nature.com ಗೆ ಭೇಟಿ ನೀಡಿದ್ದಕ್ಕಾಗಿ ಧನ್ಯವಾದಗಳು. ನೀವು ಬಳಸುತ್ತಿರುವ ಬ್ರೌಸರ್ ಆವೃತ್ತಿಯು ಸೀಮಿತ CSS ಬೆಂಬಲವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಉತ್ತಮ ಅನುಭವಕ್ಕಾಗಿ, ಇತ್ತೀಚಿನ ಬ್ರೌಸರ್ ಆವೃತ್ತಿಯನ್ನು ಬಳಸಲು ನಾವು ಶಿಫಾರಸು ಮಾಡುತ್ತೇವೆ (ಅಥವಾ ಇಂಟರ್ನೆಟ್ ಎಕ್ಸ್‌ಪ್ಲೋರರ್‌ನಲ್ಲಿ ಹೊಂದಾಣಿಕೆ ಮೋಡ್ ಅನ್ನು ಆಫ್ ಮಾಡುವುದು). ಹೆಚ್ಚುವರಿಯಾಗಿ, ನಿರಂತರ ಬೆಂಬಲವನ್ನು ಖಚಿತಪಡಿಸಿಕೊಳ್ಳಲು, ಈ ಸೈಟ್ ಶೈಲಿಗಳು ಅಥವಾ ಜಾವಾಸ್ಕ್ರಿಪ್ಟ್ ಅನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುವುದಿಲ್ಲ.
ರೇಡಿಯೊಥೆರಪಿ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಅಂಗಗಳು ಮತ್ತು ಅಂಗಾಂಶಗಳ ಚಲನೆಯು ಎಕ್ಸ್-ಕಿರಣಗಳ ಸ್ಥಾನದಲ್ಲಿ ದೋಷಗಳಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗಬಹುದು. ಆದ್ದರಿಂದ, ರೇಡಿಯೊಥೆರಪಿಯನ್ನು ಅತ್ಯುತ್ತಮವಾಗಿಸಲು ಅಂಗ ಚಲನೆಯನ್ನು ಅನುಕರಿಸಲು ಅಂಗಾಂಶ-ಸಮಾನ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಮತ್ತು ವಿಕಿರಣಶಾಸ್ತ್ರದ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ವಸ್ತುಗಳು ಅಗತ್ಯವಿದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಅಂತಹ ವಸ್ತುಗಳ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯು ಒಂದು ಸವಾಲಾಗಿ ಉಳಿದಿದೆ. ಆಲ್ಜಿನೇಟ್ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್‌ಗಳು ಬಾಹ್ಯಕೋಶೀಯ ಮ್ಯಾಟ್ರಿಕ್ಸ್‌ನಂತೆಯೇ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ, ಇದು ಅಂಗಾಂಶ-ಸಮಾನ ವಸ್ತುಗಳಾಗಿ ಭರವಸೆ ನೀಡುತ್ತದೆ. ಈ ಅಧ್ಯಯನದಲ್ಲಿ, ಅಪೇಕ್ಷಿತ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಮತ್ತು ವಿಕಿರಣಶಾಸ್ತ್ರದ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಆಲ್ಜಿನೇಟ್ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಫೋಮ್‌ಗಳನ್ನು ಇನ್ ಸಿತು Ca2+ ಬಿಡುಗಡೆಯಿಂದ ಸಂಶ್ಲೇಷಿಸಲಾಯಿತು. ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಲಾದ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಮತ್ತು ವಿಕಿರಣಶಾಸ್ತ್ರದ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳೊಂದಿಗೆ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಫೋಮ್‌ಗಳನ್ನು ಪಡೆಯಲು ಗಾಳಿಯಿಂದ ಪರಿಮಾಣಕ್ಕೆ ಅನುಪಾತವನ್ನು ಎಚ್ಚರಿಕೆಯಿಂದ ನಿಯಂತ್ರಿಸಲಾಯಿತು. ವಸ್ತುಗಳ ಮ್ಯಾಕ್ರೋ- ಮತ್ತು ಮೈಕ್ರೋಮಾರ್ಫಾಲಜಿಯನ್ನು ನಿರೂಪಿಸಲಾಯಿತು ಮತ್ತು ಸಂಕೋಚನದ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಫೋಮ್‌ಗಳ ನಡವಳಿಕೆಯನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲಾಯಿತು. ರೇಡಿಯೊಲಾಜಿಕಲ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕವಾಗಿ ಅಂದಾಜಿಸಲಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಕಂಪ್ಯೂಟೆಡ್ ಟೊಮೊಗ್ರಫಿ ಬಳಸಿ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿ ಪರಿಶೀಲಿಸಲಾಗಿದೆ. ರೇಡಿಯೊಥೆರಪಿ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ವಿಕಿರಣ ಡೋಸ್ ಆಪ್ಟಿಮೈಸೇಶನ್ ಮತ್ತು ಗುಣಮಟ್ಟದ ನಿಯಂತ್ರಣಕ್ಕಾಗಿ ಬಳಸಬಹುದಾದ ಅಂಗಾಂಶ-ಸಮಾನ ವಸ್ತುಗಳ ಭವಿಷ್ಯದ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯ ಮೇಲೆ ಈ ಅಧ್ಯಯನವು ಬೆಳಕು ಚೆಲ್ಲುತ್ತದೆ.
ವಿಕಿರಣ ಚಿಕಿತ್ಸೆಯು ಕ್ಯಾನ್ಸರ್‌ಗೆ ಸಾಮಾನ್ಯ ಚಿಕಿತ್ಸೆಯಾಗಿದೆ1. ವಿಕಿರಣ ಚಿಕಿತ್ಸೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಅಂಗಗಳು ಮತ್ತು ಅಂಗಾಂಶಗಳ ಚಲನೆಯು ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಎಕ್ಸ್-ಕಿರಣಗಳ ಸ್ಥಾನದಲ್ಲಿ ದೋಷಗಳಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ2, ಇದು ಗೆಡ್ಡೆಯ ಕಡಿಮೆ ಚಿಕಿತ್ಸೆ ಮತ್ತು ಸುತ್ತಮುತ್ತಲಿನ ಆರೋಗ್ಯಕರ ಕೋಶಗಳು ಅನಗತ್ಯ ವಿಕಿರಣಕ್ಕೆ ಅತಿಯಾಗಿ ಒಡ್ಡಿಕೊಳ್ಳುವುದಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗಬಹುದು. ಗೆಡ್ಡೆಯ ಸ್ಥಳೀಕರಣ ದೋಷಗಳನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಅಂಗಗಳು ಮತ್ತು ಅಂಗಾಂಶಗಳ ಚಲನೆಯನ್ನು ಊಹಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವು ನಿರ್ಣಾಯಕವಾಗಿದೆ. ಈ ಅಧ್ಯಯನವು ಶ್ವಾಸಕೋಶಗಳ ಮೇಲೆ ಕೇಂದ್ರೀಕರಿಸಿದೆ, ಏಕೆಂದರೆ ಅವು ವಿಕಿರಣ ಚಿಕಿತ್ಸೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ರೋಗಿಗಳು ಉಸಿರಾಡುವಾಗ ಗಮನಾರ್ಹ ವಿರೂಪಗಳು ಮತ್ತು ಚಲನೆಗಳಿಗೆ ಒಳಗಾಗುತ್ತವೆ. ಮಾನವ ಶ್ವಾಸಕೋಶದ ಚಲನೆಯನ್ನು ಅನುಕರಿಸಲು ವಿವಿಧ ಸೀಮಿತ ಅಂಶ ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಅನ್ವಯಿಸಲಾಗಿದೆ3,4,5. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಮಾನವ ಅಂಗಗಳು ಮತ್ತು ಅಂಗಾಂಶಗಳು ಸಂಕೀರ್ಣ ಜ್ಯಾಮಿತಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚು ರೋಗಿಯ ಮೇಲೆ ಅವಲಂಬಿತವಾಗಿವೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಅಂಗಾಂಶ-ಸಮಾನ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ವಸ್ತುಗಳು ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ಮೌಲ್ಯೀಕರಿಸಲು, ಸುಧಾರಿತ ವೈದ್ಯಕೀಯ ಚಿಕಿತ್ಸೆಯನ್ನು ಸುಗಮಗೊಳಿಸಲು ಮತ್ತು ವೈದ್ಯಕೀಯ ಶಿಕ್ಷಣ ಉದ್ದೇಶಗಳಿಗಾಗಿ ಭೌತಿಕ ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲು ಬಹಳ ಉಪಯುಕ್ತವಾಗಿವೆ.
ಸಂಕೀರ್ಣವಾದ ಬಾಹ್ಯ ಮತ್ತು ಆಂತರಿಕ ರಚನಾತ್ಮಕ ಜ್ಯಾಮಿತಿಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು ಮೃದು ಅಂಗಾಂಶಗಳನ್ನು ಅನುಕರಿಸುವ ವಸ್ತುಗಳ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯು ಹೆಚ್ಚಿನ ಗಮನವನ್ನು ಸೆಳೆದಿದೆ ಏಕೆಂದರೆ ಅವುಗಳ ಅಂತರ್ಗತ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಅಸಂಗತತೆಗಳು ಗುರಿ ಅನ್ವಯಗಳಲ್ಲಿ ವೈಫಲ್ಯಗಳಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗಬಹುದು6,7. ತೀವ್ರ ಮೃದುತ್ವ, ಸ್ಥಿತಿಸ್ಥಾಪಕತ್ವ ಮತ್ತು ರಚನಾತ್ಮಕ ಸರಂಧ್ರತೆಯನ್ನು ಸಂಯೋಜಿಸುವ ಶ್ವಾಸಕೋಶದ ಅಂಗಾಂಶದ ಸಂಕೀರ್ಣ ಬಯೋಮೆಕಾನಿಕ್ಸ್ ಅನ್ನು ಮಾಡೆಲಿಂಗ್ ಮಾಡುವುದು, ಮಾನವ ಶ್ವಾಸಕೋಶವನ್ನು ನಿಖರವಾಗಿ ಪುನರುತ್ಪಾದಿಸುವ ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸುವಲ್ಲಿ ಗಮನಾರ್ಹ ಸವಾಲನ್ನು ಒಡ್ಡುತ್ತದೆ. ಚಿಕಿತ್ಸಕ ಮಧ್ಯಸ್ಥಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ ಶ್ವಾಸಕೋಶದ ಮಾದರಿಗಳ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಗೆ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಮತ್ತು ವಿಕಿರಣಶಾಸ್ತ್ರದ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಏಕೀಕರಣ ಮತ್ತು ಹೊಂದಾಣಿಕೆ ನಿರ್ಣಾಯಕವಾಗಿದೆ. ಸಂಯೋಜಕ ಉತ್ಪಾದನೆಯು ರೋಗಿಯ-ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸುವಲ್ಲಿ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಎಂದು ಸಾಬೀತಾಗಿದೆ, ಇದು ಸಂಕೀರ್ಣ ವಿನ್ಯಾಸಗಳ ತ್ವರಿತ ಮೂಲಮಾದರಿಯನ್ನು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ. ಶಿನ್ ಮತ್ತು ಇತರರು 8 3D-ಮುದ್ರಿತ ವಾಯುಮಾರ್ಗಗಳೊಂದಿಗೆ ಪುನರುತ್ಪಾದಿಸಬಹುದಾದ, ವಿರೂಪಗೊಳಿಸಬಹುದಾದ ಶ್ವಾಸಕೋಶದ ಮಾದರಿಯನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದರು. ಹಸೆಲಾರ್ ಮತ್ತು ಇತರರು 9 ರೇಡಿಯೊಥೆರಪಿಗಾಗಿ ಚಿತ್ರದ ಗುಣಮಟ್ಟದ ಮೌಲ್ಯಮಾಪನ ಮತ್ತು ಸ್ಥಾನ ಪರಿಶೀಲನಾ ವಿಧಾನಗಳಿಗಾಗಿ ನೈಜ ರೋಗಿಗಳಿಗೆ ಹೆಚ್ಚು ಹೋಲುವ ಫ್ಯಾಂಟಮ್ ಅನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದರು. ಹಾಂಗ್ ಮತ್ತು ಇತರರು10 3D ಮುದ್ರಣ ಮತ್ತು ಸಿಲಿಕೋನ್ ಎರಕದ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಎದೆಯ CT ಮಾದರಿಯನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದರು, ಇದು ಪರಿಮಾಣೀಕರಣದ ನಿಖರತೆಯನ್ನು ಮೌಲ್ಯಮಾಪನ ಮಾಡಲು ವಿವಿಧ ಶ್ವಾಸಕೋಶದ ಗಾಯಗಳ CT ತೀವ್ರತೆಯನ್ನು ಪುನರುತ್ಪಾದಿಸಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಈ ಮೂಲಮಾದರಿಗಳನ್ನು ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಶ್ವಾಸಕೋಶದ ಅಂಗಾಂಶದ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳಿಗಿಂತ ಬಹಳ ಭಿನ್ನವಾಗಿರುವ ವಸ್ತುಗಳಿಂದ ತಯಾರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.
ಪ್ರಸ್ತುತ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಶ್ವಾಸಕೋಶದ ಪ್ರೇತಗಳು ಸಿಲಿಕೋನ್ ಅಥವಾ ಪಾಲಿಯುರೆಥೇನ್ ಫೋಮ್‌ನಿಂದ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟಿವೆ, ಇವು ನಿಜವಾದ ಶ್ವಾಸಕೋಶದ ಪ್ಯಾರೆಂಚೈಮಾದ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಮತ್ತು ವಿಕಿರಣಶಾಸ್ತ್ರದ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳಿಗೆ ಹೊಂದಿಕೆಯಾಗುವುದಿಲ್ಲ. 12,13 ಆಲ್ಜಿನೇಟ್ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್‌ಗಳು ಜೈವಿಕ ಹೊಂದಾಣಿಕೆಯಾಗುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಟ್ಯೂನ್ ಮಾಡಬಹುದಾದ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳಿಂದಾಗಿ ಅಂಗಾಂಶ ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್‌ನಲ್ಲಿ ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಲ್ಪಟ್ಟಿವೆ. 14 ಆದಾಗ್ಯೂ, ಶ್ವಾಸಕೋಶದ ಅಂಗಾಂಶದ ಸ್ಥಿತಿಸ್ಥಾಪಕತ್ವ ಮತ್ತು ಭರ್ತಿ ರಚನೆಯನ್ನು ನಿಖರವಾಗಿ ಅನುಕರಿಸುವ ಶ್ವಾಸಕೋಶದ ಪ್ರೇತಕ್ಕೆ ಅಗತ್ಯವಿರುವ ಅಲ್ಟ್ರಾ-ಮೃದುವಾದ, ಫೋಮ್-ತರಹದ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಪುನರುತ್ಪಾದಿಸುವುದು ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಸವಾಲಾಗಿ ಉಳಿದಿದೆ.
ಈ ಅಧ್ಯಯನದಲ್ಲಿ, ಶ್ವಾಸಕೋಶದ ಅಂಗಾಂಶವು ಏಕರೂಪದ ಸ್ಥಿತಿಸ್ಥಾಪಕ ವಸ್ತುವಾಗಿದೆ ಎಂದು ಭಾವಿಸಲಾಗಿದೆ. ಮಾನವ ಶ್ವಾಸಕೋಶದ ಅಂಗಾಂಶದ ಸಾಂದ್ರತೆ (\(\:\rho\:\)) 1.06 g/cm3 ಎಂದು ವರದಿಯಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಉಬ್ಬಿಕೊಂಡಿರುವ ಶ್ವಾಸಕೋಶದ ಸಾಂದ್ರತೆಯು 0.26 g/cm315 ಆಗಿದೆ. ವಿವಿಧ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ವಿಧಾನಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಯಂಗ್‌ನ ಮಾಡ್ಯುಲಸ್ (MY) ಶ್ವಾಸಕೋಶದ ಅಂಗಾಂಶದ ವ್ಯಾಪಕ ಶ್ರೇಣಿಯ ಮೌಲ್ಯಗಳನ್ನು ಪಡೆಯಲಾಗಿದೆ. ಲೈ-ಫೂಕ್ ಮತ್ತು ಇತರರು 16 ಮಾನವ ಶ್ವಾಸಕೋಶದ YM ಅನ್ನು ಏಕರೂಪದ ಹಣದುಬ್ಬರದೊಂದಿಗೆ 0.42–6.72 kPa ಎಂದು ಅಳೆಯುತ್ತಾರೆ. ಗಾಸ್ ಮತ್ತು ಇತರರು 17 ಮ್ಯಾಗ್ನೆಟಿಕ್ ರೆಸೋನೆನ್ಸ್ ಎಲಾಸ್ಟೋಗ್ರಫಿಯನ್ನು ಬಳಸಿದರು ಮತ್ತು 2.17 kPa ನ YM ಅನ್ನು ವರದಿ ಮಾಡಿದ್ದಾರೆ. ಲಿಯು ಮತ್ತು ಇತರರು 18 0.03–57.2 kPa ನ ನೇರವಾಗಿ ಅಳೆಯಲಾದ YM ಅನ್ನು ವರದಿ ಮಾಡಿದ್ದಾರೆ. ಇಲೆಗ್ಬುಸಿ ಮತ್ತು ಇತರರು 19 ಆಯ್ದ ರೋಗಿಗಳಿಂದ ಪಡೆದ 4D CT ಡೇಟಾವನ್ನು ಆಧರಿಸಿ YM 0.1–2.7 kPa ಎಂದು ಅಂದಾಜಿಸಿದ್ದಾರೆ.
ಶ್ವಾಸಕೋಶದ ವಿಕಿರಣಶಾಸ್ತ್ರೀಯ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳಿಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದಂತೆ, ಧಾತುರೂಪದ ಸಂಯೋಜನೆ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸಾಂದ್ರತೆ (\(\:{\rho\:}_{e}\)), ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಪರಮಾಣು ಸಂಖ್ಯೆ (\(\:{Z}_{eff}\)), ಸರಾಸರಿ ಉದ್ರೇಕ ಶಕ್ತಿ (\(\:I\)), ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ ಕ್ಷೀಣಿಸುವ ಗುಣಾಂಕ (\(\:\mu\:/\rho\:\)) ಮತ್ತು ಹೌನ್ಸ್‌ಫೀಲ್ಡ್ ಘಟಕ (HU) ಸೇರಿದಂತೆ X-ಕಿರಣಗಳೊಂದಿಗಿನ ಶ್ವಾಸಕೋಶದ ಅಂಗಾಂಶದ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯ ನಡವಳಿಕೆಯನ್ನು ವಿವರಿಸಲು ಹಲವಾರು ನಿಯತಾಂಕಗಳನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು \(\:\mu\:/\rho\:\) ಗೆ ನೇರವಾಗಿ ಸಂಬಂಧಿಸಿದೆ.
ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸಾಂದ್ರತೆ \(\:{\rho\:}_{e}\) ಅನ್ನು ಪ್ರತಿ ಯೂನಿಟ್ ಪರಿಮಾಣಕ್ಕೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ ಎಂದು ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಲಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಇದನ್ನು ಈ ಕೆಳಗಿನಂತೆ ಲೆಕ್ಕಹಾಕಲಾಗುತ್ತದೆ:
ಇಲ್ಲಿ \(\:\rho\:\) ಎಂಬುದು g/cm3 ನಲ್ಲಿ ವಸ್ತುವಿನ ಸಾಂದ್ರತೆಯಾಗಿದೆ, \(\:{N}_{A}\) ಎಂಬುದು ಅವೊಗಾಡ್ರೊ ಸ್ಥಿರಾಂಕವಾಗಿದೆ, \(\:{w}_{i}\) ಎಂಬುದು ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ ಭಿನ್ನರಾಶಿಯಾಗಿದೆ, \(\:{Z}_{i}\) ಎಂಬುದು ಪರಮಾಣು ಸಂಖ್ಯೆಯಾಗಿದೆ ಮತ್ತು \(\:{A}_{i}\) ಎಂಬುದು i-ನೇ ಅಂಶದ ಪರಮಾಣು ತೂಕವಾಗಿದೆ.
ಪರಮಾಣು ಸಂಖ್ಯೆಯು ವಸ್ತುವಿನೊಳಗಿನ ವಿಕಿರಣ ಸಂವಹನದ ಸ್ವರೂಪಕ್ಕೆ ನೇರವಾಗಿ ಸಂಬಂಧಿಸಿದೆ. ಹಲವಾರು ಅಂಶಗಳನ್ನು (ಉದಾ. ಬಟ್ಟೆಗಳು) ಹೊಂದಿರುವ ಸಂಯುಕ್ತಗಳು ಮತ್ತು ಮಿಶ್ರಣಗಳಿಗೆ, ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಪರಮಾಣು ಸಂಖ್ಯೆ \(\:{Z}_{eff}\) ಅನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಬೇಕು. ಸೂತ್ರವನ್ನು ಮೂರ್ತಿ ಮತ್ತು ಇತರರು ಪ್ರಸ್ತಾಪಿಸಿದರು. 20:
ಸರಾಸರಿ ಪ್ರಚೋದನಾ ಶಕ್ತಿ \(\:I\) ಗುರಿ ವಸ್ತುವು ನುಗ್ಗುವ ಕಣಗಳ ಚಲನ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಎಷ್ಟು ಸುಲಭವಾಗಿ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ. ಇದು ಗುರಿ ವಸ್ತುವಿನ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಮಾತ್ರ ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಕಣಗಳ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳೊಂದಿಗೆ ಯಾವುದೇ ಸಂಬಂಧವನ್ನು ಹೊಂದಿಲ್ಲ. \(\:I\) ಅನ್ನು ಬ್ರಾಗ್‌ನ ಸಂಯೋಜಕ ನಿಯಮವನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸುವ ಮೂಲಕ ಲೆಕ್ಕಹಾಕಬಹುದು:
ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ ಕ್ಷೀಣಿಸುವ ಗುಣಾಂಕ \(\:\mu\:/\rho\:\) ಗುರಿ ವಸ್ತುವಿನಲ್ಲಿ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳ ನುಗ್ಗುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಶಕ್ತಿಯ ಬಿಡುಗಡೆಯನ್ನು ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ. ಇದನ್ನು ಈ ಕೆಳಗಿನ ಸೂತ್ರವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಬಹುದು:
ಇಲ್ಲಿ \(\:x\) ವಸ್ತುವಿನ ದಪ್ಪ, \(\:{I}_{0}\) ಘಟನೆಯ ಬೆಳಕಿನ ತೀವ್ರತೆ, ಮತ್ತು \(\:I\) ವಸ್ತುವಿನೊಳಗೆ ನುಗ್ಗುವಿಕೆಯ ನಂತರದ ಫೋಟಾನ್ ತೀವ್ರತೆ. \(\:\mu\:/\rho\:\) ಡೇಟಾವನ್ನು NIST 12621 ಮಾನದಂಡಗಳ ಉಲ್ಲೇಖ ಡೇಟಾಬೇಸ್‌ನಿಂದ ನೇರವಾಗಿ ಪಡೆಯಬಹುದು. ಮಿಶ್ರಣಗಳು ಮತ್ತು ಸಂಯುಕ್ತಗಳಿಗೆ \(\:\mu\:/\rho\:\) ಮೌಲ್ಯಗಳನ್ನು ಈ ಕೆಳಗಿನಂತೆ ಸಂಯೋಜಕ ನಿಯಮವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಪಡೆಯಬಹುದು:
HU ಎಂಬುದು ಕಂಪ್ಯೂಟೆಡ್ ಟೊಮೊಗ್ರಫಿ (CT) ದತ್ತಾಂಶದ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನದಲ್ಲಿ ರೇಡಿಯೋ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಅಳತೆಯ ಪ್ರಮಾಣೀಕೃತ ಆಯಾಮರಹಿತ ಘಟಕವಾಗಿದೆ, ಇದು ಅಳತೆ ಮಾಡಲಾದ ಅಟೆನ್ಯೂಯೇಶನ್ ಗುಣಾಂಕದಿಂದ ರೇಖೀಯವಾಗಿ ರೂಪಾಂತರಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ \(\:\mu\:\). ಇದನ್ನು ಹೀಗೆ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಲಾಗಿದೆ:
ಇಲ್ಲಿ \(\:{\mu\:}_{water}\) ನೀರಿನ ಅಟೆನ್ಯೂಯೇಷನ್ ​​ಗುಣಾಂಕವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು \(\:{\mu\:}_{air}\) ಗಾಳಿಯ ಅಟೆನ್ಯೂಯೇಷನ್ ​​ಗುಣಾಂಕವಾಗಿದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಸೂತ್ರ (6) ರಿಂದ ನೀರಿನ HU ಮೌಲ್ಯವು 0 ಮತ್ತು ಗಾಳಿಯ HU ಮೌಲ್ಯವು -1000 ಎಂದು ನಾವು ನೋಡುತ್ತೇವೆ. ಮಾನವ ಶ್ವಾಸಕೋಶಗಳಿಗೆ HU ಮೌಲ್ಯವು -600 ರಿಂದ -70022 ವರೆಗೆ ಇರುತ್ತದೆ.
ಹಲವಾರು ಅಂಗಾಂಶ ಸಮಾನ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲಾಗಿದೆ. ಗ್ರಿಫಿತ್ ಮತ್ತು ಇತರರು 23 ಪಾಲಿಯುರೆಥೇನ್ (PU) ನಿಂದ ಮಾಡಿದ ಮಾನವ ಮುಂಡದ ಅಂಗಾಂಶ ಸಮಾನ ಮಾದರಿಯನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದರು, ಇದಕ್ಕೆ ಮಾನವ ಶ್ವಾಸಕೋಶ ಸೇರಿದಂತೆ ವಿವಿಧ ಮಾನವ ಅಂಗಗಳ ರೇಖೀಯ ಅಟೆನ್ಯೂಯೇಶನ್ ಗುಣಾಂಕಗಳನ್ನು ಅನುಕರಿಸಲು ಕ್ಯಾಲ್ಸಿಯಂ ಕಾರ್ಬೋನೇಟ್ (CaCO3) ನ ವಿವಿಧ ಸಾಂದ್ರತೆಗಳನ್ನು ಸೇರಿಸಲಾಯಿತು ಮತ್ತು ಮಾದರಿಯನ್ನು ಗ್ರಿಫಿತ್ ಎಂದು ಹೆಸರಿಸಲಾಯಿತು. ಲಾರೆನ್ಸ್ ಲಿವರ್ಮೋರ್ ನ್ಯಾಷನಲ್ ಲ್ಯಾಬೊರೇಟರಿ (LLNL) ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದ ಎರಡನೇ ಶ್ವಾಸಕೋಶದ ಅಂಗಾಂಶ ಸಮಾನ ಮಾದರಿಯನ್ನು ಟೇಲರ್ 24 ಪ್ರಸ್ತುತಪಡಿಸಿದರು, ಇದನ್ನು LLLL1 ಎಂದು ಹೆಸರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಟ್ರಾಬ್ ಮತ್ತು ಇತರರು 25 ಫೋಮೆಕ್ಸ್ XRS-272 ಅನ್ನು ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ ವರ್ಧಕವಾಗಿ 5.25% CaCO3 ಅನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಹೊಸ ಶ್ವಾಸಕೋಶದ ಅಂಗಾಂಶ ಬದಲಿಯನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದರು, ಇದನ್ನು ALT2 ಎಂದು ಹೆಸರಿಸಲಾಯಿತು. ಕೋಷ್ಟಕಗಳು 1 ಮತ್ತು 2 \(\:\rho\:\), \(\:{\rho\:}_{e}\), \(\:{Z}_{eff}\), \(\:I\) ಮತ್ತು ಮಾನವ ಶ್ವಾಸಕೋಶದ (ICRU-44) ಮತ್ತು ಮೇಲಿನ ಅಂಗಾಂಶ ಸಮಾನ ಮಾದರಿಗಳಿಗೆ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ ಅಟೆನ್ಯೂಯೇಶನ್ ಗುಣಾಂಕಗಳ ಹೋಲಿಕೆಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತವೆ.
ಅತ್ಯುತ್ತಮ ವಿಕಿರಣಶೀಲ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಸಾಧಿಸಿದರೂ, ಬಹುತೇಕ ಎಲ್ಲಾ ಫ್ಯಾಂಟಮ್ ವಸ್ತುಗಳು ಪಾಲಿಸ್ಟೈರೀನ್ ಫೋಮ್‌ನಿಂದ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ, ಅಂದರೆ ಈ ವಸ್ತುಗಳ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಮಾನವ ಶ್ವಾಸಕೋಶಗಳ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಸಮೀಪಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ. ಪಾಲಿಯುರೆಥೇನ್ ಫೋಮ್‌ನ ಯಂಗ್‌ನ ಮಾಡ್ಯುಲಸ್ (YM) ಸುಮಾರು 500 kPa ಆಗಿದೆ, ಇದು ಸಾಮಾನ್ಯ ಮಾನವ ಶ್ವಾಸಕೋಶಗಳಿಗೆ (ಸುಮಾರು 5-10 kPa) ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಆದರ್ಶದಿಂದ ದೂರವಿದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ನಿಜವಾದ ಮಾನವ ಶ್ವಾಸಕೋಶಗಳ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಮತ್ತು ವಿಕಿರಣಶೀಲ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಪೂರೈಸುವ ಹೊಸ ವಸ್ತುವನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸುವುದು ಅವಶ್ಯಕ.
ಅಂಗಾಂಶ ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್‌ನಲ್ಲಿ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್‌ಗಳನ್ನು ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಇದರ ರಚನೆ ಮತ್ತು ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಬಾಹ್ಯಕೋಶೀಯ ಮ್ಯಾಟ್ರಿಕ್ಸ್ (ECM) ಗೆ ಹೋಲುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಸುಲಭವಾಗಿ ಹೊಂದಿಸಬಹುದಾಗಿದೆ. ಈ ಅಧ್ಯಯನದಲ್ಲಿ, ಫೋಮ್‌ಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸಲು ಶುದ್ಧ ಸೋಡಿಯಂ ಆಲ್ಜಿನೇಟ್ ಅನ್ನು ಜೈವಿಕ ವಸ್ತುವಾಗಿ ಆಯ್ಕೆ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ. ಆಲ್ಜಿನೇಟ್ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್‌ಗಳು ಜೈವಿಕ ಹೊಂದಾಣಿಕೆಯಾಗುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಹೊಂದಾಣಿಕೆಯ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳಿಂದಾಗಿ ಅಂಗಾಂಶ ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್‌ನಲ್ಲಿ ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಲ್ಪಡುತ್ತವೆ. ಸೋಡಿಯಂ ಆಲ್ಜಿನೇಟ್ (C6H7NaO6)n ನ ಧಾತುರೂಪದ ಸಂಯೋಜನೆ ಮತ್ತು Ca2+ ನ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯು ಅದರ ವಿಕಿರಣಶೀಲ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಅಗತ್ಯವಿರುವಂತೆ ಹೊಂದಿಸಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ. ಹೊಂದಾಣಿಕೆ ಮಾಡಬಹುದಾದ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಮತ್ತು ವಿಕಿರಣಶೀಲ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಈ ಸಂಯೋಜನೆಯು ಆಲ್ಜಿನೇಟ್ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್‌ಗಳನ್ನು ನಮ್ಮ ಅಧ್ಯಯನಕ್ಕೆ ಸೂಕ್ತವಾಗಿಸುತ್ತದೆ. ಸಹಜವಾಗಿ, ಆಲ್ಜಿನೇಟ್ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್‌ಗಳು ಮಿತಿಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ, ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಸಿಮ್ಯುಲೇಟೆಡ್ ಉಸಿರಾಟದ ಚಕ್ರಗಳಲ್ಲಿ ದೀರ್ಘಕಾಲೀನ ಸ್ಥಿರತೆಯ ವಿಷಯದಲ್ಲಿ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಈ ಮಿತಿಗಳನ್ನು ಪರಿಹರಿಸಲು ಭವಿಷ್ಯದ ಅಧ್ಯಯನಗಳಲ್ಲಿ ಮತ್ತಷ್ಟು ಸುಧಾರಣೆಗಳು ಅಗತ್ಯವಿದೆ ಮತ್ತು ನಿರೀಕ್ಷಿಸಲಾಗಿದೆ.
ಈ ಕೆಲಸದಲ್ಲಿ, ನಾವು ನಿಯಂತ್ರಿಸಬಹುದಾದ ರೋ ಮೌಲ್ಯಗಳು, ಸ್ಥಿತಿಸ್ಥಾಪಕತ್ವ ಮತ್ತು ಮಾನವ ಶ್ವಾಸಕೋಶದ ಅಂಗಾಂಶಗಳಂತೆಯೇ ವಿಕಿರಣಶಾಸ್ತ್ರದ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಆಲ್ಜಿನೇಟ್ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಫೋಮ್ ವಸ್ತುವನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದ್ದೇವೆ. ಈ ಅಧ್ಯಯನವು ಟ್ಯೂನಬಲ್ ಸ್ಥಿತಿಸ್ಥಾಪಕ ಮತ್ತು ವಿಕಿರಣಶಾಸ್ತ್ರದ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳೊಂದಿಗೆ ಅಂಗಾಂಶದಂತಹ ಫ್ಯಾಂಟಮ್‌ಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸಲು ಸಾಮಾನ್ಯ ಪರಿಹಾರವನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ. ವಸ್ತುವಿನ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಯಾವುದೇ ಮಾನವ ಅಂಗಾಂಶ ಮತ್ತು ಅಂಗಕ್ಕೆ ಸುಲಭವಾಗಿ ಹೊಂದಿಕೊಳ್ಳಬಹುದು.
ಮಾನವ ಶ್ವಾಸಕೋಶದ HU ಶ್ರೇಣಿಯನ್ನು (-600 ರಿಂದ -700) ಆಧರಿಸಿ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಫೋಮ್‌ನ ಗುರಿ ಗಾಳಿ ಮತ್ತು ಪರಿಮಾಣ ಅನುಪಾತವನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಲಾಗಿದೆ. ಫೋಮ್ ಗಾಳಿ ಮತ್ತು ಸಂಶ್ಲೇಷಿತ ಆಲ್ಜಿನೇಟ್ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್‌ನ ಸರಳ ಮಿಶ್ರಣವಾಗಿದೆ ಎಂದು ಊಹಿಸಲಾಗಿದೆ. ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಅಂಶಗಳ ಸರಳ ಸೇರ್ಪಡೆ ನಿಯಮವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು \(\:\mu\:/\rho\:\), ಗಾಳಿಯ ಪರಿಮಾಣ ಭಾಗ ಮತ್ತು ಸಂಶ್ಲೇಷಿತ ಆಲ್ಜಿನೇಟ್ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್‌ನ ಪರಿಮಾಣ ಅನುಪಾತವನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಬಹುದು.
ಆಲ್ಜಿನೇಟ್ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಫೋಮ್‌ಗಳನ್ನು ಸೋಡಿಯಂ ಆಲ್ಜಿನೇಟ್ (ಭಾಗ ಸಂಖ್ಯೆ W201502), CaCO3 (ಭಾಗ ಸಂಖ್ಯೆ 795445, MW: 100.09), ಮತ್ತು GDL (ಭಾಗ ಸಂಖ್ಯೆ G4750, MW: 178.14) ಬಳಸಿ ತಯಾರಿಸಲಾಯಿತು. ಸಿಗ್ಮಾ-ಆಲ್ಡ್ರಿಚ್ ಕಂಪನಿ, ಸೇಂಟ್ ಲೂಯಿಸ್, MO ನಿಂದ ಖರೀದಿಸಲಾಯಿತು. 70% ಸೋಡಿಯಂ ಲಾರಿಲ್ ಈಥರ್ ಸಲ್ಫೇಟ್ (SLES 70) ಅನ್ನು ರೆನೌನ್ಡ್ ಟ್ರೇಡಿಂಗ್ LLC ನಿಂದ ಖರೀದಿಸಲಾಯಿತು. ಫೋಮ್ ತಯಾರಿಕೆಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಡಿಯೋನೈಸ್ಡ್ ನೀರನ್ನು ಬಳಸಲಾಯಿತು. ಏಕರೂಪದ ಹಳದಿ ಅರೆಪಾರದರ್ಶಕ ದ್ರಾವಣವನ್ನು ಪಡೆಯುವವರೆಗೆ ಸೋಡಿಯಂ ಆಲ್ಜಿನೇಟ್ ಅನ್ನು ಕೋಣೆಯ ಉಷ್ಣಾಂಶದಲ್ಲಿ ನಿರಂತರವಾಗಿ ಬೆರೆಸಿ (600 rpm) ಡಿಯೋನೈಸ್ಡ್ ನೀರಿನಲ್ಲಿ ಕರಗಿಸಲಾಯಿತು. GDL ನೊಂದಿಗೆ ಸಂಯೋಜನೆಯಲ್ಲಿ CaCO3 ಅನ್ನು ಜೆಲೇಶನ್ ಅನ್ನು ಪ್ರಾರಂಭಿಸಲು Ca2+ ಮೂಲವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಯಿತು. ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಒಳಗೆ ಸರಂಧ್ರ ರಚನೆಯನ್ನು ರೂಪಿಸಲು SLES 70 ಅನ್ನು ಸರ್ಫ್ಯಾಕ್ಟಂಟ್ ಆಗಿ ಬಳಸಲಾಯಿತು. ಆಲ್ಜಿನೇಟ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು 5% ನಲ್ಲಿ ನಿರ್ವಹಿಸಲಾಯಿತು ಮತ್ತು Ca2+:-COOH ಮೋಲಾರ್ ಅನುಪಾತವನ್ನು 0.18 ನಲ್ಲಿ ನಿರ್ವಹಿಸಲಾಯಿತು. ಫೋಮ್ ತಯಾರಿಕೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ತಟಸ್ಥ pH ಅನ್ನು ಕಾಪಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು CaCO3:GDL ಮೋಲಾರ್ ಅನುಪಾತವನ್ನು 0.5 ನಲ್ಲಿ ನಿರ್ವಹಿಸಲಾಯಿತು. ಮೌಲ್ಯವು 26 ಆಗಿದೆ. ಎಲ್ಲಾ ಮಾದರಿಗಳಿಗೆ SLES 70 ರ ಪರಿಮಾಣದಿಂದ 2% ಅನ್ನು ಸೇರಿಸಲಾಯಿತು. ದ್ರಾವಣ ಮತ್ತು ಗಾಳಿಯ ಮಿಶ್ರಣ ಅನುಪಾತವನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸಲು ಮುಚ್ಚಳವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಬೀಕರ್ ಅನ್ನು ಬಳಸಲಾಯಿತು. ಬೀಕರ್‌ನ ಒಟ್ಟು ಪರಿಮಾಣ 140 ಮಿಲಿ ಆಗಿತ್ತು. ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರದ ಫಲಿತಾಂಶಗಳ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ, ಮಿಶ್ರಣದ ವಿಭಿನ್ನ ಪರಿಮಾಣಗಳನ್ನು (50 ಮಿಲಿ, 100 ಮಿಲಿ, 110 ಮಿಲಿ) ಗಾಳಿಯೊಂದಿಗೆ ಬೆರೆಸಲು ಬೀಕರ್‌ಗೆ ಸೇರಿಸಲಾಯಿತು. 50 ಮಿಲಿ ಮಿಶ್ರಣವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಮಾದರಿಯನ್ನು ಸಾಕಷ್ಟು ಗಾಳಿಯೊಂದಿಗೆ ಬೆರೆಸಲು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಲಾಗಿದೆ, ಆದರೆ ಇತರ ಎರಡು ಮಾದರಿಗಳಲ್ಲಿ ಗಾಳಿಯ ಪರಿಮಾಣ ಅನುಪಾತವನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸಲಾಯಿತು. ಮೊದಲು, SLES 70 ಅನ್ನು ಆಲ್ಜಿನೇಟ್ ದ್ರಾವಣಕ್ಕೆ ಸೇರಿಸಲಾಯಿತು ಮತ್ತು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಮಿಶ್ರಣವಾಗುವವರೆಗೆ ವಿದ್ಯುತ್ ಸ್ಟಿರರ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಬೆರೆಸಲಾಯಿತು. ನಂತರ, CaCO3 ಅಮಾನತುಗೊಳಿಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಮಿಶ್ರಣಕ್ಕೆ ಸೇರಿಸಲಾಯಿತು ಮತ್ತು ಮಿಶ್ರಣವು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಮಿಶ್ರಣವಾಗುವವರೆಗೆ ನಿರಂತರವಾಗಿ ಬೆರೆಸಲಾಯಿತು, ಅದರ ಬಣ್ಣ ಬಿಳಿ ಬಣ್ಣಕ್ಕೆ ಬದಲಾಯಿತು. ಅಂತಿಮವಾಗಿ, ಜಿಲೇಶನ್ ಅನ್ನು ಪ್ರಾರಂಭಿಸಲು GDL ದ್ರಾವಣವನ್ನು ಮಿಶ್ರಣಕ್ಕೆ ಸೇರಿಸಲಾಯಿತು ಮತ್ತು ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಉದ್ದಕ್ಕೂ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಸ್ಫೂರ್ತಿದಾಯಕವನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸಲಾಯಿತು. 50 ಮಿಲಿ ಮಿಶ್ರಣವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಮಾದರಿಗೆ, ಮಿಶ್ರಣದ ಪರಿಮಾಣವು ಬದಲಾಗುವುದನ್ನು ನಿಲ್ಲಿಸಿದಾಗ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಕಲಕುವಿಕೆಯನ್ನು ನಿಲ್ಲಿಸಲಾಯಿತು. 100 ಮಿಲಿ ಮತ್ತು 110 ಮಿಲಿ ಮಿಶ್ರಣವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಮಾದರಿಗಳಿಗೆ, ಮಿಶ್ರಣವು ಬೀಕರ್ ಅನ್ನು ತುಂಬಿದಾಗ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಕಲಕುವಿಕೆಯನ್ನು ನಿಲ್ಲಿಸಲಾಯಿತು. 50 ಮಿಲಿ ಮತ್ತು 100 ಮಿಲಿ ನಡುವಿನ ಪರಿಮಾಣದೊಂದಿಗೆ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಫೋಮ್‌ಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸಲು ನಾವು ಪ್ರಯತ್ನಿಸಿದ್ದೇವೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಫೋಮ್‌ನ ರಚನಾತ್ಮಕ ಅಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಗಮನಿಸಲಾಯಿತು, ಏಕೆಂದರೆ ಅದು ಸಂಪೂರ್ಣ ಗಾಳಿಯ ಮಿಶ್ರಣದ ಸ್ಥಿತಿ ಮತ್ತು ಗಾಳಿಯ ಪರಿಮಾಣ ನಿಯಂತ್ರಣದ ಸ್ಥಿತಿಯ ನಡುವೆ ಏರಿಳಿತಗೊಂಡು ಅಸಮಂಜಸ ಪರಿಮಾಣ ನಿಯಂತ್ರಣಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಯಿತು. ಈ ಅಸ್ಥಿರತೆಯು ಲೆಕ್ಕಾಚಾರಗಳಲ್ಲಿ ಅನಿಶ್ಚಿತತೆಯನ್ನು ಪರಿಚಯಿಸಿತು ಮತ್ತು ಆದ್ದರಿಂದ ಈ ಪರಿಮಾಣ ಶ್ರೇಣಿಯನ್ನು ಈ ಅಧ್ಯಯನದಲ್ಲಿ ಸೇರಿಸಲಾಗಿಲ್ಲ.
ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಫೋಮ್‌ನ ಸಾಂದ್ರತೆ \(\:\rho\:\) ಅನ್ನು ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಫೋಮ್ ಮಾದರಿಯ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ \(\:m\) ಮತ್ತು ಪರಿಮಾಣ \(\:V\) ಅನ್ನು ಅಳೆಯುವ ಮೂಲಕ ಲೆಕ್ಕಹಾಕಲಾಗುತ್ತದೆ.
Zeiss Axio Observer A1 ಕ್ಯಾಮೆರಾ ಬಳಸಿ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಫೋಮ್‌ಗಳ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿಕ್ ಚಿತ್ರಗಳನ್ನು ಪಡೆಯಲಾಗಿದೆ. ಪಡೆದ ಚಿತ್ರಗಳ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಪ್ರದೇಶದಲ್ಲಿ ಮಾದರಿಯಲ್ಲಿ ರಂಧ್ರಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ ಮತ್ತು ಗಾತ್ರದ ವಿತರಣೆಯನ್ನು ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ ಮಾಡಲು ImageJ ಸಾಫ್ಟ್‌ವೇರ್ ಅನ್ನು ಬಳಸಲಾಗಿದೆ. ರಂಧ್ರದ ಆಕಾರವು ವೃತ್ತಾಕಾರವಾಗಿದೆ ಎಂದು ಊಹಿಸಲಾಗಿದೆ.
ಆಲ್ಜಿನೇಟ್ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಫೋಮ್‌ಗಳ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲು, TESTRESOURCES 100 ಸರಣಿಯ ಯಂತ್ರವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಏಕಾಕ್ಷೀಯ ಸಂಕೋಚನ ಪರೀಕ್ಷೆಗಳನ್ನು ನಡೆಸಲಾಯಿತು. ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ಆಯತಾಕಾರದ ಬ್ಲಾಕ್‌ಗಳಾಗಿ ಕತ್ತರಿಸಲಾಯಿತು ಮತ್ತು ಒತ್ತಡಗಳು ಮತ್ತು ತಳಿಗಳನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಲು ಬ್ಲಾಕ್ ಆಯಾಮಗಳನ್ನು ಅಳೆಯಲಾಯಿತು. ಕ್ರಾಸ್‌ಹೆಡ್ ವೇಗವನ್ನು 10 ಮಿಮೀ/ನಿಮಿಷಕ್ಕೆ ಹೊಂದಿಸಲಾಗಿದೆ. ಪ್ರತಿ ಮಾದರಿಗೆ ಮೂರು ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ಪರೀಕ್ಷಿಸಲಾಯಿತು ಮತ್ತು ಫಲಿತಾಂಶಗಳಿಂದ ಸರಾಸರಿ ಮತ್ತು ಪ್ರಮಾಣಿತ ವಿಚಲನವನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಲಾಯಿತು. ಈ ಅಧ್ಯಯನವು ಆಲ್ಜಿನೇಟ್ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಫೋಮ್‌ಗಳ ಸಂಕೋಚನ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಮೇಲೆ ಕೇಂದ್ರೀಕರಿಸಿದೆ ಏಕೆಂದರೆ ಶ್ವಾಸಕೋಶದ ಅಂಗಾಂಶವು ಉಸಿರಾಟದ ಚಕ್ರದ ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಹಂತದಲ್ಲಿ ಸಂಕೋಚನ ಬಲಗಳಿಗೆ ಒಳಗಾಗುತ್ತದೆ. ವಿಸ್ತರಣೆಯು ಸಹಜವಾಗಿ ನಿರ್ಣಾಯಕವಾಗಿದೆ, ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಶ್ವಾಸಕೋಶದ ಅಂಗಾಂಶದ ಸಂಪೂರ್ಣ ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ನಡವಳಿಕೆಯನ್ನು ಪ್ರತಿಬಿಂಬಿಸಲು ಮತ್ತು ಭವಿಷ್ಯದ ಅಧ್ಯಯನಗಳಲ್ಲಿ ಇದನ್ನು ತನಿಖೆ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ.
ತಯಾರಾದ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಫೋಮ್ ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ಸೀಮೆನ್ಸ್ SOMATOM ಡ್ರೈವ್ ಡ್ಯುಯಲ್-ಚಾನೆಲ್ CT ಸ್ಕ್ಯಾನರ್‌ನಲ್ಲಿ ಸ್ಕ್ಯಾನ್ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ. ಸ್ಕ್ಯಾನಿಂಗ್ ನಿಯತಾಂಕಗಳನ್ನು ಈ ಕೆಳಗಿನಂತೆ ಹೊಂದಿಸಲಾಗಿದೆ: 40 mAs, 120 kVp ಮತ್ತು 1 mm ಸ್ಲೈಸ್ ದಪ್ಪ. ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ DICOM ಫೈಲ್‌ಗಳನ್ನು ಪ್ರತಿ ಮಾದರಿಯ 5 ಅಡ್ಡ-ವಿಭಾಗಗಳ HU ಮೌಲ್ಯಗಳನ್ನು ವಿಶ್ಲೇಷಿಸಲು ಮೈಕ್ರೋಡಿಕಾಮ್ DICOM ವೀಕ್ಷಕ ಸಾಫ್ಟ್‌ವೇರ್ ಬಳಸಿ ವಿಶ್ಲೇಷಿಸಲಾಗಿದೆ. CT ಯಿಂದ ಪಡೆದ HU ಮೌಲ್ಯಗಳನ್ನು ಮಾದರಿಗಳ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಡೇಟಾವನ್ನು ಆಧರಿಸಿ ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರಗಳೊಂದಿಗೆ ಹೋಲಿಸಲಾಗಿದೆ.
ಮೃದು ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಅಂಗ ಮಾದರಿಗಳು ಮತ್ತು ಕೃತಕ ಜೈವಿಕ ಅಂಗಾಂಶಗಳ ತಯಾರಿಕೆಯಲ್ಲಿ ಕ್ರಾಂತಿಯನ್ನುಂಟು ಮಾಡುವುದು ಈ ಅಧ್ಯಯನದ ಉದ್ದೇಶವಾಗಿದೆ. ವೈದ್ಯಕೀಯ ತರಬೇತಿ, ಶಸ್ತ್ರಚಿಕಿತ್ಸಾ ಯೋಜನೆ ಮತ್ತು ವಿಕಿರಣ ಚಿಕಿತ್ಸಾ ಯೋಜನೆ ಮುಂತಾದ ಉದ್ದೇಶಿತ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಿಗೆ ಮಾನವ ಶ್ವಾಸಕೋಶದ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಣಾ ಯಂತ್ರಶಾಸ್ತ್ರಕ್ಕೆ ಹೊಂದಿಕೆಯಾಗುವ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಮತ್ತು ವಿಕಿರಣಶಾಸ್ತ್ರೀಯ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳೊಂದಿಗೆ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸುವುದು ಮುಖ್ಯವಾಗಿದೆ. ಚಿತ್ರ 1A ನಲ್ಲಿ, ಮಾನವ ಶ್ವಾಸಕೋಶದ ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸಲು ಬಳಸಲಾಗುವ ಮೃದು ವಸ್ತುಗಳ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಮತ್ತು ವಿಕಿರಣಶಾಸ್ತ್ರೀಯ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ನಡುವಿನ ವ್ಯತ್ಯಾಸವನ್ನು ನಾವು ರೂಪಿಸಿದ್ದೇವೆ. ಇಲ್ಲಿಯವರೆಗೆ, ಅಪೇಕ್ಷಿತ ವಿಕಿರಣಶಾಸ್ತ್ರೀಯ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುವ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲಾಗಿದೆ, ಆದರೆ ಅವುಗಳ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಅಪೇಕ್ಷಿತ ಅವಶ್ಯಕತೆಗಳನ್ನು ಪೂರೈಸುವುದಿಲ್ಲ. ವಿರೂಪಗೊಳ್ಳುವ ಮಾನವ ಶ್ವಾಸಕೋಶದ ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸಲು ಪಾಲಿಯುರೆಥೇನ್ ಫೋಮ್ ಮತ್ತು ರಬ್ಬರ್ ಹೆಚ್ಚು ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುವ ವಸ್ತುಗಳು. ಪಾಲಿಯುರೆಥೇನ್ ಫೋಮ್ (ಯಂಗ್ಸ್ ಮಾಡ್ಯುಲಸ್, YM) ನ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಸಾಮಾನ್ಯ ಮಾನವ ಶ್ವಾಸಕೋಶದ ಅಂಗಾಂಶಗಳಿಗಿಂತ 10 ರಿಂದ 100 ಪಟ್ಟು ಹೆಚ್ಚು. ಅಪೇಕ್ಷಿತ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಮತ್ತು ವಿಕಿರಣಶಾಸ್ತ್ರೀಯ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುವ ವಸ್ತುಗಳು ಇನ್ನೂ ತಿಳಿದಿಲ್ಲ.
(A) ವಿವಿಧ ಮೃದು ವಸ್ತುಗಳ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಸ್ಕೀಮ್ಯಾಟಿಕ್ ಪ್ರಾತಿನಿಧ್ಯ ಮತ್ತು ಸಾಂದ್ರತೆಯ ವಿಷಯದಲ್ಲಿ ಮಾನವ ಶ್ವಾಸಕೋಶದೊಂದಿಗೆ ಹೋಲಿಕೆ, ಯಂಗ್‌ನ ಮಾಡ್ಯುಲಸ್ ಮತ್ತು ವಿಕಿರಣಶಾಸ್ತ್ರದ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು (HU ನಲ್ಲಿ). (B) 5% ಸಾಂದ್ರತೆ ಮತ್ತು 0.18 ರ Ca2+:-COOH ಮೋಲಾರ್ ಅನುಪಾತವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ \(\:\mu\:/\rho\:\) ಆಲ್ಜಿನೇಟ್ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್‌ನ ಎಕ್ಸ್-ರೇ ಡಿಫ್ರಾಕ್ಷನ್ ಮಾದರಿ. (C) ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಫೋಮ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಗಾಳಿಯ ಪರಿಮಾಣ ಅನುಪಾತಗಳ ಶ್ರೇಣಿ. (D) ವಿಭಿನ್ನ ಗಾಳಿಯ ಪರಿಮಾಣ ಅನುಪಾತಗಳೊಂದಿಗೆ ಆಲ್ಜಿನೇಟ್ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಫೋಮ್‌ಗಳ ಸ್ಕೀಮ್ಯಾಟಿಕ್ ಪ್ರಾತಿನಿಧ್ಯ.
5% ಸಾಂದ್ರತೆ ಮತ್ತು 0.18 Ca2+:-COOH ಮೋಲಾರ್ ಅನುಪಾತವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಆಲ್ಜಿನೇಟ್ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್‌ಗಳ ಧಾತುರೂಪದ ಸಂಯೋಜನೆಯನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಲಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು ಕೋಷ್ಟಕ 3 ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಹಿಂದಿನ ಸೂತ್ರ (5) ದಲ್ಲಿನ ಸೇರ್ಪಡೆ ನಿಯಮದ ಪ್ರಕಾರ, ಆಲ್ಜಿನೇಟ್ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ \(\:\:\mu\:/\rho\:\) ನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ ಕ್ಷೀಣಿಸುವ ಗುಣಾಂಕವನ್ನು ಚಿತ್ರ 1B ಯಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ ಪಡೆಯಲಾಗಿದೆ.
ಗಾಳಿ ಮತ್ತು ನೀರಿನ \(\:\mu\:/\rho\:\) ಮೌಲ್ಯಗಳನ್ನು ನೇರವಾಗಿ NIST 12612 ಮಾನದಂಡಗಳ ಉಲ್ಲೇಖ ಡೇಟಾಬೇಸ್‌ನಿಂದ ಪಡೆಯಲಾಗಿದೆ. ಹೀಗಾಗಿ, ಚಿತ್ರ 1C ಮಾನವ ಶ್ವಾಸಕೋಶಕ್ಕೆ -600 ಮತ್ತು -700 ರ ನಡುವಿನ HU ಸಮಾನ ಮೌಲ್ಯಗಳೊಂದಿಗೆ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಫೋಮ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಲೆಕ್ಕಹಾಕಿದ ಗಾಳಿಯ ಪರಿಮಾಣ ಅನುಪಾತಗಳನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕವಾಗಿ ಲೆಕ್ಕಹಾಕಿದ ಗಾಳಿಯ ಪರಿಮಾಣ ಅನುಪಾತವು 1 × 10−3 ರಿಂದ 2 × 101 MeV ವರೆಗಿನ ಶಕ್ತಿಯ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯಲ್ಲಿ 60–70% ಒಳಗೆ ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಇದು ಕೆಳಮಟ್ಟದ ಉತ್ಪಾದನಾ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳಲ್ಲಿ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಫೋಮ್ ಅನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸಲು ಉತ್ತಮ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ.
ಚಿತ್ರ 1D ತಯಾರಾದ ಆಲ್ಜಿನೇಟ್ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಫೋಮ್ ಮಾದರಿಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಎಲ್ಲಾ ಮಾದರಿಗಳನ್ನು 12.7 ಮಿಮೀ ಅಂಚಿನ ಉದ್ದವಿರುವ ಘನಗಳಾಗಿ ಕತ್ತರಿಸಲಾಯಿತು. ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಏಕರೂಪದ, ಮೂರು ಆಯಾಮದ ಸ್ಥಿರವಾದ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಫೋಮ್ ರೂಪುಗೊಂಡಿದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸಿದೆ. ಗಾಳಿಯ ಪರಿಮಾಣ ಅನುಪಾತ ಏನೇ ಇರಲಿ, ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಫೋಮ್‌ಗಳ ನೋಟದಲ್ಲಿ ಯಾವುದೇ ಗಮನಾರ್ಹ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳು ಕಂಡುಬಂದಿಲ್ಲ. ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಫೋಮ್‌ನ ಸ್ವಾವಲಂಬಿ ಸ್ವಭಾವವು ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್‌ನೊಳಗೆ ರೂಪುಗೊಂಡ ಜಾಲವು ಫೋಮ್‌ನ ತೂಕವನ್ನು ಬೆಂಬಲಿಸುವಷ್ಟು ಪ್ರಬಲವಾಗಿದೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಫೋಮ್‌ನಿಂದ ಸಣ್ಣ ಪ್ರಮಾಣದ ನೀರಿನ ಸೋರಿಕೆಯನ್ನು ಹೊರತುಪಡಿಸಿ, ಫೋಮ್ ಹಲವಾರು ವಾರಗಳವರೆಗೆ ಅಸ್ಥಿರ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸಿತು.
ಫೋಮ್ ಮಾದರಿಯ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ ಮತ್ತು ಪರಿಮಾಣವನ್ನು ಅಳೆಯುವ ಮೂಲಕ, ತಯಾರಾದ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಫೋಮ್‌ನ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು \(\:\rho\:\) ಲೆಕ್ಕಹಾಕಲಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು ಕೋಷ್ಟಕ 4 ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಗಾಳಿಯ ಪರಿಮಾಣ ಅನುಪಾತದ ಮೇಲೆ \(\:\rho\:\) ನ ಅವಲಂಬನೆಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತವೆ. ಸಾಕಷ್ಟು ಗಾಳಿಯನ್ನು ಮಾದರಿಯ 50 ಮಿಲಿಯೊಂದಿಗೆ ಬೆರೆಸಿದಾಗ, ಸಾಂದ್ರತೆಯು ಕಡಿಮೆ ಆಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು 0.482 ಗ್ರಾಂ/ಸೆಂ3 ಆಗಿರುತ್ತದೆ. ಮಿಶ್ರ ಗಾಳಿಯ ಪ್ರಮಾಣ ಕಡಿಮೆಯಾದಂತೆ, ಸಾಂದ್ರತೆಯು 0.685 ಗ್ರಾಂ/ಸೆಂ3 ಗೆ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. 50 ಮಿಲಿ, 100 ಮಿಲಿ ಮತ್ತು 110 ಮಿಲಿ ಗುಂಪುಗಳ ನಡುವಿನ ಗರಿಷ್ಠ p ಮೌಲ್ಯವು 0.004 < 0.05 ಆಗಿತ್ತು, ಇದು ಫಲಿತಾಂಶಗಳ ಸಂಖ್ಯಾಶಾಸ್ತ್ರೀಯ ಮಹತ್ವವನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ.
ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ \(\:\rho\:\) ಮೌಲ್ಯವನ್ನು ಸಹ ನಿಯಂತ್ರಿತ ಗಾಳಿಯ ಪರಿಮಾಣ ಅನುಪಾತವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅಳತೆ ಮಾಡಿದ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು \(\:\rho\:\) ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಮೌಲ್ಯಕ್ಕಿಂತ 0.1 g/cm³ ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತವೆ. ಈ ವ್ಯತ್ಯಾಸವನ್ನು ಜಿಲೇಷನ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್‌ನಲ್ಲಿ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ಆಂತರಿಕ ಒತ್ತಡದಿಂದ ವಿವರಿಸಬಹುದು, ಇದು ಊತವನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಹೀಗಾಗಿ \(\:\rho\:\) ನಲ್ಲಿ ಇಳಿಕೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ಚಿತ್ರ 2 (A, B ಮತ್ತು C) ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವ CT ಚಿತ್ರಗಳಲ್ಲಿ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಫೋಮ್‌ನೊಳಗಿನ ಕೆಲವು ಅಂತರಗಳ ವೀಕ್ಷಣೆಯಿಂದ ಇದನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ದೃಢಪಡಿಸಲಾಯಿತು.
ವಿಭಿನ್ನ ಗಾಳಿಯ ಪರಿಮಾಣದ ವಿಷಯಗಳೊಂದಿಗೆ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಫೋಮ್‌ಗಳ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ ಚಿತ್ರಗಳು (A) 50, (B) 100, ಮತ್ತು (C) 110. ಆಲ್ಜಿನೇಟ್ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಫೋಮ್ ಮಾದರಿಗಳಲ್ಲಿ ಕೋಶ ಸಂಖ್ಯೆಗಳು ಮತ್ತು ರಂಧ್ರದ ಗಾತ್ರದ ವಿತರಣೆ (D) 50, (E) 100, (F) 110.
ಚಿತ್ರ 3 (ಎ, ಬಿ, ಸಿ) ವಿಭಿನ್ನ ಗಾಳಿಯ ಪರಿಮಾಣ ಅನುಪಾತಗಳೊಂದಿಗೆ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಫೋಮ್ ಮಾದರಿಗಳ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪ್ ಚಿತ್ರಗಳನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಫೋಮ್‌ನ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ರಚನೆಯನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತವೆ, ವಿಭಿನ್ನ ವ್ಯಾಸಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ರಂಧ್ರಗಳ ಚಿತ್ರಗಳನ್ನು ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿ ತೋರಿಸುತ್ತವೆ. ರಂಧ್ರಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ ಮತ್ತು ವ್ಯಾಸದ ವಿತರಣೆಯನ್ನು ಇಮೇಜ್‌ಜೆ ಬಳಸಿ ಲೆಕ್ಕಹಾಕಲಾಗಿದೆ. ಪ್ರತಿ ಮಾದರಿಗೆ ಆರು ಚಿತ್ರಗಳನ್ನು ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳಲಾಗಿದೆ, ಪ್ರತಿ ಚಿತ್ರವು 1125.27 μm × 843.96 μm ಗಾತ್ರವನ್ನು ಹೊಂದಿತ್ತು, ಮತ್ತು ಪ್ರತಿ ಮಾದರಿಗೆ ಒಟ್ಟು ವಿಶ್ಲೇಷಿಸಲಾದ ಪ್ರದೇಶವು 5.7 mm² ಆಗಿತ್ತು.
(ಎ) ವಿಭಿನ್ನ ಗಾಳಿಯ ಪರಿಮಾಣ ಅನುಪಾತಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಆಲ್ಜಿನೇಟ್ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಫೋಮ್‌ಗಳ ಸಂಕೋಚನ ಒತ್ತಡ-ಒತ್ತಡದ ವರ್ತನೆ. (ಬಿ) ಘಾತೀಯ ಫಿಟ್ಟಿಂಗ್. (ಸಿ) ವಿಭಿನ್ನ ಗಾಳಿಯ ಪರಿಮಾಣ ಅನುಪಾತಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಫೋಮ್‌ಗಳ ಸಂಕೋಚನ E0. (ಡಿ) ವಿಭಿನ್ನ ಗಾಳಿಯ ಪರಿಮಾಣ ಅನುಪಾತಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಆಲ್ಜಿನೇಟ್ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಫೋಮ್‌ಗಳ ಅಂತಿಮ ಸಂಕೋಚನ ಒತ್ತಡ ಮತ್ತು ಒತ್ತಡ.
ಚಿತ್ರ 3 (D, E, F) ರಂಧ್ರದ ಗಾತ್ರದ ವಿತರಣೆಯು ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಏಕರೂಪವಾಗಿದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಹತ್ತಾರು ಮೈಕ್ರೋಮೀಟರ್‌ಗಳಿಂದ ಸುಮಾರು 500 ಮೈಕ್ರೋಮೀಟರ್‌ಗಳವರೆಗೆ ಇರುತ್ತದೆ. ರಂಧ್ರದ ಗಾತ್ರವು ಮೂಲತಃ ಏಕರೂಪವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಗಾಳಿಯ ಪ್ರಮಾಣ ಕಡಿಮೆಯಾದಂತೆ ಅದು ಸ್ವಲ್ಪ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ. ಪರೀಕ್ಷಾ ದತ್ತಾಂಶದ ಪ್ರಕಾರ, 50 ಮಿಲಿ ಮಾದರಿಯ ಸರಾಸರಿ ರಂಧ್ರದ ಗಾತ್ರ 192.16 μm, ಸರಾಸರಿ 184.51 μm, ಮತ್ತು ಪ್ರತಿ ಯೂನಿಟ್ ಪ್ರದೇಶಕ್ಕೆ ರಂಧ್ರಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ 103; 100 ಮಿಲಿ ಮಾದರಿಯ ಸರಾಸರಿ ರಂಧ್ರದ ಗಾತ್ರ 156.62 μm, ಸರಾಸರಿ 151.07 μm, ಮತ್ತು ಪ್ರತಿ ಯೂನಿಟ್ ಪ್ರದೇಶಕ್ಕೆ ರಂಧ್ರಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ 109; 110 ಮಿಲಿ ಮಾದರಿಯ ಅನುಗುಣವಾದ ಮೌಲ್ಯಗಳು ಕ್ರಮವಾಗಿ 163.07 μm, 150.29 μm ಮತ್ತು 115. ಸರಾಸರಿ ರಂಧ್ರದ ಗಾತ್ರದ ಅಂಕಿಅಂಶಗಳ ಫಲಿತಾಂಶಗಳ ಮೇಲೆ ದೊಡ್ಡ ರಂಧ್ರಗಳು ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರಭಾವ ಬೀರುತ್ತವೆ ಎಂದು ದತ್ತಾಂಶವು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಮಧ್ಯದ ರಂಧ್ರದ ಗಾತ್ರವು ರಂಧ್ರದ ಗಾತ್ರದ ಬದಲಾವಣೆಯ ಪ್ರವೃತ್ತಿಯನ್ನು ಉತ್ತಮವಾಗಿ ಪ್ರತಿಬಿಂಬಿಸುತ್ತದೆ. ಮಾದರಿಯ ಪರಿಮಾಣವು 50 ಮಿಲಿಯಿಂದ 110 ಮಿಲಿಗೆ ಹೆಚ್ಚಾದಂತೆ, ರಂಧ್ರಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯೂ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಮಧ್ಯದ ರಂಧ್ರದ ವ್ಯಾಸ ಮತ್ತು ರಂಧ್ರ ಸಂಖ್ಯೆಯ ಅಂಕಿಅಂಶಗಳ ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು ಒಟ್ಟುಗೂಡಿಸಿ, ಹೆಚ್ಚುತ್ತಿರುವ ಪರಿಮಾಣದೊಂದಿಗೆ, ಮಾದರಿಯೊಳಗೆ ಸಣ್ಣ ಗಾತ್ರದ ಹೆಚ್ಚಿನ ರಂಧ್ರಗಳು ರೂಪುಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ ಎಂದು ತೀರ್ಮಾನಿಸಬಹುದು.
ಯಾಂತ್ರಿಕ ಪರೀಕ್ಷಾ ದತ್ತಾಂಶವನ್ನು ಚಿತ್ರಗಳು 4A ಮತ್ತು 4D ಯಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ. ವಿಭಿನ್ನ ಗಾಳಿಯ ಪರಿಮಾಣ ಅನುಪಾತಗಳೊಂದಿಗೆ ತಯಾರಾದ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಫೋಮ್‌ಗಳ ಸಂಕೋಚನ ಒತ್ತಡ-ಒತ್ತಡದ ನಡವಳಿಕೆಯನ್ನು ಚಿತ್ರ 4A ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಎಲ್ಲಾ ಮಾದರಿಗಳು ಒಂದೇ ರೀತಿಯ ರೇಖಾತ್ಮಕವಲ್ಲದ ಒತ್ತಡ-ಒತ್ತಡದ ನಡವಳಿಕೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ ಎಂದು ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ತೋರಿಸುತ್ತವೆ. ಪ್ರತಿ ಮಾದರಿಗೆ, ಒತ್ತಡವು ಹೆಚ್ಚುತ್ತಿರುವ ಒತ್ತಡದೊಂದಿಗೆ ವೇಗವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಫೋಮ್‌ನ ಸಂಕೋಚನ ಒತ್ತಡ-ಒತ್ತಡದ ವರ್ತನೆಗೆ ಘಾತೀಯ ವಕ್ರರೇಖೆಯನ್ನು ಅಳವಡಿಸಲಾಗಿದೆ. ಚಿತ್ರ 4B ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಫೋಮ್‌ಗೆ ಅಂದಾಜು ಮಾದರಿಯಾಗಿ ಘಾತೀಯ ಕಾರ್ಯವನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸಿದ ನಂತರ ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ.
ವಿಭಿನ್ನ ಗಾಳಿಯ ಪರಿಮಾಣ ಅನುಪಾತಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಫೋಮ್‌ಗಳಿಗೆ, ಅವುಗಳ ಸಂಕೋಚನ ಮಾಡ್ಯುಲಸ್ (E0) ಅನ್ನು ಸಹ ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲಾಯಿತು. ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್‌ಗಳ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯಂತೆಯೇ, ಸಂಕೋಚನ ಯಂಗ್‌ನ ಮಾಡ್ಯುಲಸ್ ಅನ್ನು 20% ಆರಂಭಿಕ ಒತ್ತಡದ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯಲ್ಲಿ ತನಿಖೆ ಮಾಡಲಾಯಿತು. ಸಂಕೋಚನ ಪರೀಕ್ಷೆಗಳ ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು ಚಿತ್ರ 4C ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಚಿತ್ರ 4C ಯಲ್ಲಿನ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಗಾಳಿಯ ಪರಿಮಾಣ ಅನುಪಾತವು ಮಾದರಿ 50 ರಿಂದ ಮಾದರಿ 110 ಕ್ಕೆ ಕಡಿಮೆಯಾದಂತೆ, ಆಲ್ಜಿನೇಟ್ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಫೋಮ್‌ನ ಸಂಕೋಚನ ಯಂಗ್‌ನ ಮಾಡ್ಯುಲಸ್ E0 10.86 kPa ನಿಂದ 18 kPa ಗೆ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ.
ಅದೇ ರೀತಿ, ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಫೋಮ್‌ಗಳ ಸಂಪೂರ್ಣ ಒತ್ತಡ-ಒತ್ತಡದ ವಕ್ರಾಕೃತಿಗಳು, ಹಾಗೆಯೇ ಅಂತಿಮ ಸಂಕುಚಿತ ಒತ್ತಡ ಮತ್ತು ಒತ್ತಡದ ಮೌಲ್ಯಗಳನ್ನು ಪಡೆಯಲಾಗಿದೆ. ಚಿತ್ರ 4D ಆಲ್ಜಿನೇಟ್ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಫೋಮ್‌ಗಳ ಅಂತಿಮ ಸಂಕುಚಿತ ಒತ್ತಡ ಮತ್ತು ಒತ್ತಡವನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಡೇಟಾ ಪಾಯಿಂಟ್ ಮೂರು ಪರೀಕ್ಷಾ ಫಲಿತಾಂಶಗಳ ಸರಾಸರಿಯಾಗಿದೆ. ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಅಂತಿಮ ಸಂಕುಚಿತ ಒತ್ತಡವು 9.84 kPa ನಿಂದ 17.58 kPa ಗೆ ಅನಿಲ ಅಂಶ ಕಡಿಮೆಯಾಗುವುದರೊಂದಿಗೆ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಅಂತಿಮ ಒತ್ತಡವು ಸುಮಾರು 38% ನಲ್ಲಿ ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ.
ಚಿತ್ರ 2 (A, B, ಮತ್ತು C) ಮಾದರಿಗಳು 50, 100 ಮತ್ತು 110 ಕ್ಕೆ ಅನುಗುಣವಾದ ವಿಭಿನ್ನ ಗಾಳಿಯ ಪರಿಮಾಣ ಅನುಪಾತಗಳೊಂದಿಗೆ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಫೋಮ್‌ಗಳ CT ಚಿತ್ರಗಳನ್ನು ಕ್ರಮವಾಗಿ ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ರೂಪುಗೊಂಡ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಫೋಮ್ ಬಹುತೇಕ ಏಕರೂಪದ್ದಾಗಿದೆ ಎಂದು ಚಿತ್ರಗಳು ತೋರಿಸುತ್ತವೆ. ಮಾದರಿಗಳು 100 ಮತ್ತು 110 ರಲ್ಲಿ ಕಡಿಮೆ ಸಂಖ್ಯೆಯ ಅಂತರಗಳನ್ನು ಗಮನಿಸಲಾಗಿದೆ. ಈ ಅಂತರಗಳ ರಚನೆಯು ಜಿಲೇಷನ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್‌ನಲ್ಲಿ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ಆಂತರಿಕ ಒತ್ತಡದಿಂದಾಗಿರಬಹುದು. ನಾವು ಪ್ರತಿ ಮಾದರಿಯ 5 ಅಡ್ಡ ವಿಭಾಗಗಳಿಗೆ HU ಮೌಲ್ಯಗಳನ್ನು ಲೆಕ್ಕ ಹಾಕಿದ್ದೇವೆ ಮತ್ತು ಅವುಗಳನ್ನು ಅನುಗುಣವಾದ ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರದ ಫಲಿತಾಂಶಗಳೊಂದಿಗೆ ಕೋಷ್ಟಕ 5 ರಲ್ಲಿ ಪಟ್ಟಿ ಮಾಡಿದ್ದೇವೆ.
ವಿಭಿನ್ನ ಗಾಳಿಯ ಪರಿಮಾಣ ಅನುಪಾತಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಮಾದರಿಗಳು ವಿಭಿನ್ನ HU ಮೌಲ್ಯಗಳನ್ನು ಪಡೆದಿವೆ ಎಂದು ಕೋಷ್ಟಕ 5 ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. 50 ml, 100 ml ಮತ್ತು 110 ml ಗುಂಪುಗಳ ನಡುವಿನ ಗರಿಷ್ಠ p ಮೌಲ್ಯವು 0.004 < 0.05 ಆಗಿದ್ದು, ಫಲಿತಾಂಶಗಳ ಸಂಖ್ಯಾಶಾಸ್ತ್ರೀಯ ಮಹತ್ವವನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಪರೀಕ್ಷಿಸಿದ ಮೂರು ಮಾದರಿಗಳಲ್ಲಿ, 50 ml ಮಿಶ್ರಣವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಮಾದರಿಯು ಮಾನವ ಶ್ವಾಸಕೋಶಗಳಿಗೆ ಹತ್ತಿರವಿರುವ ವಿಕಿರಣಶಾಸ್ತ್ರೀಯ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಕೋಷ್ಟಕ 5 ರ ಕೊನೆಯ ಕಾಲಮ್ ಅಳತೆ ಮಾಡಿದ ಫೋಮ್ ಮೌಲ್ಯವನ್ನು ಆಧರಿಸಿ ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರದಿಂದ ಪಡೆದ ಫಲಿತಾಂಶವಾಗಿದೆ \(\:\rho\:\). ಅಳತೆ ಮಾಡಿದ ಡೇಟಾವನ್ನು ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಫಲಿತಾಂಶಗಳೊಂದಿಗೆ ಹೋಲಿಸುವ ಮೂಲಕ, CT ಸ್ಕ್ಯಾನಿಂಗ್ ಮೂಲಕ ಪಡೆದ HU ಮೌಲ್ಯಗಳು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಫಲಿತಾಂಶಗಳಿಗೆ ಹತ್ತಿರದಲ್ಲಿವೆ ಎಂದು ಕಂಡುಹಿಡಿಯಬಹುದು, ಇದು ಚಿತ್ರ 1C ಯಲ್ಲಿ ಗಾಳಿಯ ಪರಿಮಾಣ ಅನುಪಾತ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರದ ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು ದೃಢೀಕರಿಸುತ್ತದೆ.
ಮಾನವ ಶ್ವಾಸಕೋಶಗಳಿಗೆ ಹೋಲಿಸಬಹುದಾದ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಮತ್ತು ವಿಕಿರಣಶಾಸ್ತ್ರೀಯ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ವಸ್ತುವನ್ನು ರಚಿಸುವುದು ಈ ಅಧ್ಯಯನದ ಮುಖ್ಯ ಉದ್ದೇಶವಾಗಿದೆ. ಮಾನವ ಶ್ವಾಸಕೋಶಗಳಿಗೆ ಸಾಧ್ಯವಾದಷ್ಟು ಹತ್ತಿರವಿರುವ ಅಂಗಾಂಶ-ಸಮಾನ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಮತ್ತು ವಿಕಿರಣಶಾಸ್ತ್ರೀಯ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಆಧಾರಿತ ವಸ್ತುವನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸುವ ಮೂಲಕ ಈ ಉದ್ದೇಶವನ್ನು ಸಾಧಿಸಲಾಗಿದೆ. ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರಗಳಿಂದ ಮಾರ್ಗದರ್ಶಿಸಲ್ಪಟ್ಟ, ವಿಭಿನ್ನ ಗಾಳಿಯ ಪರಿಮಾಣ ಅನುಪಾತಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಫೋಮ್‌ಗಳನ್ನು ಸೋಡಿಯಂ ಆಲ್ಜಿನೇಟ್ ದ್ರಾವಣ, CaCO3, GDL ಮತ್ತು SLES 70 ಅನ್ನು ಯಾಂತ್ರಿಕವಾಗಿ ಮಿಶ್ರಣ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ತಯಾರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ರೂಪವಿಜ್ಞಾನ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯು ಏಕರೂಪದ ಮೂರು ಆಯಾಮದ ಸ್ಥಿರ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಫೋಮ್ ಅನ್ನು ರೂಪಿಸಲಾಗಿದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸಿದೆ. ಗಾಳಿಯ ಪರಿಮಾಣ ಅನುಪಾತವನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುವ ಮೂಲಕ, ಫೋಮ್‌ನ ಸಾಂದ್ರತೆ ಮತ್ತು ಸರಂಧ್ರತೆಯನ್ನು ಇಚ್ಛೆಯಂತೆ ಬದಲಾಯಿಸಬಹುದು. ಗಾಳಿಯ ಪರಿಮಾಣದ ಅಂಶದ ಹೆಚ್ಚಳದೊಂದಿಗೆ, ರಂಧ್ರದ ಗಾತ್ರವು ಸ್ವಲ್ಪ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ರಂಧ್ರಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಆಲ್ಜಿನೇಟ್ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಫೋಮ್‌ಗಳ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ವಿಶ್ಲೇಷಿಸಲು ಸಂಕೋಚನ ಪರೀಕ್ಷೆಗಳನ್ನು ನಡೆಸಲಾಯಿತು. ಸಂಕೋಚನ ಪರೀಕ್ಷೆಗಳಿಂದ ಪಡೆದ ಸಂಕೋಚನ ಮಾಡ್ಯುಲಸ್ (E0) ಮಾನವ ಶ್ವಾಸಕೋಶಗಳಿಗೆ ಸೂಕ್ತ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯಲ್ಲಿದೆ ಎಂದು ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ತೋರಿಸಿವೆ. ಗಾಳಿಯ ಪರಿಮಾಣ ಅನುಪಾತ ಕಡಿಮೆಯಾದಂತೆ E0 ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಸಿದ್ಧಪಡಿಸಿದ ಮಾದರಿಗಳ ವಿಕಿರಣಶಾಸ್ತ್ರೀಯ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ (HU) ಮೌಲ್ಯಗಳನ್ನು ಮಾದರಿಗಳ CT ದತ್ತಾಂಶವನ್ನು ಆಧರಿಸಿ ಪಡೆಯಲಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರಗಳ ಫಲಿತಾಂಶಗಳೊಂದಿಗೆ ಹೋಲಿಸಲಾಗಿದೆ. ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಅನುಕೂಲಕರವಾಗಿದ್ದವು. ಅಳತೆ ಮಾಡಿದ ಮೌಲ್ಯವು ಮಾನವ ಶ್ವಾಸಕೋಶದ HU ಮೌಲ್ಯಕ್ಕೆ ಹತ್ತಿರದಲ್ಲಿದೆ. ಮಾನವ ಶ್ವಾಸಕೋಶದ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಅನುಕರಿಸುವ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಮತ್ತು ವಿಕಿರಣಶಾಸ್ತ್ರೀಯ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಆದರ್ಶ ಸಂಯೋಜನೆಯೊಂದಿಗೆ ಅಂಗಾಂಶ-ಅನುಕರಿಸುವ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಫೋಮ್‌ಗಳನ್ನು ರಚಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಿದೆ ಎಂದು ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ತೋರಿಸುತ್ತವೆ.
ಭರವಸೆಯ ಫಲಿತಾಂಶಗಳ ಹೊರತಾಗಿಯೂ, ಜಾಗತಿಕ ಮತ್ತು ಸ್ಥಳೀಯ ಮಾಪಕಗಳಲ್ಲಿ ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರಗಳು ಮತ್ತು ನೈಜ ಮಾನವ ಶ್ವಾಸಕೋಶಗಳಿಂದ ಬರುವ ಮುನ್ಸೂಚನೆಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿಸಲು ಗಾಳಿಯ ಪರಿಮಾಣ ಅನುಪಾತ ಮತ್ತು ಸರಂಧ್ರತೆಯನ್ನು ಉತ್ತಮವಾಗಿ ನಿಯಂತ್ರಿಸಲು ಪ್ರಸ್ತುತ ಫ್ಯಾಬ್ರಿಕೇಶನ್ ವಿಧಾನಗಳನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಬೇಕಾಗಿದೆ. ಪ್ರಸ್ತುತ ಅಧ್ಯಯನವು ಸಂಕೋಚನ ಯಂತ್ರಶಾಸ್ತ್ರವನ್ನು ಪರೀಕ್ಷಿಸುವುದಕ್ಕೆ ಸೀಮಿತವಾಗಿದೆ, ಇದು ಉಸಿರಾಟದ ಚಕ್ರದ ಸಂಕೋಚನ ಹಂತಕ್ಕೆ ಫ್ಯಾಂಟಮ್‌ನ ಸಂಭಾವ್ಯ ಅನ್ವಯವನ್ನು ಮಿತಿಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ. ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ಲೋಡಿಂಗ್ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಸಂಭಾವ್ಯ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳನ್ನು ನಿರ್ಣಯಿಸಲು ಕರ್ಷಕ ಪರೀಕ್ಷೆಯ ಜೊತೆಗೆ ವಸ್ತುವಿನ ಒಟ್ಟಾರೆ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ತನಿಖೆ ಮಾಡುವುದರಿಂದ ಭವಿಷ್ಯದ ಸಂಶೋಧನೆಯು ಪ್ರಯೋಜನ ಪಡೆಯುತ್ತದೆ. ಈ ಮಿತಿಗಳ ಹೊರತಾಗಿಯೂ, ಮಾನವ ಶ್ವಾಸಕೋಶವನ್ನು ಅನುಕರಿಸುವ ಒಂದೇ ವಸ್ತುವಿನಲ್ಲಿ ವಿಕಿರಣಶಾಸ್ತ್ರ ಮತ್ತು ಯಾಂತ್ರಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಸಂಯೋಜಿಸುವ ಮೊದಲ ಯಶಸ್ವಿ ಪ್ರಯತ್ನವನ್ನು ಅಧ್ಯಯನವು ಗುರುತಿಸುತ್ತದೆ.
ಪ್ರಸ್ತುತ ಅಧ್ಯಯನದ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ರಚಿಸಲಾದ ಮತ್ತು/ಅಥವಾ ವಿಶ್ಲೇಷಿಸಲಾದ ಡೇಟಾಸೆಟ್‌ಗಳು ಸಂಬಂಧಿತ ಲೇಖಕರಿಂದ ಸಮಂಜಸವಾದ ವಿನಂತಿಯ ಮೇರೆಗೆ ಲಭ್ಯವಿದೆ. ಪ್ರಯೋಗಗಳು ಮತ್ತು ಡೇಟಾಸೆಟ್‌ಗಳು ಎರಡೂ ಪುನರುತ್ಪಾದಿಸಬಹುದಾದವು.
ಸಾಂಗ್, ಜಿ., ಮತ್ತು ಇತರರು. ಕ್ಯಾನ್ಸರ್ ವಿಕಿರಣ ಚಿಕಿತ್ಸೆಗಾಗಿ ನವೀನ ನ್ಯಾನೊತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳು ಮತ್ತು ಮುಂದುವರಿದ ವಸ್ತುಗಳು. ಅಡ್ವ. ಮೇಟರ್. 29, 1700996. https://doi.org/10.1002/adma.201700996 (2017).
ಕಿಲ್, ಪಿಜೆ, ಮತ್ತು ಇತರರು. ವಿಕಿರಣ ಆಂಕೊಲಾಜಿಯಲ್ಲಿ ಉಸಿರಾಟದ ಚಲನೆಯ ನಿರ್ವಹಣೆಯ ಕುರಿತು AAPM 76a ಕಾರ್ಯಪಡೆಯ ವರದಿ. ಮೆಡ್. ಫಿಸಿ. 33, 3874–3900. https://doi.org/10.1118/1.2349696 (2006).
ಅಲ್-ಮಾಯಾ, ಎ., ಮೋಸ್ಲಿ, ಜೆ., ಮತ್ತು ಬ್ರಾಕ್, ಕೆಕೆ ಮಾನವ ಶ್ವಾಸಕೋಶದಲ್ಲಿ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ ಮತ್ತು ವಸ್ತು ರೇಖಾತ್ಮಕವಲ್ಲದ ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸುವುದು. ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರ ಮತ್ತು ಔಷಧ ಮತ್ತು ಜೀವಶಾಸ್ತ್ರ 53, 305–317. https://doi.org/10.1088/0031-9155/53/1/022 (2008).
ವಾಂಗ್, ಎಕ್ಸ್., ಮತ್ತು ಇತರರು. 3D ಬಯೋಪ್ರಿಂಟಿಂಗ್‌ನಿಂದ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ಗೆಡ್ಡೆಯಂತಹ ಶ್ವಾಸಕೋಶದ ಕ್ಯಾನ್ಸರ್ ಮಾದರಿ. 3. ಜೈವಿಕ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ. 8 https://doi.org/10.1007/s13205-018-1519-1 (2018).
ಲೀ, ಎಂ., ಮತ್ತು ಇತರರು. ಶ್ವಾಸಕೋಶದ ವಿರೂಪತೆಯ ಮಾದರಿ: ವಿರೂಪಗೊಳ್ಳಬಹುದಾದ ಚಿತ್ರ ನೋಂದಣಿ ತಂತ್ರಗಳು ಮತ್ತು ಪ್ರಾದೇಶಿಕವಾಗಿ ಬದಲಾಗುವ ಯಂಗ್‌ನ ಮಾಡ್ಯುಲಸ್ ಅಂದಾಜನ್ನು ಸಂಯೋಜಿಸುವ ವಿಧಾನ. ಮೆಡ್. ಫಿಸಿ. 40, 081902. https://doi.org/10.1118/1.4812419 (2013).
ಗೈಮಾರೀಸ್, ಸಿಎಫ್ ಮತ್ತು ಇತರರು. ಜೀವಂತ ಅಂಗಾಂಶಗಳ ಬಿಗಿತ ಮತ್ತು ಅಂಗಾಂಶ ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್‌ಗೆ ಅದರ ಪರಿಣಾಮಗಳು. ನೇಚರ್ ರಿವ್ಯೂಸ್ ಮೆಟೀರಿಯಲ್ಸ್ ಮತ್ತು ಎನ್ವಿರಾನ್ಮೆಂಟ್ 5, 351–370 (2020).