nature.com غا كىرگىنىڭىزگە رەھمەت. سىز ئىشلىتىۋاتقان تور كۆرگۈچنىڭ نەشرىدە CSS قوللاش دائىرىسى چەكلىك. ئەڭ ياخشى تەجرىبە ئۈچۈن، ئەڭ يېڭى تور كۆرگۈچ نەشرىنى ئىشلىتىشىڭىزنى (ياكى Internet Explorer دا ماسلىشىشچانلىق ھالىتىنى ئېتىۋېتىشىڭىزنى) تەۋسىيە قىلىمىز. بۇنىڭدىن باشقا، داۋاملىق قوللاشنى كاپالەتلەندۈرۈش ئۈچۈن، بۇ تور بېكەتتە ئۇسلۇبلار ياكى JavaScript بولمايدۇ.
ئورگان ۋە توقۇلمىلارنىڭ ھەرىكىتى رادىئو داۋالاش جەريانىدا رېنتىگېن نۇرىنىڭ ئورنىدا خاتالىقلارنى كەلتۈرۈپ چىقىرىشى مۇمكىن. شۇڭا، رادىئو داۋالاشنى ئەلالاشتۇرۇش ئۈچۈن ئورگان ھەرىكىتىنى تەقلىد قىلىش ئۈچۈن توقۇلمىغا تەڭ مېخانىكىلىق ۋە رادىئولوگىيىلىك خۇسۇسىيەتكە ئىگە ماتېرىياللار لازىم. قانداقلا بولمىسۇن، بۇ خىل ماتېرىياللارنى تەرەققىي قىلدۇرۇش يەنىلا بىر خىل قىيىنچىلىق. ئالگىنات گىدروگېللىرىنىڭ خۇسۇسىيەتلىرى ھۈجەيرە سىرتىدىكى ماترىتسىسىغا ئوخشاش بولۇپ، ئۇلارنى توقۇلمىغا تەڭ ماتېرىيال سۈپىتىدە ئۈمىدۋار قىلىدۇ. بۇ تەتقىقاتتا، ئارزۇ قىلىنغان مېخانىكىلىق ۋە رادىئولوگىيىلىك خۇسۇسىيەتكە ئىگە ئالگىنات گىدروگېل كۆپۈكلىرى ئورنىدا Ca2+ قويۇپ بېرىش ئارقىلىق بىرىكتۈرۈلدى. ھاۋا-ھەجىم نىسبىتى ئەستايىدىل كونترول قىلىنىپ، ئېنىق مېخانىكىلىق ۋە رادىئولوگىيىلىك خۇسۇسىيەتكە ئىگە گىدروگېل كۆپۈكلىرى قولغا كەلتۈرۈلدى. ماتېرىياللارنىڭ ماكرو ۋە مىكرومورفولوگىيەسى خاراكتېرلەشتۈرۈلدى، ھەمدە سىقىلىش ئاستىدىكى گىدروگېل كۆپۈكلىرىنىڭ ھەرىكىتى تەتقىق قىلىندى. رادىئولوگىيىلىك خۇسۇسىيەتلەر نەزەرىيە جەھەتتىن مۆلچەرلەندى ۋە كومپيۇتېر توموگرافىيەسى ئارقىلىق تەجرىبە ئارقىلىق دەلىللەندى. بۇ تەتقىقات رادىئو داۋالاش جەريانىدا رادىئاتسىيە مىقدارىنى ئەلالاشتۇرۇش ۋە سۈپەتنى كونترول قىلىشتا ئىشلىتىشكە بولىدىغان توقۇلمىغا تەڭ ماتېرىياللارنىڭ كەلگۈسىدىكى تەرەققىياتىغا نۇر چاچتى.
رادىئاتسىيەلىك داۋالاش راك كېسىلىنى داۋالاشنىڭ ئورتاق ئۇسۇلى1. ئەزالار ۋە توقۇلمىلارنىڭ ھەرىكىتى كۆپىنچە رادىئاتسىيەلىك داۋالاش جەريانىدا رېنتىگېن نۇرىنىڭ ئورنىدا خاتالىقلارنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ2، بۇ راك كېسىلىنىڭ يېتەرلىك داۋالانماسلىقى ۋە ئەتراپتىكى ساغلام ھۈجەيرىلەرنىڭ كېرەكسىز رادىئاتسىيەگە ئارتۇقچە ئۇچرىشىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ. ئەزالار ۋە توقۇلمىلارنىڭ ھەرىكىتىنى مۆلچەرلەش ئىقتىدارى راك كېسىلىنىڭ ئورنىدىكى خاتالىقلارنى ئەڭ تۆۋەن چەكتە تۇتۇشتا ئىنتايىن مۇھىم. بۇ تەتقىقات ئۆپكىگە مەركەزلەشكەن، چۈنكى ئۇلار رادىئاتسىيەلىك داۋالاش جەريانىدا بىمارلار نەپەس ئالغاندا زور دەرىجىدە ئۆزگىرىش ۋە ھەرىكەتكە ئۇچرايدۇ. ئىنسان ئۆپكىسىنىڭ ھەرىكىتىنى تەقلىد قىلىش ئۈچۈن ھەر خىل چەكلىك ئېلېمېنت مودېللىرى تەرەققىي قىلدۇرۇلغان ۋە قوللىنىلغان3،4،5. قانداقلا بولمىسۇن، ئىنسان ئەزالىرى ۋە توقۇلمىلىرى مۇرەككەپ گېئومېتىرىيەگە ئىگە بولۇپ، بىمارغا ئىنتايىن تايىنىدۇ. شۇڭا، توقۇلمىغا تەڭ كېلىدىغان خۇسۇسىيەتكە ئىگە ماتېرىياللار نەزەرىيە مودېللىرىنى جەزملەشتۈرۈش، داۋالاشنى ياخشىلاش ۋە داۋالاش مائارىپ مەقسىتىدە فىزىكىلىق مودېللارنى تەرەققىي قىلدۇرۇشتا ناھايىتى پايدىلىق.
يۇمشاق توقۇلمىلارغا تەقلىد قىلىدىغان ماتېرىياللارنى تەرەققىي قىلدۇرۇش ئارقىلىق مۇرەككەپ تاشقى ۋە ئىچكى قۇرۇلما گېئومېتىرىيەسىگە ئېرىشىش كۆپچىلىكنىڭ دىققىتىنى تارتتى، چۈنكى ئۇلارنىڭ ئىچكى مېخانىكىلىق ماس كەلمەسلىكى نىشان قوللىنىشچان پروگراممىلاردا مەغلۇبىيەتكە ئېلىپ كېلىشى مۇمكىن6،7. ئۆپكە توقۇلمىسىنىڭ مۇرەككەپ بىئومېخانىكىسىنى مودېللاشتۇرۇش، ئۇنىڭدا ئىنتايىن يۇمشاقلىق، ئېلاستىكىلىق ۋە قۇرۇلما تۆشۈكلۈكى بىرلەشتۈرۈلگەن بولۇپ، ئىنسان ئۆپكىسىنى توغرا كۆپەيتىدىغان مودېللارنى تەرەققىي قىلدۇرۇشتا زور قىيىنچىلىقلارنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ. مېخانىكىلىق ۋە رادىئولوگىيىلىك خۇسۇسىيەتلەرنى بىرلەشتۈرۈش ۋە ماسلاشتۇرۇش داۋالاش ئارىلىشىشلىرىدا ئۆپكە مودېللىرىنىڭ ئۈنۈملۈك ئىشلىشى ئۈچۈن ئىنتايىن مۇھىم. قوشۇمچە ئىشلەپچىقىرىش بىمارغا خاس مودېللارنى تەرەققىي قىلدۇرۇشتا ئۈنۈملۈك ئىكەنلىكى ئىسپاتلاندى، بۇ مۇرەككەپ لايىھەلەرنىڭ تېز سۈرئەتتە ئۈلگە بولۇشىغا شارائىت ھازىرلايدۇ. شىن قاتارلىقلار 8 3D بېسىپ چىقىرىلغان ھاۋا يولى بىلەن قايتا ھاسىل قىلغىلى بولىدىغان، شەكلى ئۆزگەرگىلى بولىدىغان ئۆپكە مودېلىنى تەرەققىي قىلدۇردى. ھاسېلار قاتارلىقلار 9 نۇرلۇق داۋالاش ئۈچۈن رەسىم سۈپىتىنى باھالاش ۋە ئورۇننى دەلىللەش ئۇسۇللىرى ئۈچۈن ھەقىقىي بىمارلارغا ئىنتايىن ئوخشاش بىر خىيالنى تەرەققىي قىلدۇردى. خوڭ قاتارلىقلار 10 مىقدارنى باھالاشنىڭ توغرىلىقىنى باھالاش ئۈچۈن ھەر خىل ئۆپكە يارىلىرىنىڭ CT كۈچلۈكلۈكىنى قايتا ھاسىل قىلىش ئۈچۈن 3D بېسىش ۋە سىلىكون قۇيۇش تېخنىكىسىنى ئىشلىتىپ كۆكرەك CT مودېلىنى تەرەققىي قىلدۇردى. قانداقلا بولمىسۇن، بۇ ئۈلگىلەر كۆپىنچە ئۈنۈملۈك خۇسۇسىيىتى ئۆپكە توقۇلمىسىنىڭكىدىن پۈتۈنلەي پەرقلىق بولغان ماتېرىياللاردىن ياسىلىدۇ11.
ھازىر، كۆپىنچە ئۆپكە فانتوملىرى سىلىكون ياكى پولىئۇرېتان كۆپۈكىدىن ياسالغان بولۇپ، ئۇلار ھەقىقىي ئۆپكە پارېنخىمىسىنىڭ مېخانىكىلىق ۋە رادىئولوگىيىلىك خۇسۇسىيەتلىرىگە ماس كەلمەيدۇ.12،13 ئالگىنات گىدروگېللىرى بىئولوگىيىلىك ماسلىشىشچان بولۇپ، تەڭشىگىلى بولىدىغان مېخانىكىلىق خۇسۇسىيىتى سەۋەبىدىن توقۇلما قۇرۇلۇشىدا كەڭ قوللىنىلىپ كەلگەن.14 قانداقلا بولمىسۇن، ئۆپكە فانتومىغا لازىم بولغان ئىنتايىن يۇمشاق، كۆپۈككە ئوخشاش قويۇقلۇقنى قايتا ھاسىل قىلىش، ئۆپكە توقۇلمىسىنىڭ ئېلاستىكىلىقى ۋە تولدۇرۇش قۇرۇلمىسىنى توغرا تەقلىد قىلىش يەنىلا بىر سىناق مەسىلىسى.
بۇ تەتقىقاتتا، ئۆپكە توقۇلمىسىنىڭ بىردەك ئېلاستىك ماتېرىيال ئىكەنلىكى پەرەز قىلىندى. ئىنسان ئۆپكە توقۇلمىسىنىڭ زىچلىقى (\(\:\rho\:\)) نىڭ 1.06 گرام/cm3، پۇشۇرۇلغان ئۆپكىنىڭ زىچلىقى 0.26 گرام/cm315 ئىكەنلىكى خەۋەر قىلىندى. ھەر خىل تەجرىبە ئۇسۇللىرى ئارقىلىق ئۆپكە توقۇلمىسىنىڭ كەڭ دائىرىلىك يوڭ مودۇلى (MY) قىممەتلىرى قولغا كەلتۈرۈلدى. لاي-فوك قاتارلىقلار 16 بىردەك پۇشۇرۇلغان ئىنسان ئۆپكىسىنىڭ YM نى 0.42–6.72 kPa دەپ ئۆلچەشتى. گوس قاتارلىقلار 17 ماگنىتلىق رېزونانس ئېلاستوگرافىيەسىنى ئىشلىتىپ، YM نىڭ 2.17 kPa ئىكەنلىكىنى دوكلات قىلدى. ليۇ قاتارلىقلار 18 بىۋاسىتە ئۆلچەنگەن YM نىڭ 0.03–57.2 kPa ئىكەنلىكىنى دوكلات قىلدى. ئىلېگبۇسى قاتارلىقلار 19 تاللانغان بىمارلاردىن ئېلىنغان 4D CT سانلىق مەلۇماتلىرىغا ئاساسەن YM نىڭ 0.1–2.7 kPa ئىكەنلىكىنى مۆلچەرلىدى.
ئۆپكىنىڭ رادىئولوگىيىلىك خۇسۇسىيەتلىرى ئۈچۈن، ئۆپكە توقۇلمىلىرىنىڭ رېنتىگېن نۇرى بىلەن بولغان ئۆز-ئارا تەسىر كۆرسىتىش ھەرىكىتىنى تەسۋىرلەش ئۈچۈن بىر قانچە پارامېتىر ئىشلىتىلىدۇ، بۇنىڭ ئىچىدە ئېلېمېنت تەركىبى، ئېلېكترون زىچلىقى (\(\:{\rho\:}_{e}\))، ئۈنۈملۈك ئاتوم سانى (\(\:{Z}_{eff}\))، ئوتتۇرىچە قوزغىتىش ئېنېرگىيەسى (\(\:I\))، ماسسا ئاجىزلىشىش كوئېففىتسېنتى (\(\:\mu\:/\rho\:\)) ۋە \(\:\mu\:/\rho\:\) بىلەن بىۋاسىتە مۇناسىۋەتلىك بولغان خونسفىلىد بىرلىكى (HU) قاتارلىقلار بار.
ئېلېكترون زىچلىقى \(\:{\rho\:}_{e}\) بىرلىك ھەجىمدىكى ئېلېكترون سانى سۈپىتىدە ئېنىقلىنىدۇ ۋە تۆۋەندىكىدەك ھېسابلىنىدۇ:
بۇ يەردە \(\:\rho\:\) ماتېرىيالنىڭ g/cm3 دىكى زىچلىقى، \(\:{N}_{A}\) ئاۋوگادرو تۇراقلىقى، \(\:{w}_{i}\) ماسسا كەسىمى، \(\:{Z}_{i}\) ئاتوم نومۇرى، \(\:{A}_{i}\) i-نومۇرلۇق ئېلېمېنتنىڭ ئاتوم ئېغىرلىقى.
ئاتوم نومۇرى ماتېرىيال ئىچىدىكى رادىئاتسىيە ئۆز-ئارا تەسىرنىڭ تەبىئىتى بىلەن بىۋاسىتە مۇناسىۋەتلىك. بىر قانچە ئېلېمېنت (مەسىلەن، رەخت) نى ئۆز ئىچىگە ئالغان بىرىكمىلەر ۋە ئارىلاشمىلار ئۈچۈن، ئۈنۈملۈك ئاتوم نومۇرى \(\:{Z}_{eff}\) نى ھېسابلاش كېرەك. بۇ فورمۇلا مۇرتى قاتارلىقلار تەرىپىدىن ئوتتۇرىغا قويۇلغان. 20:
ئوتتۇرىچە قوزغىتىش ئېنېرگىيەسى \(\:I\) نىشان ماتېرىيالنىڭ سىڭىپ كىرىۋاتقان زەررىچىلەرنىڭ كىنېتىك ئېنېرگىيەسىنى قانچىلىك ئاسان يۇتۇۋالىدىغانلىقىنى تەسۋىرلەيدۇ. ئۇ پەقەت نىشان ماتېرىيالنىڭ خۇسۇسىيىتىنىلا تەسۋىرلەيدۇ ۋە زەررىچىلەرنىڭ خۇسۇسىيىتى بىلەن ھېچقانداق مۇناسىۋىتى يوق. \(\:I\) نى براگنىڭ قوشۇش قائىدىسىنى قوللىنىش ئارقىلىق ھېسابلىغىلى بولىدۇ:
ماسسا ئاجىزلىشىش كوئېففىتسېنتى \(\:\mu\:/\rho\:\) نىشان ماتېرىيالغا فوتونلارنىڭ سىڭىپ كىرىشى ۋە ئېنېرگىيە قويۇپ بېرىلىشىنى تەسۋىرلەيدۇ. ئۇنى تۆۋەندىكى فورمۇلا ئارقىلىق ھېسابلىغىلى بولىدۇ:
بۇ يەردە \(\:x\) ماتېرىيالنىڭ قېلىنلىقى، \(\:{I}_{0}\) چۈشكەن نۇرنىڭ كۈچلۈكلۈك دەرىجىسى، \(\:I\) ماتېرىيالغا سىڭىپ كىرگەندىن كېيىنكى فوتوننىڭ كۈچلۈكلۈك دەرىجىسى. \(\:\mu\:/\rho\:\) سانلىق مەلۇماتلىرىنى بىۋاسىتە NIST 12621 ئۆلچەملەر سانلىق مەلۇمات ئامبىرىدىن ئېلىشقا بولىدۇ. ئارىلاشما ۋە بىرىكمىلەرنىڭ \(\:\mu\:/\rho\:\) قىممىتىنى قوشۇش قائىدىسى ئارقىلىق تۆۋەندىكىدەك چىقىرىۋالغىلى بولىدۇ:
HU كومپيۇتېر توموگرافىيەسى (CT) سانلىق مەلۇماتلىرىنى چۈشەندۈرۈشتە رادىئو زىچلىقىنى ئۆلچەشنىڭ ئۆلچەملىك ئۆلچەمسىز بىرلىكى بولۇپ، ئۆلچەنگەن ئاجىزلىشىش كوئېففىتسېنتى \(\:\mu\:\) دىن سىزىقلىق ئۆزگەرتىلىدۇ. ئۇ مۇنداق ئېنىقلىما بېرىدۇ:
بۇ يەردە \(\:{\mu\:}_{water}\) سۇنىڭ ئاجىزلىشىش كوئېففىتسېنتى، \(\:{\mu\:}_{air}\) ھاۋانىڭ ئاجىزلىشىش كوئېففىتسېنتى. شۇڭا، (6) فورمۇلادىن سۇنىڭ HU قىممىتىنىڭ 0، ھاۋانىڭ HU قىممىتىنىڭ -1000 ئىكەنلىكىنى كۆرۈۋالغىلى بولىدۇ. ئىنسان ئۆپكىسىنىڭ HU قىممىتى -600 دىن -700 گىچە بولىدۇ22.
بىر قانچە توقۇلما ئېكۋىۋالېنتلىق ماتېرىياللار تەرەققىي قىلدۇرۇلدى. گىرىفىت قاتارلىقلار 23 ئىنسان بەدىنىنىڭ پولىئۇرېتان (PU) دىن ياسالغان توقۇلما ئېكۋىۋالېنتلىق مودېلىنى ئىجاد قىلدى، بۇ مودېلغا ھەر خىل قويۇقلۇقتىكى كالتسىي كاربونات (CaCO3) قوشۇلۇپ، ئىنسان ئۆپكىسى قاتارلىق ھەر خىل ئىنسان ئورگانلىرىنىڭ سىزىقلىق ئاجىزلىشىش كوئېففىتسېنتىنى تەقلىد قىلدى، بۇ مودېل گىرىفىت دەپ ئاتىلدى. تايلور24 لاۋرېنس لىۋېرمور دۆلەتلىك تەجرىبىخانىسى (LLNL) تەرىپىدىن ئىجاد قىلىنغان LLLL1 دەپ ئاتىلىدىغان ئىككىنچى ئۆپكە توقۇلمىسى ئېكۋىۋالېنتلىق مودېلىنى كۆرسەتتى. تراۋب قاتارلىقلار 25 ئىقتىدار كۈچەيتكۈچ سۈپىتىدە %5.25 CaCO3 تەركىبىدىكى Foamex XRS-272 نى ئىشلىتىپ يېڭى ئۆپكە توقۇلمىسىنىڭ ئورنىنى ئالىدىغان بىر خىل مەھسۇلاتنى ئىجاد قىلدى، بۇ ALT2 دەپ ئاتىلدى. 1- ۋە 2- جەدۋەللەردە ئىنسان ئۆپكىسى (ICRU-44) ۋە يۇقىرىدىكى توقۇلما ئېكۋىۋالېنتلىق مودېللارنىڭ \(\:\rho\:\)، \(\:{\rho\:}_{e}\)، \(\:{Z}_{eff}\)، \(\:I\) ۋە ماسسا ئاجىزلىشىش كوئېففىتسېنتىنىڭ سېلىشتۇرمىسى كۆرسىتىلدى.
ئېسىل رادىئولوگىيىلىك خۇسۇسىيەتلەرگە ئېرىشكەن بولسىمۇ، دېگۈدەك بارلىق خىيالىي ماتېرىياللار پولىسترېل كۆپۈكتىن ياسالغان، بۇ دېگەنلىك بۇ ماتېرىياللارنىڭ مېخانىكىلىق خۇسۇسىيىتى ئىنسان ئۆپكىسىنىڭكىگە يېتەلمەيدۇ. پولىئۇرېتان كۆپۈكىنىڭ ياڭ مودۇلى (YM) تەخمىنەن 500 kPa بولۇپ، نورمال ئىنسان ئۆپكىسىگە سېلىشتۇرغاندا (تەخمىنەن 5-10 kPa) ئانچە ياخشى ئەمەس. شۇڭا، ھەقىقىي ئىنسان ئۆپكىسىنىڭ مېخانىكىلىق ۋە رادىئولوگىيىلىك خۇسۇسىيەتلىرىگە ماس كېلىدىغان يېڭى ماتېرىيالنى تەرەققىي قىلدۇرۇش زۆرۈر.
گىدروگېللار توقۇلما قۇرۇلۇشىدا كەڭ قوللىنىلىدۇ. ئۇنىڭ قۇرۇلمىسى ۋە خۇسۇسىيىتى ھۈجەيرە سىرتىدىكى ماترىكسا (ECM) غا ئوخشايدۇ ھەمدە ئاسانلا تەڭشىگىلى بولىدۇ. بۇ تەتقىقاتتا، كۆپۈك تەييارلاش ئۈچۈن بىئو ماتېرىيال سۈپىتىدە ساپ ناترىي ئالگىنات تاللانغان. ئالگىنات گىدروگېللىرى بىئو ماسلىشىشچان بولۇپ، تەڭشىگىلى بولىدىغان مېخانىكىلىق خۇسۇسىيىتى سەۋەبىدىن توقۇلما قۇرۇلۇشىدا كەڭ قوللىنىلىدۇ. ناترىي ئالگىنات (C6H7NaO6)n نىڭ ئېلېمېنت تەركىبى ۋە Ca2+ نىڭ بولۇشى ئۇنىڭ رادىئولوگىيىلىك خۇسۇسىيىتىنى لازىملىق دەرىجىدە تەڭشىگىلى بولىدۇ. تەڭشىگىلى بولىدىغان مېخانىكىلىق ۋە رادىئولوگىيىلىك خۇسۇسىيەتلەرنىڭ بۇ بىرىكمىسى ئالگىنات گىدروگېللىرىنى بىزنىڭ تەتقىقاتىمىز ئۈچۈن ئەڭ ياخشى قىلىدۇ. ئەلۋەتتە، ئالگىنات گىدروگېللىرىنىڭمۇ چەكلىمىلىرى بار، بولۇپمۇ نەپەس ئېلىش دەۋرىيلىكىنى سىمۇلياتسىيە قىلىش جەريانىدا ئۇزۇن مۇددەتلىك مۇقىملىق جەھەتتە. شۇڭا، بۇ چەكلىمىلەرنى ھەل قىلىش ئۈچۈن كەلگۈسىدىكى تەتقىقاتلاردا تېخىمۇ ياخشىلاشقا ئېھتىياج بار ۋە ئۈمىد قىلىنىدۇ.
بۇ خىزمەتتە، بىز ئىنسان ئۆپكە توقۇلمىلىرىغا ئوخشاش كونترول قىلغىلى بولىدىغان rho قىممىتى، ئېلاستىكىلىقى ۋە رادىئولوگىيىلىك خۇسۇسىيەتكە ئىگە ئالگىنات گىدروگېل كۆپۈك ماتېرىيالىنى تەرەققىي قىلدۇردۇق. بۇ تەتقىقات تەڭشىگىلى بولىدىغان ئېلاستىكىلىق ۋە رادىئولوگىيىلىك خۇسۇسىيەتكە ئىگە توقۇلمىغا ئوخشاش فانتوملارنى ياساشنىڭ ئومۇمىي چارىسى بىلەن تەمىنلەيدۇ. بۇ ماتېرىيال خۇسۇسىيەتلىرىنى ھەر قانداق ئىنسان توقۇلمىسى ۋە ئەزاسىغا ئاسانلا ماسلاشتۇرغىلى بولىدۇ.
گىدروگېل كۆپۈكىنىڭ نىشانلىق ھاۋا بىلەن ھەجىم نىسبىتى ئىنسان ئۆپكىسىنىڭ HU دائىرىسى (-600 دىن -700 گىچە) ئاساسىدا ھېسابلىنىدۇ. بۇ كۆپۈكنىڭ ھاۋا بىلەن سۈنئىي ئالگىنات گىدروگېلىنىڭ ئاددىي ئارىلاشمىسى ئىكەنلىكى پەرەز قىلىنغان. يەككە ئېلېمېنتلارنىڭ ئاددىي قوشۇش قائىدىسى \(\:\mu\:/\rho\:\) ئارقىلىق، ھاۋانىڭ ھەجىم نىسبىتى ۋە سۈنئىي ئالگىنات گىدروگېلىنىڭ ھەجىم نىسبىتىنى ھېسابلىغىلى بولىدۇ.
ئالگىنات گىدروگېل كۆپۈكلىرى سانت لۇئىس، MO دىكى Sigma-Aldrich شىركىتىدىن سېتىۋېلىنغان ناترىي ئالگىنات (قىسىم نومۇرى W201502)، CaCO3 (قىسىم نومۇرى 795445، MW: 100.09) ۋە GDL (قىسىم نومۇرى G4750، MW: 178.14) ئارقىلىق تەييارلاندى. Renowned Trading LLC دىن %70 ناترىي لاۋرىل ئېفىر سۇلفات (SLES 70) سېتىۋېلىندى. كۆپۈك تەييارلاش جەريانىدا ئىئونسىزلاندۇرۇلغان سۇ ئىشلىتىلدى. ناترىي ئالگىنات ئۆي تېمپېراتۇرىسىدا ئىئونسىزلاندۇرۇلغان سۇدا ئېرىتىلىپ، سېرىق رەڭلىك شەفاف ئېرىتمە ھاسىل بولغۇچە ئۈزلۈكسىز ئارىلاشتۇرۇلدى (600 ئايلىنىش/مىنۇت). CaCO3 GDL بىلەن بىرلەشتۈرۈلۈپ، گېللىنىشنى باشلاش ئۈچۈن Ca2+ مەنبەسى سۈپىتىدە ئىشلىتىلدى. SLES 70 گىدروگېل ئىچىدە تۆشۈكلۈك قۇرۇلما ھاسىل قىلىش ئۈچۈن يۈزەكتىكى ئاكتىپ ماددا سۈپىتىدە ئىشلىتىلدى. ئالگىناتنىڭ قويۇقلۇقى %5، Ca2+:-COOH مول نىسبىتى 0.18 دە ساقلاندى. كۆپۈك تەييارلاش جەريانىدا نېيترال pH قىممىتىنى ساقلاش ئۈچۈن CaCO3:GDL مول نىسبىتى 0.5 تە ساقلاندى. بۇ قىممەت 26.2% ھەجىملىك ​​SLES 70 بارلىق ئەۋرىشكىلەرگە قوشۇلدى. ئېرىتمە بىلەن ھاۋانىڭ ئارىلىشىش نىسبىتىنى كونترول قىلىش ئۈچۈن قاپقىقى بار ئىستاكان ئىشلىتىلدى. ئىستاكاننىڭ ئومۇمىي ھەجىمى 140 مىللىلىتىر ئىدى. نەزەرىيەۋى ھېسابلاش نەتىجىسىگە ئاساسلانغاندا، ئارىلاشمىنىڭ ھەر خىل ھەجىمى (50 مىللىلىتىر، 100 مىللىلىتىر، 110 مىللىلىتىر) ئىستاكانغا قوشۇلۇپ ھاۋا بىلەن ئارىلاشتۇرۇلدى. 50 مىللىلىتىر ئارىلاشما بار ئەۋرىشكىگە يېتەرلىك ھاۋا بىلەن ئارىلاشتۇرۇش لايىھەلەنگەن، قالغان ئىككى ئەۋرىشكىدىكى ھاۋا ھەجىمى نىسبىتى كونترول قىلىنغان. ئالدى بىلەن، SLES 70 ئالگىنات ئېرىتمىسىگە قوشۇلۇپ، ئېلېكترلىك ئارىلاشتۇرغۇچ بىلەن تولۇق ئارىلاشقىچە ئارىلاشتۇرۇلدى. ئاندىن، CaCO3 سۇسپېنزىيەسى ئارىلاشمىغا قوشۇلۇپ، ئارىلاشما تولۇق ئارىلاشقىچە، رەڭگى ئاق رەڭگە ئۆزگەرگىچە ئۈزلۈكسىز ئارىلاشتۇرۇلدى. ئاخىرىدا، گېللىنىشنى باشلاش ئۈچۈن ئارىلاشمىغا GDL ئېرىتمىسى قوشۇلدى، ھەمدە پۈتۈن جەرياندا مېخانىكىلىق ئارىلاشتۇرۇش ساقلاندى. 50 مىللىلىتىر ئارىلاشما بار ئەۋرىشكە ئۈچۈن، ئارىلاشمىنىڭ مىقدارى ئۆزگەرمىگەندە مېخانىكىلىق ئارىلاشتۇرۇش توختىتىلدى. 100 مىللىلىتىر ۋە 110 مىللىلىتىر ئارىلاشما بار ئەۋرىشكە ئۈچۈن، ئارىلاشما ئىستاكاننى تولدۇرغاندا مېخانىكىلىق ئارىلاشتۇرۇش توختىتىلدى. بىز يەنە 50 مىللىلىتىردىن 100 مىللىلىتىرغىچە بولغان گىدروگېل كۆپۈكلىرىنى تەييارلاشقا ئۇرۇندۇق. قانداقلا بولمىسۇن، كۆپۈكنىڭ قۇرۇلمىسىنىڭ مۇقىمسىزلىقى كۆزىتىلدى، چۈنكى ئۇ تولۇق ھاۋا ئارىلىشىش ھالىتى بىلەن ھاۋا مىقدارىنى كونترول قىلىش ھالىتى ئارىسىدا ئۆزگىرىپ، مىقدارنى كونترول قىلىشنىڭ مۇقىمسىزلىقىنى كەلتۈرۈپ چىقاردى. بۇ مۇقىمسىزلىق ھېسابلاشقا ئېنىقسىزلىق ئېلىپ كەلدى، شۇڭا بۇ مىقدار دائىرىسى بۇ تەتقىقاتقا كىرگۈزۈلمىدى.
گىدروگېل كۆپۈكىنىڭ زىچلىقى گىدروگېل كۆپۈك ئەۋرىشكىسىنىڭ ماسسىسى (m) ۋە ھەجىمى (V) نى ئۆلچەش ئارقىلىق ھېسابلىنىدۇ.
Zeiss Axio Observer A1 كامېراسى ئارقىلىق گىدروگېل كۆپۈكلىرىنىڭ ئوپتىكىلىق مىكروسكوپ سۈرەتلىرى ئېلىندى. ImageJ يۇمشاق دېتالى ئارقىلىق قولغا كەلتۈرۈلگەن سۈرەتلەرگە ئاساسەن مەلۇم بىر رايوندىكى ئەۋرىشكەدىكى تۆشۈكلەرنىڭ سانى ۋە چوڭ-كىچىكلىكىنىڭ تەقسىملىنىشى ھېسابلاندى. تۆشۈك شەكلى يۇمىلاق دەپ پەرەز قىلىنىدۇ.
ئالگىنات گىدروگېل كۆپۈكلىرىنىڭ مېخانىكىلىق خۇسۇسىيىتىنى تەتقىق قىلىش ئۈچۈن، TESTRESOURCES 100 يۈرۈشلۈك ماشىنىسى ئارقىلىق بىر ئوقلۇق سىقىش سىنىقى ئېلىپ بېرىلدى. ئەۋرىشكىلەر تىك تۆت بۇلۇڭلۇق بۆلەكلەرگە كېسىلدى ۋە بۆلەك ئۆلچىمى ئۆلچەنگەندىن كېيىن بېسىم ۋە دېформация ھېسابلاندى. كرېست باش سۈرئىتى 10 مىللىمېتىر/مىنۇت قىلىپ بېكىتىلدى. ھەر بىر ئەۋرىشكە ئۈچۈن ئۈچ ئەۋرىشكە سىناق قىلىندى ۋە نەتىجىدىن ئوتتۇرىچە قىممەت ۋە ئۆلچەملىك چەتنىش ھېسابلىنىدۇ. بۇ تەتقىقات ئالگىنات گىدروگېل كۆپۈكلىرىنىڭ سىقىش مېخانىكىلىق خۇسۇسىيىتىگە مەركەزلەشتى، چۈنكى ئۆپكە توقۇلمىسى نەپەس ئېلىش دەۋرىيلىكىنىڭ مەلۇم باسقۇچىدا سىقىش كۈچىگە ئۇچرايدۇ. بۇ سىقىشچانلىقى ئەلۋەتتە ئىنتايىن مۇھىم، بولۇپمۇ ئۆپكە توقۇلمىسىنىڭ تولۇق دىنامىك ھەرىكىتىنى ئەكس ئەتتۈرۈش ئۈچۈن، بۇ كەلگۈسىدىكى تەتقىقاتلاردا تەكشۈرۈلىدۇ.
تەييارلانغان گىدروگېل كۆپۈك ئەۋرىشكىلىرى Siemens SOMATOM Drive قوش قاناللىق CT سىكانىردا سىكانىرلاندى. سىكانىرلاش پارامېتىرلىرى تۆۋەندىكىدەك تەڭشەلدى: 40 mAs، 120 kVp ۋە 1 مىللىمېتىر كېسىشمە قېلىنلىقى. نەتىجىدە ھاسىل بولغان DICOM ھۆججەتلىرى MicroDicom DICOM Viewer يۇمشاق دېتالى ئارقىلىق تەھلىل قىلىنىپ، ھەر بىر ئەۋرىشكىنىڭ 5 كېسىشمە يۈزىنىڭ HU قىممىتى تەھلىل قىلىندى. CT ئارقىلىق ئېرىشكەن HU قىممىتى ئەۋرىشكىلەرنىڭ زىچلىق سانلىق مەلۇماتلىرىغا ئاساسەن نەزەرىيەۋى ھېسابلاشلار بىلەن سېلىشتۇرۇلدى.
بۇ تەتقىقاتنىڭ مەقسىتى يۇمشاق ماتېرىياللارنى لايىھىلەش ئارقىلىق يەككە ئەزا مودېللىرى ۋە سۈنئىي بىئولوگىيىلىك توقۇلمىلارنى ياساشتا ئىنقىلاب قىلىش. ئىنسان ئۆپكىسىنىڭ خىزمەت مېخانىزمىغا ماس كېلىدىغان مېخانىكىلىق ۋە رادىئولوگىيىلىك خۇسۇسىيەتكە ئىگە ماتېرىياللارنى تەرەققىي قىلدۇرۇش داۋالاش تەربىيەسىنى ياخشىلاش، جىددىي داۋالاش پىلانى ۋە رادىئاتسىيەلىك داۋالاش پىلانى قاتارلىق نىشانلىق قوللىنىشچان پروگراممىلار ئۈچۈن مۇھىم. 1A-رەسىمدە، بىز ئىنسان ئۆپكىسى مودېللىرىنى ياساشتا ئىشلىتىلىدىغان يۇمشاق ماتېرىياللارنىڭ مېخانىكىلىق ۋە رادىئولوگىيىلىك خۇسۇسىيەتلىرى ئوتتۇرىسىدىكى پەرقنى سىزىپ چىقتۇق. بۈگۈنگە قەدەر، ئارزۇ قىلىنغان رادىئولوگىيىلىك خۇسۇسىيەتلەرنى نامايان قىلىدىغان ماتېرىياللار تەرەققىي قىلدۇرۇلدى، ئەمما ئۇلارنىڭ مېخانىكىلىق خۇسۇسىيەتلىرى ئارزۇ قىلىنغان تەلەپلەرگە ماس كەلمەيدۇ. پولىئۇرېتان كۆپۈك ۋە رېزىنكا شەكلى ئۆزگەرگەن ئىنسان ئۆپكىسى مودېللىرىنى ياساشتا ئەڭ كۆپ ئىشلىتىلىدىغان ماتېرىياللار. پولىئۇرېتان كۆپۈكىنىڭ مېخانىكىلىق خۇسۇسىيىتى (يۇڭ مودۇلى، YM) ئادەتتە نورمال ئىنسان ئۆپكە توقۇلمىسىنىڭكىدىن 10 ھەسسىدىن 100 ھەسسىگىچە يۇقىرى بولىدۇ. ئارزۇ قىلىنغان مېخانىكىلىق ۋە رادىئولوگىيىلىك خۇسۇسىيەتلەرنى نامايان قىلىدىغان ماتېرىياللار ھازىرچە نامەلۇم.
(A) ھەر خىل يۇمشاق ماتېرىياللارنىڭ خۇسۇسىيەتلىرىنىڭ سىخېماتىك ئىپادىلىنىشى ۋە زىچلىق، يۇڭ مودۇلى ۋە رادىئولوگىيىلىك خۇسۇسىيەتلەر جەھەتتىن ئىنسان ئۆپكىسى بىلەن سېلىشتۇرۇلۇشى (HU دا). (B) قويۇقلۇقى %5 ۋە Ca2+:-COOH مول نىسبىتى 0.18 بولغان \(\:\mu\:/\rho\:\) ئالگىنات گىدروگېلىنىڭ رېنتىگېن نۇرى دىفراكسىيەسى شەكلى. (C) گىدروگېل كۆپۈكلىرىدىكى ھاۋا ھەجىم نىسبىتى دائىرىسى. (D) ھاۋا ھەجىم نىسبىتى ئوخشىمايدىغان ئالگىنات گىدروگېل كۆپۈكلىرىنىڭ سىخېماتىك ئىپادىلىنىشى.
قويۇقلۇقى %5 ۋە Ca2+:-COOH مول نىسبىتى 0.18 بولغان ئالگىنات گىدروگېللىرىنىڭ ئېلېمېنت تەركىبى ھېسابلىنىپ چىقىلدى، نەتىجىلىرى 3-جەدۋەلدە كۆرسىتىلدى. ئالدىنقى فورمۇلا (5) دىكى قوشۇش قائىدىسىگە ئاساسەن، ئالگىنات گىدروگېلنىڭ ماسسا ئاجىزلىشىش كوئېففىتسېنتى \(\:\:\mu\:/\rho\:\) 1B-رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك ئېرىشىلدى.
ھاۋا ۋە سۇنىڭ \(\:\mu\:/\rho\:\) قىممىتى بىۋاسىتە NIST 12612 ئۆلچەم سانلىق مەلۇمات ئامبىرىدىن ئېلىندى. شۇڭا، 1C-رەسىمدە ئىنسان ئۆپكىسى ئۈچۈن HU ئېكۋىۋالېنت قىممىتى -600 دىن -700 گىچە بولغان گىدروگېل كۆپۈكلىرىدىكى ھېسابلىغان ھاۋا ھەجىم نىسبىتى كۆرسىتىلدى. نەزەرىيە جەھەتتىن ھېسابلىغان ھاۋا ھەجىم نىسبىتى 1 × 10−3 دىن 2 × 101 MeV غىچە بولغان ئېنېرگىيە دائىرىسىدە %60-70 ئىچىدە مۇقىم بولۇپ، گىدروگېل كۆپۈكىنى ئىشلەپچىقىرىشنىڭ كېيىنكى باسقۇچلىرىدا قوللىنىشنىڭ ياخشى ئېھتىماللىقىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ.
1D-رەسىمدە تەييارلانغان ئالگىنات گىدروگېل كۆپۈك ئەۋرىشكىسى كۆرسىتىلدى. بارلىق ئەۋرىشكىلەر 12.7 مىللىمېتىرلىق گىرۋەك ئۇزۇنلۇقىدىكى كۇب شەكلىدە كېسىلگەن. نەتىجىلەر شۇنى كۆرسەتتىكى، بىر خىل، ئۈچ ئۆلچەملىك مۇقىم گىدروگېل كۆپۈك ھاسىل بولغان. ھاۋا ھەجىم نىسبىتىگە قارىماي، گىدروگېل كۆپۈكلىرىنىڭ كۆرۈنۈشىدە كۆرۈنەرلىك پەرق كۆرۈلمىدى. گىدروگېل كۆپۈكىنىڭ ئۆزىنى ساقلاش خۇسۇسىيىتى، گىدروگېل ئىچىدە شەكىللەنگەن تورنىڭ كۆپۈكنىڭ ئېغىرلىقىنى كۆتۈرەلەيدىغان دەرىجىدە كۈچلۈك ئىكەنلىكىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ. كۆپۈكتىن ئاز مىقداردا سۇ ئېقىپ چىقىشتىن باشقا، كۆپۈك يەنە بىر قانچە ھەپتە ۋاقىتلىق مۇقىملىقنى نامايان قىلدى.
كۆپۈك ئەۋرىشكىسىنىڭ ماسسىسى ۋە ھەجىمىنى ئۆلچەش ئارقىلىق، تەييارلانغان گىدروگېل كۆپۈكىنىڭ زىچلىقى ھېسابلىنىپ چىقىلدى، نەتىجىلىرى 4-جەدۋەلدە كۆرسىتىلدى. نەتىجىلەر ھاۋانىڭ ھەجىم نىسبىتىگە باغلىق ئىكەنلىكىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ. 50 مىللىلىتىر ئەۋرىشكە يېتەرلىك ھاۋا ئارىلاشتۇرۇلغاندا، زىچلىق ئەڭ تۆۋەن بولۇپ، 0.482 گرام/كم3 بولىدۇ. ئارىلاشما ھاۋا مىقدارى ئازىيىشىغا ئەگىشىپ، زىچلىق 0.685 گرام/كم3 گە يېتىدۇ. 50 مىللىلىتىر، 100 مىللىلىتىر ۋە 110 مىللىلىتىر گۇرۇپپىلار ئارىسىدىكى ئەڭ چوڭ p قىممىتى 0.004 < 0.05 بولۇپ، نەتىجىلەرنىڭ ستاتىستىكىلىق ئەھمىيىتىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ.
نەزەرىيەۋى \(\:\rho\:\) قىممىتىمۇ كونترول قىلىنىدىغان ھاۋا ھەجىم نىسبىتى ئارقىلىق ھېسابلىنىدۇ. ئۆلچەنگەن نەتىجىلەر شۇنى كۆرسىتىدۇكى، \(\:\rho\:\) نەزەرىيەۋى قىممەتتىن 0.1 g/cm³ كىچىك. بۇ پەرقنى گېللىنىش جەريانىدا گىدروگېلدا پەيدا بولغان ئىچكى بېسىم بىلەن چۈشەندۈرۈشكە بولىدۇ، بۇ شىشىشنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ ۋە شۇنىڭ بىلەن \(\:\rho\:\) نىڭ تۆۋەنلىشىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ. بۇ 2-رەسىمدە كۆرسىتىلگەن CT رەسىملىرىدە (A، B ۋە C) گىدروگېل كۆپۈكىنىڭ ئىچىدىكى بەزى بوشلۇقلارنىڭ كۆزىتىلىشى ئارقىلىق تېخىمۇ دەلىللەندى.
ھاۋا مىقدارى ئوخشىمايدىغان گىدروگېل كۆپۈكلىرىنىڭ ئوپتىكىلىق مىكروسكوپ رەسىملىرى (A) 50، (B) 100 ۋە (C) 110. ئالگىنات گىدروگېل كۆپۈك ئەۋرىشكىلىرىدىكى ھۈجەيرە سانى ۋە تۆشۈك چوڭلۇقىنىڭ تارقىلىشى (D) 50، (E) 100، (F) 110.
3-رەسىمدە (A، B، C) ھاۋا ھەجىم نىسبىتى ئوخشىمايدىغان گىدروگېل كۆپۈك ئەۋرىشكىلىرىنىڭ ئوپتىكىلىق مىكروسكوپ رەسىملىرى كۆرسىتىلدى. نەتىجىلەر گىدروگېل كۆپۈكىنىڭ ئوپتىكىلىق قۇرۇلمىسىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ، دىئامېتىرى ئوخشىمايدىغان تۆشۈكلەرنىڭ رەسىملىرىنى ئېنىق كۆرسىتىدۇ. تۆشۈك سانى ۋە دىئامېتىرىنىڭ تەقسىملىنىشى ImageJ ئارقىلىق ھېسابلىنىدۇ. ھەر بىر ئەۋرىشكە ئالتە رەسىم ئېلىندى، ھەر بىر رەسىمنىڭ چوڭلۇقى 1125.27 μm × 843.96 μm، ھەر بىر ئەۋرىشكىنىڭ ئومۇمىي ئانالىز قىلىنغان كۆلىمى 5.7 mm².
(A) ھاۋا ھەجىم نىسبىتى ئوخشىمايدىغان ئالگىنات گىدروگېل كۆپۈكلىرىنىڭ بېسىم كۈچى-دېفورما خۇسۇسىيىتى. (B) كۆرسەتكۈچلۈك ماسلاشتۇرۇش. (C) ھاۋا ھەجىم نىسبىتى ئوخشىمايدىغان گىدروگېل كۆپۈكلىرىنىڭ بېسىمى E0. (D) ھاۋا ھەجىم نىسبىتى ئوخشىمايدىغان ئالگىنات گىدروگېل كۆپۈكلىرىنىڭ ئەڭ يۇقىرى بېسىم كۈچى ۋە دېفورماسى.
3-رەسىمدە (D، E، F) تۆشۈك چوڭلۇقىنىڭ تەقسىملىنىشى نىسبەتەن تەكشى بولۇپ، ئون نەچچە مىكرومېتىردىن تەخمىنەن 500 مىكرومېتىرغىچە بولغان ئارىلىقتا ئىكەنلىكى كۆرسىتىلگەن. تۆشۈك چوڭلۇقى ئاساسەن بىردەك بولۇپ، ھاۋا مىقدارى ئازىيىشىغا ئەگىشىپ ئازراق كىچىكلەيدۇ. سىناق سانلىق مەلۇماتلىرىغا ئاساسلانغاندا، 50 مىللىلىتىرلىق ئەۋرىشكىنىڭ ئوتتۇرىچە تۆشۈك چوڭلۇقى 192.16 μm، ئوتتۇرا قىممەت 184.51 μm، بىرلىك كۆلىمىدىكى تۆشۈك سانى 103؛ 100 مىللىلىتىرلىق ئەۋرىشكىنىڭ ئوتتۇرىچە تۆشۈك چوڭلۇقى 156.62 μm، ئوتتۇرا قىممەت 151.07 μm، بىرلىك كۆلىمىدىكى تۆشۈك سانى 109؛ 110 مىللىلىتىرلىق ئەۋرىشكىنىڭ ماس كېلىدىغان قىممىتى ئايرىم-ئايرىم ھالدا 163.07 μm، 150.29 μm ۋە 115. سانلىق مەلۇماتلاردىن قارىغاندا، چوڭراق تۆشۈكلەرنىڭ ئوتتۇرىچە تۆشۈك چوڭلۇقىنىڭ ستاتىستىكىلىق نەتىجىسىگە تەسىرى چوڭراق، ھەمدە ئوتتۇرىچە تۆشۈك چوڭلۇقى تۆشۈك چوڭلۇقىنىڭ ئۆزگىرىش يۈزلىنىشىنى تېخىمۇ ياخشى ئەكس ئەتتۈرەلەيدۇ. ئەۋرىشكە مىقدارى 50 مىللىلىتىردىن 110 مىللىلىتىرغىچە ئاشقاندا، تۆشۈكلەرنىڭ سانىمۇ ئاشىدۇ. ئوتتۇرىچە تۆشۈك دىئامېتىرى ۋە تۆشۈك سانىنىڭ ستاتىستىكىلىق نەتىجىلىرىنى بىرلەشتۈرۈپ، ھەجىم ئاشقانسېرى ئەۋرىشكە ئىچىدە كىچىكرەك چوڭلۇقتىكى تېخىمۇ كۆپ تۆشۈكلەرنىڭ شەكىللىنىدىغانلىقىنى خۇلاسىلىگىلى بولىدۇ.
مېخانىكىلىق سىناق سانلىق مەلۇماتلىرى 4A ۋە 4D رەسىملىرىدە كۆرسىتىلدى. 4A رەسىمدە تەييارلانغان گىدروگېل كۆپۈكلىرىنىڭ ھاۋا ھەجىم نىسبىتى ئوخشىمايدىغان بېسىم-دېفورما خۇسۇسىيىتى كۆرسىتىلدى. نەتىجىلەردىن كۆرۈۋېلىشقا بولىدۇكى، بارلىق ئەۋرىشكىلەرنىڭ سىزىقسىز بېسىم-دېفورما خۇسۇسىيىتى ئوخشاش. ھەر بىر ئەۋرىشكىدە، دېفورما ئېشىشىغا ئەگىشىپ، بېسىم تېز ئاشىدۇ. گىدروگېل كۆپۈكىنىڭ بېسىم-دېفورما خۇسۇسىيىتىگە ئېكىسپونېنتسىيەلىك ئەگرى سىزىق ماسلاشتۇرۇلدى. 4B رەسىمدە ئېكىسپونېنتسىيەلىك فۇنكسىيەنى گىدروگېل كۆپۈكىگە يېقىنلاشتۇرۇش مودېلى سۈپىتىدە قوللانغاندىن كېيىنكى نەتىجىلەر كۆرسىتىلدى.
ھاۋا ھەجىم نىسبىتى ئوخشىمايدىغان گىدروگېل كۆپۈكلىرى ئۈچۈن، ئۇلارنىڭ سىقىلىش مودۇلى (E0) تەتقىق قىلىندى. گىدروگېللارنى تەھلىل قىلىشقا ئوخشاش، سىقىلىش يوڭ مودۇلى دەسلەپكى بېسىمنىڭ %20 دائىرىسىدە تەكشۈرۈلدى. سىقىلىش سىنىقىنىڭ نەتىجىسى 4C-رەسىمدە كۆرسىتىلدى. 4C-رەسىمدىكى نەتىجىلەردىن مەلۇم بولۇشىچە، ھاۋا ھەجىم نىسبىتى 50-ئۈلگەدىن 110-ئۈلگەگىچە تۆۋەنلىگەندە، ئالگىنات گىدروگېل كۆپۈكىنىڭ سىقىلىش يوڭ مودۇلى E0 10.86 kPa دىن 18 kPa غىچە ئاشىدۇ.
شۇنىڭغا ئوخشاش، گىدروگېل كۆپۈكلىرىنىڭ تولۇق بېسىم-دېفورماتسىيە ئەگرى سىزىقى، شۇنداقلا ئەڭ يۇقىرى بېسىم ۋە دېفورماتسىيە قىممەتلىرى قولغا كەلتۈرۈلدى. 4D-رەسىمدە ئالگىنات گىدروگېل كۆپۈكلىرىنىڭ ئەڭ يۇقىرى بېسىم ۋە دېفورماتسىيەسى كۆرسىتىلدى. ھەر بىر سانلىق مەلۇمات نۇقتىسى ئۈچ سىناق نەتىجىسىنىڭ ئوتتۇرىچە قىممىتى. نەتىجىلەردىن قارىغاندا، گاز مىقدارىنىڭ تۆۋەنلىشىگە ئەگىشىپ، ئەڭ يۇقىرى بېسىم 9.84 kPa دىن 17.58 kPa غىچە ئاشىدۇ. ئەڭ يۇقىرى دېفورماتسىيە تەخمىنەن %38 ئەتراپىدا مۇقىم تۇرىدۇ.
2-رەسىم (A، B ۋە C) ئايرىم-ئايرىم ھالدا 50، 100 ۋە 110-ئۈلگىلەرگە ماس كېلىدىغان ھاۋا ھەجىم نىسبىتى ئوخشىمايدىغان گىدروگېل كۆپۈكلىرىنىڭ CT رەسىملىرىنى كۆرسىتىدۇ. رەسىملەردىن قارىغاندا، شەكىللەنگەن گىدروگېل كۆپۈك دېگۈدەك بىردەك. 100 ۋە 110-ئۈلگىلەردە ئاز ساندىكى بوشلۇقلار كۆزىتىلدى. بۇ بوشلۇقلارنىڭ شەكىللىنىشى گېللىنىش جەريانىدا گىدروگېلدا پەيدا بولغان ئىچكى بېسىم سەۋەبىدىن بولۇشى مۇمكىن. بىز ھەر بىر ئەۋرىشكىنىڭ 5 كېسىشمە يۈزى ئۈچۈن HU قىممىتىنى ھېسابلاپ چىقتۇق ۋە ئۇلارنى 5-جەدۋەلگە ماس كېلىدىغان نەزەرىيەۋى ھېسابلاش نەتىجىلىرى بىلەن بىللە تىزدۇق.
5-جەدۋەلدە ھاۋا ھەجىم نىسبىتى ئوخشىمايدىغان ئەۋرىشكىلەرنىڭ HU قىممىتى ئوخشىمايدىغانلىقى كۆرسىتىلگەن. 50 مىللىلىتىر، 100 مىللىلىتىر ۋە 110 مىللىلىتىر گۇرۇپپىلىرى ئارىسىدىكى ئەڭ چوڭ p قىممىتى 0.004 < 0.05 بولۇپ، نەتىجىلەرنىڭ ستاتىستىكىلىق ئەھمىيىتىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ. سىناق قىلىنغان ئۈچ ئەۋرىشكىنىڭ ئىچىدە، 50 مىللىلىتىر ئارىلاشمىسى بار ئەۋرىشكىنىڭ رادىئولوگىيىلىك خۇسۇسىيىتى ئىنسان ئۆپكىسىنىڭكىگە ئەڭ يېقىن ئىدى. 5-جەدۋەلنىڭ ئەڭ ئاخىرقى ئىستونىدا ئۆلچەنگەن كۆپۈك قىممىتى \(\:\rho\:\) غا ئاساسەن نەزەرىيەۋى ھېسابلاش ئارقىلىق ئېرىشكەن نەتىجە كۆرسىتىلدى. ئۆلچەنگەن سانلىق مەلۇماتلارنى نەزەرىيەۋى نەتىجىلەر بىلەن سېلىشتۇرۇش ئارقىلىق، CT سىكانىرلاش ئارقىلىق ئېرىشكەن HU قىممىتىنىڭ ئادەتتە نەزەرىيەۋى نەتىجىلەرگە يېقىن ئىكەنلىكىنى بايقىغىلى بولىدۇ، بۇ ئۆز نۆۋىتىدە 1C-رەسىمدىكى ھاۋا ھەجىم نىسبىتى ھېسابلاش نەتىجىسىنى جەزملەشتۈرىدۇ.
بۇ تەتقىقاتنىڭ ئاساسلىق مەقسىتى ئىنسان ئۆپكىسىنىڭكىگە ئوخشاش مېخانىكىلىق ۋە رادىئولوگىيىلىك خۇسۇسىيەتكە ئىگە ماتېرىيال ياساش. بۇ مەقسەت ئىنسان ئۆپكىسىنىڭكىگە ئەڭ يېقىن بولغان، توقۇلمىلارغا تەڭ مېخانىكىلىق ۋە رادىئولوگىيىلىك خۇسۇسىيەتكە ئىگە بولغان گىدروگېل ئاساسلىق ماتېرىيالنى تەرەققىي قىلدۇرۇش ئارقىلىق ئەمەلگە ئاشۇرۇلدى. نەزەرىيەۋى ھېسابلاشلارغا ئاساسەن، ناترىي ئالگىنات ئېرىتمىسى، CaCO3، GDL ۋە SLES 70 نى مېخانىكىلىق ئارىلاشتۇرۇش ئارقىلىق ھاۋا ھەجىم نىسبىتى ئوخشىمايدىغان گىدروگېل كۆپۈكلىرى تەييارلاندى. مورفولوگىيەلىك ئانالىزدا بىر خىل ئۈچ ئۆلچەملىك مۇقىم گىدروگېل كۆپۈكىنىڭ ھاسىل بولغانلىقى كۆرسىتىلدى. ھاۋا ھەجىم نىسبىتىنى ئۆزگەرتىش ئارقىلىق، كۆپۈكنىڭ زىچلىقى ۋە تۆشۈكلۈك دەرىجىسى خالىغانچە ئۆزگەرتىلىشى مۇمكىن. ھاۋا ھەجىم مىقدارىنىڭ ئېشىشىغا ئەگىشىپ، تۆشۈك چوڭلۇقى ئازراق كىچىكلەيدۇ ۋە تۆشۈك سانى كۆپىيىدۇ. ئالگىنات گىدروگېل كۆپۈكلىرىنىڭ مېخانىكىلىق خۇسۇسىيىتىنى تەھلىل قىلىش ئۈچۈن سىقىش سىنىقى ئېلىپ بېرىلدى. نەتىجىلەر شۇنى كۆرسەتتىكى، سىقىش سىنىقىدىن ئېرىشكەن سىقىش مودۇلى (E0) ئىنسان ئۆپكىسى ئۈچۈن ئەڭ ياخشى دائىرىدە. ھاۋا ھەجىم نىسبىتى تۆۋەنلىگەندە E0 ئاشىدۇ. تەييارلانغان ئەۋرىشكىلەرنىڭ رادىئولوگىيىلىك خۇسۇسىيەتلىرى (HU) قىممىتى ئەۋرىشكىلەرنىڭ CT سانلىق مەلۇماتلىرىغا ئاساسەن قولغا كەلتۈرۈلدى ۋە نەزەرىيەۋى ھېسابلاش نەتىجىلىرى بىلەن سېلىشتۇرۇلدى. نەتىجىلەر ياخشى بولدى. ئۆلچەنگەن قىممەت ئىنسان ئۆپكىسىنىڭ HU قىممىتىگە يېقىن. نەتىجىلەر شۇنى كۆرسىتىپ بېرىدۇكى، ئىنسان ئۆپكىسىنىڭ خۇسۇسىيەتلىرىگە تەقلىد قىلىدىغان مېخانىكىلىق ۋە رادىئولوگىيىلىك خۇسۇسىيەتلەرنىڭ ئىدىئال بىرىكمىسىگە ئىگە توقۇلمىلارنى تەقلىد قىلىدىغان گىدروگېل كۆپۈكلىرىنى ياساش مۇمكىن.
ئۈمىدۋار نەتىجىلەرگە قارىماي، ھازىرقى ياساش ئۇسۇللىرىنى ياخشىلاپ، ھاۋا ھەجىمى نىسبىتى ۋە تۆشۈكلۈكنى تېخىمۇ ياخشى كونترول قىلىش، نەزەرىيەۋى ھېسابلاشلار ۋە ھەقىقىي ئىنسان ئۆپكىسىنىڭ مۆلچەرلىرىگە ماسلاشتۇرۇش كېرەك. نۆۋەتتىكى تەتقىقات يەنە سىقىلىش مېخانىكىسىنى سىناق قىلىش بىلەنلا چەكلىنىدۇ، بۇ بولسا فانتومنىڭ نەپەس ئېلىش دەۋرىيلىكىنىڭ سىقىلىش باسقۇچى بىلەنلا چەكلىنىدۇ. كەلگۈسىدىكى تەتقىقاتلار دىنامىك يۈكلىنىش شارائىتىدا مۇمكىن بولغان قوللىنىشلارنى باھالاش ئۈچۈن، سوزۇلۇش سىنىقىنى ۋە ماتېرىيالنىڭ ئومۇمىي مېخانىكىلىق مۇقىملىقىنى تەكشۈرۈشتىن پايدىلىق بولىدۇ. بۇ چەكلىمىلەرگە قارىماي، بۇ تەتقىقات ئىنسان ئۆپكىسىگە تەقلىد قىلىدىغان يەككە ماتېرىيالدا رادىئولوگىيىلىك ۋە مېخانىكىلىق خۇسۇسىيەتلەرنى بىرلەشتۈرۈشتىكى تۇنجى مۇۋەپپەقىيەتلىك سىناق ھېسابلىنىدۇ.
نۆۋەتتىكى تەتقىقات جەريانىدا ھاسىل قىلىنغان ۋە/ياكى تەھلىل قىلىنغان سانلىق مەلۇماتلار مۇۋاپىق تەلەپ بويىچە مۇناسىۋەتلىك ئاپتوردىن ئېرىشكىلى بولىدۇ. سىناق ۋە سانلىق مەلۇماتلارنىڭ ھەر ئىككىسىنى قايتا ئىشلەتكىلى بولىدۇ.
Song, G., قاتارلىقلار. راك نۇرى داۋالاش ئۈچۈن يېڭى نانو تېخنىكىسى ۋە ئىلغار ماتېرىياللار. Adv. Mater. 29, 1700996. https://doi.org/10.1002/adma.201700996 (2017).
Kill، PJ قاتارلىقلار. رادىئاتسىيەلىك ئونكولوگىيەدە نەپەس ئېلىش ھەرىكىتىنى باشقۇرۇش بويىچە AAPM 76a خىزمەت گۇرۇپپىسىنىڭ دوكلاتى. تېببىي فىزىكا ژۇرنىلى 33، 3874–3900. https://doi.org/10.1118/1.2349696 (2006).
ئەل-مايا، ئا.، موسېلېي، ج.، ۋە بروك، ك.ك. ئىنسان ئۆپكىسىدىكى ئارا يۈز ۋە ماتېرىيال سىزىقسىزلىقىنى مودېللاشتۇرۇش. فىزىكا ۋە تېببىي ۋە بىئولوگىيە 53، 305–317. https://doi.org/10.1088/0031-9155/53/1/022 (2008).
ۋاڭ، X. قاتارلىقلار. 3D بىئو بېسىش ئارقىلىق ھاسىل قىلىنغان ئۆسمىگە ئوخشاش ئۆپكە راكى مودېلى. 3. بىئوتېخنىكا. 8 https://doi.org/10.1007/s13205-018-1519-1 (2018).
لى، م. قاتارلىقلار. ئۆپكە شەكلىنىڭ ئۆزگىرىشىنى مودېللاشتۇرۇش: شەكلىنىڭ ئۆزگىرىشچان رەسىم تىزىملاش تېخنىكىسى ۋە بوشلۇقتا ئۆزگىرىدىغان ياڭ مودۇلىنى باھالاشنى بىرلەشتۈرگەن ئۇسۇل. تېببىي پەنلەر ژۇرنىلى 40، 081902. https://doi.org/10.1118/1.4812419 (2013).
Guimaraes، CF قاتارلىقلار. تىرىك توقۇلمىلارنىڭ قاتتىقلىقى ۋە ئۇنىڭ توقۇلما قۇرۇلۇشىغا بولغان تەسىرى. Nature Reviews Materials and Environment 5, 351–370 (2020).