Kea leboha ha le etetse nature.com. Mofuta wa sebatli seo o se sebedisang o na le tshehetso e fokolang ya CSS. Bakeng sa boiphihlelo bo botle ka ho fetisisa, re kgothaletsa ho sebedisa mofuta wa moraorao wa sebatli (kapa ho tima mokgwa wa ho tsamaisana le di-browser ho Internet Explorer). Ho feta moo, ho netefatsa tshehetso e tswelang pele, sebaka sena sa marang-rang se ke ke sa kenyelletsa ditaele kapa JavaScript.
Ho sisinyeha ha litho le lisele ho ka lebisa liphosong sebakeng sa X-ray nakong ea kalafo ea mahlaseli. Ka hona, lisebelisoa tse nang le thepa ea mechine le ea mahlaseli a lekanang le lisele lia hlokahala ho etsisa motsamao oa litho bakeng sa ntlafatso ea kalafo ea mahlaseli. Leha ho le joalo, nts'etsopele ea lisebelisoa tse joalo e ntse e le phephetso. Li-hydrogel tsa alginate li na le thepa e tšoanang le ea matrix ea kantle ho sele, e leng se etsang hore li be tse tšepisang e le lisebelisoa tse lekanang le lisele. Phuputsong ena, li-foam tsa alginate hydrogel tse nang le thepa e lakatsehang ea mechine le ea mahlaseli a kotsi li entsoe ka ho lokolloa ha Ca2+ ka har'a situ. Karolelano ea moea ho ea ho bophahamo e ile ea laoloa ka hloko ho fumana li-foam tsa hydrogel tse nang le thepa e hlalositsoeng ea mechine le ea mahlaseli a kotsi. Macro- le micromorphology ea lisebelisoa li ile tsa hlalosoa, 'me boitšoaro ba li-foam tsa hydrogel tlas'a khatello bo ile ba ithutoa. Thepa ea mahlaseli a kotsi e ile ea hakanngoa ka khopolo-taba le ho netefatsoa ka liteko ho sebelisoa computed tomography. Phuputso ena e fana ka leseli mabapi le nts'etsopele ea nakong e tlang ea thepa e lekanang le lisele e ka sebelisoang bakeng sa ntlafatso ea tekanyo ea mahlaseli le taolo ea boleng nakong ea kalafo ea mahlaseli a kotsi.
Kalafo ea mahlaseli ke kalafo e tloaelehileng bakeng sa kankere1. Ho sisinyeha ha litho le lisele hangata ho lebisa liphosong sebakeng sa X-ray nakong ea kalafo ea mahlaseli2, e leng se ka fellang ka ho se phekoloe hantle ha hlahala le ho pepesehela lisele tse phetseng hantle tse potolohileng mahlaseli a sa hlokahaleng. Bokhoni ba ho bolela esale pele motsamao oa litho le lisele ke ba bohlokoa ho fokotsa liphoso tsa sebaka sa hlahala. Phuputso ena e shebane le matšoafo, kaha a feta maemong a bohlokoa a ho fetoha le ho sisinyeha ha bakuli ha ba hema nakong ea phekolo ea mahlaseli. Mehlala e fapaneng ea likarolo tse lekanyelitsoeng e ntlafalitsoe 'me ea sebelisoa ho etsisa motsamao oa matšoafo a motho3,4,5. Leha ho le joalo, litho le lisele tsa motho li na le li-geometri tse rarahaneng 'me li itšetlehile haholo ka mokuli. Ka hona, lisebelisoa tse nang le thepa e lekanang le lisele li molemo haholo bakeng sa ho nts'etsapele mehlala ea 'mele ho netefatsa mehlala ea khopolo-taba, ho nolofatsa phekolo e ntlafetseng ea bongaka, le bakeng sa merero ea thuto ea bongaka.
Ntlafatso ea thepa e etsisang lisele tse bonolo ho fihlela li-geometri tse rarahaneng tsa sebopeho sa kantle le sa kahare e hohetse tlhokomelo e kholo hobane ho se lumellane ha tsona ha mechini ho ka lebisa ho hloleheng lits'ebetsong tse reriloeng6,7. Ho etsa mohlala oa biomechanics e rarahaneng ea lisele tsa matšoafo, e kopanyang bonolo bo feteletseng, ho tenyetseha le ho ba le masoba a sebopeho, ho baka phephetso e kholo ho nts'etsopele ea mehlala e hlahisang matšoafo a motho ka nepo. Ho kopanngoa le ho bapisoa ha thepa ea mechini le ea mahlaseli a kotsi ho bohlokoa bakeng sa ts'ebetso e sebetsang ea mehlala ea matšoafo lits'ebetsong tsa kalafo. Tlhahiso e tlatsetsang e ipakile e sebetsa ho nts'etsopele ea mehlala e ikhethileng ea mokuli, e nolofalletsang ho etsa mohlala o potlakileng oa meralo e rarahaneng. Shin et al. 8 ba thehile mohlala oa matšoafo o ka hlahisoang hape, o ka fetoloang o nang le litsela tsa moea tse hatisitsoeng ka 3D. Haselaar et al. 9 ba thehile phantom e tšoanang haholo le bakuli ba 'nete bakeng sa tlhahlobo ea boleng ba setšoantšo le mekhoa ea netefatso ea boemo bakeng sa kalafo ea mahlaseli. Hong et al10 ba thehile mohlala oa CT ea sefuba ba sebelisa theknoloji ea khatiso ea 3D le silicone casting ho hlahisa matla a CT a liso tse fapaneng tsa matšoafo ho lekola ho nepahala ha tekanyo. Leha ho le jwalo, di-prototype tsena hangata di etswa ka thepa eo thepa ya yona e sebetsang e fapaneng haholo le ya dinama tsa matshwafo11.
Hona jwale, boholo ba diphantom tsa matshwafo di entswe ka silicone kapa foam ya polyurethane, e sa tsamaellaneng le thepa ya mechine le ya radiological ya parenchyma ya matshwafo ya nnete.12,13 Di-hydrogel tsa Alginate di tsamaisana le diphedi mme di sebedisitswe haholo boenjiniereng ba dinama ka lebaka la thepa ya tsona ya mechine e ka fetolwang.14 Leha ho le jwalo, ho hlahisa botsitso bo bonolo haholo, bo kang ba foam bo hlokahalang bakeng sa phantom ya matshwafo e etsisang ka nepo ho tenyetseha le sebopeho sa ho tlatsa dinama tsa matshwafo e ntse e le phephetso ya teko.
Phuputsong ena, ho ne ho nahanoa hore lisele tsa matšoafo ke thepa e tenyetsehang e tšoanang. Ho tlalehoa hore boima ba lisele tsa matšoafo a motho (\(\:\rho\:\)) bo 1.06 g/cm3, 'me boima ba matšoafo a ruruhileng ke 0.26 g/cm315. Mefuta e mengata ea boleng ba Young's modulus (MY) ea lisele tsa matšoafo e fumanoe ho sebelisoa mekhoa e fapaneng ea liteko. Lai-Fook et al. 16 ba lekantse YM ea matšoafo a motho ka ho phahama ho tšoanang ho 0.42–6.72 kPa. Goss et al. 17 ba sebelisitse magnetic resonance elastography 'me ba tlaleha YM ea 2.17 kPa. Liu et al. 18 ba tlalehile YM e lekantsoeng ka ho toba ea 0.03–57.2 kPa. Ilegbusi et al. 19 ba hakantse hore YM ke 0.1–2.7 kPa ho latela data ea 4D CT e fumanoeng ho bakuli ba khethiloeng.
Bakeng sa thepa ea mahlaseli a matšoafo, ho sebelisoa liparamente tse 'maloa ho hlalosa boitšoaro ba tšebelisano ea lisele tsa matšoafo le mahlaseli a X, ho kenyeletsoa le sebopeho sa elemental, density ea lielektrone (\(\:{\rho\:}_{e}\)), nomoro e sebetsang ea athomo (\(\:{Z}_{eff}\)), matla a tloaelehileng a ho hlasimolla (\(\:I\)), coefficient ea ho fokotsa boima (\(\:\mu\:/\rho\:\)) le yuniti ea Hounsfield (HU), e amanang ka ho toba le \(\:\mu\:/\rho\:\).
Bongata ba dielektrone \(\:{\rho\:}_{e}\) bo hlaloswa e le palo ya dielektrone ka bophahamo ba yuniti mme bo balwa ka tsela e latelang:
moo \(\:\rho\:\) e leng boima ba thepa ka g/cm3, \(\:{N}_{A}\) e leng ntho e sa fetoheng ya Avogadro, \(\:{w}_{i}\) e leng karolo ya boima, \(\:{Z}_{i}\) e leng nomoro ya athomo, mme \(\:{A}_{i}\) e leng boima ba athomo ba karolo ya i-th.
Nomoro ea athomo e amana ka ho toba le mofuta oa tšebelisano ea mahlaseli ka har'a thepa. Bakeng sa metsoako le metsoako e nang le likarolo tse 'maloa (mohlala, masela), nomoro ea athomo e sebetsang \(\:{Z}_{eff}\) e tlameha ho baloa. Foromo e hlahisitsoe ke Murthy et al. 20:
Matla a tloaelehileng a ho hlasimolla \(\:I\) a hlalosa hore na thepa e reretsoeng e monya matla a kinetic a likaroloana tse kenellang habonolo hakae. E hlalosa feela thepa e reretsoeng 'me ha e amane le litšobotsi tsa likaroloana. \(\:I\) e ka baloa ka ho sebelisa molao oa Bragg oa ho eketsa:
Coefficient ea ho fokotseha ha boima \(\:\mu\:/\rho\:\) e hlalosa ho kenella le ho lokolloa ha matla a li-photon thepang e reriloeng. E ka baloa ho sebelisoa foromo e latelang:
Moo \(\:x\) e leng botenya ba thepa, \(\:{I}_{0}\) ke matla a lesedi la ketsahalo, mme \(\:I\) ke matla a photon kamora ho kenella ka hare ho thepa. \(\:\mu\:/\rho\:\) data e ka fumanwa ka kotloloho ho tswa ho NIST 12621 Standards Reference Database. \(\:\mu\:/\rho\:\) boleng ba metswako le metsoako bo ka nkuwa ho sebediswa molao wa ho eketsa ka tsela e latelang:
HU ke yuniti e tloaelehileng e se nang tekanyo ea tekanyo ea ho lekanya boholo ba mahlaseli a kotsi tlhalosong ea data ea computed tomography (CT), e fetoloang ka tatellano ho tloha ho coefficient e lekantsoeng ea attenuation \(\:\mu\:\). E hlalosoa e le:
moo \(\:{\mu\:}_{water}\) e leng coefficient ya ho fokotsa matla a metsi, mme \(\:{\mu\:}_{air}\) e leng coefficient ya ho fokotsa matla a moya. Ka hona, ho tloha foromong ya (6) re bona hore boleng ba HU ba metsi ke 0, mme boleng ba HU ba moya ke -1000. Boleng ba HU bakeng sa matshwafo a motho bo tloha ho -600 ho isa ho -70022.
Ho se ho ntshetswe pele disebediswa tse mmalwa tse lekanang le dinama. Griffith le ba bang 23 ba ntsheditse mohlala o lekanang le dinama tsa mmele wa motho o entsweng ka polyurethane (PU) oo ho wona ho ekeditsweng maemo a fapaneng a calcium carbonate (CaCO3) ho etsisa di-coefficient tsa ho fokotsa matla a mmele tsa ditho tse fapaneng tsa motho ho kenyeletswa le matshwafo a motho, mme mohlala o ile wa rewa Griffith. Taylor24 o hlahisitse mohlala wa bobedi o lekanang le dinama tsa matšoafo o ntshetsweng pele ke Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), o bitswang LLLL1. Traub le ba bang 25 ba ntsheditse sebaka se setjha sa dinama tsa matšoafo ba sebedisa Foamex XRS-272 e nang le 5.25% CaCO3 e le se ntlafatsang tshebetso, se ileng sa rewa ALT2. Ditafole tsa 1 le tsa 2 di bontsha papiso ya \(\:\rho\:\), \(\:{\rho\:}_{e}\), \(\:{Z}_{eff}\), \(\:I\) le di-coefficient tsa ho fokotsa matla a mmele bakeng sa matshwafo a motho (ICRU-44) le mehlala e ka hodimo ya dinama tse lekanang le tsona.
Ho sa tsotellehe thepa e ntle ea mahlaseli a kotsi e fihletsoeng, hoo e batlang e le thepa eohle ea phantom e entsoe ka foam ea polystyrene, e leng se bolelang hore thepa ea mechine ea thepa ena e ke ke ea atamela ea matšoafo a motho. Modulus ea Young (YM) ea foam ea polyurethane e ka ba 500 kPa, e leng ntho e sa lokelang ho bapisoa le matšoafo a tloaelehileng a motho (hoo e ka bang 5-10 kPa). Ka hona, ho hlokahala hore ho thehoe thepa e ncha e ka fihlelang litšobotsi tsa mechine le tsa mahlaseli a kotsi tsa matšoafo a 'nete a motho.
Li-hydrogel li sebelisoa haholo boenjiniereng ba lisele. Sebopeho le thepa ea tsona li tšoana le matrix ea kantle ho sele (ECM) 'me li ka fetoloa habonolo. Thutong ena, alginate e hloekileng ea sodium e khethiloe e le biomaterial bakeng sa ho lokisa foam. Li-hydrogel tsa Alginate lia lumellana 'meleng' me li sebelisoa haholo boenjiniereng ba lisele ka lebaka la thepa ea tsona ea mechine e ka fetoloang. Sebopeho sa motheo sa sodium alginate (C6H7NaO6)n le boteng ba Ca2+ li lumella thepa ea eona ea mahlaseli ho fetoloa ha ho hlokahala. Motsoako ona oa thepa ea mechine e ka fetoloang le ea mahlaseli o etsa hore li-hydrogel tsa alginate li be molemo bakeng sa thuto ea rona. Ehlile, li-hydrogel tsa alginate le tsona li na le meeli, haholo-holo mabapi le botsitso ba nako e telele nakong ea lipotoloho tsa ho hema tse etsisitsoeng. Ka hona, ho hlokahala lintlafatso tse ling 'me ho lebelletsoe lithutong tse tlang ho sebetsana le mefokolo ena.
Mosebetsing ona, re qapile thepa ea foam ea alginate hydrogel e nang le boleng ba rho bo ka laoloang, ho tenyetseha, le thepa ea mahlaseli a kotsi a tšoanang le a lisele tsa matšoafo a motho. Thuto ena e tla fana ka tharollo e akaretsang bakeng sa ho etsa li-phantom tse kang lisele tse nang le thepa ea ho tenyetseha le ea mahlaseli a kotsi e ka fetoloang. Thepa ea thepa e ka etsoa habonolo ho latela lisele le litho tsa motho.
Karolelano ea moea o habileng ho bophahamo ba modumo ea foam ea hydrogel e baliloe ho latela mefuta ea HU ea matšoafo a motho (-600 ho isa ho -700). Ho ne ho nahanoa hore foam e ne e le motsoako o bonolo oa moea le alginate hydrogel ea maiketsetso. Ho sebelisoa molao o bonolo oa ho eketsa likarolo tse ikhethileng \(\:\mu\:/\rho\:\), karolo ea bophahamo ba modumo ea moea le karolelano ea bophahamo ba modumo ea alginate hydrogel e entsoeng ka motsoako e ka baloa.
Liforo tsa alginate hydrogel li lokisitsoe ho sebelisoa sodium alginate (Karolo ea Nomoro ea W201502), CaCO3 (Karolo ea Nomoro ea 795445, MW: 100.09), le GDL (Karolo ea Nomoro ea G4750, MW: 178.14) tse rekiloeng ho Sigma-Aldrich Company, St. Louis, MO. 70% Sodium Lauryl Ether Sulfate (SLES 70) e rekiloe ho Renowned Trading LLC. Metsi a deionized a sebelisitsoe ts'ebetsong ea ho lokisa foam. Sodium alginate e ile ea qhibilihisoa metsing a deionized mochesong oa kamore ka ho hlohlelletsa kamehla (600 rpm) ho fihlela tharollo e bosehla bo lekanang e bōpehileng e fumaneha. CaCO3 hammoho le GDL e ile ea sebelisoa e le mohloli oa Ca2+ ho qala ho kenya gel. SLES 70 e ile ea sebelisoa e le surfactant ho etsa sebopeho se nang le masoba ka hare ho hydrogel. Khatello ea alginate e ile ea bolokoa ho 5% 'me karolelano ea molar ea Ca2+:-COOH e ile ea bolokoa ho 0.18. Karolelano ea molar ea CaCO3:GDL le eona e ile ea bolokoa ho 0.5 nakong ea ho lokisa foam ho boloka pH e sa nke lehlakore. Boleng ke 26. 2% ka bophahamo ba SLES 70 e ile ea eketsoa lisampoleng tsohle. Beaker e nang le sekoahelo e ile ea sebelisoa ho laola karolelano ea ho kopanya tharollo le moea. Bophahamo bohle ba beaker e ne e le 140 ml. Ho latela liphetho tsa lipalo tsa khopolo-taba, li-volume tse fapaneng tsa motsoako (50 ml, 100 ml, 110 ml) li ile tsa eketsoa beaker ho kopanya le moea. Sampole e nang le 50 ml ea motsoako e ne e etselitsoe ho kopanya le moea o lekaneng, ha karolelano ea bophahamo ba moea lisampoleng tse ling tse peli e ne e laoloa. Taba ea pele, SLES 70 e ile ea eketsoa tharollong ea alginate 'me ea hlohlelletsoa ka sesebelisoa sa motlakase ho fihlela se kopane ka botlalo. Ebe, CaCO3 suspension e ile ea eketsoa motsoakong 'me ea hlohlelletsoa khafetsa ho fihlela motsoako o kopane ka botlalo, ha 'mala oa oona o fetoha o mosoeu. Qetellong, tharollo ea GDL e ile ea eketsoa motsoakong ho qala gelation, 'me ho hlohlelletsoa ka mechine ho ile ha bolokoa nakong eohle ea ts'ebetso. Bakeng sa sampole e nang le 50 ml ea motsoako, ho hlohlelletsa ka mechine ho ile ha emisoa ha bophahamo ba motsoako bo emisa ho fetoha. Bakeng sa disampole tse nang le 100 ml le 110 ml ea motsoako, ho hlohlelletsa ka mechine ho ile ha emisoa ha motsoako o tlatsa beaker. Re boetse ra leka ho lokisa foam ea hydrogel ka bophahamo ba pakeng tsa 50 ml le 100 ml. Leha ho le joalo, ho se tsitse ha sebopeho sa foam ho ile ha bonoa, kaha ho ne ho fetoha pakeng tsa boemo ba ho kopanya moea ka botlalo le boemo ba taolo ea bophahamo ba moea, e leng se ileng sa fella ka taolo e sa tsitsang ea bophahamo ba moea. Ho se tsitse hona ho ile ha tlisa ho se tsitse ha lipalo, 'me ka hona mefuta ena ea bophahamo ha ea ka ea kenyelletsoa thutong ena.
Botenya ba foam ea hydrogel bo baloa ka ho lekanya boima ba sampole ea foam ea hydrogel le bophahamo ba eona.
Litšoantšo tse nyenyane tse bonahalang tsa foam ea hydrogel li fumanoe ho sebelisoa khamera ea Zeiss Axio Observer A1. Software ea ImageJ e sebelisitsoe ho bala palo le kabo ea boholo ba li-pores sampole sebakeng se itseng ho latela litšoantšo tse fumanoeng. Sebopeho sa li-pores se nkoa se le chitja.
Ho ithuta litšobotsi tsa mechini tsa alginate hydrogel foams, liteko tsa khatello ea uniaxial li entsoe ho sebelisoa mochini oa letoto la TESTRESOURCES 100. Lisampole li ile tsa khaoloa ka liboloko tse khutlonnetsepa 'me litekanyo tsa boloko li ile tsa lekanngoa ho bala khatello le mathata. Lebelo la sefapano le ile la beoa ho 10 mm/min. Lisampole tse tharo li ile tsa lekoa bakeng sa sampole ka 'ngoe 'me karolelano le kheloho e tloaelehileng li ile tsa baloa ho tsoa liphethong. Phuputso ena e shebane le litšobotsi tsa mechini tse hatellang tsa alginate hydrogel foams kaha lisele tsa matšoafo li tlas'a matla a khatello mohatong o itseng oa potoloho ea ho hema. Ho atolosoa ha eona ho bohlokoa haholo, haholo-holo ho bonahatsa boitšoaro bo felletseng ba lisele tsa matšoafo 'me sena se tla hlahlojoa lithutong tse tlang.
Disampole tsa foam tsa hydrogel tse lokisitsoeng di skenetswe ho scanner ya Siemens SOMATOM Drive dual-channel CT. Diparamitha tsa ho skene di beilwe ka tsela e latelang: 40 mAs, 120 kVp le botenya ba selae sa 1 mm. Difaele tsa DICOM tse hlahisitsweng di hlahlobilwe ho sebediswa software ya MicroDicom DICOM Viewer ho sekaseka boleng ba HU ba dikarolo tse 5 tse tshekaletseng tsa sampole ka nngwe. Boleng ba HU bo fumanweng ke CT bo bapisitswe le dipalo tsa thuto tse itshetlehileng hodima data ya bongata ba disampole.
Sepheo sa phuputso ena ke ho fetola tlhahiso ea mehlala ea litho tsa motho ka mong le lisele tsa baeloji tsa maiketsetso ka ho etsa lisebelisoa tse bonolo. Ho nts'etsapele lisebelisoa tse nang le thepa ea mechini le ea mahlaseli a letsatsi tse lumellanang le mechini e sebetsang ea matšoafo a motho ho bohlokoa bakeng sa lits'ebetso tse reretsoeng joalo ka ho ntlafatsa koetliso ea bongaka, moralo oa opereishene, le moralo oa phekolo ea mahlaseli a letsatsi. Setšoantšong sa 1A, re hlophisitse phapang pakeng tsa thepa ea mechine le ea mahlaseli a letsatsi ea lisebelisoa tse bonolo tse sebelisoang ho etsa mehlala ea matšoafo a motho. Ho fihlela joale, lisebelisoa li se li ntlafalitsoe tse bontšang thepa ea mahlaseli a letsatsi e lakatsehang, empa thepa ea tsona ea mechine ha e fihlelle litlhoko tse lakatsehang. Foam ea polyurethane le rabara ke lisebelisoa tse sebelisoang haholo bakeng sa ho etsa mehlala ea matšoafo a motho e ka fetoloang. Thepa ea mechini ea foam ea polyurethane (modulus ea Young, YM) hangata e kholo ka makhetlo a 10 ho isa ho a 100 ho feta ea lisele tse tloaelehileng tsa matšoafo a motho. Lisebelisoa tse bontšang thepa ea mechine le ea mahlaseli a letsatsi e lakatsehang ha li so tsejoe.
(A) Kemiso ea sebopeho ea thepa ea thepa e fapaneng e bonolo le papiso le matšoafo a motho mabapi le bongata, modulus ea Young le thepa ea radiological (ho HU). (B) Paterone ea diffraction ea X-ray ea \(\:\mu\:/\rho\:\) alginate hydrogel e nang le mahloriso a 5% le karolelano ea molar ea Ca2+:-COOH ea 0.18. (C) Mefuta ea likarolelano tsa bophahamo ba moea ka har'a foam ea hydrogel. (D) Kemiso ea sebopeho ea foam ea alginate hydrogel e nang le likarolelano tse fapaneng tsa bophahamo ba moea.
Sebopeho sa motheo sa li-hydrogel tsa alginate tse nang le mahloriso a 5% le karolelano ea molar ea Ca2+:-COOH ea 0.18 e baliloe, 'me liphetho li bontšitsoe ho Tafole ea 3. Ho ea ka molao oa ho eketsa foromong e fetileng (5), coefficient ea ho fokotsa boima ba alginate hydrogel \(\:\:\mu\:/\rho\:\) e fumanoa joalo ka ha ho bontšitsoe ho Setšoantšo sa 1B.
Boleng ba \(\:\mu\:/\rho\:\) bakeng sa moya le metsi bo fumanwe ka ho toba ho database ya ditshupiso tsa maemo a NIST 12612. Kahoo, Setšoantšo sa 1C se bontsha dikarolelano tsa bophahamo ba moya tse badilweng ka hara foam ya hydrogel ka boleng bo lekanang ba HU pakeng tsa -600 le -700 bakeng sa matshwafo a motho. Karolelano ya bophahamo ba moya e badilweng ka kgopolo e itseng e tsitsitse ka hara 60-70% moeding wa matla ho tloha ho 1 × 10−3 ho isa ho 2 × 101 MeV, e leng se bontshang bokgoni bo botle ba ho sebedisa foam ya hydrogel ditsamaisong tsa tlhahiso tse tlase.
Setšoantšo sa 1D se bonts'a sampole ea foam ea alginate hydrogel e lokisitsoeng. Lisampole tsohle li sehiloe ka li-cubes tse bolelele ba moeli oa 12.7 mm. Liphetho li bontšitse hore foam ea hydrogel e ts'oanang, e tsitsitseng ka mahlakore a mararo e thehiloe. Ho sa tsotelehe karolelano ea bophahamo ba moea, ha ho na liphapang tse kholo ponahalong ea foam ea hydrogel tse ileng tsa bonoa. Tsela eo foam ea hydrogel e its'ireletsang ka eona e bontša hore marang-rang a entsoeng ka har'a hydrogel a matla ho lekana ho tšehetsa boima ba foam ka boeona. Ntle le ho lutla ha metsi hanyane ho tsoa foam, foam e boetse e bontšitse botsitso ba nakoana ka libeke tse 'maloa.
Ka ho lekanya boima le bophahamo ba sampole ea foam, ho baliloe bongata ba foam ea hydrogel e lokisitsoeng \(\:\rho\:\) 'me liphetho li bontšitsoe ho Tafole ea 4. Liphetho li bontša ho itšetleha ha \(\:\rho\:\) karo-karolelano ea bophahamo ba moea. Ha moea o lekaneng o kopantsoe le 50 ml ea sampole, bongata bo ba tlase 'me ke 0.482 g/cm3. Ha bongata ba moea o tsoakiloeng bo fokotseha, bongata bo eketseha ho fihlela ho 0.685 g/cm3. Boleng bo phahameng ka ho fetisisa ba p pakeng tsa lihlopha tsa 50 ml, 100 ml le 110 ml e ne e le 0.004 < 0.05, e leng se bontšang bohlokoa ba lipalo-palo ba liphetho.
Boleng ba khopolo-taba \(\:\rho\:\) bo boetse bo balwa ho sebediswa karolelano ya bophahamo ba moya e laolwang. Diphetho tse lekantsweng di bontsha hore \(\:\rho\:\) e nyane ka 0.1 g/cm³ ho feta boleng ba khopolo-taba. Phapang ena e ka hlaloswa ke kgatello ya ka hare e hlahiswang ka hara hydrogel nakong ya tshebetso ya gelation, e bakang ho ruruha mme ka hona e lebisa ho fokotseha ha \(\:\rho\:\). Sena se ile sa tiiswa hape ke ho shejwa ha dikgeo tse ding ka hare ho foam ya hydrogel ditshwantshong tsa CT tse bontshitsweng ho Setshwantsho sa 2 (A, B le C).
Litšoantšo tsa microscopy tsa optical tsa foam ea hydrogel tse nang le dikahare tse fapaneng tsa bophahamo ba moya (A) 50, (B) 100, le (C) 110. Linomoro tsa sele le kabo ya boholo ba masoba disampoleng tsa foam ya alginate hydrogel (D) 50, (E) 100, (F) 110.
Setšoantšo sa 3 (A, B, C) se bonts'a litšoantšo tsa microscope ea optical tsa disampole tsa foam ea hydrogel tse nang le litekanyo tse fapaneng tsa bophahamo ba moea. Liphetho li bonts'a sebopeho sa optical sa foam ea hydrogel, li bonts'a ka ho hlaka litšoantšo tsa li-pores tse nang le bophara bo fapaneng. Kabo ea palo ea li-pore le bophara e baliloe ho sebelisoa ImageJ. Litšoantšo tse tšeletseng li nkuoe bakeng sa sampole ka 'ngoe, setšoantšo ka seng se ne se e-na le boholo ba 1125.27 μm × 843.96 μm, 'me sebaka sohle se hlahlobiloeng bakeng sa sampole ka 'ngoe e ne e le 5.7 mm².
(A) Boitšoaro ba khatello ea khatello ea maikutlo ba lifomo tsa alginate hydrogel tse nang le litekanyo tse fapaneng tsa bophahamo ba moea. (B) Ho kenya ka mokhoa o hlakileng. (C) Khatello ea E0 ea lifomo tsa hydrogel tse nang le litekanyo tse fapaneng tsa bophahamo ba moea. (D) Khatello ea khatello ea ho qetela le khatello ea lifomo tsa alginate hydrogel tse nang le litekanyo tse fapaneng tsa bophahamo ba moea.
Setšoantšo sa 3 (D, E, F) se bontša hore kabo ea boholo ba li-pore e batla e tšoana, ho tloha ho li-micrometer tse mashome ho isa ho li-micrometer tse ka bang 500. Boholo ba li-pore bo tšoana hantle, 'me bo fokotseha hanyane ha bophahamo ba moea bo fokotseha. Ho ea ka lintlha tsa teko, boholo ba li-pore bo tloaelehileng ba sampole ea 50 ml ke 192.16 μm, bohareng ke 184.51 μm, 'me palo ea li-pore ka sebaka sa yuniti ke 103; boholo ba li-pore bo tloaelehileng ba sampole ea 100 ml ke 156.62 μm, bohareng ke 151.07 μm, 'me palo ea li-pore ka sebaka sa yuniti ke 109; boleng bo tsamaellanang ba sampole ea 110 ml ke 163.07 μm, 150.29 μm le 115, ka ho latellana. Lintlha li bontša hore masoba a maholo a na le tšusumetso e kholo liphellong tsa lipalo-palo tsa boholo ba masoba a tloaelehileng, 'me boholo ba masoba a mahareng bo ka bonahatsa hamolemo mokhoa oa phetoho ea boholo ba masoba. Ha bophahamo ba sampole bo ntse bo eketseha ho tloha ho 50 ml ho ea ho 110 ml, palo ea masoba le eona ea eketseha. Ha ho kopanngoa liphetho tsa lipalo-palo tsa bophara ba masoba a mahareng le palo ea masoba, ho ka fihleloa qeto ea hore ka bophahamo bo ntseng bo eketseha, masoba a mangata a maholo a thehoa ka hare ho sampole.
Lintlha tsa teko ea mechini li bontšitsoe ho Setšoantšo sa 4A le sa 4D. Setšoantšo sa 4A se bontša boitšoaro ba khatello ea khatello ea maikutlo ba lifoam tsa hydrogel tse lokisitsoeng tse nang le litekanyo tse fapaneng tsa bophahamo ba moea. Liphetho li bontša hore lisampole tsohle li na le boitšoaro bo tšoanang ba khatello ea maikutlo bo sa lateleng. Bakeng sa sampole ka 'ngoe, khatello ea maikutlo e eketseha ka potlako ka khatello e ntseng e eketseha. Sekhahla sa exponential se ile sa kenngoa boitšoarong ba khatello ea maikutlo bo hatellang ba foam ea hydrogel. Setšoantšo sa 4B se bontša liphetho kamora ho sebelisa mosebetsi oa exponential e le mohlala o hakanyetsoang ho foam ea hydrogel.
Bakeng sa lifomo tsa hydrogel tse nang le litekanyo tse fapaneng tsa bophahamo ba moea, modulus ea tsona ea khatello (E0) le eona e ile ea ithutoa. Ho tšoana le tlhahlobo ea li-hydrogel, modulus ea khatello ea Young e ile ea hlahlojoa ka har'a mofuta oa khatello ea pele ea 20%. Liphetho tsa liteko tsa khatello li bontšitsoe ho Setšoantšo sa 4C. Liphetho ho Setšoantšo sa 4C li bontša hore ha karolelano ea bophahamo ba moea e fokotseha ho tloha sampole ea 50 ho ea sampole ea 110, modulus ea khatello ea Young's E0 ea foam ea alginate hydrogel e eketseha ho tloha ho 10.86 kPa ho ea ho 18 kPa.
Ka ho tšoanang, ho fumanoe likhutlo tse felletseng tsa khatello ea maikutlo tsa foam ea hydrogel, hammoho le khatello ea maikutlo ea ho qetela le boleng ba khatello ea maikutlo. Setšoantšo sa 4D se bontša khatello ea maikutlo ea ho qetela le khatello ea maikutlo ea foam ea alginate hydrogel. Ntlha ka 'ngoe ea data ke karolelano ea liphetho tse tharo tsa liteko. Liphetho li bontša hore khatello ea maikutlo ea ho qetela e eketseha ho tloha ho 9.84 kPa ho isa ho 17.58 kPa ka khase e fokotsehang. Khatello ea ho qetela e lula e tsitsitse hoo e ka bang 38%.
Setšoantšo sa 2 (A, B, le C) se bonts'a litšoantšo tsa CT tsa foam ea hydrogel tse nang le likarolelano tse fapaneng tsa bophahamo ba moea tse tsamaellanang le lisampole tsa 50, 100, le 110, ka ho latellana. Litšoantšo li bontša hore foam ea hydrogel e entsoeng e batla e tšoana. Palo e nyane ea likheo e bonoe lisampoleng tsa 100 le 110. Ho thehoa ha likheo tsena ho ka bakoa ke khatello ea ka hare e hlahisoang hydrogel nakong ea ts'ebetso ea gelation. Re balile boleng ba HU bakeng sa likarolo tse 5 tse tšekaletseng tsa sampole ka 'ngoe 'me ra li thathamisa ho Tafole ea 5 hammoho le liphetho tse tsamaellanang tsa lipalo tsa khopolo-taba.
Tafole ea 5 e bontša hore lisampole tse nang le likarolelano tse fapaneng tsa bophahamo ba moea li fumane boleng bo fapaneng ba HU. Boleng bo phahameng ka ho fetisisa ba p pakeng tsa lihlopha tsa 50 ml, 100 ml le 110 ml e ne e le 0.004 < 0.05, e leng se bontšang bohlokoa ba lipalo-palo ba liphetho. Har'a lisampole tse tharo tse lekiloeng, sampole e nang le motsoako oa 50 ml e ne e e-na le thepa ea radiological e haufi le ea matšoafo a motho. Kholomo ea ho qetela ea Tafole ea 5 ke sephetho se fumanoeng ka ho baloa ha khopolo-taba ho latela boleng ba foam bo lekantsoeng \(\:\rho\:\). Ka ho bapisa data e lekantsoeng le liphetho tsa khopolo-taba, ho ka fumanoa hore boleng ba HU bo fumanoeng ka ho skena ha CT hangata bo haufi le liphetho tsa khopolo-taba, e leng se tiisang liphetho tsa palo ea karolelano ea bophahamo ba moea ho Setšoantšo sa 1C.
Sepheo se seholo sa phuputso ena ke ho etsa thepa e nang le thepa ea mechine le ea mahlaseli a letsatsi e tšoanang le ea matšoafo a motho. Sepheo sena se finyeletsoe ka ho hlahisa thepa e thehiloeng ho hydrogel e nang le thepa ea mechine le ea mahlaseli a letsatsi e tšoanang le lisele tse haufi kamoo ho ka khonehang le tsa matšoafo a motho. Ka ho tataisoa ke lipalo tsa khopolo-taba, lifomo tsa hydrogel tse nang le likarohano tse fapaneng tsa bophahamo ba moea li ile tsa lokisoa ka ho kopanya tharollo ea sodium alginate, CaCO3, GDL le SLES 70 ka mechine. Tlhahlobo ea sebopeho e bontšitse hore foam ea hydrogel e tsitsitseng ea mahlakore a mararo e ile ea thehoa. Ka ho fetola karolelano ea bophahamo ba moea, bongata le masoba a foam li ka fetoloa ka boithatelo. Ka keketseho ea bongata ba moea, boholo ba masoba bo fokotseha hanyane 'me palo ea masoba ea eketseha. Liteko tsa khatello li entsoe ho sekaseka litšobotsi tsa mechini tsa foam ea hydrogel ea alginate. Liphetho li bontšitse hore modulus ea khatello (E0) e fumanoeng litekong tsa khatello e sebakeng se loketseng matšoafo a motho. E0 ea eketseha ha karolelano ea bophahamo ba moea e fokotseha. Boleng ba thepa ea mahlaseli a kotsi (HU) ea lisampole tse lokisitsoeng bo fumanoe ho latela data ea CT ea lisampole 'me bo bapisoa le liphetho tsa lipalo tsa khopolo-taba. Liphetho li bile ntle. Boleng bo lekantsoeng bo boetse bo haufi le boleng ba HU ba matšoafo a motho. Liphetho li bontša hore hoa khoneha ho etsa foam ea hydrogel e etsisang lisele ka motsoako o motle oa thepa ea mechine le ea mahlaseli a kotsi e etsisang thepa ea matšoafo a motho.
Ho sa tsotellehe liphetho tse tšepisang, mekhoa ea hona joale ea tlhahiso e hloka ho ntlafatsoa ho laola hamolemo karolelano ea bophahamo ba moea le masoba ho tsamaisana le likhakanyo tse tsoang lipalo-palong tsa khopolo-taba le matšoafo a 'nete a motho ka bobeli sekaleng sa lefats'e le sa lehae. Phuputso ea hajoale e boetse e lekanyelitsoe ho leka mechine ea khatello, e fokotsang ts'ebeliso e ka bang teng ea phantom mohatong oa khatello oa potoloho ea ho hema. Lipatlisiso tsa nakong e tlang li tla rua molemo ka ho batlisisa liteko tsa ho tsitlella hammoho le botsitso ba mechini ka kakaretso ba thepa ho lekola lits'ebetso tse ka bang teng tlas'a maemo a matla a ho jara. Ho sa tsotellehe mefokolo ena, thuto ena e tšoaea boiteko ba pele bo atlehileng ba ho kopanya thepa ea mahlaseli a kotsi le ea mechini ka har'a thepa e le 'ngoe e etsisang matšoafo a motho.
Disete tsa data tse hlahisitsweng le/kapa tse hlahlobilweng nakong ya phuputso ya hajwale di fumaneha ho mongoli ya tsamaellanang ha ho kopuwa ka tsela e utlwahalang. Diteko le disete tsa data di ka phetwa hape.
Song, G., et al. Nanotechnology e ncha le thepa e tsoetseng pele bakeng sa kalafo ea mahlaseli a kankere. Adv. Mater. 29, 1700996. https://doi.org/10.1002/adma.201700996 (2017).
Kill, PJ, et al. Tlaleho ea Sehlopha sa Mosebetsi sa AAPM 76a mabapi le Tsamaiso ea Motsamao oa Phefumoloho ho Oncology ea Mahlaseli. Med. Phys. 33, 3874–3900. https://doi.org/10.1118/1.2349696 (2006).
Al-Maya, A., Moseley, J., le Brock, KK Ho etsa mohlala wa sebopeho le dintho tse sa tsamaellaneng ka hara matshwafo a motho. Fisiks le Bongaka le Biology 53, 305–317. https://doi.org/10.1088/0031-9155/53/1/022 (2008).
Wang, X., et al. Mohlala oa kankere ea matšoafo o kang hlahala o hlahisitsoeng ke bioprinting ea 3D. 3. Biotechnology. 8 https://doi.org/10.1007/s13205-018-1519-1 (2018).
Lee, M., et al. Ho etsa mohlala wa phetoho ya matshwafo: mokgwa o kopanyang mekgwa ya ngodiso ya setshwantsho se fetofetohang le khakanyo ya modulus ya Young e fapaneng sebakeng. Med. Phys. 40, 081902. https://doi.org/10.1118/1.4812419 (2013).
Guimarães, CF et al. Ho thatafala ha dinama tse phelang le ditlamorao tsa tsona bakeng sa boenjiniere ba dinama. Tlhaho ya Ditlhahlobo tsa Thepa le Tikoloho 5, 351–370 (2020).