Daalụ maka ịga nature.com. Ụdị ihe nchọgharị ị na-eji nwere nkwado CSS pere mpe. Maka ahụmịhe kachasị mma, anyị na-akwado iji ụdị ihe nchọgharị kachasị ọhụrụ (ma ọ bụ gbanyụọ ọnọdụ ndakọrịta na Internet Explorer). Na mgbakwunye, iji hụ na nkwado na-aga n'ihu, saịtị a agaghị agụnye ụdị ma ọ bụ JavaScript.
Mmegharị nke akụkụ ahụ na anụ ahụ nwere ike ibute njehie n'ọnọdụ X-ray n'oge ọgwụgwọ redio. Ya mere, ihe ndị nwere ihe ndị yiri anụ ahụ na ihe ndị yiri anụ ahụ iji mee ka mmegharị ahụ dịkwuo mma maka ọgwụgwọ redio. Agbanyeghị, mmepe nke ihe ndị dị otú ahụ ka bụ ihe ịma aka. Alginate hydrogels nwere ihe ndị yiri nke matrix extracellular, na-eme ka ha bụrụ ihe ndị yiri anụ ahụ. N'ọmụmụ ihe a, e mepụtara ụfụfụ alginate hydrogel nwere ihe ndị achọrọ maka nhazi na ihe ndị metụtara redio site na ntọhapụ Ca2+. Ejiri nlezianya chịkwaa oke ikuku-na-olu iji nweta ụfụfụ hydrogel nwere ihe ndị akọwapụtara maka nhazi na ihe ndị metụtara redio. A kọwara macro- na micromorphology nke ihe ndị ahụ, a mụkwara omume nke ụfụfụ hydrogel n'okpuru nrụgide. A tụrụ atụmatụ ihe ndị metụtara redio site na tiori ma gosipụta ha site na nnwale site na iji tomography kọmputa. Ọmụmụ ihe a na-enye ìhè na mmepe n'ọdịnihu nke ihe ndị yiri anụ ahụ nke enwere ike iji maka nhazi dose radieshon na njikwa mma n'oge ọgwụgwọ redio.
Ọgwụgwọ radieshọn bụ ọgwụgwọ a na-ahụkarị maka ọrịa kansa1. Mmegharị nke akụkụ ahụ na anụ ahụ na-edugakarị na njehie n'ọnọdụ X-ray n'oge ọgwụgwọ radieshọn2, nke nwere ike ibute ọgwụgwọ na-adịghị mma nke etuto ahụ na ikpughe oke mkpụrụ ndụ dị mma gburugburu na radieshọn na-enweghị isi. Ike ịkọ amụma mmegharị nke akụkụ ahụ na anụ ahụ dị oke mkpa iji belata mmejọ ebe etuto ahụ dị. Ọmụmụ ihe a lekwasịrị anya na ngụgụ, ebe ọ bụ na ha na-enwe nnukwu mgbanwe na mmegharị mgbe ndị ọrịa na-eku ume n'oge ọgwụgwọ radieshọn. Emepụtala ma tinye ụdị ihe dị iche iche nwere oke iji mee ka akpa ume mmadụ dị nro3,4,5. Agbanyeghị, akụkụ ahụ na anụ ahụ mmadụ nwere geometrị dị mgbagwoju anya ma dabere na onye ọrịa nke ukwuu. Ya mere, ihe ndị nwere ihe nhata anụ ahụ bara uru nke ukwuu maka ịmepụta ụdị anụ ahụ iji kwado ụdị echiche, mee ka ọgwụgwọ ahụike ka mma, yana maka ebumnuche agụmakwụkwọ ahụike.
Mmepe nke ihe ndị na-eṅomi anụ ahụ dị nro iji nweta ọdịdị dị mgbagwoju anya nke mpụga na nke ime ụlọ adọtala ọtụtụ mmasị n'ihi na enweghị nkwekọ na nhazi ha nwere ike ibute ọdịda na ngwa ebumnuche6,7. Ịmepụta ụdị biomechanics dị mgbagwoju anya nke anụ ahụ akpa ume, nke na-ejikọta ịdị nro, nfe, na porosity nhazi, na-eweta nnukwu ihe ịma aka n'ịmepụta ụdị ndị na-emegharị akpa ume mmadụ nke ọma. Njikọta na ndakọrịta nke ihe onwunwe igwe na redio dị oke mkpa maka arụmọrụ dị irè nke ụdị akpa ume na ọgwụgwọ. Mmepụta mgbakwunye egosila na ọ dị irè n'ịmepụta ụdị ndị ọrịa kpọmkwem, na-eme ka nhazi ngwa ngwa nke atụmatụ dị mgbagwoju anya dị ngwa. Shin et al. 8 mepụtara ụdị akpa ume a na-emegharị emegharị, nke nwere ike ịgbanwe agbanwe yana ikuku 3D ebipụtara. Haselaar et al. 9 mepụtara phantom yiri nke ndị ọrịa n'ezie maka nyocha mma onyonyo na ụzọ nkwenye ọnọdụ maka ọgwụgwọ redio. Hong et al10 mepụtara ụdị CT obi site na iji teknụzụ mbipụta 3D na silicone iji mepụta ike CT nke ọnya akpa ume dị iche iche iji nyochaa izi ezi nke nha. Agbanyeghị, a na-ejikarị ihe ndị a eme ihe nlereanya ha nke ọma, bụ́ ndị àgwà ha dị iche na nke anụ ahụ akpa ume.
Ugbu a, ọtụtụ phantoms akpa ume ka ejiri silicone ma ọ bụ polyurethane foam mee, nke na-adabaghị na njirimara igwe na redio nke ezigbo parenchyma akpa ume.12,13 Alginate hydrogels dakọtara na biogels ma ejiri ha mee ihe nke ukwuu na injinịa anụ ahụ n'ihi njirimara igwe ha a na-agbanwe agbanwe.14 Agbanyeghị, imepụtaghachi nguzozi dị nro nke ukwuu, dị ka ụfụfụ nke achọrọ maka phantom akpa ume nke na-eṅomi nhazi na njupụta nke anụ ahụ akpa ume ka bụ ihe ịma aka nnwale.
N'ọmụmụ ihe a, e chere na anụ ahụ akpa ume bụ ihe na-agbanwe agbanwe. A kọrọ na njupụta nke anụ ahụ akpa ume mmadụ (\(\:\rho\:\)) bụ 1.06 g/cm3, njupụta nke akpa ume a na-ebufe bụ 0.26 g/cm315. E jiri usoro nnwale dị iche iche nweta ọtụtụ uru anụ ahụ akpa ume Young's modulus (MY). Lai-Fook et al. 16 tụrụ YM nke akpa ume mmadụ na mmụba otu nha ka ọ bụrụ 0.42–6.72 kPa. Goss et al. 17 jiri elastography magnet resonance elastography wee kọọ YM nke 2.17 kPa. Liu et al. 18 kọrọ YM a tụrụ kpọmkwem nke 0.03–57.2 kPa. Ilegbusi et al. 19 mere atụmatụ na YM bụ 0.1–2.7 kPa dabere na data 4D CT nke e nwetara site n'aka ndị ọrịa ahọpụtara.
Maka ihe ndị dị na redioaktivu nke akpa ume, a na-eji ọtụtụ paramita akọwa mmekọrịta dị n'etiti anụ ahụ akpa ume na ụzarị X, gụnyere ihe mejupụtara elemental, njupụta elektrọn (\(\:{\rho\:}_{e}\)), nọmba atọm dị irè (\(\:{Z}_{eff}\)), ike mkpali nkezi (\(\:I\)), ọnụọgụ mbelata oke (\(\:\mu\:/\rho\:\)) na nkeji Hounsfield (HU), nke metụtara kpọmkwem \(\:\mu\:/\rho\:\).
A na-akọwa njupụta elektrọn \(\:{\rho\:}_{e}\) dị ka ọnụọgụgụ elektrọn kwa olu nkeji ma a na-agbakọ ya dịka ndị a:
ebe \(\:\rho\:\) bụ njupụta nke ihe dị na g/cm3, \(\:{N}_{A}\) bụ Avogadro na-agbanwe agbanwe, \(\:{w}_{i}\) bụ akụkụ oke, \(\:{Z}_{i}\) bụ ọnụọgụ atọm, na \(\:{A}_{i}\) bụ arọ atọm nke ihe i-th.
Ọnụọgụgụ atọm ahụ metụtara kpọmkwem n'ụdị mmekọrịta radieshon dị n'ime ihe ahụ. Maka ngwakọta na ngwakọta nwere ọtụtụ ihe (dịka ọmụmaatụ, ákwà), a ga-agbakọrịrị ọnụọgụ atọm dị irè \(\:{Z}_{eff}\). Murthy na ndị otu ya 20 tụrụ aro usoro a:
Ike mkpali nkezi \(\:I\) na-akọwa otu ihe a na-elekwasị anya si enweta ike kinetic nke ihe ndị na-abanye n'ime ngwa ngwa. Ọ na-akọwa naanị ihe ndị dị na ihe a na-elekwasị anya ma ọ nweghị ihe jikọrọ ya na ihe ndị dị na ya. \(\:I\) enwere ike ịgbakọ site n'itinye iwu mgbakwunye Bragg:
Ọnụọgụ mbelata oke ibu \(\:\mu\:/\rho\:\) na-akọwa ntinye na mwepụta ike nke foton n'ime ihe achọrọ. Enwere ike ịgbakọ ya site na iji usoro a:
Ebe \(\:x\) bụ ọkpụrụkpụ nke ihe ahụ, \(\:{I}_{0}\) bụ ike ọkụ merenụ, na \(\:I\) bụ ike foton mgbe ọ banyechara n'ime ihe ahụ. Enwere ike nweta data \(\:\mu\:/\rho\:\) ozugbo site na NIST 12621 Standards Reference Database. \(\:\mu\:/\rho\:\) enwere ike inweta ụkpụrụ maka ngwakọta na ihe mejupụtara site na iji iwu mgbakwunye dị ka ndị a:
HU bụ otu nha nha redio na-enweghị nha nke a na-ahazi na nkọwa nke data kọmputa (CT), nke a na-agbanwe n'usoro site na ọnụọgụ mbelata nha nke a tụrụ \(\:\mu\:\). A kọwara ya dị ka:
ebe \(\:{\mu\:}_{mmiri}\) bụ mbelata mmiri, na \(\:{\mu\:}_{ikuku}\) bụ mbelata ikuku. Ya mere, site na usoro (6) anyị na-ahụ na uru HU nke mmiri bụ 0, na uru HU nke ikuku bụ -1000. Uru HU maka akpa ume mmadụ sitere na -600 ruo -70022.
E mepụtala ọtụtụ ihe nhata anụ ahụ. Griffith na ndị otu ya 23 mepụtara ihe nlereanya nhata anụ ahụ nke ahụ mmadụ nke e ji polyurethane (PU) mee nke e tinyere ọtụtụ calcium carbonate (CaCO3) iji mee ka ọnụọgụgụ mbelata ahịrị nke akụkụ ahụ mmadụ dị iche iche gụnyere akpa ume mmadụ, aha ya bụkwa Griffith. Taylor24 gosipụtara ihe nlereanya nhata anụ ahụ akpa ume nke abụọ nke Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) mepụtara, nke aha ya bụ LLLL1. Traub na ndị otu ya 25 mepụtara ihe nnọchi anụ ahụ akpa ume ọhụrụ site na iji Foamex XRS-272 nke nwere 5.25% CaCO3 dị ka ihe na-eme ka arụmọrụ dịkwuo mma, nke aha ya bụ ALT2. Tebụl 1 na 2 na-egosi ntụnyere nke \(\:\rho\:\), \(\:{\rho\:}_{e}\), \(\:{Z}_{eff}\), \(\:I\) na ọnụọgụgụ mbelata oke maka akpa ume mmadụ (ICRU-44) na ụdị nhata anụ ahụ dị n'elu.
N'agbanyeghị ezigbo ihe ndị e ji emegharị ahụ mee, ihe fọrọ nke nta ka ọ bụrụ ihe niile e ji emegharị ahụ mee bụ ụfụfụ polystyrene, nke pụtara na ihe ndị a nwere ike ime ka ha ghara iru nke akpa ume mmadụ. Modulu Young (YM) nke ụfụfụ polyurethane dị ihe dị ka 500 kPa, nke na-adịghị mma ma e jiri ya tụnyere akpa ume mmadụ nkịtị (ihe dị ka 5-10 kPa). Ya mere, ọ dị mkpa ịmepụta ihe ọhụrụ nke nwere ike izute njirimara igwe na redio nke akpa ume mmadụ n'ezie.
A na-eji Hydrogel eme ihe nke ukwuu n'ihe gbasara injinịa anụ ahụ. Nhazi na ihe ndị dị na ya yiri matrix extracellular (ECM) ma dịkwa mfe ịgbanwe. N'ọmụmụ ihe a, a họọrọ sodium alginate dị ọcha dị ka ihe eji emepụta ihe maka nkwadebe ụfụfụ. Alginate hydrogels na-adakọ ma na-ejikarị ya eme ihe na injinịa anụ ahụ n'ihi ihe ndị dị na ya. Ihe mejupụtara sodium alginate (C6H7NaO6)n na ọnụnọ nke Ca2+ na-enye ohere ka a gbanwee ihe ndị dị na redio dịka ọ dị mkpa. Njikọta a nke ihe ndị dị na mekaniki na redio na-agbanwe agbanwe na-eme ka alginate hydrogels dị mma maka ọmụmụ ihe anyị. N'ezie, alginate hydrogels nwekwara oke, karịsịa n'ihe gbasara nkwụsi ike ogologo oge n'oge usoro iku ume a na-eme ka ọ dị mma. Ya mere, a chọrọ mmezi ndị ọzọ ma tụọ anya na ọmụmụ ihe ndị ga-eme n'ọdịnihu iji dozie mmachi ndị a.
N'ọrụ a, anyị mepụtara ihe e ji alginate hydrogel foam mee nke nwere ụkpụrụ rho a na-achịkwa, ikesa, na ihe ndị yiri nke anụ ahụ akpa ume mmadụ. Ọmụmụ ihe a ga-enye azịza zuru oke maka imepụta ihe ndị dị ka anụ ahụ nwere ihe ndị na-agbanwe agbanwe na ihe ndị na-agbanwe agbanwe. Enwere ike ịhazi ihe ndị dị na ya ngwa ngwa maka anụ ahụ na akụkụ ahụ mmadụ ọ bụla.
A gbakọọ oke ikuku na olu nke ụfụfụ hydrogel dabere na oke HU nke akpa ume mmadụ (-600 ruo -700). E chere na ụfụfụ ahụ bụ ngwakọta dị mfe nke ikuku na alginate hydrogel sịntetik. Site na iji iwu mgbakwunye dị mfe nke ihe dị iche iche \(\:\mu\:/\rho\:\), enwere ike ịgbakọ oke olu nke ikuku na oke olu nke alginate hydrogel emepụtara.
E ji sodium alginate (Nkebi nke W201502) kwadebe ụfụfụ hydrogel alginate (Nkebi nke W201502), CaCO3 (Nkebi nke 795445, MW: 100.09), na GDL (Nkebi nke G4750, MW: 178.14) zụtara n'aka Sigma-Aldrich Company, St. Louis, MO. E zụtara 70% Sodium Lauryl Ether Sulfate (SLES 70) site na Renowned Trading LLC. E jiri mmiri deionized mee ihe n'usoro nkwadebe ụfụfụ ahụ. E gbazere Sodium alginate na mmiri deionized na okpomọkụ ụlọ na-akpali akpali mgbe niile (600 rpm) ruo mgbe e nwetara ihe ngwọta odo odo translucent yiri ya. E jiri CaCO3 na GDL mee ihe dị ka isi iyi Ca2+ iji malite gelation. E jiri SLES 70 mee ihe dị ka surfactant iji mepụta nhazi oghere n'ime hydrogel. E jigide njupụta alginate na 5% ma nọgide na-enwe oke molar Ca2+:-COOH na 0.18. E jikwa CaCO3:GDL molar ratio na 0.5 n'oge nkwadebe ụfụfụ iji nọgide na-enwe pH na-anọpụ iche. Uru ya bụ 26. 2% site na olu SLES 70 na ihe nlele niile. E jiri beaker nwere mkpuchi chịkwaa oke ngwakọta nke ihe ngwọta na ikuku. Oke olu nke beaker ahụ bụ 140 ml. Dabere na nsonaazụ mgbakọta echiche, etinyere olu dị iche iche nke ngwakọta ahụ (50 ml, 100 ml, 110 ml) na beaker ahụ iji gwakọta ya na ikuku. E mere ihe nlele ahụ nwere 50 ml nke ngwakọta ahụ ka ọ gwakọta ya na ikuku zuru oke, ebe a na-achịkwa oke olu ikuku na ihe nlele abụọ ndị ọzọ. Nke mbụ, etinyere SLES 70 na ngwọta alginate ma jiri ihe na-akpali ọkụ eletrik kpalie ya ruo mgbe agwakọtara ya kpamkpam. Mgbe ahụ, etinyere CaCO3 suspension na ngwakọta ahụ ma na-akpali ya mgbe niile ruo mgbe agwakọtara ngwakọta ahụ kpamkpam, mgbe agba ya gbanwere ka ọ bụrụ ọcha. N'ikpeazụ, etinyere ngwọta GDL na ngwakọta ahụ iji malite gelation, a na-ejikwa mmegharị igwe eme ihe n'oge usoro ahụ dum. Maka ihe nlele ahụ nwere 50 ml nke ngwakọta ahụ, a kwụsịrị ịkpalite mmegharị ahụ n'ime igwe mgbe olu ngwakọta ahụ kwụsịrị ịgbanwe. Maka ihe nlele ahụ nwere 100 ml na 110 ml nke ngwakọta ahụ, a kwụsịrị ịkpalite mmegharị ahụ n'ime igwe mgbe ngwakọta ahụ jupụtara na beaker ahụ. Anyị gbalịkwara ịkwadebe ụfụfụ hydrogel nwere olu dị n'etiti 50 ml na 100 ml. Agbanyeghị, a hụrụ enweghị ike nhazi nke ụfụfụ ahụ, ebe ọ na-agbanwe n'etiti ọnọdụ nke ngwakọta ikuku zuru oke na ọnọdụ njikwa olu ikuku, nke butere njikwa olu na-adịghị agbanwe agbanwe. Enweghị ike a webatara enweghị obi abụọ na mgbakọ ahụ, ya mere etinyeghị oke olu a na ọmụmụ ihe a.
A na-agbakọ njupụta \(\:\rho\:\) nke ụfụfụ hydrogel site n'ịtụ oke \(\:m\) na olu \(\:V\) nke ihe nlele ụfụfụ hydrogel.
E ji kamera Zeiss Axio Observer A1 nweta onyonyo anya nke ụfụfụ hydrogel. E jiri ngwanrọ ImageJ gbakọọ ọnụọgụ na nha nkesa pores dị na ihe nlele n'otu mpaghara dabere na onyonyo ndị e nwetara. A na-eche na ọdịdị pores ahụ bụ okirikiri.
Iji mụọ ihe gbasara ihe ndị dị na ụfụfụ alginate hydrogel, e ji igwe usoro TESTRESOURCES 100 mee ule mkpakọ uniaxial. E bepụrụ ihe nlele ndị ahụ n'ime blọk akụkụ anọ ma tụọ nha blọk ahụ iji gbakọọ nrụgide na nsogbu. E debere ọsọ isi nke crosshead na 10 mm/min. E nwalere ihe nlele atọ maka ihe nlele ọ bụla ma gbakọọ nkezi na nkezi nke ọdịiche ọkọlọtọ site na nsonaazụ ya. Ọmụmụ ihe a lekwasịrị anya na ihe ndị dị na compressive mechanical functions nke alginate hydrogel foams ebe ọ bụ na anụ ahụ akpa ume na-enwe ike nrụgide n'oge ụfọdụ nke usoro iku ume. N'ezie, ịgbatị ahụ dị oke mkpa, karịsịa iji gosipụta omume zuru oke nke anụ ahụ akpa ume, a ga-enyocha nke a na ọmụmụ ihe ndị ga-eme n'ọdịnihu.
E jiri ihe nlele CT dual-channel Siemens SOMATOM Drive nyochaa ihe nlele ụfụfụ hydrogel ndị a kwadebere. E debere paramita nyocha ahụ dịka ndị a: 40 mAs, 120 kVp na ọkpụrụkpụ nke 1 mm. E jiri ngwanrọ MicroDicom DICOM Viewer nyochaa faịlụ DICOM ndị a rụpụtara iji nyochaa uru HU nke ngalaba ise nke ihe nlele ọ bụla. E jiri uru HU nke CT nwetara tụnyere mgbakọta echiche dabere na data njupụta nke ihe nlele ahụ.
Ebumnuche nke ọmụmụ ihe a bụ ịgbanwe mmepụta nke ụdị akụkụ ahụ na anụ ahụ e ji aka rụọ site n'ịmepụta ihe dị nro. Ịmepụta ihe nwere ihe ndị e ji aka rụọ na ihe ndị e ji aka rụọ nke dabara na usoro ọrụ nke akpa ume mmadụ dị mkpa maka ojiji ezubere iche dịka imeziwanye ọzụzụ ahụike, atụmatụ ịwa ahụ, na atụmatụ ọgwụgwọ radieshon. Na Foto 1A, anyị kọwara ọdịiche dị n'etiti ihe ndị e ji aka rụọ na ihe ndị e ji aka rụọ nke e ji aka rụọ ụdị akpa ume mmadụ. Ruo taa, emepụtala ihe ndị na-egosipụta ihe ndị e ji aka rụọ, mana ihe ndị e ji aka rụọ ha anaghị emezu ihe achọrọ. Ụfụfụ polyurethane na roba bụ ihe ndị a na-ejikarị eme ihe maka imepụta ihe ndị e ji aka rụọ nke na-agbanwe agbanwe. Ihe ndị e ji aka rụọ nke ụfụfụ polyurethane (Young's modulus, YM) na-adịkarị okpukpu iri ruo otu narị karịa nke anụ ahụ akpa ume mmadụ nkịtị. Amabeghị ihe ndị na-egosipụta ihe ndị e ji aka rụọ na ihe ndị e ji aka rụọ.
(A) Nhazi eserese nke njirimara nke ihe dị iche iche dị nro na ntụnyere ya na akpa ume mmadụ n'ihe gbasara njupụta, modulus Young na ihe ndị metụtara redio (na HU). (B) Usoro mgbasa X-ray nke \(\:\mu\:/\rho\:\) alginate hydrogel nwere mkpokọta nke 5% na oke molar Ca2+:-COOH nke 0.18. (C) Oke oke olu ikuku na ụfụfụ hydrogel. (D) Nhazi eserese nke ụfụfụ hydrogel alginate nwere oke olu ikuku dị iche iche.
A gbakọọ ihe mejupụtara alginate hydrogels nke nwere mkpokọta 5% na oke molar Ca2+:-COOH nke 0.18, a na-egosikwa nsonaazụ ya na Tebụl 3. Dịka iwu mgbakwunye dị na usoro gara aga (5) si dị, a na-enweta oke mbelata oke nke alginate hydrogel \(\:\:\mu\:/\rho\:\) dịka egosiri na Foto 1B.
E nwetara ụkpụrụ \(\:\mu\:/\rho\:\) maka ikuku na mmiri ozugbo site na nchekwa data ntụaka NIST 12612. Ya mere, Foto 1C na-egosi oke olu ikuku agbakọrọ na ụfụfụ hydrogel nwere ụkpụrụ HU hà nhata n'etiti -600 na -700 maka akpa ume mmadụ. Oke olu ikuku agbakọrọ nke a na-agbakọ na tiori kwụsiri ike n'ime 60-70% na oke ike site na 1 × 10−3 ruo 2 × 101 MeV, na-egosi ezigbo ikike maka itinye ụfụfụ hydrogel na usoro mmepụta ala.
Foto nke 1D na-egosi ihe nlele ụfụfụ alginate hydrogel e kwadebere. E bepụrụ ihe nlele niile n'ime cubes nwere ogologo nsọtụ nke 12.7 mm. Nsonaazụ gosiri na e mepụtara ụfụfụ hydrogel dị otu, nke nwere akụkụ atọ. N'agbanyeghị oke olu ikuku, a hụghị ọdịiche dị mkpa n'ọdịdị nke ụfụfụ hydrogel. Ọdịdị nke ụfụfụ hydrogel na-adịgide adịgide na-egosi na netwọk e guzobere n'ime hydrogel siri ike nke ọma iji kwado ibu nke ụfụfụ ahụ n'onwe ya. E wezụga obere mmiri na-agbapụta site na ụfụfụ ahụ, ụfụfụ ahụ gosikwara iguzosi ike nwa oge ruo ọtụtụ izu.
Site n'ịtụ nha na olu nke ihe nlele ụfụfụ ahụ, a gbakọọ njupụta nke ụfụfụ hydrogel a kwadebere \(\:\rho\:\), a na-egosikwa nsonaazụ ya na Tebụl 4. Nsonaazụ ya na-egosi ịdabere na \(\:\rho\:\) na oke olu nke ikuku. Mgbe e gwakọtara ikuku zuru oke na 50 ml nke ihe nlele ahụ, njupụta ahụ na-aghọ nke kacha ala ma bụrụ 0.482 g/cm3. Ka ọnụọgụ ikuku agwakọtara na-ebelata, njupụta ahụ na-abawanye ruo 0.685 g/cm3. Uru p kachasị n'etiti otu dị na 50 ml, 100 ml na 110 ml bụ 0.004 < 0.05, na-egosi mkpa ọnụọgụgụ nke nsonaazụ ahụ.
A na-agbakọkwa uru echiche \(\:\rho\:\) site na iji oke olu ikuku a na-achịkwa. Nsonaazụ a tụrụ na-egosi na \(\:\rho\:\) pere mpe karịa uru echiche 0.1 g/cm³. Enwere ike ịkọwa ọdịiche a site na nrụgide dị n'ime hydrogel n'oge usoro gelation, nke na-akpata ọzịza ma si otú a na-eduga na mbelata na \(\:\rho\:\). E gosikwara nke a site n'ịhụ oghere ụfọdụ dị n'ime ụfụfụ hydrogel na onyonyo CT egosiri na Foto 2 (A, B na C).
Foto igwe onyonyo anya nke ụfụfụ hydrogel nwere ọdịnaya dị iche iche nke olu ikuku (A) 50, (B) 100, na (C) 110. Ọnụọgụgụ mkpụrụ ndụ na nkesa nha oghere na ihe nlele ụfụfụ alginate hydrogel (D) 50, (E) 100, (F) 110.
Foto nke 3 (A, B, C) na-egosi onyonyo igwe onyonyo anya nke ihe nlele ụfụfụ hydrogel nwere oke olu ikuku dị iche iche. Nsonaazụ ya na-egosi nhazi anya nke ụfụfụ hydrogel, na-egosi nke ọma onyonyo nke oghere nwere dayameta dị iche iche. Ejiri ImageJ gbakọọ nkesa nke ọnụọgụ oghere na dayameta. E sere onyonyo isii maka ihe nlele ọ bụla, onyonyo ọ bụla nwere nha 1125.27 μm × 843.96 μm, ebe nyochachara maka ihe nlele ọ bụla bụ 5.7 mm².
(A) Mmetụta nrụgide-nsogbu nke ụfụfụ alginate hydrogel nwere oke olu ikuku dị iche iche. (B) Nhazi Exponential. (C) Mkpakọ E0 nke ụfụfụ hydrogel nwere oke olu ikuku dị iche iche. (D) Nrụgide nrụgide kachasị elu na nrụgide nke ụfụfụ alginate hydrogel nwere oke olu ikuku dị iche iche.
Foto nke 3 (D, E, F) na-egosi na nkesa nke nha oghere ahụ dị otu, site na iri micrometer ruo ihe dị ka micrometer 500. Nha oghere ahụ dị otu, ọ na-ebelata ntakịrị ka olu ikuku na-ebelata. Dịka data nnwale si kwuo, nkezi nha oghere nke ihe nlele 50 ml bụ 192.16 μm, etiti ahụ bụ 184.51 μm, ọnụọgụ pores kwa mpaghara otu bụ 103; nkezi nha oghere nke ihe nlele 100 ml bụ 156.62 μm, etiti ahụ bụ 151.07 μm, ọnụọgụ pores kwa mpaghara otu bụ 109; ụkpụrụ kwekọrọ na ihe nlele 110 ml bụ 163.07 μm, 150.29 μm na 115, n'otu n'otu. Data ahụ na-egosi na pores buru ibu nwere mmetụta dị ukwuu na nsonaazụ ọnụọgụgụ nke nkezi nha oghere, na nha pores etiti ahụ nwere ike igosipụta mgbanwe nke nha pores ka mma. Ka olu ihe nlele ahụ na-abawanye site na 50 ml ruo 110 ml, ọnụọgụ oghere ndị ahụ na-abawanyekwa. Site na ijikọta nsonaazụ ọnụọgụgụ nke dayameta oghere etiti na ọnụọgụ oghere ndị ahụ, enwere ike ikwubi na ka olu na-abawanye, a na-emepụta ọtụtụ oghere ndị pere mpe n'ime ihe nlele ahụ.
E gosiri data nnwale igwe na eserese 4A na 4D. Foto 4A na-egosi omume nrụgide nrụgide nke ụfụfụ hydrogel a kwadebere nwere oke olu ikuku dị iche iche. Nsonaazụ ya na-egosi na ihe nlele niile nwere ụdị omume nrụgide na-abụghị nke ahịrị. Maka ihe nlele ọ bụla, nrụgide ahụ na-abawanye ngwa ngwa ka nrụgide na-abawanye. E tinyere usoro exponential na omume nrụgide nrụgide nke ụfụfụ hydrogel. Foto 4B na-egosi nsonaazụ ya mgbe etinyere ọrụ exponential dị ka ihe nlereanya dị nso na ụfụfụ hydrogel.
Maka ụfụfụ hydrogel nwere oke olu ikuku dị iche iche, a mụkwara modulus compressive ha (E0). Dịka nyocha nke hydrogels, a nyochachara modulus compressive Young n'ụdị nke 20% nke nsogbu mbụ. A na-egosi nsonaazụ nke ule mkpakọ na Foto 4C. Nsonaazụ dị na Foto 4C na-egosi na ka oke olu ikuku na-ebelata site na ihe nlele 50 ruo ihe nlele 110, modulus compressive Young nke alginate hydrogel ụfụfụ na-abawanye site na 10.86 kPa ruo 18 kPa.
N'otu aka ahụ, enwetara usoro nrụgide zuru oke nke ụfụfụ hydrogel, yana nrụgide nrụgide kachasị elu na uru nrụgide. Foto 4D na-egosi nrụgide nrụgide kachasị elu na nrụgide nke ụfụfụ hydrogel alginate. Isi data ọ bụla bụ nkezi nke nsonaazụ ule atọ. Nsonaazụ na-egosi na nrụgide nrụgide kachasị elu na-abawanye site na 9.84 kPa ruo 17.58 kPa na-ebelata ọdịnaya gas. Nsogbu kachasị elu na-anọgide na-akwụsi ike na ihe dị ka 38%.
Foto nke 2 (A, B, na C) na-egosi onyonyo CT nke ụfụfụ hydrogel nwere oke olu ikuku dị iche iche kwekọrọ na ihe nlele 50, 100, na 110, n'otu n'otu. Foto ndị ahụ na-egosi na ụfụfụ hydrogel e kpụrụ fọrọ nke nta ka ọ bụrụ otu. A hụrụ obere ọnụọgụ oghere na ihe nlele 100 na 110. Mmepụta nke oghere ndị a nwere ike ịbụ n'ihi nrụgide dị n'ime hydrogel n'oge usoro gelation. Anyị gbakọrọ ụkpụrụ HU maka ngalaba obe ise nke ihe nlele ọ bụla ma depụta ha na Tebụl 5 yana nsonaazụ mgbakọ na mwepụ echiche kwekọrọ.
Tebụl nke ise na-egosi na ihe nlele ndị nwere oke olu ikuku dị iche iche nwetara ụkpụrụ HU dị iche iche. Uru p kachasị n'etiti otu 50 ml, 100 ml na 110 ml bụ 0.004 < 0.05, nke na-egosi mkpa ọnụọgụgụ nke nsonaazụ ahụ. N'ime ihe nlele atọ a nwalere, ihe nlele ahụ nwere ngwakọta 50 ml nwere ihe ndị dị ka redioloji kacha nso na nke akpa ume mmadụ. Kọlụm ikpeazụ nke Tebụl nke ise bụ nsonaazụ enwetara site na mgbakọ na mwepụ nke dabere na uru ụfụfụ a tụrụ \(\:\rho\:\). Site na iji data a tụrụ atụ tụnyere nsonaazụ nke echiche, enwere ike ịchọpụta na ụkpụrụ HU enwetara site na nyocha CT dị nso na nsonaazụ nke echiche, nke na-akwado nsonaazụ mgbakọ na mwepụ nke oke olu ikuku na Foto 1C.
Isi ihe e ji mee nnyocha a bụ imepụta ihe nwere ihe ndị dị ka igwe na redio nke yiri nke akpa ume mmadụ. E mezuru ebumnuche a site n'ịmepụta ihe dabere na hydrogel nke nwere ihe ndị yiri anụ ahụ na ihe ndị yiri anụ ahụ nke dị nso na nke akpa ume mmadụ. Site na ngụkọ echiche, e ji igwe mee ka ụfụfụ hydrogel nwere oke olu ikuku dị iche iche site na ịgwakọta sodium alginate solution, CaCO3, GDL na SLES 70. Nyocha morphological gosiri na e mepụtara ụfụfụ hydrogel kwụsiri ike nke nwere akụkụ atọ. Site na ịgbanwe oke olu ikuku, enwere ike ịgbanwe njupụta na porosity nke ụfụfụ ahụ dịka uche ya si dị. Site na mmụba nke oke olu ikuku, nha oghere ahụ na-ebelata ntakịrị ma ọnụọgụ pores na-abawanye. E mere ule mkpakọ iji nyochaa ihe ndị dị na ụfụfụ hydrogel alginate. Nsonaazụ gosiri na modulus mkpakọ (E0) enwetara site na ule mkpakọ dị n'ogo kachasị mma maka akpa ume mmadụ. E0 na-abawanye ka oke olu ikuku na-ebelata. E nwetara uru nke ihe ndị e ji achọpụta ihe (radiological properties) (HU) nke ihe ndị e merela dabere na data CT nke ihe ndị e mere ma tụnyere ya na nsonaazụ nke mgbakọ na mwepụ echiche. Nsonaazụ ya dị mma. Uru a tụrụ dịkwa nso na uru HU nke akpa ume mmadụ. Nsonaazụ ya na-egosi na o kwere omume ịmepụta ụfụfụ hydrogel na-eṅomi anụ ahụ yana ngwakọta zuru oke nke ihe ndị e ji arụ ọrụ na ihe ndị e ji achọpụta ihe nke akpa ume mmadụ.
N'agbanyeghị ihe ndị a na-ekwe nkwa, a chọrọ ka e meziwanye ụzọ mmepụta ihe dị ugbu a iji chịkwaa oke olu ikuku na porosity ka mma iji kwekọọ na amụma sitere na mgbakọ na mwepụ echiche na akpa ume mmadụ n'ezie ma n'ụwa niile ma n'ógbè. Ọmụmụ ihe a na-eme ugbu a na-ejedebekwa naanị n'inyocha usoro mkpakọ ahụ, nke na-egbochi ojiji nke phantom na usoro mkpakọ nke okirikiri iku ume. Nnyocha n'ọdịnihu ga-erite uru site na inyocha nnwale tensile yana nkwụsi ike igwe zuru oke nke ihe ahụ iji nyochaa ngwa ndị nwere ike itinye n'okpuru ọnọdụ ibu dị ike. N'agbanyeghị mmachi ndị a, ọmụmụ ihe a bụ mgbalị mbụ gara nke ọma iji jikọta ihe ndị dị na redio na igwe n'otu ihe nke na-eṅomi akpa ume mmadụ.
Datasets e mepụtara na/ma ọ bụ nyochaa n'oge ọmụmụ ihe a dị ugbu a site n'aka onye dere ya ma ọ bụrụ na ọ rịọ ya. Ma nnwale na datasets a pụrụ imegharị ọzọ.
Song, G., na ndị ọzọ. Nkà na ụzụ ọhụrụ na ihe ndị dị elu maka ọgwụgwọ radieshon kansa. Adv. Mater. 29, 1700996. https://doi.org/10.1002/adma.201700996 (2017).
Kill, PJ, na ndị ọzọ. Akụkọ nke AAPM 76a Task Force on Respiratory Motion Management in Radiation Oncology. Med. Phys. 33, 3874–3900. https://doi.org/10.1118/1.2349696 (2006).
Al-Maya, A., Moseley, J., na Brock, KK Ịmepụta ihe nlereanya nke njikọ na ihe ndị na-abụghị ahịrị n'ime akpa ume mmadụ. Fizik na Ọgwụ na Bayọlọji 53, 305–317. https://doi.org/10.1088/0031-9155/53/1/022 (2008).
Wang, X., na ndị ọzọ. Ụdị kansa akpa ume dị ka nke etuto ahụ nke e mepụtara site na iji bioprinting 3D. 3. Biotechnology. 8 https://doi.org/10.1007/s13205-018-1519-1 (2018).
Lee, M., na ndị ọzọ. Ịmepụta mgbanwe akpa ume: usoro nke na-ejikọta usoro ndebanye aha onyonyo nwere ike ịgbanwe agbanwe na atụmatụ modulus nke Young na-agbanwe agbanwe n'ebe dị iche iche. Med. Phys. 40, 081902. https://doi.org/10.1118/1.4812419 (2013).
Guimarães, CF et al. Isi ike nke anụ ahụ dị ndụ na mmetụta ya na injinia anụ ahụ. Nyocha Okike Ihe na Gburugburu Ebe Obibi 5, 351–370 (2020).