$$ \ left (\ text {f} / \ # \ right) _w \ приблизительно \ left (1 + m \ right) \ times \ left (\ text {f} / \ # \ right) $$

В уравнении для (f / #) _w , m представляет собой увеличение (отношение изображения к высоте объекта) объектива.Обратите внимание, что когда m приближается к нулю (когда объект приближается к бесконечности), (f / #) _w приближается к f / #. Особенно важно помнить о (f / #) _w для меньших WD. Например, объектив с фокусным расстоянием 25 мм и f / 2,8, работающий с увеличением 0,5X, будет иметь эффективное (f / #) _w f / 4,2. Это влияет на качество изображения, а также на способность объектива собирать свет.

f / # и числовая апертура

Часто бывает проще говорить об общей светопропускной способности как об угле конуса или числовой апертуре (NA) объектива.ЧА линзы определяется как синус угла, образованного краевым лучом и оптической осью в пространстве изображения, как показано на рис. 1 .

Важно помнить, что f / # и NA обратно связаны.

(3) $$ \ text {NA} = \ frac {1} {2 \ times \ left (\ text {f} / \ # \ right)} $$

$$ \ text {NA} = \ frac {1} {2 \ times \ left (\ text {f} / \ # \ right)} $$

Таблица 3 показывает типичное расположение f / # на объективе (каждое значение f / # увеличивается в $ \ sqrt {2} $ раз вместе с его числовой апертурой.

Таблица 3: Соотношение между f / # и числовой апертурой.

В микроскопии пропускная способность обычно обозначается как NA вместо f / #, но важно отметить, что значения NA, указанные для объективов микроскопа, указаны в пространстве объекта. Более подробную информацию о том, как f / # влияет на разрешение, можно найти в разделах, посвященных функции передачи модуляции (MTF), дифракционному пределу и диску Эйри. Подробную информацию о f / # и глубине резкости можно найти в разделе «Глубина резкости» и «Глубина резкости».

Рекомендуемые ресурсы

Указания по применению

Объектив, диафрагменное число в фотографии

Диафрагменное число объектива — это способ помочь стандартизировать функцию различных объективов.Диафрагменное число объектива помогает определить необходимую экспозицию, глубину резкости и возможное максимальное разрешение объектива. Все эти факторы напрямую связаны с зрачками объектива и фокусным расстоянием.

Диафрагменное число объектива — это фокусное расстояние, разделенное на размер входного зрачка. линза 200 мм в предыдущей проводке имеет входной зрачок диаметром 50 мм. что делает объектив максимально f / 4. Объектив 100 мм f / 4 имел бы входной зрачок диаметром 25 мм.

f / число = f / E (f = фокусное расстояние, E = диаметр входного зрачка)

Число f объектива применимо только при фокусировке на бесконечность.Две линзы f / 4 позволят примерно одинаковому количеству света попасть в детектор при одинаковой выдержке, независимо от фокусного расстояния. Они не всегда будут эквивалентными, потому что две линзы будут иметь разное количество потерь света, когда свет проходит через линзу. Потери света в линзе зависят от количества элементов и различных покрытий линз в каждой линзе.

При фокусировке на бесконечность детектор будет на расстоянии одного фокусного расстояния от задней главной плоскости объектива. Объектив 200 мм будет вдвое дальше, чем объектив 100 мм, но входной зрачок будет пропорционально больше.Это приведет к тому, что апертура двух линз будет одинакового размера по отношению к детектору. Угол, который края апертуры образуют с детектором, будет таким же.

Вы могли заметить, что мы не говорили о выходном зрачке линзы, а только о входном зрачке. Это связано с тем, что при фокусировке на бесконечность относительный размер и расстояние выходного зрачка будут постоянными независимо от увеличения зрачка и не будут влиять на числа. При фокусировке на бесконечность объектив с диафрагмой f / 4 во входном зрачке будет иметь также f / 4 у выходного зрачка.Это будет неверно при более близком фокусе. Этот вопрос будет рассмотрен отдельно в следующей статье.

Если бы я остановил объектив до f / 8 на моем 200-миллиметровом объективе, входной зрачок был бы 25 мм (= 200/8) — половину от этого значения при f / 4. Площадь зрачка будет 1/4 площади f / 4, и он будет пропускать 1/4 света, а для того, чтобы на детектор попадало такое же количество света, потребуется выдержка в 4 раза больше. воздействие). Стоп на полпути между f / 4 и f / 8 пропускает вдвое меньше света. Это будет f / 5,6 (не f / 6, на полпути между ними, а 1 над квадратным корнем из 2 между ними).

Основные остановки, которые вы увидите на объективе: f / 1, f / 1,4, f / 2, f / 2,8, f / 4, f / 5,6, f / 8, f / 11, f / 16, f. / 22, f / 32 … Каждая остановка пропускает половину света следующего меньшего числа и увеличивает выдержку в 2 раза, чтобы получить аналогичную экспозицию на детекторе.

Диафрагма (число F) и режим A | Sony USA

Диафрагма — это часть, которая регулирует количество света, исходящего от объектива.Как показано на рисунках ниже, он расположен внутри объектива и регулирует количество поступающего света, изменяя размер отверстия.

F1.8 F16

Количество света, попадающего в камеру, на которое влияет размер диафрагмы, количественно определяется как f-числа. F-числа имеют фиксированные стандартные значения, такие как F2, F2.8, F4, F5.6 и F8. По мере увеличения числа f диафрагма закрывается, и через линзу проходит меньше света.По мере уменьшения числа f диафрагма открывается и через линзу проходит больше света. Например, при изменении диафрагмы с F8 на F5.6 количество света удваивается. В результате, даже если выдержка увеличена вдвое, она может пропускать такое же количество света в камеру, если другие условия остаются такими же.

Диафрагма также влияет на диапазон зоны фокусировки или степень расфокусировки на фотографии.
Ниже показано сравнение величины расфокусировки и диафрагмы.Вы можете видеть, что передний план и фон становятся более расфокусированными по мере уменьшения числа f.

Как правило, чем меньше число f, тем больше света попадает в камеру и тем сильнее эффект расфокусировки. У каждого объектива есть минимальное число f, которое называется максимальной диафрагмой объектива. Чтобы проверить максимальную диафрагму объектива, обратитесь к характеристикам объектива или значению, напечатанному на объективе, как показано на рисунке ниже.
Объектив с малым диафрагменным числом обычно называется светосильным объективом .

Режим A (режим приоритета диафрагмы)

Режим A (режим приоритета диафрагмы) — это режим, который позволяет вам устанавливать число f по вашему желанию. В этом режиме камера автоматически устанавливает выдержку и чувствительность ISO, чтобы сделать хорошо экспонированный снимок.
Этот режим подходит, когда вы хотите расфокусировать передний план и задний план, сфокусировавшись только на основном объекте, или когда вы хотите четко визуализировать весь пейзаж, сфокусировавшись на широком диапазоне от переднего плана до фона.

Снимок с F1.4 для расфокусировки фона Снимок с F11 для четкой съемки всего изображения, включая фон

По мере увеличения числа f отверстие, пропускающее свет в камеру, становится меньше. В результате скорость затвора уменьшится, что может привести к размытию изображения из-за дрожания камеры. В этом случае попробуйте снова сделать снимок с меньшим числом f.

Таблицы номеров сварных швов ASME — база номеров P и заполнитель номеров F

Как часто вы хотели, чтобы кто-нибудь сделал что-нибудь, чтобы облегчить эту задачу? У нас есть! Переходите непосредственно к таблице, используя приведенные ниже ссылки, или, что еще лучше, загрузите все эти полезные таблицы номеров сварных швов ASME прямо на свой компьютер.

Используйте ссылки ниже, чтобы перейти непосредственно к разделу:

Таблицы номеров сварных швов ASME предназначены для поддержки методологии системы нумерации, которая помогает значительно упростить создание процедур сварки и управление процедурами сварки, а также сделать их более доступными.

Эти номера ¹ были присвоены как неблагородным металлам, так и присадочным металлам, сгруппированные материалы для сокращения количества процедур сварки и квалификационных испытаний сварщика, необходимых для аттестации широкого диапазона материалов (неблагородных металлов и присадочных металлов). Схема группировки основного металла состоит из номеров P и номеров групп. В нее также входили номера S, пока они не были удалены из кода ASME в 2009 году. Схема группировки присадочного металла состоит из номеров F и номеров A.

Примечание ¹ : эти числовые таблицы и содержащаяся в них информация были точными на момент первой публикации сообщения в блоге в сентябре 2015 года, чтобы обеспечить соответствие текущим нормам, мы рекомендуем обращаться к последней редакции кодовой книги или последней версии сварки программное обеспечение для управления процедурами и поддержки кода ProWrite.

Основные металлы: номер P

Этот номер используется для группировки похожих основных металлов, что позволяет квалифицировать весь выбор по сравнению с квалификацией только одного.Эти неблагородные металлы сгруппированы по материалам и им присваиваются номера P в зависимости от того, из какого материала они состоят. Например, P Number 1 присваивается основным металлам углеродистого марганца или низкоуглеродистой стали.

В таблице ниже приводится приблизительное резюме назначений:

Из-за этих назначений не требуется затрат на непрерывную процедуру и квалификационное тестирование производительности. В большинстве случаев квалификация сварщика по конкретному материалу также дает квалификацию сварщика по множеству связанных материалов.

«Например, сварщик, прошедший квалификацию по материалам от P1 до P1, также может сваривать материалы от P-1 до P-15F, P-34 и любых P-40».

В следующих таблицах содержится дополнительная информация.

Таблица номеров раздела IX ASME из документа о квалификации сварщика QW-423 выглядит следующим образом:

В некоторых случаях квалификация производственного купона для спецификации процедуры также квалифицирует эту процедуру для более широкого диапазона материалов.

Таблица номеров раздела IX ASME из процедуры квалификации QW-424 показана следующим образом:

Основной металл (металлы), используемый для квалификационного купона на производство	Квалифицированные основные металлы
Один металл от П — номера до любого металла от то же П — номер	Любые металлы, которым присвоен P — номер
Один металл из П — №15Е в любой металл от П-№ 15E	Любой металл P — No. 15E или 5B к любому металлу, которому присвоено П-№ 15E или 5B
Один металл от П — номера до любого металла от любой другой П — номер	Любой металл, которому присвоен первый P — номер любому Металлу присвоен второй П — Номер
Один металл от П — №15Е на любой металл из любого другой П — номер	Любой P — No. Металл 15E или 5B к любому металлу, которому присвоен номер второй П — Номер
Один металл от П — №3 до любого металла от П — № 3	Любой металл P — № 3 любому металлу, которому присвоено П — № 3 или 1
Один металл от П — №4 до любого металла от П — № 4	Любой металл P — № 4 любому металлу, которому присвоено П — № 4, 3 или 1
Один металл из П — №5А в любой металл от П — № 5А	Любой металл П — № 5А любому металлу, которому присвоено P — № 5A, 4, 3 или 1
Один металл от П — №5А до любого металла от П — № 4, П — № 3 или П — № 1	Любой металл П — № 5А к любому металлу, отнесенному к П — № 4, 3 или 1
Один металл от П — №4 до любого металла от П — №3, или П — № 1	Любой металл P — № 4 любому металлу, которому присвоено П — № 3 или 1
Любой неназначенный металл к тому же неназначенному металл	Нераспределенный металл себе
Любой неназначенный металл любому P — Number metal	Неопределенный металл к какому-либо металлу, отнесенному к . тот же P — номер, что и у квалифицированного металла
Любой неназначенный металл на любой металл от П — №15E	Неопределенный металл к какому-либо металлу, отнесенному к П — № 15Е или 5Б
Любой неназначенный металл любому другому неназначенному металл	Первый неназначенный металл второму Металл не назначен

Число S

В 2009 году S-номер был удален из раздела IX ASME. Назначение S-номера было идентично P-номеру.Тем не менее, эти номера были присвоены тем материалам, которые используются для трубопроводов в соответствии с Кодексом ASME B31 для трубопроводов, работающих под давлением. Эти материалы также были отмечены P-Number, но не наоборот.

Связанный: Хотите легкий доступ к этим таблицам ASME? Загрузите их здесь!

Номер группы

Этот номер используется только для требований к испытаниям на ударную вязкость черных металлов, при этом материалы P-Number подгруппированы по сходству металлургических свойств (см. Таблицу P-Number выше).Однако, согласно разделу IX ASME, «эти назначения основаны, по существу, на сопоставимых характеристиках основного металла, таких как состав, свариваемость, способность к пайке и механические свойства, где это логично сделать. Эти назначения не подразумевают, что недрагоценные металлы могут быть без разбора заменены основным металлом, который использовался в квалификационных испытаниях, без учета совместимости с точки зрения металлургических свойств, термообработки после сварки, конструкции, механических свойств и требований к эксплуатации ».Эти группировки можно найти в таблице QW / QB-422.

Следующая таблица является копией таблицы номеров QW-420 ASME Раздел IX, в которой показаны группы назначений для различных систем сплавов:

Основной металл	Сварка	Пайка
Сталь и стальные сплавы	P — № 1 по P — № 15F	P — № 101 по P — No. 103
Алюминий и алюминий — основные сплавы	П — № 21 по П — № 26	П — № 104 и П — № 105
Медь и медь — сплавы на основе	П — № 31 по П — № 35	П — № 107 и П — № 108
Никель и сплавы на основе никеля	П — № 41 по П — № 49	П — № 110 по П — № 112
Титан и титан — сплавы на основе	P — No.51 через П — № 53	П — № 115
Цирконий и цирконий — сплавы на основе	П — № 61 и П — № 62	П — №117

присадочные металлы: F-число

Этот номер используется для группировки присадочных металлов, используемых при сварочных процедурах и квалификациях сварщиков. Определение F-номеров приведено в QW-431 стандарта ASME IX:

«Группирование электродов и сварочных стержней в таблице QW-432 основано в основном на их эксплуатационных характеристиках, которые в основном определяют способность сварщиков выполнять удовлетворительные сварные швы с заданным присадочным металлом. Эта группировка сделана для уменьшения количества процедур сварки и квалификаций производительности, если это логично сделать. Группировка не подразумевает, что основные металлы или присадочные металлы в группе могут быть без разбора заменены на металл, который использовался в квалификационных испытаниях, без учета совместимости основного и присадочного металлов с точки зрения металлургических свойств, термообработки после сварки. требования к конструкции и обслуживанию, а также механические свойства ».

F-номера присадочных металлов можно найти в таблице номеров QW-432 раздела IX ASME, выдержка выглядит следующим образом:

Ф — Номера	Электроды / Сварочные стержни
F — № 1 по F — № 6	Сталь и стальные сплавы
F — № 21 по F — № 25	Алюминий и алюминий — основные сплавы
F — No. С 31 по F — № 37	Медь и медные сплавы
F — № 41 через F — № 46	Никель и никелевые сплавы
F — № 51 по F — № 56	Титан и титановые сплавы
Ф — № 61	Цирконий и цирконий — сплавы на основе
F — № 71 по F — № 72	Твердый наплавленный наплавленный металл

Таблица номеров раздела IX ASME QW-433 Альтернативные номера F для аттестации сварочных характеристик

Число

A-Number — это расчетное значение, основанное на комбинации химического состава присадочного металла сварного шва (который можно найти в ASME Section II Part C) и таблицы A-номеров ASME Section IX QW-442:

А-Номер.	Тип наплавки	С	Кр	Пн	Ni	Мн	Si
1	Низкоуглеродистая сталь	0,20	0,20	0,30	0,50	1,60	1,00
2	Углерод — молибден	0.15	0,50	0,40–0,65	0,50	1,60	1,00
3	Хром (от 0,4% до 2%) — Молибден	0,15	0,40–2,00	0,40–0,65	0,50	1,60	1,00
4	Хром (от 2% до 4%) — Молибден	0,15	2,00–4,00	0,40–1,50	0,50	1.60	2,00
5	Хром (от 4% до 10,5%) — Молибден	0,15	4,00-10,50	0,40–1,50	0,80	1,20	2,00
6	Хром — мартенситный	0,15	11. 00-15.00	0,70	0,80	2,00	1,00
7	Хром — феррит	0.15	11.00-30.00	1,00	0,80	1,00	3,00
8	Хром — Никель	0,15	14,50-30,00	4,00	7,50-15,00	2,50	1,00
9	Хром — Никель	0,30	19.00-30.00	6,00	15.00–37.00	2,50	1,00
10	Никель до 4%	0.15	0,5	0,55	0,80-4,00	1,70	1,00
11	Марганец — Молибден	0,17	0,5	0,25-0,75	0,85	1,25–2,25	1,00
12	Никель — Хром — Молибден	0,15	1,50	0,25–0,80	1,25–2,80	0,75–2,25	1. 00

A-Number является важной переменной для спецификации процедуры сварки для нескольких сварочных процессов. Он определяет родственные присадочные металлы на основе их химического состава и позволяет проводить аттестацию для всего множества родственных материалов.

Система чисел

Цель системы счисления — помочь. Это сокращает дополнительное время и затраты за счет квалификации сварщиков и процедур для множества материалов, просто получив квалификацию одного.

Если вы хотите узнать больше о том, как ProWrite использует эту систему нумерации сварных швов для облегчения управления процедурами сварки и управления квалификацией сварщиков, посмотрите наш записанный веб-семинар 5 программных стратегий для повышения эффективности процесса сварки. Он охватывает определенные области, которые обеспечивают рентабельное повышение эффективности процесса сварки, и подробно описывает, как мы обеспечиваем единообразное применение общепринятых безопасных методов сварки при производстве и изготовлении котлов и сосудов под давлением.

Астрономия 101 — Часть 1

Что вы можете увидеть… и что вы НЕ УВИДИТЕ

Стоимость любительской астрономии

Finderscopes, Telrads и т. д.

Что такое «GO-TO»?

Рекомендации — системы GO-TO

Астрономия, вводящая в заблуждение

Как вещи ДЕЙСТВИТЕЛЬНО выглядят в окуляре

Световое загрязнение

Влияние F-числа на внутренний порог гистотрипсии и поведение кавитационного пузырькового облака

Phys Med Biol. Авторская рукопись; доступно в PMC 2018 21 февраля.

Опубликован в окончательной отредактированной форме как:

PMCID: PMC5453715

NIHMSID: NIHMS848027

Эли Влайсавлевич

¹ Департамент биомедицинской инженерии, Мичиганский университет

,
, штат Мичиган, , Мичиганский университет, 9 1 Департамент биомедицинской инженерии, Мичиганский университет, Анн-Арбор, Мичиган

Тим Холл

¹ Департамент биомедицинской инженерии, Мичиганский университет, Анн-Арбор, Мичиган

Чжэнь Сюй

¹ Департамент биомедицинской инженерии , University of Michigan, Ann Arbor, MI

² Департамент педиатрии и инфекционных заболеваний, Мичиганский университет, Ann Arbor, MI

¹ Департамент биомедицинской инженерии, University of Michigan, Ann Arbor, MI

² Департамент педиатрии и инфекционных болезней, Мичиганский университет, Анн-Арбор, штат Мичиган

Abstract

Гистотрипсия — это метод ультразвуковой абляции, который зависит от образования кавитационного пузырькового облака для фракционирования мягких тканей. Несмотря на то, что предыдущая работа дала существенное понимание процесса внутренней пороговой гистотрипсии, в большинстве этих исследований использовались узкоспециализированные (т.е. f-число <0,6). В этом исследовании мы изучаем влияние числа f на внутренний порог гистотрипсии и поведение облака кавитационных пузырьков с использованием матричного преобразователя 500 кГц, при этом эффективное f-число преобразователя варьировалось от 0,51 до 0,89. Внутренний порог существенно не изменился с f-числом, при этом порог оставался ~ 27–30 МПа для всех условий. Предсказуемость собственной пороговой гистотрипсии была дополнительно продемонстрирована экспериментами, сравнивающими предсказанные и экспериментально измеренные размеры пузырькового облака, с результатами, показывающими близкое соответствие для всех f-чисел. Наконец, было исследовано влияние числа f на «плотность пузырьков» и эффективность фракционирования тканей, и результаты подтвердили гипотезу о том, что плотность пузырьков внутри облака пузырьков значительно уменьшается при более высоких числах f, что приводит к снижению эффективности фракционирования. В целом, это исследование дает существенное представление о влиянии f-числа на гистотрипсию внутреннего порога, что поможет направить разработку гистотрипсии внутреннего порога для конкретных клинических применений.

Ключевые слова: Гистотрипсия, F-число, кавитация, внутренний порог, поведение пузыря (<20 мкс) ультразвуковые импульсы при низких рабочих циклах (<1%) (Parsons et al. , 2006a; Roberts et al. , 2006; Xu et al. , 2004). Гистотрипсия зависит от инициирования и поддержания кавитационного пузырькового облака для механического фракционирования ткани (Parsons et al., 2006а; Xu et al. , 2005; Xu et al. , 2004). При достаточно высоком давлении и дозе гистотрипсия может полностью фракционировать мягкие ткани в бесклеточный жидкий гомогенат, индуцируя очень большие напряжения в соседних тканевых структурах (Парсонс и др. , 2006a; Влайсавлевич и др. , 2014a; Xu и др. др. , 2005; Влайсавлевич и др. , 2016d). Гистотрипсия в настоящее время изучается для многих клинических применений, когда желательно неинвазивное удаление ткани, включая доброкачественную гиперплазию предстательной железы (Hempel et al., 2011; Робертс и др. , 2014), камни в почках (Duryea et al. , 2011), тромбоз глубоких вен (Maxwell et al. , 2011a; Zhang et al. , 2015), врожденный порок сердца (Owens et al. , 2011; Сюй и др. , 2010) и рака (Styn и др. , 2010; Влайсавлевич и др. , 2016c; Влайсавлевич и др. , 2013b).

Гистотрипсические пузырьковые облака могут быть созданы с помощью трех механизмов, называемых гистотрипсией с ударным рассеянием, гистотрипсией кипения и гистотрипсией с внутренним порогом. В гистотрипсии методом ударного рассеяния используется многоцикловый импульс гистотрипсии (~ 3–20 циклов) при высоком давлении ( p– = 10–28 МПа) для образования пузырькового облака за счет рассеяния ударной волны от единичных или редких начальных пузырьков, расширяющихся в течение начальные циклы импульса (Максвелл и др. , 2010a; Максвелл и др. , 2011b; Влайсавлевич и др. , 2014b). В гистотрипсии кипения используются гораздо более длинные импульсы (> 5000 циклов) при умеренной интенсивности ( p- = 8–14 МПа) для создания пузырькового облака гистотрипсии посредством кипения, вызванного ударной волной (Simon et al., 2012 г .; Wang et al. , 2013). В гистотрипсии с внутренним порогом один импульс (≤2 цикла) с одной доминирующей фазой отрицательного давления при очень высоком давлении используется для формирования пузырькового облака непосредственно из-за отрицательного давления падающей волны (Lin et al. , 2014; Максвелл и др. , 2013; Влайсавлевич и др. , 2015b). При использовании коротких импульсов для внутренней пороговой гистотрипсии инициирование кавитации зависит от амплитуды и продолжительности приложенного отрицательного давления, а также от свойств среды (Vlaisavljevich et al., 2015а; Влайсавлевич и др. , 2016а; Влайсавлевич и др. , 2016b; Влайсавлевич и др. , 2015b; Максвелл и др. , 2013; Влайсавлевич и др. , 2013а). В предыдущей работе был измерен внутренний порог мягких тканей и тканевых фантомов на водной основе, который составлял ~ 25–30 МПа на ультразвуковых частотах от 345 кГц до 3 МГц (Maxwell et al. , 2013; Vlaisavljevich et al. , p. 2015b). Когда пиковое отрицательное давление превышает этот внутренний порог, это приводит к образованию пузырькового облака, соответствующего части фокальной области выше внутреннего порога, что позволяет точно контролировать размер результирующего поражения гистотрипсии (Lin et al. , 2014; Влайсавлевич и др. , 2015b; Влайсавлевич и др. , 2015c; Zhang et al. , 2015). Однако, хотя размер пузырькового облака увеличивается при более высоком давлении, отдельные пузырьки по всему облаку кажутся одинаковыми по размеру, приблизительно совпадающими с размером пузырьков, образующихся непосредственно выше внутреннего порога, вероятно, из-за процесса насыщения давлением, вызванного пузырьками. что происходит при образовании каждого пузыря (Vlaisavljevich et al., 2015c).

Несмотря на то, что предыдущая работа позволила получить существенное представление о процессе создания кавитации с использованием метода внутреннего порога, в большинстве этих исследований использовались высокофокусированные (т.е. число f <0,6) преобразователи. Понимание влияния числа f на внутренний порог гистотрипсии и поведение кавитационного пузырькового облака имеет важное значение для развития гистотрипсии для различных клинических приложений. Хотя не ожидается, что внутренний порог существенно изменится с f-числом, мы предполагаем, что размер и форма пузырьковых облаков будут соответствовать размеру и форме фокальной зоны, превышающей внутренний порог, которые, как ожидается, будут меняться с f-числом. .На основе процесса насыщения давлением, вызванного пузырьками, описанного в нашем предыдущем исследовании (Vlaisavljevich et al. , 2015c), мы также предполагаем, что более низкие f-числа будут создавать более плотные пузырьковые облака (т. Е. Большее количество пузырьков на площадь), чем более высокие f-числа и размер отдельных пузырьков в облаке останется одинаковым. Наконец, мы предполагаем, что более низкие числа f будут более эффективными при фракционировании ткани, чем более высокие числа f из-за вышеупомянутого уменьшения плотности пузырьков при более высоких числах f.

Чтобы проверить эти гипотезы, в данной работе исследуется влияние числа f на внутренний порог гистотрипсии и поведение облака кавитационных пузырьков с использованием матричного преобразователя из 235 элементов с частотой 500 кГц, при этом эффективное f-число преобразователя варьируется путем изменения активного элементы в массиве. Используя этот преобразователь с одной решеткой, мы можем исследовать влияние числа f без изменения каких-либо других свойств (например, акустической частоты, типа элемента, расстояния между элементами, конструкции / конструкции преобразователя и т. Д.), что позволяет исследовать эффекты числа f в хорошо контролируемом исследовании. Эффективное f-число преобразователя варьировалось от 0,51 до 0,89 для экспериментов с кавитацией, и результирующая активность кавитации контролировалась с помощью пассивного обнаружения кавитации и высокоскоростной оптической визуализации. Этот диапазон f-числа был выбран для охвата общего диапазона датчиков гистотрипсии, которые в настоящее время разрабатываются для клинических применений с использованием гистотрипсии с внутренним порогом. Пока f-числа> 0.89 не были исследованы из-за отсутствия выходного давления (то есть невозможно достичь внутреннего порога), ожидается, что тенденции, наблюдаемые в этом исследовании, будут репрезентативными для всего диапазона f-чисел, которые могут использоваться в гистотрипсии. В целом, результаты этого исследования дадут существенное представление о влиянии числа f на внутренний порог гистотрипсии и будут иметь важное значение для разработки датчиков гистотрипсии для конкретных клинических применений.

Методы

Подготовка образца

Агарозные фантомы были использованы для обеспечения хорошо контролируемой вязкоупругой среды для этого исследования.Тканевые фантомы, содержащие 1% агарозы (мас. / Об.), Получали путем медленного смешивания порошка агарозы (Agarose Type VII, Sigma-Aldrich, Сент-Луис, Миссури, США) с физиологическим раствором (0,9% хлорид натрия, Hospira, Lake Forest, Illinois, USA) нагревали до температуры выше 70 ° C при перемешивании до тех пор, пока гель не стал полностью прозрачным. Растворы агарозы дегазировали в частичном вакууме (~ 20 кПа, абсолютный) в течение 30 минут перед тем, как смеси агарозы выливали в прямоугольные держатели из поликарбоната и помещали в холодильник при 4 ° C, чтобы дать раствору затвердеть.Акустические и механические свойства фантома ткани агарозы были охарактеризованы в нашей предыдущей работе (Maxwell et al. , 2010b, Vlaisavljevich et al. , 2015c), с результатами, близкими к результатам, наблюдаемым в ткани. Например, ранее измеренный модуль Юнга фантома из 1% агарозной ткани составлял 21,7 кПа (Vlaisavljevich et al. , 2015c), что близко к модулям Юнга мягких тканей, таких как печень, почки, сердце. мышцы, кожа и язык, которые колеблются от ~ 6 до 25 кПа (Duck, 1990; Yamada, 1973).

Для экспериментов по фракционированию клеток были приготовлены тканевые фантомы со слоем красных кровяных телец (RBC) с использованием бычьих RBC в 0,9% изотоническом физиологическом растворе и 1% растворе агарозы (Maxwell et al. , 2010b). Свежую бычью кровь получали с местной бойни и добавляли к раствору антикоагулянта цитратфосфат-декстрозы (CPD) (Sigma-Aldrich Co., Сент-Луис, Миссури, США) с соотношением CPD-крови к крови 1: 9. мл. Цельную кровь отделяли на центрифуге при 3000 об / мин в течение 10 мин. Плазма и белая лейкоцитная пленка были удалены, а эритроциты сохранены для добавления в фантом.Для приготовления фантома эритроцитов начальный слой 1% агарозной смеси был залит в прямоугольный корпус из поликарбоната, чтобы заполнить его половину при 37 ° C. Корпус помещали в холодильник при 4 ° C, чтобы дать агарозе остыть и затвердеть. Оставшийся раствор хранили при 37 ° C. Небольшое количество раствора агарозы смешивали с эритроцитами (5% эритроцитов об. / Об.). Рамку с затвердевшей агарозой вынули из холодильника и вылили тонкий слой раствора эритроцитов-агарозы на поверхность геля, чтобы вся поверхность покрылась тонким слоем.Через 5 мин слой эритроцитов-агарозы затвердел, и оставшийся раствор агарозы без эритроцитов вылили, чтобы полностью заполнить рамку. Эта процедура создавала тонкий слой эритроцитов, подвешенных в центре фантома агарозы.

Генерация ультразвуковых импульсов

Импульсы гистотрипсии генерировались с использованием 235-элементного полусферического преобразователя с частотой 500 кГц, погруженного в резервуар для воды, заполненный дегазированной водой при комнатной температуре. Матричный преобразователь имел общий диаметр апертуры 30 см и фокусное расстояние 15 см.Элементы преобразователя, заполняющие решетку, представляли собой плоские уложенные друг на друга пьезокерамические диски диаметром 20 мм с центральными частотами 500 кГц. Датчик был сконструирован в нашей лаборатории с использованием метода быстрого 3D-прототипирования, как описано в предыдущем исследовании (Kim et al. , 2014). Элементы приводились в действие с помощью специального 235-канального высоковольтного генератора импульсов собственной разработки, способного подавать короткие (≤2 акустических цикла) ультразвуковые импульсы высокой амплитуды во время лечения. Генератор высоковольтных импульсов управлялся с помощью специального цифрового генератора импульсов, который позволял независимо запускать каждый канал массива.Для экспериментов с кавитацией эффективное f-число варьировалось от 0,51 до 0,89 путем изменения активных колец в массиве, как показано на рис. Показанные на рисунке f-числа выше 0,89 (т.е. 1,15–3,34) не использовались для экспериментов по кавитации из-за невозможности создания достаточно высокого давления. Однако эти более высокие числа f использовались для сравнений калибровки давления, как обсуждается в следующем разделе.

F-число было изменено путем изменения активных колец в 235-элементном матричном преобразователе гистотрипсии.Для кавитационных экспериментов f-число варьировалось от 0,51 до 0,89.

Калибровка фокусного давления

Выходное акустическое давление в фокусе преобразователя для каждого условия f-числа измерялось в дегазированной воде с помощью встроенного оптоволоконного гидрофона (FOPH) (Parsons et al. , 2006b). ). При пиковом отрицательном давлении выше ~ 17 МПа акустический выход невозможно измерить напрямую из-за генерации кавитации на конце волокна. Более высокие давления оценивались двумя методами.Сначала преобразователь был разделен на четыре субапертуры (то есть четыре квадранта), и давления, создаваемые всей решеткой, были оценены путем суммирования давлений из четырех субапертурных измерений. показывает пример суммированных форм акустических волн для f-чисел, используемых в экспериментах по кавитации, при суммарном пиковом отрицательном давлении, p _SUM , ~ 25 МПа. По мере увеличения числа f отношение пикового положительного давления к пиковому отрицательному давлению увеличивалось из-за эффектов нелинейного распространения, что приводило к более сильным колебаниям волн при более высоких числах f ().Пиковое отрицательное давление как функция управляющего напряжения для каждого числа f сравнивалось для прямых измерений давления (все элементы), p _DIR , и суммированных измерений давления под апертурой, p _SUM , с результатами, показанными в. При более высоких управляющих напряжениях p _SUM значительно завышает давление по сравнению с p _DIR , причем эти эффекты наиболее очевидны для условий с наибольшим числом f, когда p _DIR можно измерить даже при самые высокие управляющие напряжения ().Завышенная оценка p _SUM при более высоких управляющих напряжениях предполагает, что метод суммирования не позволяет точно измерить акустическое давление, вероятно, из-за неспособности метода суммирования уловить эффекты нелинейного распространения. В результате был использован второй метод оценки давления для учета эффектов нелинейного распространения, p _EST . В этом подходе полиномиальная линия тренда соответствовала точкам данных p _DIR , измеренным при f-числе 1.69. Затем эта линия тренда была масштабирована с использованием простого мультипликативного скаляра для всех других f-чисел, чтобы учесть различное количество элементов, используемых в каждом условии (), с результатами, показывающими близкое соответствие между p _EST и p _DIR измерения при всех f-числах (). Этот метод оценки давления был дополнительно подтвержден кавитационными экспериментами, которые показали близкое соответствие между прогнозируемыми и измеренными результатами при использовании p _EST .Все заявленные значения давления, использованные в экспериментах по кавитации, были взяты с использованием p _EST .

Пример суммированных форм акустических сигналов, создаваемых гистотриптическим преобразователем с частотой 500 кГц для f-чисел в диапазоне от 0,51 до 0,89 при суммарном пиковом отрицательном давлении, p _SUM , ~ 25 МПа.

На графиках показано сравнение акустических давлений, измеренных для каждого f-числа, в зависимости от управляющего напряжения для прямых измерений давления ( p _DIR ), суммарные измерения давления в субапертуре ( p _SUM ), и расчетные уровни давления, спрогнозированные с учетом эффектов нелинейного распространения ( p _EST ).Значения давления, указанные для экспериментов с кавитацией, были взяты с использованием p _EST .

Обнаружение кавитации с использованием оптического изображения

Высокоскоростное оптическое отображение использовалось в качестве метода обнаружения и визуализации облака кавитационных пузырьков для экспериментов с порогом кавитации и экспериментов по сравнению пузырьковых облаков (). Высокоскоростная 1-мегапиксельная ПЗС-камера (Phantom V210, Vision Research, Уэйн, Нью-Джерси, США) была совмещена с фокусом преобразователя через оптическое окно сбоку преобразователя. Камера освещалась непрерывным источником белого света. Камера была сфокусирована с помощью линзы с макро-сильфоном (Tominon 1: 4,5, F = 105 мм; Kyocera, Киото, Япония), что дало полученным изображениям разрешение приблизительно 8,9 мкм на пиксель. Камера запускалась для записи одного изображения для каждого приложенного импульса в момент времени через 10 мкс после того, как импульс достиг фокального центра. Эта временная задержка была выбрана, чтобы позволить импульсу давления пройти по всей фокальной зоне и позволить любым кавитационным пузырькам образоваться до захвата изображения без помех от эффекта Шлирена, вызванного гистотриптическим импульсом, проходящим через фокальную область.Время экспозиции камеры составляло 5 мкс для каждого записанного изображения. После получения изображения теневых графов были преобразованы из оттенков серого в двоичные с помощью порога интенсивности, определяемого интенсивностью фона, с использованием программного обеспечения для обработки изображений (MATLAB; The Mathworks, Натик, Массачусетс, США). Пузыри были обозначены как любые черные области> 5 пикселей. Для пороговых экспериментов регистрировалось количество кадров, содержащих кавитационные пузыри, и доля всех кадров (из 100), для которых была обнаружена кавитация, определялась как вероятность кавитации.

Импульсы гистотрипсии подавались на тканевые фантомы с использованием преобразователя гистотрипсии 500 кГц. Кавитация контролировалась с помощью высокоскоростной оптической визуализации и пассивного обнаружения кавитации с использованием одного из элементов терапевтического преобразователя.

Пассивное обнаружение кавитации (PCD)

В дополнение к высокоскоростной визуализации, акустический метод также использовался для определения кавитации в фокальной зоне для пороговых экспериментов, следуя ранее установленному методу (Maxwell et al., 2013; Влайсавлевич и др. , 2015b). Поскольку использование изображения пузырьков, сделанного в один момент времени, является ограничением, метод PCD позволяет отслеживать кавитацию в течение гораздо более длительного периода времени после прохождения импульса. Для каждого эксперимента один из терапевтических элементов преобразователя также использовался для приема сигналов акустической эмиссии для PCD для обнаружения присутствия кавитации в фокальной области (). Площадь поверхности элемента, используемого для ПКА, составляла 3,14 см ² .Сигнал PCD был подключен к осциллографу (LT372; Лекрой, Честнат-Ридж, Нью-Йорк, США) с временным окном, выбранным для регистрации обратного рассеяния терапевтического импульса от кавитационных пузырьков, что примерно в два раза превышало время пролета очага. длина преобразователя. Регистрация PCD длилась 100 мкс, что позволило обнаружить сигнал обратного рассеяния терапевтического импульса от кавитационных пузырьков. Чтобы определить, возникла ли кавитация во время импульса, сигнал, генерируемый обратным рассеянием падающего импульса из фокуса, был проанализирован в соответствии с методом, использованным в предыдущем исследовании, с интегрированным частотным спектром мощности ( S _PCD ) сигнала обратного рассеяния. используется как мера того, произошла ли кавитация (Maxwell et al., 2013). Этот метод позволил количественно определить, был ли сигнал выше порога кавитации, на основе сравнения с базовыми сигналами, измеренными при низких амплитудах давления, когда кавитации не было.

Расчет и сравнение внутреннего порога

Для сравнения влияния числа f на внутренний порог гистотрипсии импульсы гистотрипсии с одной доминирующей фазой отрицательного давления () применялись к фантомам агарозной ткани (1% мас. / Об.), Помещенным в геометрическая фокусировка матричного преобразователя из 235 элементов.Импульсы гистотрипсии применялись с частотой повторения импульсов (PRF) 0,5 Гц. PRF поддерживалась на низком уровне, чтобы свести к минимуму вероятность того, что кавитация от одного импульса изменит вероятность кавитации в последующем импульсе (Maxwell et al. , 2013). Кроме того, фокус перемещался для каждого импульса на 1 мм поперек направления распространения звука в сетке 10 × 10 для каждого уровня давления, чтобы минимизировать эффекты кавитационного разрушения твердого образца, изменяющего вероятность кавитации. На каждом испытанном уровне давления на образец подавалось 100 импульсов для каждой серии экспериментов.

Вероятность наблюдения кавитации, P _cav , следует сигмовидной функции, заданной как

P (p -) = 12 + erf (p — pHIT2σ2)

(E1)

, где erf — функция ошибок, p _HIT — отрицательное давление, при котором P _cav = 0,5, σ — это переменная, связанная с шириной перехода между P _cav = 0 и P _cav = 1, где ± σ дает разницу в давлении примерно от P _cav = 0.От 15 до P _cav = 0,85 для посадки. Внутренний порог для каждого условия, P _HIT , определяется как p- , соответствующий P _cav = 0,5, как вычислено с помощью аппроксимации кривой. Аппроксимация кривой для всех наборов данных была выполнена с использованием программы аппроксимации кривой OriginLab (OriginPro 9. 1; OriginLab Corporation, Нортгемптон, Массачусетс, США). Подгоночные кривые для всех условий анализировали статистически, чтобы определить, существенно ли отличаются друг от друга различия в значениях p _HIT .Стандартные ошибки для p _HIT были оценены ковариационной матрицей с использованием дельта-метода (Hosmer and Lemeshow, 1992). Кривые сравнивали с использованием двухвыборочного t-критерия со статистической t (pint1-pint2, SE12 + SE22) с доверительным интервалом 95%. Результаты считались статистически значимыми при p <0,05. Обратите внимание, что стандартная ошибка не включает погрешность измерения абсолютного давления по результатам измерения гидрофона или оценок калибровки, а только погрешность аппроксимации.

Сравнение плотности пузырькового облака и размера пузырька

Эффект f-числа на «плотность пузырька» и индивидуальный размер пузырьков сравнивался для пузырьковых облаков, созданных с помощью f-чисел 0,51, 0,54, 0,58, 0,64, 0,73 и 0,89 с использованием оптические изображения пузырьковых облаков, полученные с помощью высокоскоростной ПЗС-камеры. Диаметр отдельных пузырьков, генерируемых каждым числом f, измерялся для каждого условия при уровне давления непосредственно выше внутреннего порога и с временной задержкой 10 мкс после того, как импульс достигал фокального центра, что позволило лучше измерить размер отдельных пузырьков.Следует отметить, что временная задержка 10 мкс не соответствует максимальному радиусу пузырька, а скорее является относительным сравнением между размером пузырька для всех условий f-числа в заданный момент времени после прихода импульса. Влияние числа f на «плотность пузырьков» внутри пузырькового облака сравнивалось путем измерения количества пузырьков на единицу площади внутри пузырьковых облаков, созданных с использованием различных f-чисел. Стоит отметить, что стало труднее идентифицировать отдельные пузырьки внутри пузырьковых облаков, образованных при более низких числах f, из-за чрезвычайно высокой «плотности пузырьков» в этих случаях, поэтому возможно, что эти меры могут недооценивать фактическую плотность пузырьков в эти случаи. Как для сравнения размера пузырьков, так и для сравнения «плотности пузырьков» для каждого условия использовался размер выборки, равный 10. Результаты были нанесены на график в виде среднего значения ± стандартное отклонение и сравнены с использованием t-критерия Стьюдента с поправкой Бонферрони. Статистически значимыми считались значения P <0,05.

Размеры пузырькового облака: предсказанные и измеренные

Ожидаемый размер пузырькового облака был спрогнозирован для каждого условия f-числа с использованием одномерных профилей пучка и экспериментально измеренных внутренних пороговых значений, p _HIT .Одномерные профили пучка для каждого f-числа были измерены с помощью высокочувствительного пулевого гидрофона (модель HGL-200, Onda Corp., Саннивейл, Калифорния, США). Одномерные профили пучка в поперечном, вертикальном и осевом направлениях были измерены путем сканирования гидрофона в диапазоне 50 мм с шагом 0,25 мм. Для заданного числа f напряжение решетки было выбрано таким, чтобы пиковое отрицательное фокусное давление составляло приблизительно 1 МПа. показаны продольные и поперечные одномерные профили пучка для каждого числа f, использованного в кавитационных экспериментах.Одномерные профили пучка для вертикального направления (не показаны) были аналогичны показанным для бокового направления. Во всех направлениях наблюдалось значительное увеличение ширины луча -6 дБ с увеличением числа f (). Например, ширина луча -6 дБ в поперечном направлении составляла 1,55 мм, 1,80 мм, 1,95 мм, 2,20 мм, 2,45 мм и 2,95 мм для f-чисел 0,51, 0,54, 0,58, 0,64, 0,73 и 0,89 соответственно. Точно так же ширина луча -6 дБ в осевом направлении составляла 3,3 мм, 4,15 мм, 5,05 мм, 6.75 мм, 10,1 мм и 15,0 мм для чисел f 0,51, 0,54, 0,58, 0,64, 0,73 и 0,89 соответственно

Осевые (слева) и боковые (справа) профили луча 1D для каждого f -число, используемое в экспериментах по кавитации. Результаты показали значительное увеличение ширины луча -6 дБ с увеличением числа f.

Чтобы предсказать размер пузырькового облака для каждого набора экспериментальных параметров (т. е. число f, p _EST ), одномерные профили пучка были нормированы на пиковое давление в фокусе (), а затем был оценен профиль пучка. полученный путем умножения нормализованного одномерного профиля пучка на p _EST ().Расчетный профиль луча использовался для прогнозирования ожидаемого размера пузырькового облака с использованием внутреннего порога, p _HIT , измеренного экспериментально для каждого числа f (), с областью выше p _HIT , записанной как прогнозируемое облако. размер. Прогнозируемый размер пузырькового облака был рассчитан в осевом и поперечном направлениях для всех экспериментальных условий и сравнен с размерами облака, измеренными экспериментально с использованием оптических изображений. Размер образца из 10 пузырьковых облаков использовался для измерения размеров облаков в осевом и поперечном направлениях для каждого набора экспериментальных условий, при этом результаты были представлены как среднее значение ± стандартное отклонение.

Размер пузырькового облака был предсказан с использованием одномерных профилей луча. (A) Профиль пучка 1D был нормирован на давление в фокусе. (B) Расчетный профиль пучка затем был получен путем умножения нормализованного профиля пучка на p _EST для данного набора экспериментальных условий. (C) Размер облака был предсказан с использованием внутреннего порога, p _HIT , измеренного экспериментально для каждого числа f, с областью выше p _HIT , записанной как предсказанный размер облака.

Фантомная абляция эритроцитов

Фантомы из агарозного геля со встроенным слоем эритроцитов использовали для характеристики фракционирования клеток, индуцированного гистотрипсией, для различных условий числа f. Фракционирование эритроцитов меняет цвет встроенного клеточного слоя с непрозрачно-красного на полупрозрачный по мере лизиса эритроцитов, что позволяет напрямую визуализировать процесс фракционирования, индуцированный гистотрипсией (Максвелл и др. , 2010b; Лин и др. , 2014; Влайсавлевич и др., 2016а; Влайсавлевич и др. , 2013а; Wang et al. , 2012). Предыдущие исследования также показали, что поражение, визуализированное на фантомах эритроцитов, похоже на поражение, образованное в ткани, идентифицированной гистологическим путем (Maxwell et al. , 2010b; Lin et al. , 2014; Wang et al. , 2012). ). Фокус матричного преобразователя 500 кГц был выровнен по центру фантомного слоя эритроцитов, и было применено 250 импульсов гистотрипсии при PRF, равном 0.5 Гц. Облако пузырьков и результирующее фракционирование клеток регистрировались с помощью высокоскоростной оптической визуализации после каждого импульса (). Высокоскоростная камера была сфокусирована на слой красных кровяных телец и подсвечена непрерывным источником света. Камера запускалась для записи двух изображений для каждого приложенного импульса, одно через 10 мкс после того, как импульс достиг фокуса, чтобы визуализировать активность пузырьков, и другой кадр между импульсами, через 1 секунду после каждого импульса, для оценки повреждения ткани. Время экспозиции камеры составляло 20 мкс. Пузырьки выглядели как черные области на теневом изображении, и фракционирование эритроцитов визуализировалось, поскольку эритроциты становились прозрачными после фракционирования.Фракцию эритроцитов сравнивали между фантомами, обработанными с использованием f-чисел 0,51, 0,58, 0,73 и 0,89. Изображения Shadowgraph были преобразованы из оттенков серого в двоичные с помощью порога интенсивности с использованием программного обеспечения для обработки изображений (MATLAB; The Mathworks, Natick, MA, USA), и площадь поражения после каждого импульса рассчитывалась путем суммирования пикселей внутри фракционированной области. Площадь поражения дополнительно нормализовали к общей площади зоны обработки (то есть общей площади пузырьковых облаков, измеренной в предыдущем разделе), в результате чего была получена нормализованная площадь поражения.Для каждого экспериментального условия была нанесена нормализованная площадь поражения как функция количества импульсов. Для каждого условия использовали размер образца из 4 тканевых фантомов с результатами, нанесенными на график как среднее ± стандартное отклонение.

Результаты

Внутренний порог в сравнении с F-числом

Внутренний порог сравнивался для шести f-чисел в диапазоне 0,51–0,89. Для каждого условия эксперимента кавитационные пузыри наблюдались на высокоскоростной камере при превышении определенного отрицательного давления (,).По мере дальнейшего увеличения давления пузырьки визуализировались на все большей площади с большим количеством пузырьков, присутствующих в фокальной области (,), аналогично поведению пузырьковых облаков с внутренним порогом, наблюдаемым в предыдущих исследованиях (Lin et al. , 2014; Максвелл и др. , 2013; Влайсавлевич и др. , 2015b; Влайсавлевич и др. , 2015c). В дополнение к высокоскоростной визуализации, кавитация также отслеживалась с помощью одного из элементов терапевтического преобразователя для PCD в соответствии с ранее установленным методом, с результатами, показывающими близкое соответствие между методами оптической визуализации и методов обнаружения PCD. Например, и покажите пример оптических изображений и сигналов PCD, снятых для f-чисел 0,51 и 0,89 соответственно. Когда на высокоскоростных изображениях возникала кавитация, сигнал PCD представлял собой многоцикловую вспышку значительно увеличенной амплитуды с центральной частотой, близкой к частоте терапевтического преобразователя. Когда на камере не наблюдалось кавитации, амплитуда сигнала PCD была небольшой.

На изображениях показаны образцы результатов PCD и оптического изображения для импульсов, подаваемых с использованием числа f, равного 0.51 при p _EST в диапазоне от 25,8 МПа до 41,8 МПа. Временной (вверху) и частотный (средний) сигналы PCD показали хорошее согласие с высокоскоростными оптическими изображениями кавитации (внизу).

На изображениях показаны образцы результатов PCD и оптического изображения для импульсов, применяемых с использованием f-числа 0,89 при p _EST в диапазоне от 25,6 МПа до 31,3 МПа. Временной (вверху) и частотный (средний) сигналы PCD показали хорошее согласие с высокоскоростными оптическими изображениями кавитации (внизу).

Внутренний порог, p _HIT , для всех экспериментальных условий сравнивали с использованием метода аппроксимации кривой и статистического анализа, описанных выше. Сравнение влияния числа f на p _HIT продемонстрировало аналогичную функцию вероятности кавитации в зависимости от давления для условий, без заметной тенденции в p _HIT , наблюдаемой при увеличении числа f (). Результаты полного порога кавитации показаны на. p _HIT , измеренные для всех условий, находились в диапазоне от 27,2 ± 0,3 МПа (число f: 0,58) до 30,2 ± 0,4 МПа (число f: 0,73). Статистический анализ не показал значимых различий в p _HIT при разных f-числах (p> 0,05), за исключением p _HIT для f-числа 0,73, которое было значительно выше (p < 0,05), чем p _HIT при всех других f-числах. Также стоит отметить, что отчетливое пороговое поведение наблюдалось для всех экспериментальных условий, без заметной тенденции в σ _{, среднее значение} , наблюдаемое с увеличением числа f.Значения σ _{среднее} варьировались от 0,4–1,8 ().

Кривые вероятности (n = 3) для всех f-чисел. Результаты показывают отчетливое пороговое поведение для всех условий без заметных тенденций в p _HIT , наблюдаемых с увеличением числа f.

Таблица 1

В таблице показаны значения внутреннего порога гистотрипсии, p _HIT , рассчитанные по подобранным кривым для каждого образца, а также средние значения для p _HIT и σ.Все значения указаны для давления в МПа.

F-номер	P HIT (1)	P HIT (2)	P HIT (3)	P HIT среднее)	σ (среднее)
0,51	28,34	28,87	27,26	28,2	1,7
0,54	27. 29	27,97	28,95	28,1	1,4
0,58	27,25	26,89	27,56	27,2	0,8
28,5	1,8
0,73	30,64	29,92	29,96	30,2	1,2
0. 89	27,43	27,02	27,35	27,3	0,4

Плотность пузырькового облака и размер пузырька

Для всех f-чисел кавитационные пузырьковые облака наблюдались только при давлениях, близких и превышающих внутреннюю гистограмму. порог, p _HIT , без кавитационных облаков, наблюдаемых при более низких амплитудах (). Количественная оценка размера отдельных пузырьков, образующихся непосредственно над внутренним порогом при различных f-числах (т.е. вторая колонка в) не показала значительного изменения (p> 0,05) размера пузырьков с числом f (), при этом средний диаметр пузырьков, измеренный, составлял 308 ± 46 мкм, 299 ± 40 мкм, 296 ± 34 мкм, 322 ± 54 мкм. , 284 ± 58 мкм и 311 ± 50 мкм для f-чисел 0,51, 0,54, 0,58, 0,64, 0,73 и 0,89 соответственно. Поскольку p _EST был увеличен выше p _HIT для данного числа f, пузырьковые облака визуализировались во все большей области с большим количеством пузырьков, присутствующих в фокальной области, аналогично предыдущим исследованиям (Максвелл et al., 2013; Влайсавлевич и др. , 2015b; Влайсавлевич и др. , 2015c). Сравнение внешнего вида пузырьковых облаков, сформированных при различных значениях f-числа, показало значительное уменьшение «плотности пузырьков» внутри облака (то есть количества пузырьков в заданной области) для более высоких чисел f (). При самых низких f-числах были созданы плотные пузырьковые облака с четко разграниченными границами (, верхние строки). Для сравнения, более диффузные пузырьковые облака с менее разграниченными границами наблюдались при самых высоких числах f (, нижние строки).Количественная оценка «плотности пузырьков», наблюдаемой при различных значениях f-числа, показала значительное уменьшение «плотности пузырьков» с увеличением числа f (), при этом измеренные плотности составили 39,6 ± 3,8 пузырьков / мм ² , 24,2 ± 2,9 пузырьков / мм ² , 12,2 ± 1,6 пузыря / мм ² , 4,0 ± 0,6 пузыря / мм ² , 1,6 ± 0,4 пузыря / мм ² и 1,5 ± 0,3 пузыря / мм ² для f-чисел 0,51, 0,54, 0,58, 0,64, 0,73 и 0,89 соответственно. Все различия в «плотности пузырьков» между f-числами были значительными (P <0.05), за исключением разницы между f-числами 0,73 и 0,89 (p = 0,18). Открытие того факта, что более высокие значения f приводят к образованию пузырьковых облаков с более низкой «плотностью пузырьков», подтверждает нашу гипотезу и, вероятно, объясняется процессом насыщения давлением, вызванным пузырьками, вовлеченным в внутреннее пороговое зарождение гистотрипсии (Vlaisavljevich et al. , 2015c). , который предсказывает, что более плотные пузырьковые облака образуются при меньших f-числах из-за более высокой скорости увеличения давления в фокальной области (). Это объяснение дополнительно подтверждается наблюдением, что различия в «плотности пузырьков» при разных f-числах оказались наиболее значительными в осевом направлении, при этом облако пузырьков было более рассредоточенным (т.е. менее плотный) в осевом направлении по сравнению с боковым направлением (), как и следовало ожидать на основе одномерных профилей пучка ().

На изображениях показаны характерные пузырьковые облака, созданные при всех f-числах для селективного p _EST .

(A) Сравнение диаметров отдельных пузырьков, измеренных непосредственно выше p _HIT для каждого числа f, не показало значительных различий в размере пузырьков. (B) Сравнение «плотности пузырьков» внутри пузырьковых облаков, созданных с различными числами f, показало значительное уменьшение «плотности пузырьков» с увеличением числа f.

Размер пузырькового облака: прогнозируемый и измеренный

Для проверки гипотезы о том, что образуются пузырьковые облака с собственным порогом гистотрипсии, соответствующие области фокуса выше внутреннего порога, p _HIT , размер пузырькового облака в осевом и поперечные направления были спрогнозированы для каждого числа f с использованием одномерных профилей осевого пучка () и p _HIT , измеренных при различных числах f (), как описано в Методах и показано в.Для всех f-чисел прогнозируемый размер пузырьковых облаков в боковом () и осевом () направлениях увеличивался с увеличением p _EST , что соответствовало экспериментальным тенденциям, которые показали, что более крупные пузырьковые облака образовывались при увеличении p _EST () . Количественное сравнение прогнозируемых и измеренных размеров пузырьковых облаков показало близкое совпадение как в латеральном (), так и в осевом () направлениях для всех f-чисел, что подтверждает гипотезу о том, что собственные пороговые пузырьковые облака образуются в соответствии с областью фокуса выше внутреннего порог.В большинстве случаев средний размер пузырькового облака, измеренный в экспериментах, отклонялся от прогнозируемого размера пузырькового облака на <25%, за исключением этого, в основном, для пузырьковых облаков, генерируемых близко к p _HIT , где размер индивидуума пузырьки были большими по сравнению с размером фокальной области выше внутреннего порога. Стоит отметить, что стандартные отклонения в размерах пузырьковых облаков, измеренные экспериментально, были больше при более высоких числах f по сравнению с более низкими числами f, которые более воспроизводимо генерировали четко определенные пузырьковые облака с резко разграниченными границами, которые соответствовали всей области выше собственного порог.

На графиках показан размер пузырькового облака в поперечном направлении по сравнению с прогнозируемым размером пузырькового облака, измеренным с использованием одномерных поперечных профилей пучка. Результаты показывают близкое соответствие между предсказанным и измеренным размером пузырькового облака для всех f-чисел.

На графиках показан размер пузырькового облака в осевом направлении по сравнению с прогнозируемым размером пузырькового облака, измеренным с использованием одномерных профилей осевого пучка.Результаты показывают близкое соответствие между предсказанным и измеренным размером пузырькового облака для всех f-чисел.

Фантомная абляция эритроцитов

Фантомы ткани агарозы, залитые слоями эритроцитов, использовали для сравнения гистотрипсической абляции для f-чисел 0,51, 0,58, 0,73 и 0,89. Для всех f-чисел поврежденные области обнаруживались после каждого импульса, причем размер поврежденной области увеличивался с увеличением числа импульсов (). При самых низких значениях f (т.е. 0,51 и 0,58) внутри фантомов эритроцитов на каждом импульсе генерировались плотные пузырьковые облака, в результате чего очаги, казалось, подвергались гомогенному лечению и обладали гладкой, четко определенной границей между фракционированным поражением и неповрежденным. Эритроциты без остаточных неповрежденных участков внутри зоны обработки ().При более высоких числах f (0,73 и 0,89) внутри фантомов эритроцитов образовывались менее плотные пузырьковые облака, что приводило к повреждениям с неровной границей и остаточным неповрежденным участкам внутри зоны обработки после 250 импульсов (). Этот эффект был наиболее выражен для самого высокого протестированного числа f, 0,89, при котором поражение не было полностью фракционировано после 250 импульсов ().

На изображениях показаны кавитационные пузырьковые облака (темные) и гистотрипсийные образования (белые), образовавшиеся в фантомах эритроцитов (серые), с использованием f-числа 0.51, 0,58, 0,73 и 0,89.

Сравнение эффективности абляции при гистотрипсии для различных значений f-числа продемонстрировало значительное увеличение эффективности лечения для более низких f-чисел. показывает количественное сравнение нормализованной площади поражения как функции числа импульсов для фантомов эритроцитов (n = 4), обработанных с использованием f-чисел 0,51, 0,58, 0,73 и 0,89. Нормализованная площадь поражения увеличивалась быстрее с каждым импульсом для меньших f-чисел (). Например, количество импульсов, необходимых для фракционирования 50% зоны обработки, составляло 14.5 ± 9,5, 37,5 ± 19,9, 101,0 ± 30,9 и 209,3 ± 17,4 для f-чисел 0,51, 0,58, 0,73 и 0,89 соответственно. Эта разница соответствует более чем 14-кратному увеличению эффективности лечения между самым низким (0,51) и самым высоким (0,89) испытанным f-числом. После 250 импульсов полное фракционирование зоны обработки было достигнуто только для условий с более низким числом f (т.е. 0,51 и 0,58), в то время как более высокие числа f дали 79,9 ± 5,5% (число f: 0,73) и 63,9 ± 3,7. % (число f: 0,89) зоны обработки фракционируют после 250 импульсов, что позволяет предположить, что для полного фракционирования всей зоны обработки в этих случаях требуется> 250 импульсов.Эта гипотеза была подтверждена в отдельном исследовании (не показано), которое продемонстрировало, что однородно обработанное поражение с четко определенными границами образовалось после ~ 500–1000 импульсов с использованием f-числа 0,89.

На графике показана нормализованная площадь поражения для лечения гистотрипсией с использованием f-чисел 0,51, 0,58, 0,73 и 0,89. Повреждения, вызванные меньшими числами f, развивались значительно быстрее с каждым импульсом, чем поражения, вызванные более высокими числами f. Полное разрушение зоны обработки после 250 импульсов было достигнуто только для случаев с меньшим f-числом (0.51 и 0,58).

Обсуждение

В этом исследовании влияние f-числа на внутренний порог гистотрипсии, p _HIT , было исследовано с использованием 235-элементного матричного преобразователя 500 кГц, при этом эффективное f-число варьировалось от 0,51 до 0.89, изменив активные элементы в массиве. Результаты подтвердили гипотезу о том, что p _HIT существенно не меняется с f-числом, поскольку оно зависит только от свойств среды и приложенного отрицательного давления.Никакой тенденции в p _HIT не наблюдалось, поскольку число f было увеличено с 0,51 до 0,89, при p _HIT в диапазоне от 27,2 ± 0,34 МПа (число f: 0,58) до 30,2 ± 0,41 МПа (f -число: 0,73). Эти результаты подтверждают выводы предыдущих исследований, в которых был сделан вывод о том, что внутренний порог определяется приложенным отрицательным давлением, но не зависит от положительного давления (Максвелл и др. , 2013; Влайсавлевич и др. , 2016b; Влайсавлевич и др. al., 2015b). Например, хотя отношение пикового положительного давления к пиковому отрицательному давлению увеличивалось при более высоких числах f () из-за эффектов нелинейного распространения (т. Е. Более ударных волн при более высоких числах f), это не привело к значительному изменению в p _ХИТ (,).

Обнаружение того, что внутренний порог не зависит от числа f, дает дополнительное свидетельство того, что возникновение облака при гистотрипсии внутреннего порога более предсказуемо, чем создание пузырькового облака при гистотрипсии рассеяния ударной волны, которое зависит от множества факторов, включая время нарастания ударной волны и положительное давление. амплитуда, оба из которых зависят от f-числа преобразователя (Maxwell et al., 2010а; Максвелл и др. , 2011b; Влайсавлевич и др. , 2014b). Предсказуемость собственной пороговой гистотрипсии была дополнительно продемонстрирована экспериментами, сравнивающими предсказанные и экспериментально измеренные размеры пузырькового облака, с результатами, показывающими близкое соответствие для всех f-чисел. При более высоких числах f пузырьковые облака становились более вытянутыми в осевом направлении (т. Е. Имели форму сигары), что напрямую соответствовало изменениям в профилях пучка, измеренных до экспериментов с кавитацией.Возможность предсказуемо генерировать пузырьковые облака, соответствующие части профиля луча выше внутреннего порога, является одним из ключевых преимуществ гистотрипсии с внутренним порогом. Этот подход позволяет точно определить местоположение и размеры пузырькового облака гистотрипсии до лечения, что важно для клинического воплощения гистотрипсии и разработки нормативных стандартов для терапии гистотрипсии. Кроме того, эта особенность гистотрипсии с внутренним порогом поможет улучшить дизайн и разработку датчиков гистотрипсии для конкретных клинических применений.

Также было исследовано влияние числа f на «плотность пузырьков» и фракционирование тканей, и результаты подтверждают нашу гипотезу о том, что «плотность пузырьков» уменьшается с увеличением числа f, которое было предсказано на основе процесса насыщения давлением, вызванного пузырьками. предложено в нашем предыдущем исследовании (Vlaisavljevich et al., 2015c). В этом процессе предполагается, что давление увеличивается по мере распространения акустических волн к фокальной области, а лучи от соседних элементов конструктивно интерферируют друг с другом.Как только внутренний порог достигнут, образуется кавитационный пузырь, и давление временно падает ниже внутреннего порога на короткое расстояние, прежде чем внутренний порог снова будет достигнут, образуя еще один пузырь. Затем этот процесс повторяется во всем фокальном объеме, в результате чего пузырьковое облако покрывает всю фокальную область, в которой был достигнут внутренний порог (). Этот процесс привел к гипотезе о том, что плотность пузырькового облака будет уменьшаться при более высоких числах f из-за увеличения расстояния между событиями зародышеобразования, которое зависит от скорости увеличения давления в фокальной области.Результаты экспериментов с «плотностью пузырьков» подтвердили эту гипотезу, показав значительное уменьшение «плотности пузырьков» с увеличением числа f. Это открытие привело к дополнительной гипотезе о том, что фракционирование тканей будет более эффективным при меньших f-числах. Результаты экспериментов с фантомом эритроцитов подтвердили эту гипотезу: быстрое фракционирование фокальной области наблюдалось в течение первых 50–100 импульсов для условий с более низким f-числом, что приводило к четко определенным очагам поражения с резкими границами в конце лечения 250 импульсами. .Напротив, для достижения тех же уровней фракционирования при более высоких числах f требовалось значительно больше импульсов. При самом высоком числе f (0,89) фантомы эритроцитов были только частично фракционированы после 250 импульсов и еще не образовали четко определенных повреждений, соответствующих всей фокальной зоне, покрытой облаком пузырей. Этот результат демонстрирует, что для полного фракционирования фокального объема при клинической гистотрипсии с использованием датчиков с более высоким f-числом потребуется более длительное время лечения (т. Е. Большее количество импульсов), что наблюдалось в отдельном исследовании, которое продемонстрировало однородно обработанное поражение с четко определенными границами. после ~ 500–1000 импульсов с использованием f-числа 0.89.

На схеме показан предлагаемый метод образования пузырьковых облаков при внутренней пороговой гистотрипсии, при котором ультразвуковые лучи конструктивно интерферируют, поскольку они распространяются к фокальной области, пока пиковое отрицательное давление не достигнет внутреннего порога. Как только внутренний порог достигнут, образуется кавитационный пузырь, и давление на короткое расстояние падает ниже внутреннего порога. Затем лучи продолжают распространяться до тех пор, пока не будет снова достигнут собственный порог, при этом этот процесс повторяется во всем фокусном объеме.

Другой важный вывод заключался в том, что размер отдельных пузырьков, образующихся около внутреннего порога, не претерпел значительных изменений с f-числом, что и ожидалось, поскольку размер пузырьков определяется амплитудой и продолжительностью нанесенного p-. Однако размер пузырьков, образующихся в облаках при более высоких амплитудах (в конкретный момент времени), по-видимому, уменьшался при меньших числах f. Основываясь на нашей гипотезе о насыщении давлением, кажется маловероятным, что эти различия в размере пузырьков были вызваны различиями в p _EST , поскольку ожидается, что локальное давление, испытываемое каждым отдельным пузырьком в облаке, будет на уровне внутреннего порога или близко к нему. .Эта гипотеза подтверждается тем фактом, что пузырьки меньшего размера были видны при более низких числах f, хотя p _EST было выше. Вместо этого наша гипотеза состоит в том, что этот эффект объясняется взаимодействием пузырь-пузырь, которое становится более значительным при меньших f-числах из-за увеличения «плотности пузырька» (т. Е. Росту пузырька препятствуют окружающие пузырьки). Планируется дальнейшая работа по дальнейшему исследованию этого эффекта.

В целом, результаты этого исследования показывают, что разработка преобразователей с наименьшим возможным диафрагменным числом для данного акустического окна будет полезна для создания плотных пузырьковых облаков и повышения эффективности обработки.Это открытие также предполагает, что для успешного использования гистотрипсии в случаях, когда требуются датчики с более высоким f-числом, потребуются более длительные процедуры (т. Е. Большее количество импульсов). Однако стоит отметить, что более высокие значения диафрагмы также имеют большие фокусные зоны, поэтому вполне вероятно, что снижение эффективности обработки больших объемов будет меньше, чем снижение эффективности, наблюдаемое для одной фокусной точки, поскольку снижение эффективности на каждая точка будет компенсирована увеличением размера фокальной зоны.Обнаружение того, что эффективность внутренней пороговой гистотрипсии уменьшается при более высоких числах f, также предполагает, что может быть предпочтительнее использовать гистотрипсию ударного рассеяния для создания более плотных пузырьковых облаков в этих случаях, поскольку гистотрипсия ударного рассеяния позволяет сформировать очень плотное пузырьковое облако. даже при более высоких f-числах. Фактически, гистотрипсия ударного рассеяния является более сложной задачей при меньших f-числах, так как она требует генерации высоких амплитуд ударных волн для образования пузырькового облака.Следовательно, как общий принцип, гистотрипсия с внутренним порогом, вероятно, будет предпочтительнее при использовании более низких f-чисел, в то время как гистотрипсия с ударным рассеянием больше подходит для более высоких f-чисел. Однако стоит отметить, что, хотя и менее эффективна при более высоких числах f, гистотрипсия с внутренним порогом все же приведет к повышению точности лечения и, следовательно, может быть предпочтительнее рассеяния разрядов, когда требуется высокая точность, даже при использовании более высоких чисел f, таких как при гистотрипсийном тромболизисе (Maxwell et al., 2011а; Zhang et al. , 2015). В целом, преимущества использования внутренней пороговой гистотрипсии, такие как высокая надежность, высокая точность, способность обрабатывать границы раздела фаз без предфокальной кавитации, и способность управлять поведением пузырькового облака, вероятно, делают ее предпочтительным методом лечения для большинства приложений в которые могут быть достигнуты при достаточно высоких отрицательных давлениях.

Хотя эта работа была ограничена f-числами между 0,51–0,89, ожидается, что тенденции, наблюдаемые в этом исследовании, будут актуальными для всех f-чисел, если в фокусе может быть создано достаточное давление, чтобы превысить собственное порог.Создание больших отрицательных давлений выше внутреннего порога может быть затруднено при очень высоких числах f из-за практических ограничений устройства (то есть невозможности создать достаточно высокие поверхностные давления, чтобы превысить собственный порог в фокусе), что было ограничивающим фактором в текущее исследование, а также теоретические акустические ограничения (т.е. невозможность превысить собственный порог в фокусе из-за полного акустического насыщения). Также стоит отметить, что тенденции, наблюдаемые в этом исследовании, такие как уменьшение плотности облаков при более высоком f-числе, как ожидается, будут иметь место для обработок внутреннего порога гистотрипсии на всех акустических частотах, хотя абсолютные значения могут изменяться с частотой, как показано на в нашей предыдущей работе по исследованию влияния частоты на собственный порог и динамику пузыря, которая показала небольшое снижение внутреннего порога (Vlaisavljevich 2015b), а также значительное увеличение размера пузыря (Vlaisavljevich 2015c) на более низкой частоте.

Заключение

В этом исследовании влияние числа f на внутренний порог гистотрипсии и поведение облака кавитационных пузырьков было исследовано с использованием матричного преобразователя с 235 элементами на 500 кГц. Результаты показали, что внутренний порог гистотрипсии существенно не изменился с f-числом, при этом порог оставался ~ 27–30 МПа для всех условий. Предсказуемость собственной пороговой гистотрипсии была дополнительно продемонстрирована экспериментами, сравнивающими предсказанный размер пузырькового облака с размером пузырьковых облаков, измеренным экспериментально, с результатами, показывающими близкое соответствие для всех f-чисел.Наконец, результаты показали, что эффективность фракционирования тканей снижается при более высоких числах f из-за уменьшения «плотности пузырьков» внутри облака пузырьков. В целом, это исследование дает существенное представление о влиянии числа f на внутренний порог гистотрипсии, что помогает при разработке датчиков гистотрипсии для конкретных клинических применений.

Выражение признательности

Эта работа была поддержана грантами Национального института биомедицинской визуализации и биоинженерии (NIBIB) Национальных институтов здравоохранения под номером R01EB008998, Национального института неврологических расстройств и инсульта (NINDS) Национальных институтов здравоохранения. под номером награды R21 NS093121, грантом для исследователей Американского онкологического общества (RSG-13-101-01-CCE), Фонда Хартвелла и Фонда Focused Ultrasound Foundation.Уведомление о раскрытии информации: Drs. Эли Влайсавлевич, Тим Холл и Чжэнь Сюй имеют финансовые интересы и / или другие отношения с HistoSonics Inc.

Ссылки

• Duck FA. Физические свойства тканей: исчерпывающий справочник. Академическая пресса; 1990. [Google Scholar]
• Duryea AP, Hall TL, Maxwell AD, Xu Z, Cain CA, Roberts WW. Гистотрипсийная эрозия модельных мочевых камней. Журнал эндоурологии. 2011; 25: 341–4. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Hempel CR, Hall TL, Cain CA, Fowlkes JB, Xu Z, Roberts WW.Гистотрипсийное фракционирование ткани предстательной железы: местные эффекты и системный ответ на модели у собак. Юрол. 2011; 185: 1484–9. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Хосмер Д.В., Лемешоу С. Оценка доверительного интервала взаимодействия. Эпидемиология. 1992; 3: 452–6. [PubMed] [Google Scholar]
• Ким И., Максвелл А. Д., Холл Т. Л., Сюй З., Лин К. В., Каин, Калифорния. Быстрое изготовление прототипов сфокусированных ультразвуковых преобразователей. IEEETrans Ultrason Ferroelectr Freq Control. 2014; 61: 1559–74. [PubMed] [Google Scholar]
• Лин К.В., Ким Й., Максвелл А.Д., Ван Т.Й., Холл Т.Л., Сюй З., Фаулкс Дж. Б., Каин, Калифорния.Гистотрипсия за порогом собственной кавитации с использованием очень коротких ультразвуковых импульсов: микротрипсия. IEEETrans Ultrason Ferroelectr Freq Control. 2014; 61: 251–65. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Максвелл А.Д., Каин К.А., Фаулкс Дж. Б., Сюй З. Возникновение кавитационных облаков рассеянными ударными волнами. Симпозиум IEEEUltrasonics. 2010a; 3B-2 [Google Scholar]
• Максвелл А.Д., Каин К.А., Холл Т.Л., Фаулкс Дж. Б., Сюй З. Вероятность кавитации для одиночных ультразвуковых импульсов, применяемых к тканям и материалам, имитирующим ткань.Ультразвук Med Biol. 2013; 39: 449–65. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Maxwell AD, Owens G, Gurm HS, Ives K, Myers DD, Jr, Xu Z. Неинвазивное лечение тромбоза глубоких вен с использованием импульсной ультразвуковой кавитационной терапии (гистотрипсия) в модель свиньи. JVasc Interv Radiol. 2011a; 22: 369–77. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Максвелл А.Д., Ван Т.Ю., Каин К.А., Фаулкс Дж. Б., Сапожников О. А., Бейли М. Р., Сюй З. Кавитационные облака, созданные в результате ударного рассеяния пузырьков во время гистотрипсии.JAcoust Soc Am. 2011b; 130: 1888–98. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Максвелл А.Д., Ван Т.Ю., Юань Л., Дурье А.П., Сюй З., Каин, Калифорния. Тканевый фантом для визуализации и измерения кавитационных повреждений, вызванных ультразвуком. Ультразвук Med Biol. 2010b; 36: 2132–43. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Owens GE, Miller RM, Ensing G, Ives K, Gordon D, Ludomirsky A, Xu Z. Терапевтический ультразвук для неинвазивного создания внутрисердечной коммуникации у интактной модели животного.Катетер Cardiovasc Interv. 2011; 77: 580–8. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Parsons JE, Cain CA, Abrams GD, Fowlkes JB. Импульсная кавитационная ультразвуковая терапия для контролируемой гомогенизации тканей. Ультразвук Med Biol. 2006a; 32: 115–29. [PubMed] [Google Scholar]
• Parsons JE, Cain CA, Fowlkes JB. Экономичная сборка базового оптоволоконного гидрофона для измерения высокоамплитудных терапевтических ультразвуковых полей. JAcoust Soc Am. 2006b; 119: 1432–40. [PubMed] [Google Scholar]
• Робертс В.В., Холл Т.Л., Айвз К., Вольф Дж. С., мл., Фаулкс Дж. Б., Каин, Калифорния.Импульсный кавитационный ультразвук: неинвазивная технология контролируемой абляции тканей (гистотрипсия) в почках кролика. Юрол. 2006; 175: 734–8. [PubMed] [Google Scholar]
• Робертс В.В., Теофилович Д., Янке Р.С., Патри Дж., Рисдал Дж. М., Бертолина Дж. А.. Гистотрипсия простаты с использованием коммерческой системы на модели собаки. Юрол. 2014; 191: 860–5. [PubMed] [Google Scholar]
• Саймон Дж. К., Сапожников О. А., Хохлова В. А., Ван Ю. Н., Крам Л. А., Бейли М. Р.. Ультразвуковое распыление тканей и его роль во фракционировании тканей с помощью сфокусированного ультразвука высокой интенсивности.Phys Med Biol. 2012; 57: 8061–78. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Styn NR, Wheat JC, Hall TL, Roberts WW. Гистотрипсия опухоли VX-2, имплантированной в модель почек кролика. JEndourol. 2010; 24: 1145–50. [PubMed] [Google Scholar]
• Влайсавлевич Э., Айдин О., Дурмаз Ю.Ю., Лин К.В., Фаулкс Б., Эль-Сайед М., Сюй З. Влияние частоты ультразвука на гистотрипсию, опосредованную нанокаплями. Ультразвук Med Biol 2015a [PubMed] [Google Scholar]
• Влайсавлевич Э., Айдын О., Дурмаз Ю.Ю., Лин К.В., Фаулкс Б., Сюй З., ЭльСайед М.Э.Влияние состава капель на гистотрипсию, опосредованную нанокаплями. Ультразвук Med Biol. 2016a; 42: 931–46. [PubMed] [Google Scholar]
• Влайсавлевич Э., Айдин О., Лин К.В., Дурмаз Ю.Ю., Фаулкс Б., ЭльСайед М., Сюй З. Роль положительного и отрицательного давления на зарождение кавитации в гистотрипсии, опосредованной нанокаплями. Phys Med Biol. 2016b; 61: 663–82. [PubMed] [Google Scholar]
• Влайсавлевич Э., Дурмаз Ю.Ю., Максвелл А., Эльсайед М., Сюй З. Гистотрипсия с использованием нанокапель для направленной ультразвуковой абляции клеток под визуальным контролем.Тераностика. 2013a; 3: 851–64. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Влайсавлевич Э., Греве Дж., Ченг X, Ив К., Ши Дж., Джин Л., Арвидсон А., Холл Т., Веллинг Т.Х., Оуэнс Дж., Робертс В., Сюй З. Неинвазивная ультразвуковая абляция печени с использованием гистотрипсии: хроническое исследование на модели грызунов in vivo. Ultrasound Med Biol 2016c [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Vlaisavljevich E, Kim Y, Allen S, Owens G, Pelletier S, Cain C, Ives K, Xu Z. Неинвазивное ультразвуковое исследование печени с визуализацией Абляция с использованием гистотрипсии: технико-экономическое обоснование на модели In vivo на свинье .Ultrasound Med Biol 2013b [бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Влайсавлевич Э., Ким Й., Оуэнс Г., Робертс В., Каин С., Сюй З. Влияние механических свойств ткани на восприимчивость к повреждению тканей, вызванному гистотрипсией. Phys Med Biol. 2014a; 59: 253–70. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Vlaisavljevich E, Lin KW, Maxwell A, Warnez M, Mancia L, Singh R, Putnam A, fowlkes JB, Johnsen E, Cain C, Xu Z. Эффекты ультразвука Частота и жесткость тканей на внутренний порог гистотрипсии для кавитации.Ultrasound Med Biol 2015b [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Влайсавлевич Э., Лин К.В., Варнез М., Сингх Р., Мансия Л., Патнэм А., Йонсен Э., Каин С., Сюй З. Эффекты жесткости тканей. Частота ультразвука и давление на поведение кавитационного пузыря, вызванного гистотрипсией. Phys Med Biol 2015c [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Влайсавлевич Э., Максвелл А., Мансия Л., Йонсен Э., Каин С., Сюй З. Визуализация процесса гистотрипсии: взаимодействие пузырькового облака и раковых клеток в ткани -Подражание окружающей среде.Ultrasound Med Biol 2016d [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Влайсавлевич Э., Максвелл А., Варнез М., Йонсен Э., Каин К.А., Сюй З. Пороги инициирования кавитационного облака, вызванные гистотрипсией, в тканях с различными механическими свойствами. IEEETrans Ultrason Ferroelectr Freq Control. 2014b; 61: 341–52. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Wang TY, Xu Z, Hall TL, Fowlkes JB, Cain CA. Эффективная стратегия лечения гистотрипсии за счет устранения кавитационной памяти. Ультразвук Med Biol.2012; 38: 753–66. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Ван Ю.Н., Хохлова Т., Бейли М., Хванг Дж. Х., Хохлова В. Гистологический и биохимический анализ механических и термических биоэффектов в очагах кипящей гистотрипсии, вызванных фокусированным ультразвуком высокой интенсивности. Ультразвук Med Biol. 2013; 39: 424–38. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Xu Z, Fowlkes JB, Rothman ED, Levin AM, Cain CA. Управляемая ультразвуковая эрозия тканей: роль динамического взаимодействия между звуком и активностью микропузырьков.JAcoust Soc Am. 2005. 117: 424–35. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Xu Z, Ludomirsky A, Eun LY, Hall TL, Tran BC, Fowlkes JB, Cain CA. Контролируемая ультразвуковая эрозия тканей. IEEETrans Ultrason Ferroelectr Freq Control. 2004. 51: 726–36. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Xu Z, Owens G, Gordon D, Cain C, Ludomirsky A. Неинвазивное создание дефекта межпредсердной перегородки с помощью гистотрипсии на модели собаки. Тираж. 2010; 121: 742–9. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Ямада Х.Прочность биологических материалов. Нью-Йорк: Роберт Э. Крейгер; 1973. [Google Scholar]
• Zhang X, Owens GE, Gurm HS, Ding Y, Cain CA, Xu Z. Неинвазивный тромболизис с использованием гистотрипсии за пределами внутреннего порога (микротрипсия) IEEE Trans Ultrason Ferroelectr Freq Control.

  No related posts.