سوئی بیول جیومیٹری الٹراساؤنڈ-ایمپلیفائیڈ فائن نیڈل بایپسی میں موڑ کے طول و عرض کو متاثر کرتی ہے۔

Nature.com پر جانے کا شکریہ۔آپ محدود سی ایس ایس سپورٹ کے ساتھ براؤزر کا ورژن استعمال کر رہے ہیں۔بہترین تجربے کے لیے، ہم تجویز کرتے ہیں کہ آپ ایک اپ ڈیٹ شدہ براؤزر استعمال کریں (یا انٹرنیٹ ایکسپلورر میں مطابقت موڈ کو غیر فعال کریں)۔اس کے علاوہ، جاری تعاون کو یقینی بنانے کے لیے، ہم سائٹ کو بغیر اسٹائل اور جاوا اسکرپٹ کے دکھاتے ہیں۔
ایک ساتھ تین سلائیڈوں کا ایک carousel دکھاتا ہے۔ایک وقت میں تین سلائیڈوں سے گزرنے کے لیے پچھلے اور اگلے بٹنوں کا استعمال کریں، یا ایک وقت میں تین سلائیڈوں سے گزرنے کے لیے آخر میں سلائیڈر بٹن استعمال کریں۔
حال ہی میں یہ ثابت کیا گیا ہے کہ الٹراساؤنڈ کا استعمال روایتی فائن سوئی اسپائریشن بایپسی (FNAB) کے مقابلے الٹراساؤنڈ سے بڑھی ہوئی فائن سوئی ایسپریشن بایپسی (USeFNAB) میں ٹشو کی پیداوار کو بہتر بنا سکتا ہے۔بیول جیومیٹری اور سوئی ٹپ ایکشن کے درمیان تعلق کی ابھی تک تحقیق نہیں کی گئی ہے۔اس مطالعے میں، ہم نے مختلف بیول لمبائی کے ساتھ مختلف سوئی بیول جیومیٹریوں کے لیے سوئی کی گونج اور انحطاط کے طول و عرض کی خصوصیات کی چھان بین کی۔3.9 ملی میٹر کٹ کے ساتھ روایتی لینسیٹ کا استعمال کرتے ہوئے، ٹپ ڈیفلیکشن پاور فیکٹر (DPR) ہوا اور پانی میں بالترتیب 220 اور 105 µm/W تھا۔یہ محوری 4mm بیول ٹپ سے زیادہ ہے، جس نے ہوا اور پانی میں بالترتیب 180 اور 80 µm/W کا DPR حاصل کیا۔یہ مطالعہ بیول جیومیٹری کے موڑنے والی سختی کے درمیان تعلق کی اہمیت کو مختلف اندراج ایڈز کے تناظر میں اجاگر کرتا ہے، اور اس طرح سوئی بیول جیومیٹری کو تبدیل کرکے پنکچر کے بعد کٹنگ ایکشن کو کنٹرول کرنے کے طریقوں کی بصیرت فراہم کرسکتا ہے، جو USeFNAB کے لیے اہم ہے۔درخواست کے معاملات۔
فائن سوئی اسپائریشن بایپسی (FNAB) ایک تکنیک ہے جس میں ٹشو کا نمونہ حاصل کرنے کے لیے سوئی کا استعمال کیا جاتا ہے جب 1،2،3 غیر معمولی ہونے کا شبہ ہوتا ہے۔روایتی Lancet4 اور Menghini5 ٹپس کے مقابلے میں Franseen قسم کے ٹپس کو زیادہ تشخیصی کارکردگی فراہم کرنے کے لیے دکھایا گیا ہے۔ہسٹوپیتھولوجی 6 کے لیے مناسب نمونے کے امکان کو بڑھانے کے لیے محوری (یعنی طوافی) بیولز کو بھی تجویز کیا گیا ہے۔
بایپسی کے دوران، ایک سوئی کو جلد اور ٹشو کی تہوں سے گزارا جاتا ہے تاکہ مشکوک پیتھالوجی کو ظاہر کیا جا سکے۔حالیہ مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ الٹراسونک ایکٹیویشن نرم بافتوں تک رسائی کے لیے درکار پنکچر فورس 7,8,9,10 کو کم کر سکتی ہے۔سوئی کے بیول جیومیٹری کو سوئی کے تعامل کی قوتوں کو متاثر کرنے کے لیے دکھایا گیا ہے، مثلاً لمبے بیولز میں بافتوں کی دخول قوتیں کم ہوتی ہیں 11۔یہ تجویز کیا گیا ہے کہ سوئی کے ٹشو کی سطح میں گھس جانے کے بعد، یعنی پنکچر کے بعد، سوئی کی کاٹنے کی قوت سوئی کے ٹشو کے تعامل کی کل قوت کا 75 فیصد ہو سکتی ہے۔الٹراساؤنڈ (یو ایس) کو پنکچر کے بعد کے مرحلے 13 میں تشخیصی نرم بافتوں کی بایپسی کے معیار کو بہتر بنانے کے لیے دکھایا گیا ہے۔ہڈیوں کی بایپسی کو بہتر بنانے کے دوسرے طریقے سخت بافتوں کے نمونے 14,15 کے لیے تیار کیے گئے ہیں لیکن بایپسی کے معیار کو بہتر بنانے والے کوئی نتائج سامنے نہیں آئے ہیں۔متعدد مطالعات سے یہ بھی پتہ چلا ہے کہ الٹراساؤنڈ ڈرائیو وولٹیج 16,17,18 بڑھنے کے ساتھ مکینیکل نقل مکانی بڑھ جاتی ہے۔اگرچہ سوئی ٹشو کے تعاملات میں محوری (طول بلد) جامد قوتوں کے بہت سے مطالعہ ہیں 19,20، الٹراسونک اینہانسڈ FNAB (USeFNAB) میں دنیاوی حرکیات اور سوئی بیول جیومیٹری پر مطالعہ محدود ہیں۔
اس مطالعے کا مقصد الٹراسونک فریکوئنسیوں پر سوئی کے موڑ سے چلنے والی سوئی کی نوک کے عمل پر مختلف بیول جیومیٹریوں کے اثر کی تحقیقات کرنا تھا۔خاص طور پر، ہم نے روایتی سوئی بیولز (مثال کے طور پر، لینسٹس)، محوری اور غیر متناسب سنگل بیول جیومیٹریز (تصویر 1) کے لیے پنکچر کے بعد انجکشن کے نوک کے انحراف پر انجیکشن میڈیم کے اثر کی تحقیقات کیں تاکہ مختلف مقاصد کے لیے USeFNAB سوئیوں کی نشوونما کو آسان بنایا جا سکے جیسے کہ سلیکٹیو سکشن۔ رسائی یا نرم بافتوں کے مرکز.
اس مطالعے میں مختلف بیول جیومیٹریز کو شامل کیا گیا تھا۔(a) ISO 7864:201636 کے مطابق لینسٹس جہاں \(\alpha\) بنیادی بیول زاویہ ہے، \(\theta\) ثانوی بیول گردش کا زاویہ ہے، اور \(\phi\) ثانوی بیول گردش کا زاویہ ہے۔ ڈگری، ڈگری میں (\(^\circ\))۔(b) لکیری غیر متناسب سنگل اسٹیپ چیمفرز (جسے DIN 13097:201937 میں "معیاری" کہا جاتا ہے) اور (c) لکیری محوری (حلقہ) سنگل سٹیپ چیمفرز۔
ہمارا نقطہ نظر سب سے پہلے روایتی لینسیٹ، محوری اور غیر متناسب سنگل اسٹیج ڈھلوان جیومیٹریوں کے لیے ڈھال کے ساتھ موڑنے والی طول موج میں تبدیلی کا نمونہ بنانا ہے۔اس کے بعد ہم نے نقل و حمل کے طریقہ کار کی نقل و حرکت پر بیول زاویہ اور ٹیوب کی لمبائی کے اثر کو جانچنے کے لئے ایک پیرامیٹرک مطالعہ کا حساب لگایا۔یہ ایک پروٹوٹائپ سوئی بنانے کے لیے زیادہ سے زیادہ لمبائی کا تعین کرنے کے لیے کیا جاتا ہے۔تخروپن کی بنیاد پر، سوئی کے پروٹوٹائپس بنائے گئے تھے اور ہوا، پانی، اور 10% (w/v) بیلسٹک جیلیٹن میں ان کے گونجنے والے رویے کو تجرباتی طور پر وولٹیج ریفلیکشن گتانک کی پیمائش اور پاور ٹرانسفر کی کارکردگی کا حساب لگا کر خصوصیت دی گئی تھی، جس سے آپریٹنگ فریکوئنسی تھی یہ تعین..آخر میں، تیز رفتار امیجنگ کا استعمال ہوا اور پانی میں سوئی کی نوک پر موڑنے والی لہر کے انحراف کی براہ راست پیمائش کرنے کے لیے کیا جاتا ہے، اور ہر جھکاؤ کے ذریعے منتقل ہونے والی برقی طاقت اور انجیکشن کی ڈیفلیکشن پاور فیکٹر (DPR) جیومیٹری کا اندازہ لگانے کے لیے کیا جاتا ہے۔ درمیانہ
جیسا کہ شکل 2a میں دکھایا گیا ہے، 316 سٹینلیس سٹیل سے بنی نمبر 21 پائپ (0.80 ملی میٹر OD، 0.49 ملی میٹر ID، 0.155 ملی میٹر پائپ دیوار کی موٹائی، معیاری دیوار جیسا کہ ISO 9626:201621 میں بیان کیا گیا ہے) استعمال کریں۔\(\text {GN/m}^{2}\), کثافت 8070 kg/m\(^{3}\), پوسن کا تناسب 0.275)۔
موڑنے والی طول موج کا تعین اور سوئی اور باؤنڈری حالات کے محدود عنصر ماڈل (FEM) کی ٹیوننگ۔(a) بیول کی لمبائی (BL) اور پائپ کی لمبائی (TL) کا تعین۔(b) تین جہتی (3D) محدود عنصری ماڈل (FEM) ہارمونک پوائنٹ فورس کا استعمال کرتے ہوئے \(\tilde{F}_y\vec{j}\) سوئی کو قربت کے سرے پر اکسانے، نقطہ کو ہٹانے، اور رفتار کی پیمائش کرنے کے لیے فی ٹپ (\( \tilde{u}_y\vec {j}\), \(\tilde{v}_y\vec {j}\)) میکانکی نقل و حمل کی نقل و حرکت کا حساب لگانے کے لیے۔\(\lambda _y\) کی تعریف عمودی قوت سے وابستہ موڑنے والی طول موج کے طور پر کی جاتی ہے \(\tilde{F}_y\vec {j}\)۔(c) بالترتیب x-axis اور y-axis کے گرد کشش ثقل کے مرکز، کراس سیکشنل ایریا A، اور inertia کے لمحات \(I_{xx}\) اور \(I_{yy}\) کا تعین کریں۔
جیسا کہ تصویر میں دکھایا گیا ہے۔2b,c، کراس سیکشنل ایریا A کے ساتھ لامحدود (لامحدود) بیم کے لیے اور بیم کے کراس سیکشن کے سائز کے مقابلے میں ایک بڑی طول موج پر، موڑنے (یا موڑنے) مرحلے کی رفتار \(c_{EI}\ ) کی تعریف 22 کے طور پر کی گئی ہے:
جہاں E ینگ کا ماڈیولس ہے (\(\text {N/m}^{2}\))، \(\omega _0 = 2\pi f_0\) حوصلہ افزائی کونیی فریکوئنسی (rad/s) ہے، جہاں \( f_0 \ ) لکیری تعدد ہے (1/s یا Hz)، I محور دلچسپی کے ارد گرد کے علاقے کی جڑتا کا لمحہ ہے \((\text {m}^{4})\) اور \(m'=\ rho _0 A \) یونٹ کی لمبائی (kg/m) پر ماس ہے، جہاں \(\rho _0\) کثافت ہے \((\text {kg/m}^{3})\) اور A کراس ہے۔ بیم کا سیکشنل ایریا (xy جہاز) (\ (\text {m}^{2}\))۔چونکہ ہمارے معاملے میں لاگو قوت عمودی y محور کے متوازی ہے، یعنی \(\tilde{F}_y\vec {j}\)، ہم صرف افقی x- کے ارد گرد کے علاقے کی جڑتا کے لمحے میں دلچسپی رکھتے ہیں۔ محور، یعنی \(I_{xx} \)، تو:
محدود عنصر ماڈل (FEM) کے لیے، ایک خالص ہارمونک نقل مکانی (m) فرض کیا جاتا ہے، لہذا سرعت (\(\text {m/s}^{2}\)) کو \(\partial ^2\vec) کے طور پر ظاہر کیا جاتا ہے۔ { u}/ \ جزوی t^2 = -\omega ^2\vec {u}\), جیسے \(\vec {u}(x, y, z, t) := u_x\vec {i} + u_y \vec {j }+ u_z\vec {k}\) ایک تین جہتی نقل مکانی ویکٹر ہے جس کی وضاحت مقامی نقاط میں کی گئی ہے۔COMSOL ملٹی فزکس سوفٹ ویئر پیکج (ورژن 5.4-5.5، COMSOL Inc., Massachusetts, USA) میں اس کے نفاذ کے مطابق، مومینٹم بیلنس قانون 23 کی مکمل طور پر خراب ہونے والی Lagrangian شکل کے ساتھ مؤخر الذکر کو تبدیل کرنا:
جہاں \(\vec {\nabla}:= \frac{\partial}}{\partial x}\vec {i} + \frac{\partial}}{\partial y}\vec {j} + \frac{ \partial }{\partial z}\vec {k}\) ٹینسر ڈائیورجنس آپریٹر ہے، اور \({\underline{\sigma}}\) دوسرا Piola-Kirchhoff اسٹریس ٹینسر ہے (دوسری ترتیب، \(\ text { N /m}^{2}\))، اور \(\vec {F_V}:= F_{V_x}\vec {i}+ F_{V_y}\vec {j}+ F_{V_z}\vec { k} \) جسمانی قوت کا ویکٹر ہے (\(\text {N/m}^{3}\)) ہر قابل شکل حجم کا، اور \(e^{j\phi }\) کا مرحلہ ہے جسمانی قوت، ایک فیز اینگل \(\ phi\) (rad) ہے۔ہمارے معاملے میں، جسم کی حجم کی قوت صفر ہے، اور ہمارا ماڈل جیومیٹرک لکیری اور چھوٹی خالص لچکدار اخترتیوں کو فرض کرتا ہے، یعنی \({\underline{\varepsilon}}^{el} = {\underline{\varepsilon}}\ )، جہاں \({\underline{\varepsilon}}^{el}\) اور \({\underline{ \varepsilon}}\) - بالترتیب لچکدار اخترتی اور کل اخترتی (دوسری ترتیب کے بغیر طول و عرض)۔ہُک کا تشکیلاتی آئسوٹروپک لچکدار ٹینسر \(\underline {\underline {C))\) ینگ کے ماڈیولس E(\(\text{N/m}^{2}\)) کا استعمال کرتے ہوئے حاصل کیا جاتا ہے اور Poisson کے تناسب v کی وضاحت کی جاتی ہے، تاکہ \ (\underline{\underline{C}}:=\underline{\underline{C}}(E,v)\) (چوتھا ترتیب)۔تو تناؤ کا حساب \({\underline{\sigma}} := \underline{\underline{C}}:{\underline{\varepsilon}}\) بن جاتا ہے۔
حسابات 10-نوڈ ٹیٹراہیڈرل عناصر کے ساتھ عنصر سائز \(\le\) 8 μm کے ساتھ کیے گئے تھے۔سوئی کو ویکیوم میں ماڈل بنایا گیا ہے، اور مکینیکل موبلٹی ٹرانسفر ویلیو (ms-1 H-1) کی تعریف \(|\tilde{Y}_{v_yF_y}|= |\tilde{v}_y\vec { j}) کے طور پر کی گئی ہے۔ |/|\ tilde{F}_y\vec {j}|\)24، جہاں \(\tilde{v}_y\vec {j}\) ہینڈ پیس کی آؤٹ پٹ پیچیدہ رفتار ہے، اور \( \tilde{ F} _y\vec {j }\) ایک پیچیدہ ڈرائیونگ فورس ہے جو ٹیوب کے قریبی سرے پر واقع ہے، جیسا کہ تصویر 2b میں دکھایا گیا ہے۔ٹرانسمیسیو مکینیکل موبلٹی کا اظہار ڈیسیبلز (dB) میں زیادہ سے زیادہ قدر کو بطور حوالہ استعمال کرتے ہوئے کیا جاتا ہے، یعنی \(20\log _{10} (|\tilde{Y}|/ |\tilde{Y}_{max}| )\ )، تمام FEM مطالعہ 29.75 kHz کی فریکوئنسی پر کئے گئے تھے۔
سوئی کا ڈیزائن (تصویر 3) ایک روایتی 21 گیج کی ہائپوڈرمک سوئی (کیٹلاگ نمبر: 4665643، سٹیریکن\(^\circledR\) پر مشتمل ہے، جس کا بیرونی قطر 0.8 ملی میٹر، لمبائی 120 ملی میٹر، AISI سے بنی ہے۔ chromium-nickel stainless steel 304., B. Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany) نے اسی ٹپ میں ترمیم کے ساتھ پولی پروپیلین پراکسیمل سے بنی ایک پلاسٹک Luer لاک آستین رکھی۔انجکشن ٹیوب کو ویو گائیڈ پر سولڈر کیا جاتا ہے جیسا کہ تصویر 3b میں دکھایا گیا ہے۔ویو گائیڈ کو ایک سٹینلیس سٹیل 3D پرنٹر پر پرنٹ کیا گیا تھا (EOS M 290 3D پرنٹر پر EOS Stainless Steel 316L، 3D Formtech Oy، Jyväskylä، Finland) اور پھر M4 بولٹ کا استعمال کرتے ہوئے Langevin سینسر سے منسلک کیا گیا تھا۔Langevin transducer 8 piezoelectric رنگ عناصر پر مشتمل ہوتا ہے جس کے ہر سرے پر دو وزن ہوتے ہیں۔
چار قسم کے ٹپس (تصویر میں)، ایک تجارتی طور پر دستیاب لینسیٹ (L)، اور تین تیار کردہ محوری سنگل اسٹیج بیولز (AX1–3) بالترتیب 4، 1.2، اور 0.5 ملی میٹر کے بیول کی لمبائی (BL) سے نمایاں تھے۔(a) تیار سوئی کی نوک کا کلوز اپ۔(b) 3D پرنٹ شدہ ویو گائیڈ میں سولڈرڈ اور پھر M4 بولٹ کے ساتھ لینگیوین سینسر سے جڑے ہوئے چار پنوں کا ٹاپ ویو۔
تین محوری بیول ٹپس (تصویر 3) (TAs مشین ٹولز Oy) 4.0، 1.2 اور 0.5 ملی میٹر کے بیول لمبائی (BL، تصویر 2a میں طے شدہ) کے ساتھ تیار کیے گئے تھے، جو \(\تقریباً\) 2\ (^\) کے مساوی تھے۔ circ\)، 7\(^\circ\) اور 18\(^\circ\)۔ویو گائیڈ اور اسٹائلس کا وزن بالترتیب بیول L اور AX1–3 کے لیے 3.4 ± 0.017 g (مطلب ± SD، n = 4) ہے، (Quintix\(^\circledR\) 224 ڈیزائن 2، سارٹوریئس اے جی، گوٹنگن، جرمنی)۔سوئی کی نوک سے لے کر پلاسٹک کی آستین کے آخر تک کل لمبائی تصویر 3b میں بالترتیب 13.7، 13.3، 13.3، 13.3 سینٹی میٹر بیول L اور AX1-3 کے لیے ہے۔
سوئی کی تمام ترتیبوں کے لیے، سوئی کی نوک سے لے کر ویو گائیڈ کی نوک تک کی لمبائی (یعنی سولڈرنگ ایریا) 4.3 سینٹی میٹر ہے، اور سوئی کی ٹیوب اس طرح پر مبنی ہے کہ بیول اوپر کی طرف ہو (یعنی، Y محور کے متوازی )۔جیسا کہ (تصویر 2)۔
MATLAB (R2019a, The MathWorks Inc., Massachusetts, USA) میں ایک حسب ضرورت اسکرپٹ کمپیوٹر پر چل رہا ہے (Latitude 7490, Dell Inc., Texas, USA) 7 سیکنڈ میں 25 سے 35 kHz تک ایک لکیری سائنوسائیڈل سویپ بنانے کے لیے استعمال کیا گیا تھا، ڈیجیٹل سے اینالاگ (DA) کنورٹر (Analog Discovery 2، Digilent Inc.، Washington, USA) کے ذریعے ینالاگ سگنل میں تبدیل کیا گیا۔اینالاگ سگنل \(V_0\) (0.5 Vp-p) کو پھر ایک وقف شدہ ریڈیو فریکوئنسی (RF) یمپلیفائر (Mariachi Oy, Turku, Finland) کے ساتھ بڑھا دیا گیا۔گرتا ہوا ایمپلیفائنگ وولٹیج \({V_I}\) RF ایمپلیفائر سے 50 \(\Omega\) کے آؤٹ پٹ مائبادی کے ساتھ ایک ٹرانسفارمر کے لیے آؤٹ پٹ ہے جو سوئی کے ڈھانچے میں 50 \(\Omega)\) کے ان پٹ رکاوٹ کے ساتھ بنایا گیا ہے۔ Langevin transducer (سامنے اور پیچھے ملٹی لیئر پیزو الیکٹرک ٹرانسڈیوسرز، بڑے پیمانے پر بھری ہوئی) مکینیکل لہریں پیدا کرنے کے لیے استعمال کیے جاتے ہیں۔کسٹم آر ایف ایمپلیفائر ایک ڈوئل چینل اسٹینڈ ویو پاور فیکٹر (SWR) میٹر سے لیس ہے جو 300 kHz ینالاگ ٹو ڈیجیٹل (AD) کے ذریعے واقعہ \({V_I}\) اور عکاس ایمپلیفائیڈ وولٹیج \(V_R\) کا پتہ لگا سکتا ہے۔ ) کنورٹر (اینالاگ ڈسکوری 2)۔اتیجیت سگنل شروع میں اور آخر میں طول و عرض کو ماڈیول کیا جاتا ہے تاکہ عارضیوں کے ساتھ یمپلیفائر ان پٹ کو اوورلوڈنگ سے بچایا جا سکے۔
MATLAB میں نافذ کردہ اپنی مرضی کے مطابق اسکرپٹ کا استعمال کرتے ہوئے، فریکوئنسی رسپانس فنکشن (AFC)، یعنی ایک لکیری سٹیشنری سسٹم کو فرض کرتا ہے۔اس کے علاوہ، سگنل سے کسی بھی ناپسندیدہ تعدد کو ہٹانے کے لیے 20 سے 40 kHz بینڈ پاس فلٹر لگائیں۔ٹرانسمیشن لائن تھیوری کا حوالہ دیتے ہوئے، \(\tilde{H}(f)\) اس معاملے میں وولٹیج ریفلیکشن گتانک کے برابر ہے، یعنی \(\rho _{V} \equiv {V_R}/{V_I} \)26 .چونکہ ایمپلیفائر کی آؤٹ پٹ مائبادی \(Z_0\) کنورٹر کے بلٹ ان ٹرانسفارمر کے ان پٹ مائبادی سے مساوی ہے، اور الیکٹرک پاور کا ریفلیکشن گتانک \({P_R}/{P_I}\) گھٹ کر \({P_I}\) ہو گیا ہے۔ ({V_R }^ 2/{V_I}^2\)، پھر ہے \(|\rho _{V}|^2\)۔ایسی صورت میں جہاں برقی طاقت کی مطلق قدر درکار ہو، متعلقہ وولٹیج کی جڑ کی اوسط مربع (rms) قدر لے کر واقعہ \(P_I\) اور منعکس\(P_R\) پاور (W) کا حساب لگائیں، مثال کے طور پر، sinusoidal excitation کے ساتھ ٹرانسمیشن لائن کے لیے، \(P = {V}^2/(2Z_0)\)26، جہاں \(Z_0\) برابر 50 \(\Omega\)۔لوڈ \(P_T\) (یعنی داخل کردہ میڈیم) کو پہنچانے والی برقی طاقت کا حساب \(|P_I – P_R |\) (W RMS) کے طور پر لگایا جا سکتا ہے اور بجلی کی منتقلی کی کارکردگی (PTE) کی وضاحت اور اظہار کیا جا سکتا ہے فیصد (%) اس طرح 27 دیتا ہے:
اس کے بعد فریکوئنسی رسپانس اسٹائلس ڈیزائن کی موڈل فریکوئنسی \(f_{1-3}\) (kHz) اور متعلقہ پاور ٹرانسفر کی کارکردگی کا اندازہ لگانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، \(\text {PTE}_{1{-}3} \ .FWHM (\(\text {FWHM}_{1{-}3}\), Hz) کا تخمینہ براہ راست \(\text {PTE}_{1{-}3}\)، جدول 1 سے لگایا گیا ہے۔ تعدد \(f_{1-3}\) میں بیان کیا گیا ہے۔
ایکیکولر ڈھانچے کے فریکوئنسی رسپانس (AFC) کی پیمائش کرنے کا طریقہ۔دوہری چینل سویپٹ سائن پیمائش 25,38 فریکوئنسی رسپانس فنکشن \(\tilde{H}(f)\) اور اس کے امپلس رسپانس H(t) کو حاصل کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔\({\mathcal {F}}\) اور \({\mathcal {F}}^{-1}\) بالترتیب عددی کٹے ہوئے فوئیر ٹرانسفارم اور الٹا ٹرانسفارم آپریشن کو ظاہر کرتے ہیں۔\(\tilde{G}(f)\) کا مطلب ہے فریکوئنسی ڈومین میں دو سگنلز کو ضرب دیا جاتا ہے، جیسے \(\tilde{G}_{XrX}\) کا مطلب ہے الٹا اسکین\(\tilde{X} r( f )\) اور وولٹیج ڈراپ سگنل \(\tilde{X}(f)\)۔
جیسا کہ تصویر میں دکھایا گیا ہے۔5، تیز رفتار کیمرہ (Phantom V1612, Vision Research Inc., New Jersey, USA) میکرو لینس سے لیس (MP-E 65mm, \(f)/2.8, 1-5 \ (\times\), Canon Inc ..، ٹوکیو، جاپان) کو 27.5–30 kHz کی فریکوئنسی پر لچکدار اتیجیت (سنگل فریکوئنسی، مسلسل سائنوسائڈ) سے مشروط سوئی کی نوک کے انحراف کو ریکارڈ کرنے کے لیے استعمال کیا گیا تھا۔شیڈو میپ بنانے کے لیے، ایک اعلی شدت والی سفید LED کا ٹھنڈا عنصر (حصہ نمبر: 4052899910881, White Led, 3000 K, 4150 lm, Osram Opto Semiconductors GmbH, Regensburg, Germany) کو سوئی کے بیول کے پیچھے رکھا گیا تھا۔
تجرباتی سیٹ اپ کا سامنے کا منظر۔گہرائی میڈیا کی سطح سے ماپا جاتا ہے۔سوئی کا ڈھانچہ موٹرائزڈ ٹرانسفر ٹیبل پر بند اور نصب کیا جاتا ہے۔بیولڈ ٹپ کے انحراف کی پیمائش کرنے کے لیے ہائی میگنیفیکیشن لینس (5\(\times\)) کے ساتھ تیز رفتار کیمرہ استعمال کریں۔تمام جہتیں ملی میٹر میں ہیں۔
ہر قسم کی سوئی بیول کے لیے، ہم نے 128 \(\x\) 128 پکسلز کے 300 ہائی اسپیڈ کیمرہ فریم ریکارڈ کیے، جن میں سے ہر ایک کی مقامی ریزولوشن 1/180 ملی میٹر (\(\ تقریبا) 5 µm) ہے، ایک عارضی ریزولوشن کے ساتھ۔ 310,000 فریمز فی سیکنڈ۔جیسا کہ شکل 6 میں دکھایا گیا ہے، ہر فریم (1) کو کاٹ دیا گیا ہے (2) تاکہ ٹپ فریم کی آخری لائن (نیچے) میں ہو، اور پھر تصویر (3) کے ہسٹوگرام کا حساب لگایا جائے، تو کینی کی حد 1 اور 2 کا تعین کیا جا سکتا ہے۔پھر Sobel آپریٹر 3 \(\times\) 3 کا استعمال کرتے ہوئے Canny28(4) کنارے کا پتہ لگائیں اور تمام 300 گنا مراحل کے لیے غیر کیویٹیشنل ہائپوٹینیس (لیبل لگا ہوا \(\mathbf {\times }\)) کی پکسل پوزیشن کا حساب لگائیں۔ .آخر میں انحراف کے دورانیے کا تعین کرنے کے لیے، مشتق کا حساب لگایا جاتا ہے (مرکزی فرق الگورتھم کا استعمال کرتے ہوئے) (6) اور فریم کی نشاندہی کی جاتی ہے جس میں انحراف (7) کی مقامی انتہا (یعنی چوٹی) ہوتی ہے۔غیر کیویٹیٹنگ کنارے کا بصری طور پر معائنہ کرنے کے بعد، فریموں کا ایک جوڑا (یا دو فریم جو آدھے وقت کے وقفے سے الگ کیے گئے) (7) کو منتخب کیا گیا اور ٹپ ڈیفلیکشن ماپا گیا (لیبل لگا ہوا \(\mathbf {\times} \) اوپر لاگو کیا گیا تھا۔ Python (v3.8, Python Software Foundation, python.org) میں OpenCV Canny edge detection algorithm (v4.5.1، اوپن سورس کمپیوٹر وژن لائبریری، opencv.org) کا استعمال کرتے ہوئے الیکٹریکل پاور \ (P_T \) (W, rms) .
310 kHz پر تیز رفتار کیمرے سے لیے گئے فریموں کی ایک سیریز کا استعمال کرتے ہوئے ٹپ ڈیفلیکشن کی پیمائش کی گئی جس میں 7-اسٹیپ الگورتھم (1-7) بشمول فریمنگ (1-2)، کینی ایج ڈیٹیکشن (3-4)، پکسل لوکیشن ایج۔ حساب کتاب (5) اور ان کے وقت مشتقات (6)، اور آخر میں چوٹی سے چوٹی ٹپ انحراف کو بصری طور پر معائنہ کیے گئے فریموں کے جوڑے (7) پر ماپا گیا۔
پیمائش ہوا میں لی گئی (22.4-22.9°C)، ڈیونائزڈ پانی (20.8-21.5°C) اور بیلسٹک جیلیٹن 10% (w/v) (19.7-23.0°C، \(\text {Honeywell}^{\text { TM}}\) \(\text {Fluka}^{\text {TM}}\) قسم I بیلسٹک تجزیہ کے لیے بوائین اور پورک بون جیلیٹن، ہنی ویل انٹرنیشنل، نارتھ کیرولائنا، USA)۔درجہ حرارت کی پیمائش K-type thermocouple amplifier (AD595, Analog Devices Inc., MA, USA) اور K-type thermocouple (Fluke 80PK-1 Bead Probe No. 3648 type-K, Fluke Corporation, Washington, USA) سے کی گئی۔5 µm کی ریزولوشن کے ساتھ عمودی موٹرائزڈ Z-axis اسٹیج (8MT50-100BS1-XYZ، Standa Ltd., Vilnius, Lithuania) کا استعمال کرتے ہوئے درمیانی گہرائی کو سطح سے (z-axis کی اصل کے طور پر سیٹ کیا گیا) سے ماپا گیا۔فی قدم
چونکہ نمونہ کا سائز چھوٹا تھا (n = 5) اور معمول کا اندازہ نہیں لگایا جا سکتا تھا، اس لیے دو نمونے والے دو دم والا ولکوکسن رینک سم ٹیسٹ (R, v4.0.3, R Foundation for Statistical Computing, r-project .org) استعمال کیا گیا تھا۔ مختلف بیولز کے لیے مختلف سوئی کی نوک کی مقدار کا موازنہ کرنے کے لیے۔فی ڈھلوان 3 موازنہ تھے، اس لیے 0.017 کی ایڈجسٹ اہمیت کی سطح اور 5% کی خرابی کی شرح کے ساتھ ایک Bonferroni تصحیح کا اطلاق کیا گیا۔
آئیے اب تصویر 7 کی طرف آتے ہیں۔29.75 kHz کی فریکوئنسی پر، 21 گیج کی سوئی کی موڑنے والی نصف لہر (\(\lambda_y/2\)) \(\تقریباً) 8 ملی میٹر ہے۔جیسے جیسے کوئی سرے کے قریب آتا ہے، موڑنے والی طول موج ترچھا زاویہ کے ساتھ کم ہوتی جاتی ہے۔سرے پر \(\lambda _y/2\) \(\تقریباً\) معمول کے لینسولیٹ (a)، غیر متناسب (b) اور محوری (c) ایک سوئی کے جھکاؤ کے لیے 3، 1 اور 7 ملی میٹر کے مراحل ہیں۔ بالترتیباس طرح، اس کا مطلب ہے کہ لینسیٹ کی رینج \(\تقریباً) 5 ملی میٹر ہے (اس حقیقت کی وجہ سے کہ لینسیٹ کے دو طیارے ایک ہی نقطہ 29,30 بناتے ہیں)، غیر متناسب بیول 7 ملی میٹر ہے، غیر متناسب بیول 1 ہے۔ ملی میٹرمحوری ڈھلوان (کشش ثقل کا مرکز مستقل رہتا ہے، لہذا صرف پائپ کی دیوار کی موٹائی دراصل ڈھلوان کے ساتھ بدلتی ہے)۔
29.75 kHz کی فریکوئنسی پر FEM مطالعہ اور مساوات کا اطلاق۔(1) لینسیٹ (a)، غیر متناسب (b) اور محوری (c) بیول جیومیٹریز (جیسا کہ تصویر 1a,b,c میں ہے) موڑنے والی نصف لہر (\(\lambda_y/2\)) کے تغیر کا حساب لگاتے وقت )لینسیٹ، غیر متناسب، اور محوری بیولز کی اوسط قدر \(\lambda_y/2\) بالترتیب 5.65، 5.17، اور 7.52 ملی میٹر تھی۔نوٹ کریں کہ غیر متناسب اور محوری بیولز کے لیے نوک کی موٹائی \(\تقریباً) 50 µm تک محدود ہے۔
چوٹی کی نقل و حرکت \(|\tilde{Y}_{v_yF_y}|\) ٹیوب کی لمبائی (TL) اور بیول کی لمبائی (BL) (تصویر 8, 9) کا بہترین مجموعہ ہے۔روایتی لینسیٹ کے لیے، چونکہ اس کا سائز مقرر ہے، اس لیے بہترین TL ہے \(\تقریباً) 29.1 ملی میٹر (تصویر 8)۔غیر متناسب اور محوری بیولز کے لیے (تصویر 9a، b، بالترتیب)، FEM اسٹڈیز میں BL 1 سے 7 ملی میٹر تک شامل تھا، لہذا زیادہ سے زیادہ TL 26.9 سے 28.7 ملی میٹر (حد 1.8 ملی میٹر) اور 27.9 سے 29.2 ملی میٹر (رینج) کے درمیان تھا۔ 1.3 ملی میٹر) بالترتیب۔غیر متناسب ڈھلوان (تصویر 9a) کے لیے، بہترین TL لکیری طور پر بڑھتا ہے، BL 4 ملی میٹر پر سطح مرتفع تک پہنچا، اور پھر تیزی سے BL 5 سے 7 ملی میٹر تک کم ہو گیا۔ایک محوری بیول (تصویر 9b) کے لیے، زیادہ سے زیادہ TL بڑھتی ہوئی BL کے ساتھ لکیری طور پر بڑھتا ہے اور آخر میں BL پر 6 سے 7 ملی میٹر تک مستحکم ہوتا ہے۔محوری جھکاؤ (تصویر 9c) کے ایک توسیعی مطالعہ سے \(\تقریباً) 35.1–37.1 ملی میٹر پر بہترین TLs کے ایک مختلف سیٹ کا انکشاف ہوا۔تمام BLs کے لیے، دو بہترین TLs کے درمیان فاصلہ \(\تقریباً\) 8mm ہے (\(\lambda_y/2\) کے برابر)۔
لینسیٹ ٹرانسمیشن موبلیٹی 29.75 kHz پر۔سوئی 29.75 kHz کی فریکوئنسی پر لچکدار طور پر پرجوش تھی اور وائبریشن کو انجکشن کی نوک پر ماپا گیا تھا اور TL 26.5-29.5 ملی میٹر (0.1 ملی میٹر انکریمنٹ میں) کے لیے منتقل شدہ مکینیکل موبلیٹی (زیادہ سے زیادہ قدر کے نسبت ڈی بی) کی مقدار کے طور پر ظاہر کیا گیا تھا۔ .
29.75 kHz کی فریکوئنسی پر FEM کے پیرامیٹرک اسٹڈیز سے پتہ چلتا ہے کہ محوری ٹپ کی منتقلی کی نقل و حرکت اس کے غیر متناسب ہم منصب کے مقابلے ٹیوب کی لمبائی میں تبدیلی سے کم متاثر ہوتی ہے۔ایف ای ایم کا استعمال کرتے ہوئے فریکوئنسی ڈومین اسٹڈی میں بیول کی لمبائی (BL) اور پائپ کی لمبائی (TL) غیر متناسب (a) اور axismetric (b، c) بیول جیومیٹریز کا مطالعہ (حد کی شرائط تصویر 2 میں دکھائی گئی ہیں)۔(a, b) TL 26.5 سے 29.5 mm (0.1 mm step) اور BL 1–7 mm (0.5 mm قدم) تک ہے۔(c) توسیعی محوری جھکاؤ کے مطالعے بشمول TL 25–40 mm (0.05 mm increments) اور BL 0.1–7 mm (0.1 mm انکریمنٹ میں) یہ ظاہر کرتے ہیں کہ \(\lambda_y/2\ ) کو ٹپ کی ضروریات کو پورا کرنا چاہیے۔حرکت پذیر حدود کے حالات۔
سوئی کی ترتیب میں تین eigenfrequencies \(f_{1-3}\) کو کم، درمیانے اور ہائی موڈ والے علاقوں میں تقسیم کیا گیا ہے جیسا کہ جدول 1 میں دکھایا گیا ہے۔ PTE سائز کو ریکارڈ کیا گیا جیسا کہ تصویر میں دکھایا گیا ہے۔10 اور پھر تصویر 11 میں تجزیہ کیا گیا۔ ذیل میں ہر موڈل ایریا کے لیے نتائج ہیں:
20 ملی میٹر کی گہرائی میں ہوا، پانی اور جیلیٹن میں لینسیٹ (L) اور محوری بیول AX1-3 کے لیے سویپٹ فریکوئنسی سائنوسائیڈل ایکسائٹیشن کے ساتھ حاصل کردہ عام ریکارڈ شدہ فوری پاور ٹرانسفر ایفیشنسی (PTE) طول و عرض۔یک طرفہ سپیکٹرا دکھایا گیا ہے۔پیمائش شدہ فریکوئنسی رسپانس (300 kHz پر نمونہ) کم پاس فلٹر کیا گیا اور پھر موڈل تجزیہ کے لیے 200 کے فیکٹر سے چھوٹا کیا گیا۔سگنل ٹو شور کا تناسب \(\le\) 45 dB ہے۔PTE مراحل (جامنی رنگ کے نقطے والی لکیریں) ڈگریوں میں دکھائے گئے ہیں (\(^{\circ}\))۔
موڈل ردعمل کا تجزیہ (مطلب ± معیاری انحراف، n = 5) تصویر 10 میں دکھایا گیا ہے، ڈھلوان L اور AX1-3 کے لیے، ہوا، پانی اور 10% جیلیٹن (گہرائی 20 ملی میٹر) کے ساتھ، (اوپر) تین موڈل خطوں کے ساتھ ( کم، درمیانی اور اعلی) اور ان کی متعلقہ موڈل فریکوئنسی\(f_{1-3 }\) (kHz)، (اوسط) توانائی کی کارکردگی \(\text {PTE}_{1{-}3}\) مساوی استعمال کرتے ہوئے شمار کیا جاتا ہے .(4) اور (نیچے) پوری چوڑائی نصف زیادہ سے زیادہ پیمائش پر بالترتیب \(\text {FWHM}_{1{-}3}\) (Hz)۔نوٹ کریں کہ بینڈوڈتھ کی پیمائش کو اس وقت چھوڑ دیا گیا تھا جب کم PTE رجسٹرڈ تھا، یعنی \(\text {FWHM}_{1}\) AX2 ڈھلوان کی صورت میں۔\(f_2\) موڈ کو ڈھلوان کے انحراف کا موازنہ کرنے کے لیے سب سے زیادہ موزوں پایا گیا، کیونکہ اس نے پاور کی منتقلی کی کارکردگی کی اعلی ترین سطح (\(\text {PTE}_{2}\))، 99% تک ظاہر کی۔
پہلا موڈل ریجن: \(f_1\) داخل کیے گئے میڈیم کی قسم پر زیادہ انحصار نہیں کرتا، بلکہ ڈھلوان کی جیومیٹری پر منحصر ہے۔بیول کی لمبائی میں کمی کے ساتھ \(f_1\) کم ہو جاتا ہے (بالترتیب AX1-3 کے لیے ہوا میں 27.1، 26.2 اور 25.9 kHz)۔علاقائی اوسط \(\text {PTE}_{1}\) اور \(\text {FWHM}_{1}\) بالترتیب \(\تقریبا\) 81% اور 230 Hz ہیں۔\(\text {FWHM}_{1}\) Lancet (L, 473 Hz) میں سب سے زیادہ جیلیٹن مواد ہے۔نوٹ کریں کہ \(\text {FWHM}_{1}\) جیلیٹن میں AX2 کو کم ریکارڈ شدہ FRF طول و عرض کی وجہ سے جانچا نہیں جا سکا۔
دوسرا موڈل ریجن: \(f_2\) داخل کردہ میڈیا کی قسم اور بیول پر منحصر ہے۔اوسط قدریں \(f_2\) بالترتیب ہوا، پانی اور جیلیٹن میں 29.1، 27.9 اور 28.5 kHz ہیں۔اس موڈل ریجن نے بھی 99% کی اعلی PTE ظاہر کی، جو کسی بھی گروپ کی پیمائش میں سب سے زیادہ ہے، جس کی علاقائی اوسط 84% ہے۔\(\text {FWHM}_{2}\) کا علاقائی اوسط \(\تقریباً\) 910 Hz ہے۔
تھرڈ موڈ ریجن: فریکوئنسی \(f_3\) میڈیا کی قسم اور بیول پر منحصر ہے۔ہوا، پانی اور جیلیٹن میں اوسط \(f_3\) قدریں بالترتیب 32.0، 31.0 اور 31.3 kHz ہیں۔\(\text {PTE}_{3}\) علاقائی اوسط \(\تقریباً\) 74% تھی، جو کسی بھی خطے میں سب سے کم ہے۔علاقائی اوسط \(\text {FWHM}_{3}\) \(\تقریباً\) 1085 Hz ہے، جو پہلے اور دوسرے علاقوں سے زیادہ ہے۔
مندرجہ ذیل تصویر سے مراد ہے۔12 اور ٹیبل 2۔ لینسیٹ (L) نے ہوا اور پانی دونوں میں سب سے زیادہ (تمام نکات کے لیے اعلیٰ اہمیت کے ساتھ، \(p<\) 0.017) کو ہٹایا (تصویر 12a)، سب سے زیادہ DPR (220 µm/ تک) حاصل کیا۔ ہوا میں ڈبلیو)۔ 12 اور ٹیبل 2۔ لینسیٹ (L) نے ہوا اور پانی دونوں میں سب سے زیادہ (تمام نکات کے لیے اعلیٰ اہمیت کے ساتھ، \(p<\) 0.017) کو ہٹایا (تصویر 12a)، سب سے زیادہ DPR (220 µm/ تک) حاصل کیا۔ ہوا میں ڈبلیو)۔ Следующее относится к рисунку 12 и таблице 2. لانسیٹ (L) отклонялся больше всего (с высокой значимостью,<0p\0p) 17) как в воздухе, так и воде (рис. 12а), достигая самого высокого DPR . مندرجہ ذیل کا اطلاق شکل 12 اور جدول 2 پر ہوتا ہے۔ لینسیٹ (L) نے ہوا اور پانی دونوں میں سب سے زیادہ (تمام نکات کے لیے اعلیٰ اہمیت کے ساتھ، \(p<\) 0.017) کو ہٹایا (تصویر 12a)، سب سے زیادہ DPR حاصل کیا۔(ہوا میں 220 μm/W کریں)۔محترمہتصویر 12 اور ٹیبل 2 نیچے۔柳叶刀(L) 在空气和水中偏转最多（对所有尖端具漉高显着性，\(p<\) 0.017））弎霘气和水中偏转最多(在空气中高达220 µm/W）)۔柳叶刀(L) میں ہوا اور پانی میں سب سے زیادہ انحراف ہے (对所记尖端可以高电影性,\(p<\) 0.017) (图12a)، اور اس نے سب سے زیادہ DPR حاصل کیا (220 m/W inµm تک) ہوا)۔ لانسیٹ (L) отклонялся больше всего (высокая значимость для всех наконечников, \(p<\) 0,017) میں еgo DPR (220 мкм/Вт воздухе)۔ Lancet (L) نے ہوا اور پانی میں سب سے زیادہ (تمام نکات کے لیے اعلیٰ اہمیت، \(p<\) 0.017) کو ہٹایا (تصویر 12a)، سب سے زیادہ DPR (ہوا میں 220 µm/W تک) تک پہنچ گیا۔ ہوا میں، AX1 جس کا BL زیادہ تھا، AX2–3 (اہمیت کے ساتھ، \(p<\) 0.017 سے زیادہ)، جب کہ AX3 (جس میں سب سے کم BL تھا) 190 µm/W کے DPR کے ساتھ AX2 سے زیادہ موڑ گیا۔ ہوا میں، AX1 جس کا BL زیادہ تھا، AX2–3 (اہمیت کے ساتھ، \(p<\) 0.017 سے زیادہ)، جب کہ AX3 (جس میں سب سے کم BL تھا) 190 µm/W کے DPR کے ساتھ AX2 سے زیادہ موڑ گیا۔ В воздухе AX1 с более высоким BL отклонялся выше, чем AX2–3 (sо значимостью \(p<\) 0,017), тогда как AX3 (с более высоким) льше, чем AX2 с DPR 190 мкм/Вт. ہوا میں، اعلی BL کے ساتھ AX1 AX2–3 (اہمیت کے ساتھ \(p<\) 0.017 سے زیادہ، جبکہ AX3 (سب سے کم BL کے ساتھ) DPR 190 µm/W کے ساتھ AX2 سے زیادہ موڑ گیا۔在空气中，具有更高BL 的 AX1 比AX2-3大于AX2，DPR 为190 µm/W . ہوا میں، زیادہ BL کے ساتھ AX1 کا انحراف AX2-3 (نمایاں طور پر، \(p<\) 0.017) سے زیادہ ہے، اور AX3 کا انحراف (کم ترین BL کے ساتھ) AX2 سے زیادہ ہے، DPR 190 ہے۔ µm/W В воздухе AX1 с более высоким BL отклоняется больше, чем AX2-3 (значимо, \(p<\) 0,017), тогда как AX3 (с самлоняется больше) е, чем AX2 с DPR 190 мкм/Вт. ہوا میں، زیادہ BL کے ساتھ AX1 AX2-3 (اہم، \(p<\) 0.017 سے زیادہ انحراف کرتا ہے، جبکہ AX3 (سب سے کم BL کے ساتھ) DPR 190 µm/W کے ساتھ AX2 سے زیادہ انحراف کرتا ہے۔20 ملی میٹر پانی پر، انحراف اور PTE AX1–3 نمایاں طور پر مختلف نہیں تھے (\(p>\) 0.017)۔پانی میں PTE کی سطح (90.2–98.4%) عام طور پر ہوا میں (56–77.5%) (تصویر 12c) سے زیادہ تھی، اور پانی میں تجربے کے دوران cavitation کا رجحان نوٹ کیا گیا تھا (تصویر 13، اضافی بھی دیکھیں۔ معلومات).
ہوا اور پانی (گہرائی 20 ملی میٹر) میں بیول L اور AX1-3 کے لیے ماپا گیا ٹِپ ڈیفلیکشن کی مقدار (مطلب ± SD، n = 5) بیول جیومیٹری کو تبدیل کرنے کے اثر کو ظاہر کرتی ہے۔پیمائش مسلسل سنگل فریکوئنسی سائنوسائیڈل اتیجیت کا استعمال کرتے ہوئے حاصل کی گئی تھی۔(a) چوٹی سے چوٹی انحراف (\(u_y\vec {j}\)) سرے پر، (b) ان کی متعلقہ موڈل فریکوئنسی \(f_2\) پر ماپا جاتا ہے۔(c) مساوات کی بجلی کی منتقلی کی کارکردگی (PTE, RMS, %)۔(4) اور (d) ڈیفلیکشن پاور فیکٹر (DPR, µm/W) کا حساب انحراف چوٹی سے چوٹی اور منتقلی برقی طاقت \(P_T\) (Wrms) کے طور پر کیا جاتا ہے۔
ایک عام تیز رفتار کیمرہ شیڈو پلاٹ جس میں نصف سائیکل کے دوران پانی (20 ملی میٹر گہرائی) میں لینسیٹ (L) اور محوری ٹپ (AX1–3) کی چوٹی سے چوٹی انحراف (سبز اور سرخ نقطے والی لکیریں) دکھاتا ہے۔سائیکل، جوش کی فریکوئنسی \(f_2\) پر (سیمپلنگ فریکوئنسی 310 kHz)۔کیپچر کی گئی گرے اسکیل تصویر کا سائز 128×128 پکسلز اور پکسل سائز \(\تقریبا\) 5 µm ہے۔ویڈیو اضافی معلومات میں مل سکتی ہے۔
اس طرح، ہم نے موڑنے والی طول موج (تصویر 7) میں تبدیلی کی ماڈلنگ کی اور جیومیٹرک اشکال کے روایتی لینسیٹ، غیر متناسب اور محوری چیمفرز کے لیے پائپ کی لمبائی اور چیمفر (تصویر 8، 9) کے امتزاج کے لیے قابل منتقلی مکینیکل موبلٹی کا حساب لگایا۔مؤخر الذکر کی بنیاد پر، ہم نے سرے سے ویلڈ تک 43 ملی میٹر (یا \(\تقریباً) 2.75\(\lambda _y\) 29.75 kHz پر) کا تخمینہ لگایا، جیسا کہ تصویر 5 میں دکھایا گیا ہے، اور تین محوری بنائے مختلف بیول لمبائی کے ساتھ bevels.اس کے بعد ہم نے روایتی نشتر (اعداد و شمار 10، 11) کے مقابلے ہوا، پانی، اور 10٪ (w/v) بیلسٹک جیلیٹن میں ان کے تعدد کے رویے کی خصوصیت کی اور بیول انحراف کے مقابلے کے لیے موزوں ترین موڈ کا تعین کیا۔آخر میں، ہم نے 20 ملی میٹر کی گہرائی میں ہوا اور پانی میں موڑنے والی لہر کے ذریعے ٹپ انحراف کی پیمائش کی اور ہر بیول کے لیے انسرشن میڈیم کے پاور ٹرانسفر کی کارکردگی (PTE، %) اور ڈیفلیکشن پاور فیکٹر (DPR, µm/W) کی مقدار درست کی۔کونیی قسم (تصویر 12)۔
سوئی کے بیول جیومیٹری کو سوئی کے نوک کے انحراف کی مقدار کو متاثر کرنے کے لیے دکھایا گیا ہے۔لینسیٹ نے کم اوسط انحراف (تصویر 12) کے ساتھ محوری بیول کے مقابلے میں سب سے زیادہ انحراف اور سب سے زیادہ ڈی پی آر حاصل کیا۔4 ملی میٹر محوری بیول (AX1) نے سب سے لمبے بیول کے ساتھ ہوا میں اعدادوشمار کے لحاظ سے اہم زیادہ سے زیادہ انحراف حاصل کیا جبکہ دیگر محوری سوئیاں (AX2–3) (\(p <0.017\)، جدول 2)، لیکن کوئی خاص فرق نہیں تھا۔ .جب انجکشن کو پانی میں رکھا جاتا ہے تو مشاہدہ کیا جاتا ہے۔اس طرح، سرے پر چوٹی کے انحطاط کے لحاظ سے بیول کی لمبائی لمبی ہونے کا کوئی واضح فائدہ نہیں ہے۔اس کو ذہن میں رکھتے ہوئے، یہ ظاہر ہوتا ہے کہ اس تحقیق میں زیر مطالعہ بیول جیومیٹری کا بیول کی لمبائی کے مقابلے انحراف پر زیادہ اثر پڑتا ہے۔یہ موڑنے کی سختی کی وجہ سے ہو سکتا ہے، مثال کے طور پر موڑنے والے مواد کی مجموعی موٹائی اور سوئی کے ڈیزائن پر منحصر ہے۔
تجرباتی مطالعات میں، جھلکنے والی لچکدار لہر کی شدت نوک کی حدود کی حالتوں سے متاثر ہوتی ہے۔جب سوئی کی نوک کو پانی اور جیلیٹن میں ڈالا جاتا ہے تو، \(\text {PTE}_{2}\) \(\تقریباً\) 95%، اور \(\text {PTE}_{ 2}\) ہے \ (\text {PTE}_{ 2}\) اقدار ہیں 73% اور 77% برائے (\text {PTE}_{1}\) اور \(\text {PTE}_{3}\), بالترتیب (تصویر 11)۔اس سے ظاہر ہوتا ہے کہ صوتی توانائی کی زیادہ سے زیادہ منتقلی کاسٹنگ میڈیم یعنی پانی یا جیلیٹن میں ہوتی ہے \(f_2\)۔41-43 kHz فریکوئنسی رینج میں ایک آسان ڈیوائس کنفیگریشن کا استعمال کرتے ہوئے پچھلے مطالعہ31 میں اسی طرح کا برتاؤ دیکھا گیا تھا، جس میں مصنفین نے ایمبیڈنگ میڈیم کے مکینیکل ماڈیولس پر وولٹیج ریفلیکشن گتانک کا انحصار ظاہر کیا تھا۔دخول کی گہرائی 32 اور بافتوں کی مکینیکل خصوصیات سوئی پر مکینیکل بوجھ فراہم کرتی ہیں اور اس لیے توقع کی جاتی ہے کہ UZEFNAB کے گونج والے رویے پر اثر انداز ہوں گے۔اس طرح، گونج سے باخبر رہنے والے الگورتھم (مثلاً 17، 18، 33) کو سوئی کے ذریعے فراہم کی جانے والی صوتی طاقت کو بہتر بنانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔
موڑنے والی طول موج (تصویر 7) میں نقالی ظاہر کرتی ہے کہ محوری سرکا ساختی طور پر لینسیٹ اور غیر متناسب بیول سے زیادہ سخت (یعنی موڑنے میں زیادہ سخت) ہے۔(1) کی بنیاد پر اور معلوم رفتار-تعدد تعلق کا استعمال کرتے ہوئے، ہم سوئی کی نوک پر موڑنے والی سختی کا تخمینہ بالترتیب لینسیٹ، غیر متناسب اور محوری مائل طیاروں کے لیے 200، 20 اور 1500 MPa کے طور پر لگاتے ہیں۔یہ 29.75 kHz (تصویر 7a–c) پر بالترتیب 5.3، 1.7، اور 14.2 ملی میٹر کے \(\lambda_y\) سے مساوی ہے۔USeFNAB کے دوران طبی حفاظت کو مدنظر رکھتے ہوئے، مائل طیارے کی ساختی سختی پر جیومیٹری کے اثر کا اندازہ لگایا جانا چاہیے۔
ٹیوب کی لمبائی (تصویر 9) سے متعلق بیول پیرامیٹرز کے مطالعے سے معلوم ہوا ہے کہ زیادہ سے زیادہ ترسیل کی حد غیر متناسب بیول (1.8 ملی میٹر) کے لیے محوری بیول (1.3 ملی میٹر) کے مقابلے زیادہ تھی۔اس کے علاوہ، حرکت پذیری بالترتیب 4 سے 4.5 ملی میٹر اور غیر متناسب اور محوری جھکاؤ کے لیے \(\تقریباً) پر 6 سے 7 ملی میٹر تک مستحکم ہے (تصویر 9a، b)۔اس دریافت کی عملی اہمیت مینوفیکچرنگ رواداری میں ظاہر ہوتی ہے، مثال کے طور پر، زیادہ سے زیادہ TL کی کم حد کا مطلب یہ ہو سکتا ہے کہ زیادہ لمبائی کی درستگی کی ضرورت ہے۔ایک ہی وقت میں، نقل و حرکت کی سطح مرتفع نقل و حرکت پر کوئی خاص اثر ڈالے بغیر دی گئی فریکوئنسی پر ڈپ کی لمبائی کو منتخب کرنے کے لیے زیادہ برداشت فراہم کرتی ہے۔
مطالعہ میں درج ذیل حدود شامل ہیں۔کنارے کا پتہ لگانے اور تیز رفتار امیجنگ (شکل 12) کا استعمال کرتے ہوئے سوئی کے انحراف کی براہ راست پیمائش کا مطلب ہے کہ ہم آپٹیکل طور پر شفاف میڈیا جیسے ہوا اور پانی تک محدود ہیں۔ہم یہ بھی بتانا چاہیں گے کہ ہم نے نقلی منتقلی کی نقل و حرکت کو جانچنے کے لیے تجربات کا استعمال نہیں کیا اور اس کے برعکس، لیکن سوئی بنانے کے لیے زیادہ سے زیادہ لمبائی کا تعین کرنے کے لیے FEM مطالعات کا استعمال کیا۔عملی حدود کے حوالے سے، لینسیٹ کی نوک سے آستین تک کی لمبائی \(\تقریباً) دوسری سوئیوں (AX1-3) سے 0.4 سینٹی میٹر لمبی ہے، انجیر دیکھیں۔3b.یہ انجکشن کے ڈیزائن کے موڈل ردعمل کو متاثر کر سکتا ہے۔اس کے علاوہ، ویو گائیڈ پن کے آخر میں سولڈر کی شکل اور حجم (شکل 3 دیکھیں) پن ڈیزائن کے مکینیکل رکاوٹ کو متاثر کر سکتا ہے، مکینیکل رکاوٹ اور موڑنے والے رویے میں غلطیاں متعارف کرواتا ہے۔
آخر میں، ہم نے ثابت کیا ہے کہ تجرباتی بیول جیومیٹری USeFNAB میں انحراف کی مقدار کو متاثر کرتی ہے۔اگر ایک بڑا جھکاؤ ٹشو پر سوئی کے اثر پر مثبت اثر ڈالتا ہے، جیسے چھیدنے کے بعد کاٹنے کی کارکردگی، تو USeFNAB میں روایتی لینسیٹ کی سفارش کی جا سکتی ہے کیونکہ یہ ساختی نوک کی مناسب سختی کو برقرار رکھتے ہوئے زیادہ سے زیادہ انحراف فراہم کرتا ہے۔.مزید یہ کہ، ایک حالیہ مطالعہ 35 نے یہ ظاہر کیا ہے کہ زیادہ سے زیادہ ٹپ انحراف حیاتیاتی اثرات کو بڑھا سکتا ہے جیسے کیویٹیشن، جو کم سے کم حملہ آور جراحی ایپلی کیشنز کی ترقی میں سہولت فراہم کر سکتی ہے۔یہ دیکھتے ہوئے کہ USeFNAB13 میں بائیوپسیوں کی تعداد میں اضافے کے لیے کل صوتی طاقت میں اضافہ دکھایا گیا ہے، مطالعہ شدہ سوئی جیومیٹری کے تفصیلی طبی فوائد کا اندازہ لگانے کے لیے نمونے کی مقدار اور معیار کے مزید مقداری مطالعات کی ضرورت ہے۔