nature.com daawwachuu keessaniif galatoomaa. Vershiniin biraawzari ati fayyadamaa jirtu deeggarsa CSS daangeffame qaba. Muuxannoo gaarii argachuuf, gosa biraawzari isa haaraa fayyadamuu (ykn haala walsimsiisaa Internet Explorer keessatti cufuu) ni gorsina. Dabalataanis, deeggarsa itti fufiinsa qabu mirkaneessuuf, marsariitiin kun akkaataa ykn JaavaScript hin hammatu.
Sochiin qaamolee fi tishuuwwanii yeroo raadiyooteraapii bakka raajii eksiree irratti dogoggora uumuu danda’a. Kanaafuu, meeshaaleen amaloota makaanikaa fi raadiyooloojii tishuu wajjin wal gitu qaban sochii qaamaa fakkeessuun raadiyooteraapii akka gaariitti fayyadamuuf barbaachisu. Haa ta’u malee, meeshaaleen akkasii misoomsuun ammallee qormaata ta’ee jira. Alginate hydrogels amaloota kan maatriksii seelii alaa wajjin walfakkaatu waan qabaniif akka meeshaalee tishuu wajjin walqixa ta’anitti abdachiisaa ta’a. Qorannoon kun, foomii alginate hydrogel amaloota makaanikaa fi raadiyooloojii barbaadamu qaban in situ Ca2+ gadhiifamuun walnyaataniiru. Reeshiyoon qilleensaa fi ulfaatinaa of eeggannoodhaan to’atamee foomii haayidiroojeel amaloota makaanikaa fi raadiyooloojii ibsaman qaban argachuuf ture. Maakroo fi maaykiroomorfooloojiin meeshaalee amala kan qaban yoo ta’u, amala foomii haayidiroojeel dhiibbaa jalatti qoratameera. Amaloonni raadiyooloojii ti’ooriidhaan tilmaamaman, kompiitaraan toomoogiraafii fayyadamuun yaaliidhaan mirkanaa’aniiru. Qorannoon kun gara fuula duraatti misooma meeshaalee tishuu wajjin walqixa ta’an kanneen yeroo raadiyooteraapii doosiin raadiyaashiniin fooyyessuu fi to’annoo qulqullinaaf oolu danda’an irratti ifa kenna.
Yaaliin raadiyaashiniin yaala kaansarii barame1. Sochiin qaamolee fi tishuu yeroo baayyee yeroo wal’aansa raadiyaashiniin bakka raajii eksiree irratti dogoggora uuma, kunis wal’aansa qaama dhiitaa fi seelonni fayyaa naannoo isaanii jiran raadiyaashiniin hin barbaachifneef garmalee saaxilamuu danda’a. Dandeettiin sochii qaamolee fi tishuu tilmaamuun dogoggora naannoo qaama saalaa (tumor localization) xiqqeessuuf murteessaadha. Qorannoon kun somba irratti kan xiyyeeffate yoo ta'u, yeroo dhukkubsattoonni yeroo yaala raadiyaashiniitti hafuura baafatan jijjiirama guddaa fi sochii guddaa waan qabaniif. Sochii somba namaa fakkeessuuf moodeelotni elementii xumuraa adda addaa qophaa’anii hojiirra oolaniiru3,4,5. Haa ta’u malee, qaamolee fi tishuuwwan namaa ji’oomeetirii walxaxaa kan qabaniifi dhukkubsataa irratti hirkataa guddaa kan qabanidha. Kanaafuu, meeshaaleen amaloota tishuu wajjin walqixa ta’an qaban moodeelota ti’oorii mirkaneessuuf, wal’aansa yaalaa fooyya’aa ta’e mijeessuuf, akkasumas barnoota yaalaaf moodeelota fiizikaalaa qopheessuuf baay’ee faayidaa qabu.
Ji’oomeetiriiwwan caasaa alaa fi keessaa walxaxaa ta’an galmaan ga’uuf meeshaaleen tishuu lallaafaa fakkeessan misoomsuun isaanii xiyyeeffannoo guddaa hawwateera sababiin isaas wal-hin simne makaanikaa uumamaan isaanii hojiiwwan galma ta’an irratti kufaatii fiduu waan danda’uuf6,7. Moodeela baayoomakaaniksii walxaxaa tishuu sombaa, kan lallaafaa garmalee, elastiiksii fi qola caasaa walitti fidu, moodeelota somba namaa sirritti baay’isan qopheessuu keessatti qormaata guddaa qaba. Walitti makamuu fi walsimsiisuun amaloota makaanikaa fi raadiyooloojii raawwii bu’a qabeessa moodeelota sombaa gidduu seensaa wal’aansaa keessatti murteessaadha. Oomishni dabalataa moodeelota dhukkubsataa adda ta’an qopheessuu keessatti bu’a qabeessa ta’uun isaa mirkanaa’ee jira, kunis dizaayinoota walxaxaa saffisaan piroototaayipii gochuu dandeessisa. Shin fi kkf. 8 moodeela sombaa deebi’ee hojjetamuu danda’u, kan bocamuu danda’u kan ujummoo qilleensaa 3D-maxxanfame qabu hojjetaniiru. Haselaar fi kkf. 9 madaallii qulqullina suuraa fi mala mirkaneessuu ejjennoo raadiyooteraapiidhaaf dhukkubsattoota dhugaa wajjin baay’ee walfakkaatu phantom hojjetaniiru. Hong et al10 sirrii ta’uu lakkoofsa madaaluuf cimina CT madaa sombaa adda addaa baay’isuun teeknooloojii maxxansaa 3D fi silicone casting fayyadamuun moodeela CT garaa hojjetaniiru. Haa ta’u malee, piroototaayipoonni kun yeroo baay’ee meeshaalee amalli bu’a qabeessa ta’e kan tishuu sombaa irraa baay’ee adda ta’e irraa kan hojjetamanidha11.
Yeroo ammaa kana, faantomonni sombaa irra caalaan isaanii silikoonii yookiin foomii poliyureetiin irraa kan hojjetaman yoo ta’u, kunis amaloota makaanikaa fi raadiyooloojii paarenkaayimaa sombaa dhugaa wajjin kan wal hin simne dha.12,13 Alginate hydrogels baayoo-walsimanii fi amaloota makaanikaa tunable isaanii irraa kan ka’e tishuu injinariingii keessatti bal’inaan itti fayyadamaa turaniiru.14 Haa ta’u malee, walsimannaa ultra-soft, foam fakkaatu kan faantomii tokkoof barbaachisu baay’isuun kan elastiiksii fi caasaa guutuu tishuu sombaa sirritti fakkeessu qormaata yaalii ta’ee hafa.
Qorannoon kun tishuun sombaa meeshaa elastikii walfakkaataa ta’uu isaa tilmaamameera. Dandeettiin tishuu somba namaa (\(\:\rho\:\)) 1.06 g/cm3, dhangala’aan somba afuufame 0.26 g/cm315 akka ta’e gabaafameera. Gatiin moojuulasii Young (MY) bal’aan tishuu sombaa mala yaalii adda addaa fayyadamuun argamaniiru. Lai-Fook fi kkf. 16 YM somba namaa qaala’iinsa walfakkaatuun 0.42–6.72 kPa akka ta’e safaraniiru. Goss fi kkf. 17 maagneetiik reezonaansii elaastoogiraafii fayyadamuun YM 2.17 kPa gabaasan. Liu fi kkf. 18 YM kallattiin safarame 0.03–57.2 kPa ta’uu gabaasan. Ilegbusi fi kkf. 19 ragaa 4D CT dhukkubsattoota filatamoo irraa argaman irratti hundaa’uun YM 0.1–2.7 kPa akka ta’e tilmaamaniiru.
Amaloota raadiyooloojii sombaaf, amala wal-nyaatinsa tishuu sombaa raajii eksiree wajjin ibsuuf, paaraameetotni hedduun fayyadamu, kunis walnyaatinsa elementii, dhangala’aa elektiroonii (\(\:{\rho\:}_{e}\)), lakkoofsa atoomii bu’a qabeessa (\(\:{Z}_{eff}\)), anniisaa kaka’umsaa giddugaleessaa (\(\:I\)), koofiishinii hir’ina heddumminaa dabalatee (\(\:\mu\:/\rho\:\)) fi yuunitii Hounsfield (HU), kan kallattiin \(\:\mu\:/\rho\:\) wajjin walqabatu.
Dansiin elektiroonii \(\:{\rho\:}_{e}\) lakkoofsa elektiroonota yuunitii ulfaatina tokkootti kan ibsamu yoo ta’u, akka armaan gadiitti shallagama:
iddoo \(\:\rho\:\) dhangala’aa meeshaa g/cm3 keessatti, \(\:{N}_{A}\) dhaabbataa Avogadro, \(\:{w}_{i}\) firaakshinii ulfaatinaa, \(\:{Z}_{i}\) lakkoofsa atoomii, fi \(\:{A}_{i}\) ulfaatina atoomii elementii i-ffaa ta’etti.
Lakkoofsi atoomii kallattiin maalummaa walnyaatinsa raadiyaashiniin meeshaa keessa jiruun walqabatee jira. Kompaawundootaa fi makaa elementoota hedduu of keessaa qabaniif (fkn, huccuuwwan), lakkoofsi atoomikaa bu’a qabeessa \(\:{Z}_{eff}\) shallagamuu qaba. Foormulaan kun kan yaadame Murthy fi kkf. 20: 1.1.
Giddugaleessi anniisaan kaka’umsaa \(\:I\) meeshaan galma ta’e anniisaa sochii paartiikilii seenanii hammam salphaatti akka xuuxu ibsa. Innis amaloota meeshaa galma ta’e qofa kan ibsu yoo ta’u, amaloota paartiikilii wajjin waan wal qabatu hin qabu. \(\:I\) seera dabalataa Bragg hojiirra oolchuudhaan shallagamuu danda'a:
Koofiishiin attenuation mass \(\:\mu\:/\rho\:\) seenuu fi gadhiifamuu anniisaa footoonota meeshaa galma ta’e keessatti ibsa. Foormulaa armaan gadii fayyadamuun shallagamuu danda’a:
Bakka \(\:x\) furdina meeshaa ta’etti, \(\:{I}_{0}\) cimina ifa taatee yoo ta’u, \(\:I\) ammoo cimina footoonii erga meeshaa sana keessa seenee booda ta’a. \(\:\mu\:/\rho\:\) deetaan kallattiin Kuusaa Deetaa Wabii Istaandardii NIST 12621 irraa argamuu danda'a. \(\:\mu\:/\rho\:\) gatiiwwan makaa fi kompaawundootaaf seera ida'amuu akka armaan gadiitti fayyadamuun argamuu danda'u:
HU hiikkaa daataa kompiitaraan toomoogiraafii (CT) keessatti yuunitii safartuu raadiyoodensiitii istaandaardii ta’e yoo ta’u, kunis koofiishinii attenuation safarame \(\:\mu\:\) irraa sararaan kan jijjiirame dha. Akkasitti hiikama:
bakka \(\:{\mu\:}_{bishaan}\) koofiishinii dadhabbii bishaanii yoo ta’u, \(\:{\mu\:}_{qilleensa}\) immoo koofiishinii dadhabbii qilleensaa ti. Kanaafuu, foormulaa (6) irraa gatii HU bishaanii 0, gatiin HU qilleensaa -1000 akka ta’e ni argina. Gatiin HU somba namaa -600 hanga -70022 gidduutti argama.
Meeshaaleen tishuu walqixa ta’an hedduun qophaa’aniiru. Griffith fi kkf. 23 moodeela tishuu walqixa ta’e kan qaama namaa poliyureetiin (PU) irraa hojjetame kan qindoominni kaalsiyeemii kaarbooneetii (CaCO3) adda addaa itti dabalamee koofiishinoota hir’ina sararaawaa qaamolee namaa adda addaa somba namaa dabalatee fakkeessuuf kan hojjetan yoo ta’u, moodeelli kun Griffith jedhamee moggaafame. Taylor24 moodeela tishuu sombaa lammaffaa walqixa ta’e kan Laaboraatoorii Biyyaalessaa Lawrence Livermore (LLNL) tiin qophaa’e, maqaa LLLL1 jedhamu dhiheesse. Traub et al.25 Foamex XRS-272 kan CaCO3 %5.25 of keessaa qabu akka ga’umsa guddiftuutti fayyadamuun bakka bu’aa tishuu sombaa haaraa kan hojjetan yoo ta’u, maqaan isaas ALT2 jedhamee moggaafame. Gabatee 1 fi 2 walmadaalchisuu \(\:\rho\:\), \(\:{\rho\:}_{e}\), \(\:{Z}_{eff}\), \(\:I\) fi koofiishinoota dadhabina heddumminaa somba namaa (ICRU-44) fi moodeelota walqixa tishuu armaan olii agarsiisu.
Amaloonni raadiyooloojii gaariin argamanis, meeshaaleen faantomii hundi jechuun ni danda’ama foomii poolistaayiriinii irraa kan hojjetaman yoo ta’u, kunis amaloonni makaanikaa meeshaalee kanaa kan somba namaatti dhiyaachuu hin danda’an jechuudha. Moojuulasiin Young (YM) foomii poliyureetiin gara 500 kPa yoo ta’u, kunis somba namaa idilee (gara 5-10 kPa) wajjin wal bira qabamee yoo ilaalamu gaarii irraa fagaata. Kanaafuu, meeshaa haaraa amala makaanikaa fi raadiyooloojii somba namaa dhugaa guutuu danda’u qopheessuun barbaachisaadha.
Haayidroojeelonni tishuuwwan injinariingii keessatti bal’inaan fayyadamu. Caasaa fi amaloonni isaa maatiriksii seelii ala (ECM) wajjin kan walfakkaatu yoo ta’u, salphaatti kan sirreeffamuu danda’u dha. Qorannoon kun qophii foomii akka baayoomeetiriyaatti soodiyeem alginaayitiin qulqulluun filatameera. Alginate hydrogels baayookompatibilii fi tishuu injinariingii keessatti bal’inaan kan itti fayyadaman amaloota makaanikaa sirreeffamuu danda’an irraa kan ka’e dha. Qabiyyeen elementii soodiyeem alginaayitii (C6H7NaO6)n fi argamuun Ca2+ amaloonni raadiyooloojii isaa akka barbaachisummaa isaatti akka sirreeffaman taasisa. Walnyaatinsi amaloota makaanikaa fi raadiyooloojii sirreeffamuu danda’an kun alginate hydrogels qorannoo keenyaaf mijataa taasisa. Dhugaadha, haayidiroojeelonni alginate akkasumas daangaa qabu, keessumaa gama tasgabbii yeroo dheeraa yeroo marsaa sirna hargansuu fakkeessaa. Kanaafuu, daangaawwan kana furuuf qorannoowwan gara fuula duraatti gaggeeffaman keessatti fooyya’iinsi dabalataa barbaachisaa fi eegama.
Hojii kana keessatti, meeshaa foomii alginate hydrogel kan gatii rho to'atamuu danda'u, elasticity, fi amaloota raadiyooloojii kan tishuu somba namaa wajjin walfakkaatu hojjenne. Qorannoon kun faantomoota tishuu fakkaatanii fi amaloota elastikii fi raadiyooloojii tunable qaban hojjechuuf furmaata waliigalaa ni kenna. Amaloonni meeshaa salphaatti tishuu fi qaama namaa kamiifuu mijeessuun ni danda’ama.
Reeshiyoon qilleensaa fi ulfaatina foomii haayidiroojeel galma ta’e HU somba namaa (-600 hanga -700) irratti hundaa’uun shallagameera. Foomin kun walnyaatinsa salphaa qilleensaa fi alginate haayidiroojeel sinteetikii akka ta’e tilmaamameera. Seera ida’uu salphaa elementoota dhuunfaa \(\:\mu\:/\rho\:\) fayyadamuun, firaakshiniin ulfaatinaa qilleensaa fi reeshiyoon ulfaatinaa haayidiroojeel alginaayitii walnyaatame shallagamuu danda’a.
Foomin alginate hydrogel kan qophaa’e soodiyeem alginate (Kutaa Lakk. W201502), CaCO3 (Kutaa Lakk. 795445, MW: 100.09), fi GDL (Kutaa Lakk. G4750, MW: 178.14) kan Sigma-Aldrich Company, St. Louis, MO irraa bitame fayyadamuun ture. 70% Sodium Lauryl Ether Salfate (SLES 70) kan bitame Renowned Trading LLC irraati. Adeemsa qophii foomii keessatti bishaan deionized fayyadameera. Sodiyeem alginaayitiin bishaan ayoonisaayidii keessatti ho’a kutaa keessatti yeroo hunda sochoosuun (600 rpm) hanga furmaanni keelloo walfakkaataan ifa ta’e argamutti bulbulame. CaCO3 GDL waliin walqabatee akka madda Ca2+tti fayyadamee geelaayishinii jalqabsiiseera. SLES 70 akka surfactant fayyadamee caasaa qola qabuu haayidiroojeel keessaa uumuuf ture. Xiyyeeffannaan alginaayitii %5 fi reeshiyoon moolaar Ca2+:-COOH 0.18 ta’ee eegameera. Akkasumas yeroo qophii foomii reeshiyoon moolaar CaCO3:GDL 0.5 irratti eegamee pH giddu galeessa ta’e eeguuf ture. Gatiin isaa 26. 2% ulfaatinaan SLES 70 saamuda hunda irratti dabalameera. Reeshiyoo makaa furmaataa fi qilleensaa to’achuuf biikirri golgaa qabu fayyadameera. Waliigala ulfaatina biikichaa 140 ml ture. Bu’aa shallaggii ti’oorii irratti hundaa’uun, qilleensa waliin makamuuf jildii adda addaa makaa (50 ml, 100 ml, 110 ml) gara biikiitti dabalameera. Saamuda makaa 50 ml of keessaa qabu qilleensa gahaa waliin akka makamuuf kan qophaa’e yoo ta’u, saamuda lamaan hafan keessatti reeshiyoon ulfaatina qilleensaa to’atameera. Jalqaba, SLES 70 furmaata alginate keessatti dabalamee hanga guutummaatti makamutti elektirikii sochoosuun socho’e. Sana booda, CaCO3 suspension makaa sanatti dabalamee hanga makaan sun guutummaatti makamutti, yeroo halluun isaa gara adiitti jijjiiramutti walitti fufiinsaan sochoofame. Dhumarratti, furmaanni GDL makaa sanatti dabalamee jeelaayishinii jalqabsiise, adeemsa kana hunda keessatti makaanikaal sochoosuun eegameera. Saamuda makaa 50 ml of keessaa qabuuf, yeroo ulfaatinni makaanichaa jijjiiramuu dhaabu makaanikaal sochoosuun dhaabbate. Saamuda makaa 100 ml fi 110 ml of keessaa qabaniif, makaanikaal sochoosuun yeroo makaan sun biikicha guutu dhaabbate. Akkasumas foomii haayidiroojeel ulfaatina 50 ml hanga 100 ml gidduu jiru qopheessuuf yaalneerra. Haa ta’u malee, haala makaa qilleensaa guutuu fi haala to’annoo ulfaatina qilleensaa gidduutti waan jijjiirameef, tasgabbii dhabuun caasaa foomii mul’ateera, kunis to’annoo ulfaatinaa wal hin simne ta’eera. Tasgabbii dhabuun kun shallaggii keessatti mirkanaa’uu dhabuu kan galche waan ta’eef, daangaa ulfaatinaa kun qorannoo kana keessatti hin hammatamne.
Dansiin \(\:\rho\:\) foomii haayidiroojeel kan shallagamu ulfaatina \(\:m\) fi ulfaatina \(\:V\) saamuda foomii haayidiroojeel safaruudhaani.
Fakkiiwwan maaykirooskoopii optikaalaa foomii haayidiroojeel kaameraa Zeiss Axio Observer A1 fayyadamuun argamaniiru. Fakkiiwwan argaman irratti hundaa’uun baay’ina fi raabsa guddina qola saamuda naannoo murtaa’e tokko keessatti argamu shallaguuf sooftiweeriin ImageJ fayyadameera. Bocni qola geengoo akka ta’etti fudhatama.
Amaloota makaanikaa foomii alginate hydrogel qorachuuf, qorannoon dhiibbaa uniaxial maashinii TESTRESOURCES 100 series fayyadamuun raawwatameera. Saamudaaleen gara bilookii reektangulaaraatti kan muraman yoo ta’u, dhiibbaa fi jijjiirama shallaguuf safara bilookii safarameera. Saffisni qaxxaamuraa 10 mm/min irratti kan kaa’ame ture. Tokkoon tokkoon saamudaaf saamuda sadii qoratamee bu’aa argame irraa giddugaleessaa fi istaandaardii jijjiirama shallagameera. Qorannoon kun tishuun sombaa marsaa sirna hargansuu sadarkaa murtaa’e irratti humna dhiibbaa waan saaxilamuuf amaloota makaanikaa dhiibbaa foomii alginate hydrogel irratti kan xiyyeeffate ture. Babal’achuun murteessaa ta’uun isaa beekamaadha, keessumaa amala daayinamikii guutuu tishuu sombaa calaqqisiisuuf kunis qorannoowwan gara fuula duraatti ni qoratama.
Saamuda foomii haayidiroojeel qophaa’e CT scanner Siemens SOMATOM Drive dual-channel CT scanner irratti sakatta’ameera. Paaraameetotni skaaniin akka armaan gadiitti saagaman: 40 mAs, 120 kVp fi furdina 1 mm slice. Faayiloonni DICOM bu’aa argatan sooftiweerii MicroDicom DICOM Viewer fayyadamuun gatiiwwan HU kutaa qaxxaamuraa 5 tokkoon tokkoon saamuda xiinxalamaniiru. Gatiin HU CTn argame shallaggii ti’oorii daataa dhangala’aa saamuda irratti hundaa’uun walbira qabamee ilaalameera.
Kaayyoon qorannoo kanaa meeshaalee lallaafaa injinariingii gochuun moodeelota qaamolee dhuunfaa fi tishuuwwan baayoloojii namtolchee hojjechuu irratti warraaqsa fiduudha. Meeshaalee amaloota makaanikaa fi raadiyooloojii makaaniksii hojii somba namaa wajjin walsimu qopheessuun hojiiwwan xiyyeeffannoo qaban kanneen akka leenjii yaalaa fooyyessuu, karoora baqaqsanii hodhuu, fi karoora wal’aansa raadiyaashiniif barbaachisaa dha. Fakkii 1A irratti, garaagarummaa amaloota makaanikaa fi raadiyooloojii meeshaalee lallaafaa moodeelota somba namaa hojjechuuf itti fayyadaman jedhamee tilmaamamu gidduu jiru pilaantii goone. Hanga ammaatti meeshaaleen amaloota raadiyooloojii barbaadamu agarsiisan kan hojjetaman yoo ta’u, amaloonni makaanikaa isaanii garuu ulaagaa barbaadamu kan hin guunne ta’uu ibsameera. Foomiin poliyuureetiin fi laastika meeshaalee moodeelota somba namaa bocamuu danda’an hojjechuuf baay’inaan itti fayyadamanidha. Amaloonni makaanikaa foomii poliyureetiin (Young’s modulus, YM) akkaataa idileetti kan tishuu somba namaa idilee irraa dachaa 10 hanga 100 caala. Meeshaaleen amaloota makaanikaa fi raadiyooloojii barbaadamu agarsiisan ammallee hin beekaman.
(A) Bakka bu’iinsa iskiimaatikii amaloota meeshaalee lallaafaa adda addaa fi walmadaalchisuu somba namaa wajjin gama dhangala’aa, moojuulasii Young fi amaloota raadiyooloojiitiin (HU keessatti). (B) Akkaataa difraakshinii raajii eksiree \(\:\mu\:/\rho\:\) alginate hydrogel kan qindoomina %5 fi reeshiyoo moolaar Ca2+:-COOH 0.18 qabu. (C) Daangaa reeshiyoo ulfaatina qilleensaa foomii haayidiroojeel keessatti. (D) Bakka bu’iinsa iskiimaatikii foomii alginate haayidiroojeel reeshiyoo ulfaatina qilleensaa adda addaa qaban.
Qabiyyeen elementii haayidiroojeelota alginate haayidiroojeelota qindoomina %5 fi reeshiyoo moolaar Ca2+:-COOH 0.18 qaban shallagamee, bu’aan isaas gabatee 3 irratti kan agarsiifame yoo ta’u, akkaataa seera ida’amuu foormulaa duraa (5) keessatti ibsametti, koofiishiin hir’ina heddumminaa haayidiroojeel alginate \(\:\:\mu\:/\rho\:\) akka fakkii 1B irratti mul’atutti argama.
Gatiin \(\:\mu\:/\rho\:\) qilleensaa fi bishaanii kallattiin kuusdeetaa wabii istaandaardii NIST 12612 irraa argameera. Haala kanaan, fakkiin 1C reeshiyoo ulfaatina qilleensaa shallagame foomii haayidiroojeel keessatti gatii walqixa HU -600 fi -700 gidduutti somba namaa agarsiisa. Reeshiyoon ulfaatina qilleensaa ti’ooriidhaan shallagame anniisaa 1 × 10−3 hanga 2 × 101 MeV keessatti %60–70 keessatti tasgabbaa’aa ta’uun isaa adeemsa omishaa gadi bu’aa keessatti foomii haayidiroojeel fayyadamuuf dandeettii gaarii agarsiisa.
Fakkiin 1D saamuda foomii haayidiroojeel alginate qophaa’e agarsiisa. Saamuda hunduu kiyuubii dheerinni qarqara isaa mm 12.7 ta’etti muramaniiru. Bu’aan qorannoo kanaa akka agarsiisutti, foomiin haayidiroojeel walfakkaataa, diimeshinii sadii tasgabbaa’aa ta’e uumameera. Reeshiyoon ulfaatina qilleensaa maal iyyuu yoo ta’e, bifa foomii haayidiroojeel irratti garaagarummaan guddaan hin mul’anne. Uumamni foomii haayidiroojeel of danda’ee jiraachuun isaa, toora haayidiroojeel keessatti uumame ulfaatina foomii ofii isaa deeggaruuf cimaa akka ta’e agarsiisa. Foomiin bishaan xiqqaan foomii irraa dhangala’uu isaatiin alatti, torban hedduudhaaf tasgabbii darbaa agarsiiseera.
Ulfaatina fi ulfaatina saamuda foomii safaruudhaan, dhangala’aan foomii haayidiroojeel qophaa’e \(\:\rho\:\) shallagamee, bu’aan isaas gabatee 4 irratti agarsiifameera.Bu’aan qorannoo kanaa hirkattummaa \(\:\rho\:\) reeshiyoo ulfaatina qilleensaa irratti qabu agarsiisa. Qilleensi gahaan saamuda 50 ml waliin yeroo makamu, dhangala’aan isaa isa gadi aanaa ta’ee 0.482 g/cm3 ta’a. Hammi qilleensa makaa akkuma hir’achaa deemuun dhangala’aan gara 0.685 g/cm3tti ol guddata. Gatiin p ol’aanaa gareewwan 50 ml, 100 ml fi 110 ml gidduutti 0.004 < 0.05 yoo ta’u, kunis barbaachisummaa istaatiksii bu’aawwan agarsiisa.
Gatiin ti’oorii \(\:\rho\:\) reeshiyoo ulfaatina qilleensaa to’atame fayyadamuunis shallagama. Bu’aan safarame \(\:\rho\:\) gatii ti’oorii irraa 0.1 g/cm3 xiqqaa ta’uu agarsiisa. Garaagarummaan kun kan ibsamu dhiibbaa keessoo adeemsa jeeleeshinii keessatti haayidiroojeel keessatti uumamuun dhiita’uu fi kanaan \(\:\rho\:\) hir’isuu fida. Kunis fakkiiwwan CT fakkii 2 (A, B fi C) irratti mul’atan keessatti qaawwa tokko tokko foomii haayidiroojeel keessaa ilaaluun caalaatti mirkanaa’eera.
Fakkiiwwan maaykirooskoopii optikaalaa foomii haayidiroojeel qabiyyee ulfaatina qilleensaa adda addaa qaban (A) 50, (B) 100, fi (C) 110. Lakkoofsa seelii fi raabsa guddina qola saamuda foomii haayidiroojeel alginate keessatti (D) 50, (E) 100, (F) 110.
Fakkiin 3 (A, B, C) fakkiiwwan maaykirooskooppii optikaalaa saamuda foomii haayidiroojeel reeshiyoo ulfaatina qilleensaa adda addaa qaban agarsiisa. Bu’aan qorannoo kanaa caasaa optikaalaa foomii haayidiroojeel kan agarsiisu yoo ta’u, fakkiiwwan qola daayameetira adda addaa qaban ifatti agarsiisa. Raabsiin lakkoofsa qola fi daayameetira ImageJ fayyadamuun shallagameera. Tokkoon tokkoon saamudaaf fakkiiwwan ja’a kan fudhataman yoo ta’u, tokkoon tokkoon fakkii guddina 1125.27 μm × 843.96 μm kan qaban yoo ta’u, bal’inni waliigalaa xiinxalame tokkoon tokkoon saamudaaf 5.7 mm2 ture.
(A) Amala dhiibbaa-dhiibbaa dhiibbaa foomii alginate haayidiroojeel reeshiyoo ulfaatina qilleensaa adda addaa qabu. (B) Fiitiingii eksaapooneenshiyaalii. (C) Dhiibbaa E0 foomii haayidiroojeel reeshiyoo ulfaatina qilleensaa adda addaa qabu. (D) Dhiibbaa dhiibbaa dhumaa fi jijjiirama foomii alginate haayidiroojeel reeshiyoo ulfaatina qilleensaa adda addaa qabu.
Fakkiin 3 (D, E, F) kan agarsiisu raabsiin guddina qola walfakkaataa ta’ee, maaykiroo meetira kudhan irraa kaasee hanga gara maaykiroo meetira 500tti kan jiru ta’uu isaati. Guddinni qola bu’uuraan walfakkaataadha, akkasumas akkuma heddumminni qilleensaa hir’achaa deemuun xiqqoo hir’ata. Akka ragaa qorannootti, giddugaleessaan guddinni qola saamuda 50 ml 192.16 μm, gidduugaleessi 184.51 μm, fi lakkoofsi qola yuunitii bal’ina tokkoo 103; giddu galeessaan guddinni qola saamuda 100 ml 156.62 μm, gidduugaleessi 151.07 μm, fi baay’inni qola yuunitii bal’ina tokkoo 109 dha; gatiiwwan walgitan saamuda 110 ml 163.07 μm, 150.29 μm fi 115 dha. Daataan akka agarsiisutti, qola gurguddaan bu’aa istaatiksii guddina qola giddugaleessaa irratti dhiibbaa guddaa kan qaban yoo ta’u, guddinni qola gidduugaleessaa adeemsa jijjiirama guddina qola caalaatti calaqqisiisuu danda’a. Akkuma ulfaatinni saamudaa 50 ml irraa gara 110 mltti dabalaa deemuun lakkoofsi qola qola qaamaas ni dabala. Bu’aa istaatiksii daayameetira qola gidduugaleessaa fi lakkoofsa qola walitti makuun, ulfaatina dabaluu wajjin, qola baay’ee guddina xiqqaa qabu saamuda keessaa akka uumamu goolabuun ni danda’ama.
Daataan qorannoo makaanikaa fakkii 4A fi 4D irratti agarsiifameera. Fakkiin 4A amala dhiibbaa-dhiibbaa dhiibbaa foomii haayidiroojeel qophaa’ee fi reeshiyoo ulfaatina qilleensaa adda addaa qabu agarsiisa. Bu’aan qorannoo kanaa akka agarsiisutti saamudawwan hundi amala dhiibbaa-dhiibbaa sarara hin taane walfakkaataa qabu. Tokkoon tokkoon saamudaaf, dhiphinni saffisa dabaluu wajjin saffisaan dabalaa deema. Amala dhiibbaa-dhiibbaa dhiibbaa foomii haayidiroojeel irratti kaarviin eksaapooneenshiyaalii walsimsiifameera. Fakkiin 4B bu’aa erga faankishinii eksaapooneenshiyaalii akka moodeela tilmaamaatti foomii haayidiroojeel irratti hojiirra oolchee booda agarsiisa.
Foomiiwwan haayidiroojeel reeshiyoo ulfaatina qilleensaa adda addaa qabaniif, moojuulasii dhiibbaa isaanii (E0) illee qoratameera. Xiinxala haayidiroojeelotaa wajjin walfakkaatuun, moojuulasiin dhiibbaa Young’s sadarkaa 20% initial strain keessatti qoratameera. Bu’aan qorannoo dhiibbaa (compression tests) fakkii 4C irratti mul’ateera. Bu’aan fakkii 4C irratti argame akka agarsiisutti, akkuma reeshiyoon ulfaatina qilleensaa saamuda 50 irraa gara saamuda 110tti hir’achaa deemuun, moojuulasiin dhiibbaa Young’s E0 foomii alginate hydrogel 10.86 kPa irraa gara 18 kPatti akka dabalu agarsiisa.
Haaluma walfakkaatuun, kaarvoonni dhiibbaa-dhiibbaa guutuu foomii haayidiroojeel, akkasumas dhiibbaa dhiibbaa fi gatiiwwan dhiibbaa dhumaa argamaniiru. Fakkiin 4D dhiibbaa dhiibbaa fi jijjiirama dhumaa foomii haayidiroojeel alginate agarsiisa. Tokkoon tokkoon qabxii daataa giddugaleessa bu’aa qormaata sadii ti. Bu’aan qorannoo kanaa akka agarsiisutti qabiyyeen gaazii hir’achuu isaatiin dhiibbaan dhiibbaa dhumaa 9.84 kPa irraa gara 17.58 kPatti akka ol guddatu agarsiisa. Gosti dhumaa gara %38tti tasgabbaa’ee jiraata.
Fakkiin 2 (A, B, fi C) fakkiiwwan CT foomii haayidiroojeel reeshiyoo ulfaatina qilleensaa adda addaa saamuda 50, 100, fi 110 waliin walsimu agarsiisa. Suuraaleen akka agarsiisanitti foomiin haayidiroojeel uumame almost homogeneous dha. Qaawwi muraasni saamuda 100 fi 110 keessatti mul’ateera.Uumamuun qaawwa kanaa dhiibbaa keessoo adeemsa jeeleeshinii keessatti haayidiroojeel keessatti uumamuun ta’uu danda’a. Gatii HU kutaalee qaxxaamuraa 5 tokkoon tokkoon saamudaaf shallagnee bu’aa shallaggii ti’oorii walgitu waliin gabatee 5 irratti tarreessine.
Gabatee 5 irratti saamuda reeshiyoo ulfaatina qilleensaa adda addaa qaban gatii HU adda addaa akka argatan agarsiisa. Gatiin p ol’aanaa garee 50 ml, 100 ml fi 110 ml gidduutti 0.004 < 0.05 yoo ta’u, kunis barbaachisummaa istaatiksii bu’aawwan agarsiisa. Saamuda sadan qorataman keessaa saamuda makaa 50 ml qabu amaloota raadiyooloojii kan somba namaatti dhihoo ta’e qaba. Tarreen dhumaa gabatee 5 bu’aa shallaggii ti’oorii gatii foomii safarame \(\:\rho\:\) irratti hundaa’uun argame dha. Daataa safarame bu’aa ti’oorii wajjin walbira qabuun, gatiiwwan HU CT scanning tiin argaman akka waliigalaatti bu’aa ti’oorii wajjin walitti dhihoo ta’uun isaanii hubachuun ni danda’ama, kunis dabaree isaatiin bu’aa shallaggii reeshiyoo ulfaatina qilleensaa fakkii 1C irratti mirkaneessa.
Kaayyoon qorannoo kanaa inni guddaan meeshaa amaloota makaanikaa fi raadiyooloojii kan somba namaa wajjin wal madaalu uumuudha. Kaayyoon kun kan galma ga’e meeshaa haayidiroojeel irratti hundaa’ee fi amaloota makaanikaa fi raadiyooloojii tishuu wajjin wal gitu kan somba namaatti hamma danda’ametti dhihoo ta’e qopheessuudhaani. Shallaggii ti’ooriitiin qajeelfamuun foomii haayidiroojeel reeshiyoo ulfaatina qilleensaa adda addaa qabu furmaata soodiyeem alginaayitii, CaCO3, GDL fi SLES 70 makaanikaalatti walitti makuun qophaa’eera.Xiinxalli morfoloojii foomii haayidiroojeelii tasgabbaa’aa diimeshinii sadii walfakkaataa ta’e akka uumame agarsiise. Reeshiyoo ulfaatina qilleensaa jijjiiruun, dhangala’aan fi qola foomii akka fedhetti garaagarummaa qabaachuu danda’a. Qabiyyeen ulfaatina qilleensaa dabaluu isaatiin guddinni qola xiqqoo hir’achuu fi baay’inni qola qilleensaa ni dabala. Amaloota makaanikaa foomii alginate hydrogel xiinxaluuf qorannoon dhiibbaa gaggeeffameera. Bu’aan qorannoo kanaa akka agarsiisutti, moojuulaasiin dhiibbaa (E0) qorannoo dhiibbaa irraa argame somba namaatiif daangaa gaarii ta’e keessa jira. E0 akkuma reeshiyoon ulfaatina qilleensaa hir’achaa deemuun dabalaa deema. Gatiin amaloota raadiyooloojii (HU) saamuda qophaa’anii daataa CT saamuda irratti hundaa’uun kan argame yoo ta’u, bu’aa shallaggii ti’oorii wajjin walbira qabamee ilaalameera. Bu’aan argame gaarii ture. Gatiin safarame kunis gatii HU somba namaatti dhihoo dha. Bu’aan qorannoo kanaa akka agarsiisutti, foomii haayidiroojeel tishuu fakkeessuun walnyaatinsa gaarii amaloota makaanikaa fi raadiyooloojii amaloota somba namaa fakkeessan uumuun akka danda’amu agarsiisa.
Bu’aan abdachiisaa ta’us, maloonni oomishaa amma jiran fooyya’iinsa gochuun reeshiyoo ulfaatina qilleensaa fi qola qilleensaa haala gaariin to’achuudhaan tilmaama shallaggii ti’oorii fi somba namaa dhugaa irraa argame sadarkaa addunyaa fi biyya keessaatiin walsimsiisuun barbaachisaadha. Qorannoon ammaa kun makaaniksii dhiibbaa qorachuu irrattis kan daangeffame yoo ta’u, kunis hojiirra oolmaa faantomii marsaa dhiibbaa marsaa sirna hargansuu irratti ta’uu danda’u daangeessa. Qorannoon gara fuula duraatti taasifamu qorannoo harkisaa akkasumas tasgabbii makaanikaa waliigalaa meeshaa qorachuun haala fe’iinsa daayinamikii jalatti hojiirra oolmaa ta’uu danda’u madaaluun faayidaa qabaata. Daangeffamni kun jiraatus, qorannoon kun amaloota raadiyooloojii fi makaanikaa meeshaa tokko kan somba namaa fakkeessu keessatti walitti makuuf yaaliin milkaa'aa jalqabaa ta'eera.
Kuusaaleen deetaa qorannoo ammaa keessatti uumamanii fi/ykn xiinxalaman barreessaa walgitu irraa gaaffii sababa qabeessa ta’een ni argamu. Yaalii fi kuusaan deetaa lamaan isaanii iyyuu deebi’anii kan hojjetamanidha.
Song, G., fi kanneen biroo. Naanooteknooloojiiwwan haaraa fi meeshaalee sadarkaa olaanaa wal’aansa raadiyaashiniin kaansarii. Adv. Mater. 29, 1700996. Qo’annoo Afaan Oromoo fi Jechoota Dinqisiiso Afaan Oromoo.
Kill, PJ, fi kkf. Gabaasa Task Force AAPM 76a Bulchiinsa Sochii Hafuura Baafannaa Onkoloojii Raadiyeeshinii. Med. Fiiziksii. 33, 3874-3900 irratti kan argamu. 10.1118/1.2349696 (2006) irratti kan xiyyeeffatedha.
Al-Maya, A., Moseley, J., fi Brock, KK Moodeela interfeesii fi meeshaa nonlinearities somba namaa keessatti. Fiiziksii fi Qoricha fi Baayoloojii 53, 305–317. 10.1088/0031-9155/53/1/022 (2008) Qo’annoo Afaan Oromootiin.
Wang, X., fi kanneen biroo. Moodeela kaansarii sombaa kan tumoor fakkaatu kan 3D bioprinting tiin uumame. 3. Baayooteknooloojii. 8 https://doi.org/10.1007/s13205-018-1519-1 (2018) Afaan Oromoo fi Jechoota Dinqisiiso Afaan Oromoo.
Lee, M., fi kanneen biroo. Moodeela difoormeeshinii sombaa: mala tooftaalee galmee suuraa difoormeeshinii fi tilmaama moojuulasii Young bakka adda addaatti garaagarummaa qabu walitti fidu. Med. Fiiziksii. 40, 081902. Qo’annoo Afaan Oromoo fi Jechoota Dinqisiiso Afaan Oromoo (2013).
Guimarães, C. F. fi kkf. Jabina tishuu lubbuu qabuu fi dhiibbaa inni tishuu injinariingii irratti qabu. Meeshaalee fi Naannoo Irra Deebiin Uumamaa 5, 351–370 (2020).