nature.com сайтыш пурымыланда таум ыштена. Тендан кучылтмо браузер версийыште CSS полыш шагал. Эн сай опытым налаш манын, ме браузерын пытартыш версийжым кучылташ темлена (але Internet Explorer-ыште келыштарыме режимым йӧрташ). Тылеч посна, умбакыже полыш лийже манын, тиде сайтыште стиль-влак але JavaScript огыт пурто.
Орган ден ткань-влакын тарванылмышт лучевой терапий годым рентген луч-влакым вераҥдыме годым йоҥылыш лийын кертеш. Сандене лучевой терапийым оптимизацийлан орган-влакын тарванылмыштым имитироватлаш тканьлан эквивалент механике да рентгенологий свойствым налше материал-влак кӱлыт. Туге гынат, тыгай материалым ыштымаш нелылык семын кодеш. Альгинат гидрогель-влакын койышышт внеклеточный матрицын гай улыт, сандене нуно тканьлан эквивалент материал семын перспективный улыт. Тиде шымлымашыште кӱлеш механике да радиологический свойствым налше альгинат гидрогель пенопласт-влакым in situ Ca2+ лукмо дене синтезироватлыме. Воздух ден объемын отношенийыштым рашемдыме механике да радиологический свойствым налше гидрогель пенопласт-влакым налашлан тӱткын тергеныт. Материал-влакын макро- да микроморфологийыштым палемдыме, компрессий годым гидрогель пенопласт-влакын койышыштым шымлыме. Рентгенологий свойствыжым теоретически акленыт да компьютер томографий дене экспериментально тергеныт. Тиде шымлымаш ончыкылык тканьлан эквивалент материалым вияҥдыме нерген волгыдым луктеш, кудым лучевой терапий годым лучевой дозым оптимизацийлан да качествым тергыме годым кучылташ лиеш.
Лучевой терапий — ракым эмлыме тыглай йӧн1. Орган ден ткань-влакын тарванылмышт чӱчкыдынак лучевой терапий годым рентгеновский луч-влакым вераҥдыме годым йоҥылыш деке конда2, тидыже шешкым эмлыме деч посна да йырым-йырысе таза клетке-влакым кӱлешан огыл лучевой луч дене утларак йӱлалтен кертеш. Орган ден ткань-влакын тарванылмыштым ончылгоч пален налаш йӧн шешкым локализаций йоҥылыш иземдаш кӱлешан. Тиде шымлымаш ӧпке-влаклан ойырен, вет лучевой терапий годым пациент-влакын шӱлымышт годым нуно кугу деформацийым да тарванылмашым эртат. Айдеме ӧпке тарванылмашым моделироватлаш тӱрлӧ конечный элемент модельым ыштыме да кучылтмо3,4,5. Туге гынат, айдеме орган ден ткань-влакын геометрийышт сложный да пациент деч пеш чот шога. Сандене тканьлан эквивалент койыш дене материал-влак теоретический модель-влакым пеҥгыдемдаш, медицине эмлымашым саемдаш полшаш да медицине образованийым пуымо цель дене физический модель-влакым ыштымаште пеш пайдале улыт.
Сложный тӱжвал да кӧргӧ структур геометрий-влакым шукташ йошкар тканьым имитироватлыше материалым ыштымаш шуко тӱткышым ойырен, вет нунын шкешотан механике келшыдымашышт цель приложенийыште локтылалтмаш деке конден кертеш6,7. Ӱп тканьын сложный биомеханикыжым моделироватлымаш, тудо моткоч ныжылгылыкым, лывыргылыкым да структурный пористостьым ушен шога, айдеме ӧпкежым чын ыштен лукшо модель-влакым ыштымаште кугу нелылыкым луктеш. Механике да рентгенологий свойствым иктыш ушаш да келыштарымаш эмлыме пашаште ӧпке модель-влакын пайдалын пашам ыштымыштлан пеш кӱлешан улыт. Ешартыш производствым пациент-влаклан келшыше модельым ыштымаште пайдале улмыжым ончыктен, тидыже сложный конструкций-влакым писын прототипироватлаш йӧным пуа. Шин да молат. 8 3D-печатлыме шӱлыш корно дене воспроизводимый, деформируемый ӧпке модельым ыштеныт. Хаселар да молат. 9 лучевой терапийлан сӱретын качествыжым аклыме да койышыжым тергыме йӧн-влаклан чын пациент-влак дене пеш икгай фантомым ыштеныт. Hong et al10 3D-печать да силикон литейный технологийым кучылтын, тӱрлӧ ӧпке локтылалтмашын КТ-интенсивностьшым угыч ышташ манын, количественный чынлыкым аклаш манын, шӱм КТ-модельым ыштеныт. Туге гынат, тиде прототип-влак чӱчкыдынак тыгай материалым ыштат, кудыштын пайдале койышышт ӧпке ткань деч пеш ойыртемалтеш11.
Кызытсе жапыште эн шуко ӧпке фантом силикон але полиуретановый пенопласт гыч ыштыме улыт, нуно чын ӧпке паренхимын механике да рентгенологический свойствыж дене келшен огытыл.12,13 Альгинат гидрогель-влак биосовместимый улыт да ткань инженерийыште кумдан кучылталтыт, нунын келыштарыме механике свойствыштлан кӧра.14 Туге гынат, ультра-мягкий фантомым угыч ыштыме годым ӧпке фантом гай консистенцийым ышташ кӱлеш ӧпке тканьын эластичностьшым да темдалме структурыжым чын имитироватлымаш экспериментальный задачым кодеш.
Тиде шымлымашыште ӧпке тканьым икгай эластичный материаллан шотленыт. Айдеме ӧпке тканьын тыгыдылыкше (\(\:\rho\:\)) 1,06 г/см3, а нӧлталтше ӧпке тыгыдылыкше 0,26 г/см315. Тӱрлӧ экспериментальный йӧн дене ӧпке тканьын Юнг модульжын (ЮМ) значенийже-влакын кумда спектрыштым налыныт. Лай-Фук да молат. 16 висыме YM айдеме ӧпке дене икгай инфляций 0,42–6,72 кПа. Госс да молат. 17 магнитно-резонансный эластографийым кучылтыныт да 2,17 кПа YM нерген увертареныт. Лю да молат. 18 тура висыме YM 0,03–57,2 кПа нерген увертарен. Илегбуси да молат. 19 ойырен налме пациент-влак деч налме 4D КТ данный-влак негызеш YM-ым 0,1–2,7 кПа шотлен луктыныт.
Ӱп тканьын рентгеновский луч дене вашкыл койышыжым ончыкташ икмыняр параметрым кучылтыт, нунын коклаште элемент состав, электрон тыгыдылык (\(\:{\rho\:}_{e}\)), эффективный атомный числа (\(\:{Z}_{eff}\)), кокла возбуждений энергий (\:\:\)), массовый коэффициент (\(\:\mu\:/\rho\:\)) да Хаунсфилд единице (HU), тудо \(\:\mu\:/\rho\:\) дене тура кылдалтын.
Электрон тыгыдылык \(\:{\rho\:}_{e}\) ик единице объемышто электрон-влакын чотышт семын рашемдалтеш да тыге шотлалтеш:
кушто \(\:\rho\:\) — материалын тыгыдылыкше g/cm3, \(\:{N}_{A}\) — Авогадро константа, \(\:{w}_{i}\) — массын ужашыже, \(\:{Z}_{i}\) — атомный числа, а \(\:{A}\{i}\) — a-н нелытше i-ше элемент.
Атом номер материал кӧргыштӧ радиаций вашкыл пӱртӱс дене тура кылдалтын. Икмыняр элементан (мутлан, ткань) соединений ден мешак-влаклан \(\:{Z}_{eff}\) эффективный атом номерым шотлаш кӱлеш. Формулым Мурти да молат темленыт. 20:
Кокла тарванылме энергий \(\:I\) ончыкта, кузе цель материал шыҥдаралтше частице-влакын кинетический энергийыштым куштылгын поглощает. Тудо цель материалын свойствыжым гына сӱретла да частице-влакын свойствышт дене нимо денат кылдалтын огыл. \(\:I\) Брэггын ешартыш правилжым кучылтын шотлаш лиеш:
\(\:\mu\:/\rho\:\) массын лушкыдемме коэффициентше цель материалыш фотон-влакын шыҥдаралтмыштым да энергийым лукмыштым ончыкта. Тудым тыгай формулым кучылтын шотлаш лиеш:
Кушто \(\:x\) — материалын кӱжгытшӧ, \(\:{I}_{0}\) — волгыдын волгалтарыме куатше, а \(\:I\) — материалыш пурымо деч вара фотонын куатше. \(\:\mu\:/\rho\:\) данныйым NIST 12621 стандарт-влакын эҥертыш базышт гыч тура налаш лиеш. \(\:\mu\:/\rho\:\) значений-влакым мешак ден соединений-влаклан ешартыш правилым кучылтын тыге ышташ лиеш:
HU — компьютер томографий (КТ) данныйым умылтарыме годым радиоплотностьым висыме стандартизированный бесразмерный единице, тудо висыме лушкыдемдыме коэффициент \(\:\mu\:\) гыч линейно вашталтеш. Тудо тыге рашемдалтеш:
кушто \(\:{\mu\:}_{вӱд}\) — вӱдын лушкыдемме коэффициентше, а \(\:{\mu\:}_{воздух}\) — южын луштарыме коэффициентше. Сандене (6) формулым гыч ме ужына: вӱдын HU значенийже 0, а южын HU значенийже -1000. Айдеме ӧпкелан HU значенийже -600 гыч -70022 марте.
Икмыняр ткань эквивалент материалым ыштеныт. Гриффит да молат. 23 полиуретан (ПУ) гыч ыштыме айдеме капын ткань эквивалент модельжым ыштен, тудын деке тӱрлӧ концентраций кальций карбонат (CaCO3) ешареныт, айдеме ӧпке дене пырля тӱрлӧ айдеме орган-влакын линейный лушкыдемме коэффициентыштым моделироватлаш манын, да модельлан Гриффит лӱмым пуэныт. Тейлор24 кокымшо ӧпке ткань эквивалент модельым ончыктен, тудым Лоуренс Ливермор национальный лабораторий (LLNL) ыштен, LLLL1 лӱман. Traub et al.25 у ӧпке тканьым алмаштышым ыштеныт, Foamex XRS-272 дене пайдаланен, тушто 5,25% CaCO3 лектышым кугемдыше семын лийын, тудым ALT2 манын лӱмденыт. да 2 таблице-влак \(\:\rho\:\), \(\:{\rho\:}_{e}\), \(\:{Z}_{eff}\), \(\:I\) да айдеме ӧпке (ICRU-44) да ӱлнӧ ончыктымо ткань эквивалент модель-влаклан массын луштарыме коэффициентше-влакым таҥастарымашым ончыктат.
Чапле рентгенологий свойствым шуктымо гынат, чыла гаяк фантомный материалым пенополистирол гыч ыштыме, тидыже ончыкта: нине материалын механике свойствыжо айдеме ӧпке деке лишемын ок керт. Полиуретановый пенопластын Юнг модульжо (YM) 500 кПа наре, тыглай айдеме ӧпке дене таҥастарымаште (5-10 кПа наре) идеальная деч тораште. Сандене чын айдемын ӧпкежын механике да рентгенологий характеристикыжлан келшен толшо у материалым ямдылаш кӱлеш.
Гидрогель-влакым ткань инженерийыште кумдан кучылтыт. Тудын структурыжо да койышыжо внеклеточный матрице (ЭКМ) гай улыт да нуным куштылгын келыштараш лиеш. Тиде шымлымашыште пенопластым ямдылыме биоматериал семын яндар натрий альгинат ойырен налме. Альгинат гидрогель-влак биосовместимый улыт да ткань инженерийыште кумдан кучылталтыт, нунын регулируемый механике койышыштлан кӧра. Натрий альгинатын (C6H7NaO6)n элемент составше да Ca2+ улмыжо тудын рентгенологий свойствыжым кӱлеш семын келыштараш йӧным пуат. Тиде келыштарыме механике да радиологический свойствын сочетанийже альгинат гидрогель-влакым мемнан шымлымашлан келшыше ышта. Конешне, альгинат гидрогель-влакын тыгак ограниченийышт уло, поснак шӱлыш цикл-влакым имитироватлыме годым кужу жаплан пеҥгыдылык шотышто. Сандене ончыкылык шымлымашлаште тыгай ситыдымашым кораҥдаш умбакыже саемдаш кӱлеш да вучат.
Тиде пашаште ме альгинат гидрогель пенопласт материалым ыштенна, тудын rho значенийже, упругостьшо да айдеме ӧпке тканьын гай рентгенологий свойствыжо уло. Тиде шымлымаш ткань гай фантом-влакым ыштыме шотышто общий пунчалым пуа, нунын дене келыштарыме упругий да радиологический свойствышт улыт. Материалын свойствыжым кеч-могай айдеме тканьлан да органлан куштылгын келыштараш лиеш.
Гидрогель пенопластын целевой воздух ден объем отношенийжым айдеме ӧпкын HU диапазонжо (-600 гыч -700 марте) негызеш шотленыт. Шотленыт, пенопласт тыглай ӱпшӧ да синтетике альгинат гидрогель. Посна элемент-влакын тыглай ешартыш правилыштым кучылтын \(\:\mu\:/\rho\:\), воздухын объемный ужашыжым да синтезироватлыме альгинат гидрогельын объемный отношенийжым шотлаш лиеш ыле.
Альгинат гидрогель пенопласт-влакым натрий альгинат (W201502 No-ан ужаш), CaCO3 (795445 No-ан ужаш, MW: 100.09) да GDL (G4750 No-ан ужаш, MW: 178.14) дене ямдылыме, нуным Sigma-Aldrich, St Louis, MO. 70% натрий лаурил эфир сульфат (SLES 70) Renowned Trading LLC деч налме. Пенопластым ямдылыме годым деионизированный вӱдым кучылтыныт. Натрий альгинат деионизированный вӱдыштӧ пӧлем температур годым эреак лугаш (600 об/мин) икгай кӱшыл яндар растворым налмешке эрыктеныт. CaCO3 GDL дене пырля Ca2+ источник семын кучылталтше, гелирование тӱҥалме годым. SLES 70 гидрогель кӧргыштӧ пористый структурым ышташ ПАВ семын кучылталтше. Альгинат концентраций 5% лийын, а Ca2+:-COOH молярный коэффициент 0,18 лийын. Нейтральный рН-ым кучаш манын, пенопластым ямдылыме годым CaCO3:GDL молярный коэффициентым тыгак 0,5 марте кученыт. Значенийже 26. 2% объем дене SLES 70 чыла образецлан ешареныт. Раствор ден южын вашталтыме коэффициентшым тергаш леведышан стаканым кучылтыныт. Стаканын чумыр кугытшо 140 мл лийын. Теоретический расчёт лектыш негызеш стаканыш юж дене лугаш тӱрлӧ кугытан (50 мл, 100 мл, 110 мл) ешареныт. мл ӱпшӧ дене ыштыме образецым ситыше юж дене ӱпшаш йӧнештарыме, а моло кок образецыште южын кугыт коэффициентшым тергеныт. Ончыч SLES 70 альгинат растворыш ешареныт да электричестве мешалке дене тӱрыснек лугаш тӱҥалмешке лугылтыныт. Вара ӱйыш CaCO3 суспензийым ешареныт да ӱй тӱрыснек лугалтмешке, тӱсшӧ ош тӱсан лиймешке, чарныде лугылтыныт. Пытартышлан, ГДЛ растворым ӱйыш ешареныт, тыге гелеобразование тӱҥалыт, да процесс мучко механике ӱпшалтмашым кученыт. мл ӱпшӧ улшо образецлан, ӱпшӧ кугыт вашталтмым чарнымеке, механике ӱпшалтмашым чареныт. 100 мл да 110 мл ӱпшӧ улшо образец-влаклан, ӱпшӧ стаканым темымеке, механике ӱпшалтмашым чареныт. Тыгак ме 50 мл гыч 100 мл марте кугытан гидрогель пенопласт-влакым ямдылаш тыршенна. Туге гынат, пенопластын структурный нестабильностьшо эскереныт, вет тудо тичмаш южым вашталтыме состояний ден южын кугытшым виктарен шогымо состояний коклаште вашталтеш, тидын дене келшыдыме кугытым виктарен шогеныт. Тиде нестабильность расчётыш неопределенностьым пуртен, сандене тиде кумдык диапазон тиде шымлымашыш пуртымо огыл.
Гидрогель пенопластын тыгыдылыкшым \(\:\rho\:\) гидрогель пенопласт образецын \(\:m\) нелытшым да \(\:V\) кугытшым висыме дене шотлат.
Гидрогель пенопласт-влакын оптике микроскопический сӱретыштым Zeiss Axio Observer A1 камера дене ыштыме. Налме сӱрет-влак негызеш иктаж-могай кумдыкышто образецыште пор-влакын чотыштым да кугыт шеледымашыштым шотлаш ImageJ программе дене пайдаланеныт. Пор формо йыргешке шотлалтеш.
Альгинат гидрогель пенопласт-влакын механике свойствыштым шымлаш манын, TESTRESOURCES 100 серий машина дене ик осевый компрессий тергымашым эртареныт. Образец-влакым тура блоклан шеледеныт да напряжений ден деформацийым шотлашлан блокын кугытшым висыме. Кроссхед писылык 10 мм/мин лийын. Кажне образецлан кум образецым тергеныт да лектыш гыч кокла шот ден стандарт ойыртемым шотленыт. Тиде шымлымаш альгинат гидрогель пенопласт-влакын тыгыдемдыме механике свойствыштлан ойырен, вет ӧпке ткань шӱлыш циклын иктаж-могай этапыштыже тыгыдемдыме вийлан эҥерта. Расширяемость, конешне, пеш кӱлешан, поснак ӧпке тканьын тичмаш динамике койышыжым ончыкташ да тидым ончыкылык шымлымашлаште шымлаш тӱҥалыт.
Ямдылыме гидрогель пенопласт образец-влакым Siemens SOMATOM Drive кок каналан КТ-сканер дене сканироватлыме. Сканироватлыме параметр-влакым тыге шындыме: 40 мАс, 120 кВп да 1 мм кӱжгытан лаштык. Лӱмын ыштыме DICOM файлым MicroDicom DICOM Viewer программе полшымо дене лончыленыт, кажне образецын 5 ӱлыл ужашыжын HU значенийжым лончыленыт. КТ дене налме HU значений-влакым образец-влакын тыгыдылык данныйышт негызеш теоретический расчёт дене таҥастареныт.
Тиде шымлымашын цельже — йошкар материалым ыштыме дене посна орган модель ден искусственный биологический ткань-влакым ыштымаште революцийым ышташ. Айдеме ӧпке паша механике дене келшыше механике да рентгенологий свойствылан материалым ыштымаш медицине туныктымашым, хирургий планироватлымашым да лучевой терапийым планироватлымашым саемдыме гай целевой приложенийлан кӱлешан. 1А рисыште ме айдеме ӧпке модельым ышташ кучылталтше йошкар материалын механике да рентгенологий свойствыжо коклаште ойыртемым ончыктенна. Тачысе кечылан тыгай материалым ыштеныт, кудышт кӱлеш радиологический свойствым ончыктат, но нунын механике свойствышт кӱлеш йодмашлан келшен огытыл. Полиуретановый пенопласт ден каучук — айдеме ӧпке модельым ыштыме годым эн кумдан кучылталтше материал. Полиуретановый пенопластын (Юнг модуль, YM) механике свойствыжо тыглай айдеме ӧпке ткань деч 10 гыч 100 пачаш кугурак. Кӱлеш механике да радиологический свойствым ончыктышо материал-влак эше пале огытыл.
(А) Тӱрлӧ йошкар материалын свойствыжым схемым ончыктымаш да тыгыде, Юнг модуль да рентгенологий свойствыжо шотышто айдеме ӧпке дене таҥастарымаш (ГУ-што). (B) 5% концентраций да Ca2+:-COOH молярный коэффициент дене \(\:\mu\:/\rho\:\) альгинат гидрогельын рентгеновский дифракционный образецше. (C) Гидрогель пенопластлаште южын кугытшо диапазон. (D) Тӱрлӧ юж кумдык коэффициент дене альгинат гидрогель пенопласт-влакын схемым ончыктымашышт.
Альгинат гидрогель-влакын 5% концентрацийышт да 0,18 молярный коэффициент дене альгинат гидрогель-влакын элемент составыштым шотленыт, лектышым 3-шо таблицыште ончыктымо. Ончычсо формулышто (5) ешартыш правил почеш, альгинат гидрогельын \(\:\:\mu\:\:) массын лушкыдемме коэффициентше рис. 1В.
\(\:\mu\:/\rho\:\) значений-влакым юж ден вӱдлан тура NIST 12612 стандарт-влакын эҥертыш базышт гыч налыныт. Тыге, 1С рис ончыкта, айдеме ӧпкелан -600 да -700 коклаште HU эквивалент значений дене гидрогель пенопластыште шотлымо воздухообъем коэффициент-влакым. Теоретически шотлымо воздухын кугытшо 1 × 10−3 гыч 2 × 101 МэВ марте энергий диапазонышто 60–70% коклаште пеҥгыде, тидыже йымалне производствышто гидрогель пенопластым кучылташ сай потенциалым ончыкта.
1D рис ямдылыме альгинат гидрогель пенопласт образецым ончыкта. Чыла образец-влакым 12,7 мм кужытан кубиклан шеледеныт. Лектыш ончыктен: икгай, кум мер пеҥгыде гидрогель пенопласт ышталтын. Воздухын кугытшо деч посна, гидрогель пенопласт-влакын койышыштышт нимогай кугу ойыртем лийын огыл. Гидрогель пенопластын шкевуя аралалтше пӱртӱсшӧ тыге ончыкта: гидрогель кӧргыштӧ ыштыме тор пенопластын нелытшым чыташ сита. Пенопласт гыч изирак вӱд лекме деч посна, пенопласт икмыняр арня жапыште эртыше пеҥгыдылыкым ончыктен.
Пенопласт образецын нелытшым да кугытшым висыме дене ямдылыме гидрогель пенопластын \(\:\rho\:\) тыгыдылыкшым шотленыт, лектышым 4-ше таблицыште ончыктымо. Лектыш-влак \(\:\rho\:\) южын кугытшо деч шога. Кунам 50 мл образец дене ситыше южым вашталтат, тыгыдылык эн изи лиеш да 0,482 г/см3 лиеш. Ваштаралтше южын кугытшо шагалемме семын тыгыдылык 0,685 г/см3 марте кугемеш. мл, 100 мл да 110 мл тӱшка коклаште эн кугу p значений 0,004 < 0,05 лийын, тидыже лектышын статистический значенийжым ончыкта.
Теоретический \(\:\rho\:\) значенийым тыгак контролируемый воздушный объем коэффициент дене шотлат. Висыме лектыш ончыкта: \(\:\rho\:\) теоретический значений деч 0,1 г/см3 изирак. Тиде ойыртемым гелевой процесс годым гидрогельыште лийше кӧргӧ напряжений дене умылтараш лиеш, тудо шыҥдарымашым луктеш да тыге \(\:\rho\:\) иземмаш деке конда. Тидым эшеат 2-шо рисыште ончыктымо КТ-снимкыште гидрогель пенопласт кӧргыштӧ икмыняр ойыртемым эскерымаш пеҥгыдемден (А, В да С).
Оптик микроскопий сӱрет-влак гидрогель пенопласт тӱрлӧ воздушный объем содержанийже (А) 50, (В) 100, да (С) 110. Клетке-влакын чотышт да пор кугыт шеледымаш альгинат гидрогель пенопласт образец-влак (D) 50, (Е) 100, (F) 110.
рис (А, В, С) тӱрлӧ воздушный объем коэффициент дене гидрогель пенопласт образец-влакын оптике микроскоп сӱретыштым ончыкта. Лектыш-влак гидрогель пенопластын оптике структурыжым ончыктат, тӱрлӧ диаметран пор-влакын сӱретыштым раш ончыктат. Пор-влакын чотышт ден диаметрыштын шеледымашыштым ImageJ полшымо дене шотленыт. Кажне образецлан шым сӱретым ыштыме, кажне сӱретын кугытшо 1125,27 мкм × 843,96 мкм лийын, а кажне образецлан чумыр лончылымо кумдык 5,7 мм2 лийын.
(А) Тӱрлӧ воздушный объем коэффициент дене альгинат гидрогель пенопласт-влакын компрессионный напряжений-деформаций койышышт. (B) Экспоненциальный келыштарыме. (C) Тӱрлӧ воздушный объем коэффициент дене гидрогель пенопласт-влакын E0 компрессийышт. (D) Тӱрлӧ воздушный объем коэффициент дене альгинат гидрогель пенопласт-влакын пытартыш тыгыдемдыме напряженийышт да деформацийышт.
3-шо рис (D, E, F) ончыкта, пор кугыт шеледымаш икгай, лу микрометр гыч 500 микрометр марте. Пор кугытшо тӱҥ шотышто икгай, да тудо изишак иземеш, кузе южын кугытшо иземеш. Тергымаш данный почеш, 50 мл образецын кокла пор кугытшо 192,16 мкм, медианыже 184,51 мкм, а единице кумдыклан пор-влакын чотышт 103; 100 мл образецын кокла пор кугытшо 156,62 мкм, медиана 151,07 мкм, а ик единице кумдыклан пор-влакын чотышт 109; 110 мл образецын келшыше значенийже 163,07 мкм, 150,29 мкм да 115 улыт. Данный-влак ончыктат, кугурак пор-влак кокла пор кугыт статистике лектышлан кугурак влиянийым ыштат, а кокла пор кугыт пор кугыт вашталтме тенденцийым сайынрак ончыктен кертеш. Образец кугыт 50 гыч 110 мл марте кугемме семын пор-влакын чотышт кугемеш. Медианный пор диаметр ден пор числа статистике лектышым ушен, иктешлымашым ышташ лиеш: кугыт кугемме дене образец кӧргыштӧ изирак кугытан пор-влак шукырак лийыт.
Механике тергымаш данный-влак 4А да 4D рислаште ончыкталтыт. 4А рис ончыкта, тӱрлӧ воздушный объем коэффициент дене ямдылыме гидрогель пенопласт-влакын сжимающий напряжений-деформаций койышыштым. Лектыш ончыкта, чыла образецын икгай нелинейный напряжений-деформаций койышыжо уло. Кажне образецлан напряжений кугемме дене писынрак кугемеш. Гидрогель пенопластын компрессионный напряжений-деформаций койышыжлан экспоненциальный криволинейный келыштарыме лийын. 4В рис ончыкта, лектышым экспоненциальный функцийым гидрогель пенопластлан лишемдыме модель семын кучылтмо деч вара.
Тӱрлӧ воздушный объемный отношений дене гидрогель пенопласт-влаклан нунын сжатий модульыштым (Е0) тыгак шымленыт. Гидрогель-влакым лончылымаш семынак, 20% тӱҥалтыш деформаций диапазонышто компрессионный Юнг модульым шымленыт. Компрессий тергымашын лектышыже 4С рисыште ончыкталтеш. 4С рисыште ончыктымо лектыш ончыкта: 50 гыч 110 образец марте южын кугытшо шагалемме семын альгинат гидрогель пенопластын E0 модульжо 10,86 кПа гыч 18 кПа марте кугемеш.
Тыгак гидрогель пенопласт-влакын тичмаш напряжений-деформаций криволинейныйышт, тыгак пытартыш сжимающий напряжений ден деформаций значений-влакым налыныт. 4D рис альгинат гидрогель пенопласт-влакын пытартыш тыгыдемдыме напряженийыштым да деформацийыштым ончыкта. Кажне данный точко — кум тергымашын кокла шотшо. Лектыш ончыкта: газ содержаний шагалемме дене пытартыш тыгыдемдыме напряжений 9,84 кПа гыч 17,58 кПа марте кугемеш. Пытартыш штамм 38% наре пеҥгыде кодеш.
рис (А, В, да С) 50, 100 да 110 образец-влаклан келшыше тӱрлӧ воздушный объем коэффициент дене гидрогель пенопласт-влакын КТ-сӱретыштым ончыкта. Сӱрет-влак ончыктат, ыштыме гидрогель пенопласт почти икгай. 100-шо да 110-шо образецлаште изирак ойыртем-влак эскереныт. Тиде ойыртем-влакын лиймышт гелевой процесс годым гидрогельыште лийше кӧргӧ напряженийлан кӧра лийын кертеш. Ме кажне образецын 5 ӱлыл ужашыжлан HU значений-влакым шотлен луктынна да нуным 5-ше таблицыште келшыше теоретический шотлымо лектыш дене пырля ончыктенна.
5-ше таблицыште ончыктымо, тӱрлӧ воздушный объем коэффициент дене образец-влак тӱрлӧ HU значенийым налыныт. мл, 100 мл да 110 мл тӱшка коклаште эн кугу p значений 0,004 < 0,05 лийын, тидыже лектышын статистический значенийжым ончыкта. Тергыме кум образец кокла гыч 50 мл мешак дене образецын рентгенологий свойствыжо айдеме ӧпке деке эн лишыл лийын. 5-ше таблицын пытартыш столбикыштыже \(\:\rho\:\) висыме пенопласт значений негызеш теоретический расчёт дене налме лектыш. Висыме данныйым теоретический лектыш дене таҥастарымаште, пален налаш лиеш: КТ-сканироватлымаш дене налме HU значений-влак тӱҥ шотышто теоретический лектыш деке лишыл улыт, тидыже шке черетыштыже 1С рис. воздухообъем коэффициентым шотлымо лектышым пеҥгыдемда.
Тиде шымлымашын тӱҥ цельже — айдеме ӧпке дене таҥастараш лийме механике да рентгенологий койыш-шоктышан материалым ыштымаш. Тиде цельым гидрогель негызеш материалым ыштыме дене шуктымо, тудын тканьлан эквивалент механике да рентгенологий свойствыжо айдеме ӧпке деке лишылрак. Теоретический расчёт дене виктаралтше, тӱрлӧ воздушный объем коэффициент дене гидрогель пенопласт-влакым натрий альгинат растворым, CaCO3, GDL да SLES 70 механике йӧн дене вашталтыме дене ямдылыме. Морфологический анализ ончыктен: икгай кум мер пеҥгыде гидрогель пенопласт ышталтын. Воздух объемын коэффициентшым вашталтыме дене пенопластын тыгыдылыкшым да пористостьшым шке кумылын вашталташ лиеш. Воздух кугыт кугемме дене пор-влакын кугытшо изиш шагалемын да пор-влакын чотышт кугемеш. Альгинат гидрогель пенопласт-влакын механике свойствыштым лончылаш компрессий тергымашым эртареныт. Лектыш ончыктен: компрессий тергымаш гыч налме компрессионный модуль (E0) айдеме ӧпкелан идеальная диапазонышто улеш. E0 кугемеш, кузе воздушный объем коэффициент иземеш. Ямдылыме образец-влакын рентгенологий свойствышт (РС) значенийыштым образец-влакын КТ данныйышт негызеш налыныт да теоретический расчёт-влакын лектышышт дене таҥастареныт. Лектыш сай лийын. Висыме значений тыгак айдеме ӧпке HU значений деке лишыл. Лектыш ончыкта: айдеме ӧпке койыш-шоктышым имитироватлыше механике да рентгенологий койыш-шоктышын идеальная комбинацийже дене тканьым имитироватлыше гидрогель пенопласт-влакым ышташ лиеш.
Ӱшанле лектыш гынат, кызытсе ыштыме йӧн-влакым саемдаш кӱлеш, тыге нуно тӱнямбал да верысе масштаблаште теоретический расчёт да чын айдеме ӧпке гыч прогноз дене келшышын, южын кугытшо да пористый улмыжым сайынрак тергат. Кызытсе шымлымаш тыгак компрессий механикым тергымаш дене гына чак кылдалтын, тидыже шӱлыш циклын компрессий фазыже фантомым кучылташ лийме йӧным чактара. Ончыкылык шымлымашлан динамике нагрузко условийыште кучылтмо йӧн-влакым аклаш материалын чумыр механике пеҥгыдылыкшым шымлымаш пайдале лиеш ыле. Тиде ситыдымаш-влак гынат, шымлымаш айдемын ӧпкежым имитироватлыше ик материалыште рентгенологический да механике свойствым ушен шогышо икымше сеҥымашан тыршымашым палемда.
Кызытсе шымлымаш годым ыштыме да/але лончылымо данный-влак наборым келшыше автор деч йодмаш дене налаш лиеш. Эксперимент ден данный-влак набор-влак коктынат угыч ыштен кертыт.
Сонг, Г., да молат. Рак лучевой терапийлан у нанотехнологий да ончыл материал-влак. Прил. Матер. 29, 1700996. https://doi.org/10.1002/adma.201700996 (2017).
Кил, П. Дж., да молат. Лучевой онкологийыште шӱлыш тарванылмашым управлений шотышто AAPM 76a пашаче группын отчетшо. Мед. Физ. 33, 3874–3900. https://doi.org/10.1118/1.2349696 (2006).
Аль-Майя, А., Мозели, Дж., да Брок, К. К. Моделироватлымаш интерфейс да материал нелинейность айдеме ӧпке. Физике да медицине да биологий 53, 305–317. https://doi.org/10.1088/0031-9155/53/1/022 (2008).
Ван, X., да молат. 3D биопринтинг дене ыштыме шешкым гай ӧпке рак модель. 3. Биотехнологий. 8 https://doi.org/10.1007/s13205-018-1519-1 (2018).
Ли, М., да молат. Ӱп деформацийым моделироватлымаш: деформируемый сӱретым регистрироватлыме йӧн-влакым да пространственно вашталтше Юнг модульым оценкым ушен шогышо йӧн. Мед. Физ. 40, 081902. https://doi.org/10.1118/1.4812419 (2013).
Гимарайнс, КФ да молат. Илыше тканьын пеҥгыдылыкше да тудын ткань инженерийлан значенийже. Пӱртӱс лончылымаш материал да йырым-йырысе среда 5, 351–370 (2020).