu daray beaker-ka si loogu qaso hawada. Muunadda ka kooban 50 ml oo isku darka ah waxaa loogu talagalay inay ku qasto hawo ku filan, halka saamiga mugga hawada ee labada muunadood ee kale la xakameeyay. Marka hore, SLES 70 ayaa lagu daray xalka alginate waxaana lagu walaaqay walaaq koronto ilaa uu si buuxda isugu qasmo. Kadib, joojinta CaCO3 ayaa lagu daray isku darka waxaana si joogto ah loo walaaqay ilaa isku darku si buuxda isugu qasmo, marka midabkiisu isu beddelo caddaan. Ugu dambeyntii, xalka GDL ayaa lagu daray isku darka si loo bilaabo jelitaanka, walaaqidda farsamadana waa la ilaaliyay inta hawshu socoto. Muunadda ka kooban 50 ml oo isku darka ah, walaaqidda farsamada ayaa la joojiyay markii mugga isku darka uu istaagay inuu isbeddelo. Muunadaha ka kooban 100 ml iyo 110 ml oo isku darka ah, walaaqidda farsamada ayaa la joojiyay markii isku darku uu buuxiyay weelka. Waxaan sidoo kale isku daynay inaan diyaarinno xumbo hydrogel ah oo leh mug u dhexeeya 50 ml iyo 100 ml. Si kastaba ha ahaatee, xasillooni darro qaab-dhismeedka xumbada ayaa la arkay, maadaama ay isbeddeshay xaaladda isku darka hawada oo dhammaystiran iyo xaaladda xakamaynta mugga hawada, taasoo keentay xakamaynta mugga oo aan iswaafaqsanayn. Xasillooni-darradani waxay keentay hubanti la'aan xisaabinta, sidaas darteedna baaxadda muggan laguma darin daraasaddan.
Cufnaanta \(\:\rho\:\) ee xumbada hydrogel waxaa lagu xisaabiyaa iyadoo la cabbirayo cufka \(\:m\) iyo mugga \(\:V\) ee muunadda xumbada hydrogel.
Sawirrada muraayadaha indhaha ee xumbo hydrogel ah ayaa laga helay iyadoo la adeegsanayo kamaradda Zeiss Axio Observer A1. Barnaamijka ImageJ waxaa loo isticmaalay in lagu xisaabiyo tirada iyo cabbirka daloolada muunad ku jirta meel gaar ah iyadoo lagu saleynayo sawirrada la helay. Qaabka daloolka waxaa loo maleynayaa inuu yahay mid wareegsan.
Si loo barto sifooyinka farsamada ee xumbo hydrogel alginate, tijaabooyinka cadaadiska hal-axial ayaa la sameeyay iyadoo la adeegsanayo mashiinka taxanaha TESTRESOURCES 100. Shaybaarrada waxaa loo jaray baloogyo leydi ah, cabbirrada balooggana waxaa la cabbiray si loo xisaabiyo cadaadiska iyo noocyada kala duwan. Xawaaraha madaxa isgoyska waxaa la dejiyay 10 mm/daqiiqo. Saddex muunad ayaa la tijaabiyay muunad kasta, celceliska iyo kala duwanaanshaha caadiga ahna waxaa laga xisaabiyay natiijooyinka. Daraasaddani waxay diiradda saartay sifooyinka farsamada cadaadiska ee xumbo hydrogel alginate maadaama unugyada sambabka ay la kulmaan xoogagga cadaadiska marxalad gaar ah oo wareegga neefsashada ah. Ballaarinta dabcan waa muhiim, gaar ahaan si loo muujiyo dhaqanka firfircoon ee buuxa ee unugyada sambabka, tanna waxaa lagu baari doonaa daraasadaha mustaqbalka.
Shaybaarrada xumbo-dabiiciga ah ee la diyaariyey waxaa lagu sawiray iskaanka CT-ga ee Siemens SOMATOM Drive ee dual-channel. Xuduudaha iskaanka waxaa loo dejiyay sidan soo socota: 40 mAs, 120 kVp iyo dhumucda 1 mm ee xaleefka. Faylasha DICOM ee ka dhashay waxaa lagu falanqeeyay iyadoo la adeegsanayo barnaamijka MicroDicom DICOM Viewer si loo falanqeeyo qiimaha HU ee 5 qaybood oo isgoys ah oo muunad kasta ah. Qiimaha HU ee uu helay CT waxaa la barbar dhigay xisaabinta aragtiyeed iyadoo lagu saleynayo xogta cufnaanta muunadaha.
Ujeedada daraasaddan waa in la kacaan lagu sameeyo sameynta qaababka xubnaha shaqsiga ah iyo unugyada bayoolojiga ee macmalka ah iyadoo la adeegsanayo agabyada jilicsan. Horumarinta agabyada leh sifooyinka farsamada iyo shucaaca ee la jaanqaadaya farsamooyinka shaqada ee sambabada aadanaha ayaa muhiim u ah codsiyada la beegsanayo sida hagaajinta tababarka caafimaadka, qorsheynta qalliinka, iyo qorsheynta daaweynta shucaaca. Jaantuska 1A, waxaan ku sawirnay farqiga u dhexeeya sifooyinka farsamada iyo shucaaca ee agabka jilicsan ee loo isticmaalo in lagu sameeyo moodooyinka sambabada aadanaha. Ilaa hadda, agabyada ayaa la sameeyay oo muujiya sifooyinka shucaaca ee la rabo, laakiin sifooyinkooda farsamada ma buuxiyaan shuruudaha la rabo. Xumbo Polyurethane iyo caaggu waa agabka ugu badan ee loo isticmaalo sameynta moodooyinka sambabada aadanaha ee isbeddeli kara. Astaamaha farsamada ee xumbo polyurethane (modulus Young, YM) badanaa waa 10 ilaa 100 jeer ka weyn kuwa unugyada sambabada aadanaha ee caadiga ah. Alaabada muujisa sifooyinka farsamada iyo shucaaca ee la rabo weli lama oga.
(A) Matalaadda jaantuska ee sifooyinka walxaha jilicsan ee kala duwan iyo isbarbardhigga sambabada aadanaha marka loo eego cufnaanta, qaabka Young iyo sifooyinka shucaaca (HU). (B) Qaabka kala-soocidda raajada ee \(\:\mu\:/\rho\:\) alginate hydrogel oo leh isku-urursi 5% ah iyo saamiga molar-ka Ca2+:-COOH oo ah 0.18. (C) Kala duwanaanshaha saamiga mugga hawada ee xumbada hydrogel. (D) Matalaadda jaantuska ee xumbada hydrogel-ka alginate oo leh saamiga mugga hawada oo kala duwan.
Halabuurka asaasiga ah ee hydrogel-ka alginate oo leh isku-darka 5% iyo saamiga molar-ka Ca2+:-COOH ee 0.18 ayaa la xisaabiyay, natiijooyinkana waxaa lagu muujiyay Shaxda 3. Sida ku xusan xeerka ku-darka ee qaacidadii hore (5), isku-darka yareynta tirada ee hydrogel-ka alginate \(\:\:\mu\:/\rho\:\) ayaa la helay sida ku cad Jaantuska 1B.
Qiimaha \(\:\mu\:/\rho\:\) ee hawada iyo biyaha waxaa si toos ah looga helay xogta tixraaca heerarka NIST 12612. Sidaa darteed, Jaantuska 1C wuxuu muujinayaa saamiga mugga hawada ee la xisaabiyay ee xumbada hydrogel-ka oo leh qiimayaal u dhigma HU oo u dhexeeya -600 iyo -700 sambabka aadanaha. Saamiga mugga hawada ee aragti ahaan la xisaabiyay waa mid deggan 60-70% inta u dhaxaysa tamarta laga bilaabo 1 × 10−3 ilaa 2 × 101 MeV, taasoo muujinaysa awood wanaagsan oo loogu talagalay isticmaalka xumbada hydrogel-ka ee hababka wax soo saarka ee hoose.
Jaantuska 1D wuxuu muujinayaa muunadda xumbada alginate hydrogel ee la diyaariyey. Dhammaan muunadaha waxaa loo jarjaray xabado dhererkoodu yahay 12.7 mm. Natiijooyinku waxay muujiyeen in xumbo hydrogel ah oo isku mid ah oo saddex-cabbir ah la sameeyay. Iyadoo aan loo eegin saamiga mugga hawada, ma jirin wax farqi ah oo muhiim ah oo ku yimid muuqaalka xumbada hydrogel. Dabeecadda is-waafajinta ee xumbada hydrogel waxay soo jeedinaysaa in shabakadda ka samaysan hydrogel-ka ay ku filan tahay inay taageerto miisaanka xumbada lafteeda. Marka laga reebo xaddi yar oo biyo ah oo ka daadanaya xumbada, xumbada ayaa sidoo kale muujisay xasillooni ku meel gaar ah dhowr toddobaad.
Marka la cabbiro cufka iyo mugga muunadda xumbada, cufnaanta xumbo hydrogel ah oo la diyaariyey \(\:\rho\:\) ayaa la xisaabiyay, natiijooyinkana waxaa lagu muujiyay Shaxda 4. Natiijooyinku waxay muujinayaan ku tiirsanaanta \(\:\rho\:\) saamiga mugga hawada. Marka hawo ku filan lagu qaso 50 ml oo muunadda ah, cufnaanta waxay noqotaa tan ugu hooseysa waxayna tahay 0.482 g/cm3. Marka xaddiga hawada isku dhafan uu hoos u dhaco, cufnaanta waxay kor u kacdaa 0.685 g/cm3. Qiimaha p ugu badan ee u dhexeeya kooxaha 50 ml, 100 ml iyo 110 ml wuxuu ahaa 0.004 < 0.05, taasoo muujinaysa muhiimadda tirakoobka ee natiijooyinka.
Qiimaha aragtida \(\:\rho\:\) waxaa sidoo kale lagu xisaabiyaa iyadoo la adeegsanayo saamiga mugga hawada ee la xakameeyey. Natiijooyinka la cabbiray waxay muujinayaan in \(\:\rho\:\) uu ka yar yahay qiimaha aragtiyeed 0.1 g/cm³. Farqigan waxaa lagu sharxi karaa cadaadiska gudaha ee ka dhasha hydrogel-ka inta lagu jiro habka gelation-ka, kaas oo sababa barar sidaas darteedna keena hoos u dhac ku yimaada \(\:\rho\:\). Tan waxaa sii xaqiijiyay iyadoo la arkayay meelo bannaan oo gudaha xumbada hydrogel-ka ah oo ku jira sawirrada CT ee lagu muujiyey Jaantuska 2 (A, B iyo C).
Sawirrada mikroskoobka indhaha ee xumbada hydrogel-ka oo leh waxyaabo kala duwan oo hawo ah (A) 50, (B) 100, iyo (C) 110. Lambarrada unugyada iyo qaybinta cabbirka daloolada ee muunadaha xumbada hydrogel-ka alginate (D) 50, (E) 100, (F) 110.
Jaantuska 3aad (A, B, C) wuxuu muujinayaa sawirrada mikroskoobka indhaha ee muunadaha xumbada hydrogel oo leh saamiga mugga hawada oo kala duwan. Natiijooyinku waxay muujinayaan qaab-dhismeedka indhaha ee xumbada hydrogel, iyagoo si cad u muujinaya sawirrada daloolada leh dhexroor kala duwan. Qaybinta tirada daloolada iyo dhexroorka waxaa lagu xisaabiyay ImageJ. Lix sawir ayaa loo qaaday muunad kasta, sawir kastaa wuxuu lahaa cabbir dhan 1125.27 μm × 843.96 μm, wadarta guud ee la falanqeeyay muunad kastana waxay ahayd 5.7 mm².
(A) Dhaqanka cadaadiska cadaadiska-cadaadiska ee xumbada hydrogel-ka alginate oo leh saamiga mugga hawada oo kala duwan. (B) Ku-habboonaanta heerka sare. (C) Cadaadiska E0 ee xumbada hydrogel oo leh saamiga mugga hawada oo kala duwan. (D) Cadaadiska cadaadiska ugu dambeeya iyo cadaadiska xumbada hydrogel-ka alginate oo leh saamiga mugga hawada oo kala duwan.
Jaantuska 3aad (D, E, F) wuxuu muujinayaa in qaybinta cabbirka daloolku ay tahay mid isku mid ah, oo u dhaxaysa tobanaan micrometers ilaa qiyaastii 500 micrometers. Cabbirka daloolku asal ahaan waa mid isku mid ah, wuxuuna si yar hoos ugu dhacaa marka mugga hawadu hoos u dhacdo. Sida laga soo xigtay xogta tijaabada, celceliska cabbirka daloolka ee muunadda 50 ml waa 192.16 μm, dhexdhexaadku waa 184.51 μm, tirada daloolada aagga cutub kasta waa 103; celceliska cabbirka daloolka ee muunadda 100 ml waa 156.62 μm, dhexdhexaadku waa 151.07 μm, tirada daloolada aagga cutub kasta waa 109; qiimayaasha u dhigma ee muunadda 110 ml waa 163.07 μm, 150.29 μm iyo 115, siday u kala horreeyaan. Xogtu waxay muujinaysaa in daloolada waaweyn ay saameyn weyn ku leeyihiin natiijooyinka tirakoobka ee celceliska cabbirka daloolka, cabbirka daloolka dhexdhexaadka ahna wuxuu si fiican uga tarjumayaa isbeddelka cabbirka daloolka. Marka mugga muunaddu uu ka kordho 50 ml ilaa 110 ml, tirada daloolada ayaa sidoo kale kordheysa. Marka la isku daro natiijooyinka tirakoobka ee dhexroorka daloolada dhexe iyo tirada daloolada, waxaa la soo gabagabeyn karaa in marka mugga sii kordhayo, daloolo badan oo cabbirkoodu yar yahay ay ka sameysmaan muunadda gudaheeda.
Xogta tijaabada farsamada waxaa lagu muujiyay Jaantusyada 4A iyo 4D. Jaantuska 4A wuxuu muujinayaa dhaqanka cadaadiska cadaadiska ee xumbada hydrogel-ka ee la diyaariyey oo leh saamiga mugga hawada oo kala duwan. Natiijooyinku waxay muujinayaan in dhammaan muunaduhu ay leeyihiin dhaqan isku mid ah oo aan toosnayn oo cadaadis-cad. Muunad kasta, walbahaarka ayaa si dhakhso ah u kordha marka cadaadisku sii kordho. Qalooc koronto ayaa lagu rakibay dhaqanka cadaadiska cadaadiska-cad ee xumbada hydrogel. Jaantuska 4B wuxuu muujinayaa natiijooyinka ka dib markii shaqada korodhka loo adeegsaday qaab qiyaas ah oo loogu talagalay xumbada hydrogel-ka.
Xumbada hydrogel-ka ee leh saamiga mugga hawada ee kala duwan, modulus-kooda cadaadiska (E0) ayaa sidoo kale la bartay. Sida falanqaynta hydrogel-ka, modulus-ka cadaadiska ee Young-ka ayaa lagu baaray xaddiga 20% ee nooca bilowga ah. Natiijooyinka tijaabooyinka cadaadiska waxaa lagu muujiyay Jaantuska 4C. Natiijooyinka Jaantuska 4C waxay muujinayaan in marka saamiga mugga hawadu uu hoos uga dhaco muunadda 50 ilaa muunadda 110, modulus-ka cadaadiska ee Young-ka ee xumbo hydrogel-ka alginate wuxuu ka kordhaa 10.86 kPa ilaa 18 kPa.
Sidoo kale, qaloocyada cadaadiska-buuxa ee xumbada hydrogel-ka, iyo sidoo kale cadaadiska cadaadiska ugu dambeeya iyo qiimaha cadaadiska, ayaa la helay. Jaantuska 4D wuxuu muujinayaa cadaadiska cadaadiska ugu dambeeya iyo cadaadiska xumbada hydrogel-ka alginate. Xog kasta oo xog ah waa celceliska saddex natiijo oo tijaabo ah. Natiijooyinku waxay muujinayaan in cadaadiska cadaadiska ugu dambeeya uu ka kordho 9.84 kPa ilaa 17.58 kPa iyadoo gaaska uu hoos u dhacayo. Nooca ugu dambeeya wuxuu deggan yahay qiyaastii 38%.
Jaantuska 2aad (A, B, iyo C) wuxuu muujinayaa sawirada CT ee xumbada hydrogel oo leh saamiyo kala duwan oo mugga hawada ah oo u dhigma muunadaha 50, 100, iyo 110, siday u kala horreeyaan. Sawirradu waxay muujinayaan in xumbada hydrogel ee la sameeyay ay ku dhowdahay mid isku mid ah. Tiro yar oo kala duwanaansho ah ayaa lagu arkay muunadaha 100 iyo 110. Samaynta farqigan waxaa laga yaabaa inay sabab u tahay cadaadiska gudaha ee ka dhashay hydrogel-ka inta lagu jiro habka gelation-ka. Waxaan xisaabinay qiimayaasha HU ee 5 qaybood oo isdhaaf ah oo muunad kasta ah waxaanan ku taxnay Jadwalka 5aad iyo natiijooyinka xisaabinta aragtida ee u dhiganta.
Shaxda 5aad waxay muujinaysaa in muunadaha leh saamiga mugga hawada ee kala duwan ay heleen qiimayaal HU oo kala duwan. Qiimaha p ugu badan ee u dhexeeya kooxaha 50 ml, 100 ml iyo 110 ml wuxuu ahaa 0.004 < 0.05, taasoo muujinaysa muhiimadda tirakoobka ee natiijooyinka. Saddexda muunadood ee la tijaabiyay, muunadda leh isku darka 50 ml waxay lahayd sifooyinka shucaaca ee ugu dhow kuwa sambabada aadanaha. Tiirka ugu dambeeya ee Shaxda 5aad waa natiijada laga helay xisaabinta aragtiyeed iyadoo lagu saleynayo qiimaha xumbada la cabbiray \(\:\rho\:\). Marka la barbardhigo xogta la cabbiray iyo natiijooyinka aragtiyeed, waxaa la ogaan karaa in qiimayaasha HU ee laga helay sawirka CT ay guud ahaan u dhow yihiin natiijooyinka aragtiyeed, taas oo iyaduna xaqiijinaysa natiijooyinka xisaabinta saamiga mugga hawada ee Jaantuska 1C.
Ujeedada ugu weyn ee daraasaddan waa in la abuuro walxo leh astaamo farsamo iyo shucaac oo la mid ah kuwa sambabada aadanaha. Ujeeddadani waxaa lagu gaaray iyadoo la horumarinayo walxo ku salaysan hydrogel oo leh astaamo farsamo iyo shucaac oo u dhigma unugyada kuwaas oo u dhow kuwa sambabada aadanaha. Iyadoo lagu hagayo xisaabinta aragtiyeed, xumbada hydrogel oo leh saamiyo kala duwan oo mugga hawada ah ayaa la diyaariyey iyadoo si farsamo ah loogu qaso xalka sodium alginate, CaCO3, GDL iyo SLES 70. Falanqaynta qaab-dhismeedka ayaa muujisay in xumbo hydrogel oo saddex-geesood ah oo deggan la sameeyay. Iyadoo la beddelayo saamiga mugga hawada, cufnaanta iyo daloolka xumbada ayaa la kala duwanaan karaa marka la doono. Marka la kordhiyo mugga hawada, cabbirka daloolka ayaa si yar hoos u dhacaya tirada dalooladana way kordheysaa. Tijaabooyinka cadaadiska ayaa la sameeyay si loo falanqeeyo sifooyinka farsamada ee xumbada hydrogel alginate. Natiijooyinka waxay muujiyeen in modulus-ka cadaadiska (E0) ee laga helay tijaabooyinka cadaadiska uu ku jiro heerka ugu habboon ee sambabada aadanaha. E0 wuu kordhaa marka saamiga mugga hawadu hoos u dhacdo. Qiimaha sifooyinka shucaaca (HU) ee muunadaha la diyaariyey waxaa lagu helay iyadoo lagu saleynayo xogta CT ee muunadaha iyo marka la barbar dhigo natiijooyinka xisaabinta aragtiyeed. Natiijooyinku waxay ahaayeen kuwo wanaagsan. Qiimaha la cabbiray sidoo kale wuxuu ku dhow yahay qiimaha HU ee sambabada aadanaha. Natiijooyinku waxay muujinayaan inay suurtogal tahay in la abuuro xumbo hydrogel ah oo ku dayanaya unugyada oo leh isku-darka ugu habboon ee sifooyinka farsamada iyo shucaaca oo ku dayanaya sifooyinka sambabada aadanaha.
Iyadoo ay jiraan natiijooyin rajo leh, hababka wax soo saarka ee hadda jira waxay u baahan yihiin in la hagaajiyo si loo xakameeyo saamiga mugga hawada iyo daloolada si loo waafajiyo saadaasha laga soo qaatay xisaabinta aragtida iyo sambabada dhabta ah ee aadanaha ee heerarka caalamiga ah iyo kuwa maxalliga ah labadaba. Daraasadda hadda jirta waxay sidoo kale ku kooban tahay tijaabinta farsamooyinka cadaadiska, taas oo xaddidaysa codsiga suurtagalka ah ee phantom-ka marxaladda cadaadiska ee wareegga neefsashada. Cilmi-baarista mustaqbalka waxay ka faa'iideysan doontaa baaritaanka tijaabada jilicsanaanta iyo sidoo kale xasilloonida guud ee farsamada ee agabka si loo qiimeeyo codsiyada suurtagalka ah ee xaaladaha rarista firfircoon. Iyadoo ay jiraan xaddidaadahan, daraasaddu waxay calaamad u tahay isku daygii ugu horreeyay ee guuleysta ee lagu isku darayo sifooyinka shucaaca iyo farsamada hal shay oo ku dayanaya sambabada aadanaha.
Xogta la sameeyay iyo/ama la falanqeeyay inta lagu jiro daraasadda hadda socota waxaa laga heli karaa qoraaga u dhigma marka la codsado macquul. Labada tijaabo iyo xogta labadaba waa la soo saari karaa.
Song, G., iwm. Nanotechnology cusub iyo agab horumarsan oo loogu talagalay daaweynta shucaaca kansarka. Adv. Mater. 29, 1700996. https://doi.org/10.1002/adma.201700996 (2017).
Kill, PJ, iyo kuwa kale. Warbixinta Guddiga Hawl-galka AAPM 76a ee Maareynta Dhaqdhaqaaqa Neefsashada ee Kansarka Shucaaca. Med. Phys. 33, 3874–3900. https://doi.org/10.1118/1.2349696 (2006).
Al-Maya, A., Moseley, J., iyo Brock, KK Qaabaynta is-dhexgalka iyo waxyaabaha aan tooska ahayn ee sambabka aadanaha. Fiisigiska iyo Daawada iyo Bayoolajiga 53, 305–317. https://doi.org/10.1088/0031-9155/53/1/022 (2008).
Wang, X., iyo kuwo kale. Nooca kansarka sambabka ee u eg buro oo ay soo saartay bayoprinting 3D ah. 3. Bayoteknoolajiyadda. 8 https://doi.org/10.1007/s13205-018-1519-1 (2018).
Lee, M., iwm. Qaabaynta isbeddelka sambabka: hab isku daraya farsamooyinka diiwaangelinta sawirka ee isbeddeli kara iyo qiyaasta modules-ka Young ee kala duwan. Med. Phys. 40, 081902. https://doi.org/10.1118/1.4812419 (2013).
Guimarães, CF et al. Adkaanta unugyada nool iyo saameynta ay ku leedahay injineernimada unugyada. Dib u eegista Dabeecadda Agabka iyo Deegaanka 5, 351–370 (2020).