이 방법은 레이저 초음파 핵 캐비테이션을 안내하는 데 사용할 수 있는 고강도 중증 초음파 분야에서 주요 질문에 답하고 HIFU 암 치료를 향상시키는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 나노 입자, HIFU 및 레이저 조명의 조합을 통해 이러한 각 양식의 한계를 스스로 극복 할 수 있다는 것입니다. 핵형성 방법을 입증하기 위해 팬텀을 제조한다.
유리 비커에 이온화, 탈가스, 실온 물로 시작합니다. 또한, 부피 아크릴아미드/비스 아크릴아미드 용액으로 40%의 중량을 준비한다. 용액을 물에 넣고 완충제, 아황암모늄을 넣습니다.
비커를 마그네틱 교반기 플레이트에 있는 진공 챔버 안에 놓습니다. 40mm 길이의 PTFE 자기 교반 바를 비커에 넣고 중간 속도로 저어줍니다. 천천히 소 세럼 알부민 분말을 추가합니다.
완료되면 진공 챔버를 닫고 진공 펌프를 시작합니다. 대상 진공을 유지하고 60 분 동안 계속 저어줍니다. 다음으로, 진공을 해제하고 솔루션작업을 계속합니다.
필요한 팬텀에 나노 입자를 추가합니다. 모든 팬텀의 경우 촉매를 추가합니다. 5분간 혼합한 후 용액을 개별 금형에 붓고 20분 간 기다립니다.
이것은 금형에서 설정되고 제거된 팬텀의 예입니다. 실험에서 사용할 준비가 되었습니다. 팬텀이 설정되면 밀폐 용기에 데폴드 팬텀을 보관하십시오.
정렬 팬텀을 생성하려면 팬텀 솔루션부터 시작합니다. 비커를 놓고 마그네틱 교반기의 진공 챔버에 바를 저어줍니다. 중간 속도로 교반을 시작하고 챔버를 대상 진공으로 펌핑합니다.
용액을 검색한 후 25밀리리터를 금형에 붓고 촉매를 추가합니다. 팬텀의 중앙에 1mm 구형 금속 표적을 배치하기 전에 20 분 기다립니다. 그런 다음 팬텀 용액의 25 밀리리터를 금형에 추가로 붓습니다.
촉매를 추가하고 또 다른 20 분 기다립니다. 설정하면 정렬 팬텀을 밀폐 용기에 사용하거나 보관할 준비가 되었습니다. 실험에 대한 설정을 준비합니다.
이를 위해 4.5리터의 이온화, 가스 가쇠가 많은 물 탱크를 가지고 있습니다. 탱크의 한쪽 끝에 음향 흡수기를 놓습니다. 다음으로, 고강도 중점 초음파 트랜스듀서에 주의를 돌린다.
그것을 마운트하고 3 축 마이크로 미터 단계에 공동 정렬 광대역 하이드로폰입니다. 흡수기를 마주하기 위해 탱크의 트랜스듀서와 하이드로폰을 완전히 침수합니다. 트랜스듀서를 임피던스 매칭 회로에 연결하여 세 번째 고조파에서 구동할 수 있습니다.
이 회로는 디지털 기능 발생기가 입력된 RF 전력 증폭기의 출력에 직접 연결됩니다. 함수 생성기가 원격으로 프로그래밍됩니다. 보정 후 정렬 팬텀을 사용하여 계속 설정합니다.
팬텀은 3D 인쇄 홀더에 있어야 하며 자동화된 3D 단계에 장착해야 합니다. 자기 표적이 트랜스듀서의 대략적인 초점 피크에 있도록 팬텀을 배치합니다. 이제 하이드로폰을 데이터 수집 카드에 직접 연결합니다.
변환기와 하이드로폰을 사용하여 정렬 대상을 펄스로 에코합니다. 3마이크로초, 10사이클 버스트를 보내고 컴퓨터에서 실시간으로 감지된 신호를 볼 수 있습니다. 트랜스듀서의 마이크로미터 스테이지를 조정하여 비행 시간과 신호 진폭시간을 변경합니다.
비행 시간이 85마이크로초이고 신호 진폭이 최대화되면 시스템이 정렬됩니다. 다음으로 광대역 하이드로폰을 5메가헤르츠 하이패스 필터에 직접 연결합니다. 40데시벨 사전 앰프를 통해 신호를 보낸 다음 데이터 수집 카드로 보냅니다.
이제 샘플에 대한 레이저 조명을 설정합니다. TTL 디지털 지연 펄스 발생기로 기능 발생기와 532 나노미터 펄스 레이저를 동기화합니다. 레이저를 사용하여 광학 파라메트릭 발진기를 펌핑합니다.
2 밀리미터 섬유 번들팬에 출력을 결합합니다. 탱크에서 이 섬유를 마이크로미터 스테이지에 장착합니다. 어쿠스틱 축에서 45도 각도로 팬텀 앞에 섬유를 배치합니다.
정렬을 위해 가시광선을 사용합니다. 빔을 배치하여 15mm 레이저 스팟의 중앙에 정렬 대상을 배치합니다. 마지막으로, 물 탱크의 반대편에 디지털 현미경과 백색 광원을 배치합니다.
현미경을 현미경 스테이지에 장착합니다. 정렬 대상을 해당 시야에 포커스로 배치합니다. 올바른 팬텀이 제자리에 있는지 확인합니다.
이 경우, 적절한 조직 팬텀은 정렬 팬텀을 대체합니다. 레이저 파장을 나노입자의 표면 플라스몬 공명에 조정합니다. 제어 컴퓨터에서 트랜스듀서를 설정하여 10사이클 버스트를 생성하고 레이저 연도를 설정합니다.
고강도 중점 초음파 버스트 10밀리미터의 초점 피크를 대상으로 하며 수직 방향으로 13개의 고유 위치에서 5밀리미터 간격을 두는 것으로 시선을 타지합니다. 탱크에 조직 유령이 제자리에 있는지 확인하십시오. 그런 다음 소프트웨어를 사용하면 연도및 연속 파 노출 매개 변수를 설정합니다.
선택한 피크 음압을 가진 고강도 집중 초음파가 한 위치에서 향하도록 현미경을 사용하여 열 병변 형성을 기록합니다. 이러한 데이터는 검출기 전압 대 다른 조건하에서 다른 팬텀에 대한 짧고 고강도 집중된 초음파 노출에 대한 시간입니다. 이러한 데이터 세트에서 팬텀은 레이저 조명에도 노출되었습니다.
그러나, 하나의 팬텀은 나노로드가 없었고 한 개의 팬텀이 그랬습니다. 이러한 데이터 세트에서, 팬텀 모두 나노로드를 가지고 있지만, 하나는 레이저 조명에 노출되었고 다른 팬텀은 그렇지 않았습니다. 이는 나노입자, 초음파 노출 및 레이저 조명이 모두 존재하는 경우에만 광대역 배출이 감지된다는 것을 보여줍니다.
이 현미경 비디오는 고강도 집중 초음파 및 레이저 조명에 노출된 나노로드를 가진 젤 팬텀에서 열 및 캐비테이션 병변의 형성의 예를 제공합니다. 이 절차를 시도하는 동안 화학 물질을 취급할 때 적합한 개인 보호 장비를 착용하고 레이저를 사용할 때 올바른 눈 보호가 사용되는지 확인하는 것이 중요합니다. 개발 후, 이 기술은 고강도 집중 초음파 치료 분야의 연구원들이 분자 표적 나노 입자를 사용하여 표적 및 빠른 열 절제를 통해 암 치료를 향상시키는 방법을 모색할 수 있었습니다.
