Gratias tibi ago quod nature.com invisisti. Versio navigatri quam uteris limitatam sustentationem CSS habet. Pro optima experientia, commendamus ut recentissima versione navigatri utaris (vel modum compatibilitatis in Internet Explorer deactivare). Praeterea, ut continua sustentatio praestetur, hic situs stilos vel JavaScript non continebit.
Motus organorum et textuum errores in positione radiorum X per radiotherapiam ducere potest. Ergo, materiae cum proprietatibus mechanicis et radiologicis aequivalentibus textus necessariae sunt ad motum organorum imitandum ad optimizationem radiotherapiae. Attamen, progressus talium materiarum manet difficilis. Hydrogella alginata proprietates similes illis matricis extracellularis habent, quae eas promittentes ut materiae aequivalentes textus. In hoc studio, spumae hydrogellae alginatae cum proprietatibus mechanicis et radiologicis desideratis per emissionem Ca2+ in situ synthesizatae sunt. Ratio aeris ad volumen diligenter moderata est ad spumas hydrogellae cum proprietatibus mechanicis et radiologicis definitis obtinendas. Macromorphologia et micromorphologia materiarum descripta est, et modus agendi spumarum hydrogellae sub compressione investigatus est. Proprietates radiologicae theoretice aestimatae et experimentaliter verificatae sunt per tomographiam computatam. Hoc studium lucem inicit in futurum progressum materiarum aequivalentium textus quae ad optimizationem dosis radiationis et moderationem qualitatis per radiotherapiam adhiberi possunt.
Radiotherapia est curatio communis cancri1. Motus organorum et textuum saepe ad errores in positione radiorum X per radiotherapiam2 ducit, quod potest resultare in insufficienti curatione tumoris et nimia expositione cellularum sanarum circumstantium radiationi innecessariae. Facultas praedicendi motum organorum et textuum est critica ad errores localizationis tumoris minuendos. Hoc studium in pulmones intenta est, cum deformationes et motus significantes subeant cum aegroti respirant per radiotherapiam. Varia exempla elementorum finitorum elaborata et adhibita sunt ad simulandum motum pulmonum humanorum3,4,5. Attamen, organa et textus humani geometrias complexas habent et valde dependent ab aegroto. Ergo, materiae cum proprietatibus aequivalentibus textuum perutiles sunt ad exempla physica evolvenda ad validanda exempla theoretica, ad facilitandam meliorem curationem medicam, et ad proposita educationis medicae.
Multum attentionis attraxit elaboratio materiarum textus mollis imitantium ad geometrias structurales externas et internas complexas consequendas, quia earum inconstantiae mechanicae innatae ad defectus in applicationibus destinatis ducere possunt6,7. Simulatio biomechanicae complexae textus pulmonis, quae mollitiem extremam, elasticitatem, et porositatem structuralem coniungit, magnum impedimentum praebet in exemplis evolvendis quae pulmonem humanum accurate reproducunt. Integratio et comparatio proprietatum mechanicarum et radiologicarum necessariae sunt ad efficientem exemplis pulmonis in interventionibus therapeuticis perfunctionem. Fabricatio additiva efficax esse probata est in exemplis aegrotis specificis evolvendis, permittens celerem prototypum designiorum complexorum. Shin et al.8 exemplar pulmonis reproducibile et deformabile cum viis respiratoriis impressis 3D evolverunt. Haselaar et al.9 phantasma valde simile aegrotis veris ad methodos aestimationis qualitatis imaginis et verificationis positionis pro radiotherapia evolverunt. Hong et al.10 exemplar CT thoracis utens impressione 3D et technologia fusionis siliconei evolverunt ad intensitatem CT variarum laesionum pulmonis reproducendam ad accuratam quantificationis aestimandam. Attamen hae prototypae saepe ex materiis fiunt quarum proprietates efficaces ab iis textus pulmonalis valde differunt11.
Plurima hodie phantasmata pulmonalia ex silicone vel spuma polyurethane fiunt, quae proprietatibus mechanicis et radiologicis parenchymatis pulmonalis veri non respondent.12,13 Hydrogella alginata biocompatibilia sunt et late in arte textuum ingeniaria adhibita sunt propter proprietates mechanicas suas adaptabiles.14 Attamen reproductio consistentiae mollissimae, spumae similis, quae requiritur pro phantasmate pulmonali quod accurate elasticitatem et structuram impletionis textus pulmonalis imitatur, adhuc provocatio experimentalis manet.
In hoc studio, assumptum est textum pulmonalem esse materiam elasticam homogeneam. Densitas textus pulmonalis humani (\(\:\rho\:\)) esse 1.06 g/cm³, et densitas pulmonis inflati est 0.26 g/cm³⁵. Lata varietas valorum moduli Youngiani (MY) textus pulmonalis obtenta est variis methodis experimentalibus. Lai-Fook et al. 16 modulum Youngianum pulmonis humani cum inflatione uniformi esse 0.42–6.72 kPa mensuraverunt. Goss et al. 17 elastographiam resonantiae magneticae adhibuerunt et YM 2.17 kPa rettulerunt. Liu et al. 18 YM directe mensuratum 0.03–57.2 kPa rettulerunt. Ilegbusi et al. 19 YM esse 0.1–2.7 kPa aestimaverunt, fretus datis CT 4D a aegris selectis obtentis.
Pro proprietatibus radiologicis pulmonis, plures parametri adhibentur ad describendum modum interactionis textus pulmonalis cum radiis X, inter quos sunt compositio elementorum, densitas electronica (\(\:{\rho\:}_{e}\)), numerus atomicus effectivus (\(\:{Z}_{eff}\)), energia excitationis media (\(\:I\)), coefficiens attenuationis massae (\(\:\mu\:/\rho\:\)) et unitas Hounsfield (HU), quae directe ad \(\:\mu\:/\rho\:\) refertur.
Densitas electronica (\rho\e\) definitur ut numerus electronum per unitatem voluminis et hoc modo computatur:
ubi `rho` est densitas materiae in g/cm³, `N_{A}` est constans Avogadro, `w_{i}` est fractio massae, `Z_{i}` est numerus atomicus, et `A_{i}` est pondus atomicum elementi i-imi.
Numerus atomicus directe cum natura interactionis radiationis intra materiam coniungitur. Pro compositis et mixturis plura elementa continentibus (e.g., textilibus), numerus atomicus effectivus (Z eff) computandus est. Formula a Murthy et al. proposita est 20:
Energia excitationis media ∫(\:I\) describit quam facile materia scopum energiam cineticam particularum penetrantium absorbeat. Proprietates tantum materiae scopi describit et nihil cum proprietatibus particularum habet commune. ∫(\:I\) calculari potest regulam additivitatis Bragg applicando:
Coefficiens attenuationis massae (\:\mu\:/\rho\:\) penetrationem et emissionem energiae photonorum in materia scopo describit. Formula sequenti computari potest:
Ubi \(\:x\) est crassitudo materiae, \(\:{I}_{0}\) est intensitas lucis incidentis, et \(\:I\) est intensitas photonum post penetrationem in materiam. Data \(\:\mu\:/\rho\:\) directe ex NIST 12621 Standards Reference Database obtineri possunt. Valores \(\:\mu\:/\rho\:\) pro mixturis et compositis derivari possunt utens regula additivitatis hoc modo:
HU est unitas mensurae radiodensitatis sine dimensione normata in interpretatione datorum tomographiae computatae (CT), quae ex coefficiente attenuationis mensurato μ (µ) lineariter transformatur. Definitur ut:
ubi \(\:{\mu\:}_{aqua}\) est coefficiens attenuationis aquae, et \(\:{\mu\:}_{aer}\) est coefficiens attenuationis aeris. Ergo, ex formula (6) videmus valorem HU aquae esse 0, et valorem HU aeris esse -1000. Valor HU pulmonum humanorum a -600 ad -70022 variat.
Plures materiae aequivalentes textus elaboratae sunt. Griffith et al. [23] exemplar aequivalente textus humani trunci ex polyurethano (PU) factum elaboraverunt, cui variae concentrationes calcii carbonatis (CaCO3) additae sunt ad simulandos coefficientes attenuationis linearis variorum organorum humanorum, incluso pulmone humano, elaboraverunt, et exemplar Griffith nominatum est. Taylor [24] secundum exemplar aequivalente textus pulmonis a Laboratorio Nationali Lawrence Livermore (LLNL) elaboratum, LLLL1 nominatum, proposuerunt. Traub et al. [25] novum substitutum textus pulmonis utens Foamex XRS-272 continente 5.25% CaCO3 ut amplificatorem efficaciae elaboraverunt, quod ALT2 nominatum est. Tabulae 1 et 2 comparationem \(\:\rho\:\), \(\:{\rho\:}_{e}\), \(\:{Z}_{eff}\), \(\:I\) et coefficientium attenuationis massae pro pulmone humano (ICRU-44) et supradictorum exemplorum aequivalentium textus ostendunt.
Quamquam proprietates radiologicae excellentes adeptae sunt, fere omnes materiae phantom ex spuma polystyreni fiunt, quod significat proprietates mechanicas harum materiarum eas pulmonum humanorum appropinquare non posse. Modulus Youngianus (YM) spumae polyurethani est circiter 500 kPa, quod longe abest ab ideali comparatum cum pulmonibus humanis normalibus (circiter 5-10 kPa). Quapropter necesse est novam materiam evolvere quae proprietatibus mechanicis et radiologicis pulmonum humanorum verorum satisfacere possit.
Hydrogela late in arte textuum ingeniaria adhibentur. Structura et proprietates eorum similes sunt matrici extracellulari (MEC) et facile adaptabiles. In hoc studio, alginas natricus purus ut biomateria ad spumas praeparandas electus est. Hydrogela alginata biocompatibilia sunt et late in arte textuum ingeniaria adhibentur propter proprietates mechanicas adaptabiles. Compositio elementalis alginatis natrici (C6H7NaO6)n et praesentia Ca2+ permittunt proprietates radiologicas eius pro necessitate adaptari. Haec combinatio proprietatum mechanicarum et radiologicarum adaptabilium hydrogela alginata apta facit ad nostrum studium. Scilicet, hydrogela alginata etiam limitationes habent, praesertim quod ad stabilitatem diuturnam per cyclos respiratorios simulatos attinet. Ergo, ulteriores emendationes necessariae sunt et exspectantur in studiis futuris ad has limitationes tractandas.
In hoc opere, materiam spumam alginati hydrogel cum valoribus Rho moderabilibus, elasticitate, et proprietatibus radiologicis similibus illis textus pulmonis humani elaboravimus. Hoc studium solutionem generalem praebebit ad fabricanda phantasmata textus similia cum proprietatibus elasticis et radiologicis adaptabilibus. Proprietates materiae facile ad quodlibet textum et organum humanum aptari possunt.
Proportio aeris ad volumen spumae hydrogel destinata secundum ambitum HU pulmonum humanorum (-600 ad -700) calculata est. Assumptum est spumam esse mixturam simplicem aeris et hydrogel alginati synthetici. Adhibendo regulam additionis elementorum singularum \(\:\mu\:/\rho\:\), fractio voluminis aeris et proportio voluminis hydrogel alginati synthetici calculari potuerunt.
Spumae hydrogelorum alginatorum paratae sunt utens alginato natrii (Pars No. W201502), CaCO3 (Pars No. 795445, MW: 100.09), et GDL (Pars No. G4750, MW: 178.14) emptis a Sigma-Aldrich Company, St. Louis, MO. 70% Natrii Lauryl Ether Sulfas (SLES 70) emptum est a Renowned Trading LLC. Aqua deionizata in processu praeparationis spumae adhibita est. Alginatum natrii in aqua deionizata dissolutum est temperatura ambiente cum agitatione continua (600 rpm) donec solutio homogenea flava translucida obtenta est. CaCO3 in combinatione cum GDL ut fons Ca2+ ad gelationem initiandam adhibitum est. SLES 70 ut surfactans ad structuram porosam intra hydrogel formandam adhibitum est. Concentratio alginati ad 5% servata est et proportio molaris Ca2+:-COOH ad 0.18 servata est. Proportio molaris CaCO3:GDL etiam ad 0.5 servata est per praeparationem spumae ut pH neutrum servaretur. Valor est 26. 2% secundum volumen SLES 70 omnibus exemplaribus addita est. Poculum cum operculo adhibitum est ad rationem mixtionis solutionis et aeris moderandam. Volumen totum poculi erat 140 ml. Secundum eventus calculi theoretici, varia volumina mixtionis (50 ml, 100 ml, 110 ml) poculo addita sunt ut cum aere miscerentur. Exemplum 50 ml mixtionis continens destinatum est ut cum aere sufficienti misceretur, dum proportio voluminis aeris in aliis duobus exemplaribus moderabatur. Primo, SLES 70 solutioni alginati additum est et cum agitatore electrico agitatum est donec perfecte mixta esset. Deinde, suspensio CaCO3 mixturae addita est et continuo agitata est donec mixtura perfecte mixta esset, cum color eius in album mutatus est. Denique, solutio GDL mixturae addita est ad gelationem incipiendam, et agitatio mechanica per totum processum servata est. Pro exemplo continente 50 ml mixtionis, agitatio mechanica intermissa est cum volumen mixtionis mutari desiit. Pro exemplis continentibus 100 ml et 110 ml mixtionis, agitatio mechanica intermissa est cum mixtura poculum implevit. Etiam conati sumus spumas hydrogel cum volumine inter 50 ml et 100 ml parare. Attamen, instabilitas structuralis spumae observata est, cum inter statum plenae mixtionis aeris et statum moderationis voluminis aeris fluctuaret, quod ad moderationem voluminis incongruentem duxit. Haec instabilitas incertitudinem in calculationes induxit, et ideo haec scala voluminis in hoc studio non inclusa est.
Densitas rho spumae hydrogel computatur mensurando massam m et volumen V exempli spumae hydrogel.
Imagines microscopicae opticae spumarum hydrogelorum camera Zeiss Axio Observer A1 obtentae sunt. Programma ImageJ adhibitum est ad numerum et distributionem magnitudinis pororum in exemplo quodam in area quadam calculandam, imaginibus obtentis fretus. Forma pororum circularis esse supponitur.
Ad proprietates mechanicas spumarum alginatarum hydrogelorum investigandas, experimenta compressionis uniaxialis machina TESTRESOURCES seriei 100 peracta sunt. Exempla in frusta rectangula secta sunt et dimensiones frustorum mensuratae sunt ad tensiones et deformationes calculandas. Celeritas capitis transversalis ad 10 mm/min constituta est. Tria exempla pro quolibet exemplo probata sunt et media et deviatio standard ex resultatis calculatae sunt. Hoc studium in proprietates mechanicas compressivas spumarum alginatarum hydrogelorum intendit, cum textus pulmonalis viribus compressivi in ​​certo stadio cycli respiratorii subiectus sit. Extensibilitas utique maximi momenti est, praesertim ad plenum modum dynamicum textus pulmonalis reflectendum, et hoc in studiis futuris investigabitur.
Exempla spumae hydrogel praeparata in tomographo computato (CT) bi-canali Siemens SOMATOM Drive examinata sunt. Parametri examinationis sic constituti sunt: ​​40 mAs, 120 kVp, et crassitudo segmenti 1 mm. Fasciculi DICOM resultantes per programmate MicroDicom DICOM Viewer analysati sunt ad valores HU quinque sectionum transversalium cuiusque speciminis examinandos. Valores HU per CT obtenti cum computationibus theoreticis, densitate speciminum fundatis, comparati sunt.
Propositum huius studii est fabricationem exemplorum singularum organorum et textuum biologicorum artificialium per materias molles machinandas revolutionem imponere. Materias cum proprietatibus mechanicis et radiologicis quae mechanicis operationis pulmonum humanorum congruunt excogitare magni momenti est ad usus specificos, ut puta emendationem institutionis medicae, consilia chirurgica, et consilia therapiae radiationis. In Figura 1A, discrepantiam inter proprietates mechanicas et radiologicas materiarum mollium quae ad exempla pulmonum humanorum fabricanda adhibitae putantur delineavimus. Adhuc, materiae evolutae sunt quae proprietates radiologicas desideratas exhibent, sed proprietates earum mechanicae requisitis desideratis non satisfaciunt. Spuma polyurethani et gummi sunt materiae latissime adhibitae ad exempla pulmonum humanorum deformabilia fabricanda. Proprietates mechanicae spumae polyurethani (modulus Youngi, YM) typice decies ad centum vicibus maiores sunt quam eae textus pulmonum humanorum normalis. Materiae quae proprietates et mechanicas et radiologicas desideratas exhibent nondum notae sunt.
(A) Repraesentatio schematica proprietatum variarum materiarum mollium et comparatio cum pulmone humano secundum densitatem, modulum Youngianum et proprietates radiologicas (in HU). (B) Figura diffractionis radiorum X hydrogelis alginati \(\:\mu\:/\rho\:\) cum concentratione 5% et ratione molari Ca2+:-COOH 0.18. (C) Series rationum voluminum aeris in spumis hydrogelis. (D) Repraesentatio schematica spumarum hydrogelis alginati cum diversis rationibus voluminum aeris.
Compositio elementorum hydrogelorum alginatorum cum concentratione 5% et ratione molari Ca2+:-COOH 0.18 calculata est, et eventus in Tabula 3 monstrantur. Secundum regulam additionis in formula praecedenti (5), coefficiens attenuationis massae hydrogeli alginati \(\:\:\mu\:/\rho\:\) obtinetur ut in Figura 1B demonstratur.
Valores \(\:\mu\:/\rho\:\) aeris et aquae directe ex indice normarum NIST 12612 obtenti sunt. Itaque Figura 1C rationes voluminis aeris calculatas in spumis hydrogel cum valoribus aequivalentibus HU inter -600 et -700 pro pulmone humano ostendit. Ratio voluminis aeris theoretice calculata stabilis est intra 60-70% in ambitu energiae ab 1 × 10⁻³ ad 2 × 10⁻¹ MeV, quod bonum potentiale ad applicationem spumae hydrogel in processibus fabricationis subsequentibus indicat.
Figura 1D specimen spumae hydrogel alginati praeparatum ostendit. Omnia exempla in cubos cum longitudine lateris 12.7 mm secta sunt. Resultata demonstraverunt spumam hydrogel homogeneam et tridimensionaliter stabilem formatam esse. Quamvis proportione voluminis aeris, nullae differentiae significantes in aspectu spumarum hydrogel observatae sunt. Natura sui ipsius sustentans spumae hydrogel suggerit reticulum intra hydrogel formatum satis validum esse ad pondus ipsius spumae sustinendum. Praeter parvam quantitatem aquae e spuma effluxionis, spuma etiam stabilitatem transitoriam per aliquot septimanas demonstravit.
Mensuratis massa et volumine spumae exemplaris, densitas spumae hydrogel praeparatae \(\:\rho\:\) calculata est, et eventus in Tabula 4 monstrantur. Eventus dependentiam \(\:\rho\:\) a ratione voluminis aeris ostendunt. Cum satis aeris cum 50 ml exemplaris mixtus est, densitas minima fit et est 0.482 g/cm³. Cum quantitas aeris mixti decrescit, densitas ad 0.685 g/cm³ crescit. Maximus valor p inter greges 50 ml, 100 ml et 110 ml erat 0.004 < 0.05, quod significationem statisticisticam eventuum indicat.
Valor theoreticus \(\:\rho\:\) etiam computatur utens ratione voluminis aeris moderati. Resultata mensurata ostendunt \(\:\rho\:\) 0.1 g/cm³ minorem esse quam valorem theoreticum. Haec differentia explicari potest tensione interna generata in hydrogel durante processu gelationis, quae tumorem causat et ita ad diminutionem \(\:\rho\:\) ducit. Hoc ulterius confirmatum est observatione quarundam lacunarum intra spumam hydrogel in imaginibus CT monstratis in Figura 2 (A, B et C).
Imagines microscopiae opticae spumarum hydrogel cum diversis voluminum aeris contentis (A) 50, (B) 100, et (C) 110. Numeri cellularum et distributio magnitudinis pororum in exemplaribus spumae hydrogel alginati (D) 50, (E) 100, (F) 110.
Figura 3 (A, B, C) imagines microscopii optici exemplorum spumae hydrogel cum diversis rationibus voluminis aeris ostendit. Resultata structuram opticam spumae hydrogel demonstrant, imagines pororum cum diversis diametris clare ostendentes. Distributio numeri pororum et diametri per ImageJ calculata est. Sex imagines pro quolibet exemplo captae sunt, quaeque imago magnitudinem 1125.27 μm × 843.96 μm habebat, et area totalis analysata pro quolibet exemplo 5.7 mm² erat.
(A) Modus tensionis et deformationis compressivae spumarum alginatarum hydrogel cum diversis rationibus voluminis aeris. (B) Aptatio exponentialis. (C) Compressio E0 spumarum hydrogel cum diversis rationibus voluminis aeris. (D) Tensio et deformatio compressivae ultimae spumarum alginatarum hydrogel cum diversis rationibus voluminis aeris.
Figura 3 (D, E, F) ostendit distributionem magnitudinis pororum relative uniformem esse, a decem micrometris ad circiter 500 micrometra variantem. Magnitudo pororum fere uniformis est, et paulum decrescit cum volumen aeris decrescit. Secundum data probationis, magnitudo pororum media exempli 50 ml est 192.16 μm, mediana est 184.51 μm, et numerus pororum per unitatem areae est 103; magnitudo pororum media exempli 100 ml est 156.62 μm, mediana est 151.07 μm, et numerus pororum per unitatem areae est 109; valores correspondentes exempli 110 ml sunt 163.07 μm, 150.29 μm et 115, respective. Data ostendunt poros maiores maiorem vim habere in resultatibus statisticis magnitudinis pororum mediae, et magnitudo pororum mediana melius mutationem inclinationis magnitudinis pororum reflectere posse. Cum volumen exempli a 50 ml ad 110 ml crescit, numerus pororum quoque augetur. Resultatibus statisticis diametri pororum mediani et numeri pororum coniunctis, concludi potest, crescente volumine, plures poros minoris magnitudinis intra exemplum formari.
Data probationum mechanicarum in Figuris 4A et 4D monstrantur. Figura 4A ostendit modum tensionis et deformationis compressivae spumarum hydrogel praeparatarum cum diversis rationibus voluminis aeris. Resultata ostendunt omnia exempla similem modum tensionis et deformationis non linearem habere. Pro quolibet exemplo, tensio celerius crescit cum crescente deformatione. Curva exponentialis aptata est ad modum tensionis et deformationis compressivae spumae hydrogel. Figura 4B ostendit resultata post applicationem functionis exponentialis ut exemplar approximativum ad spumam hydrogel.
Pro spumis hydrogelis cum diversis rationibus voluminis aeris, modulus compressionis (E0) earum etiam investigatus est. Similiter ac analysi hydrogelorum, modulus compressionis Young in ambitu 20% deformationis initialis investigatus est. Resultata probationum compressionis in Figura 4C monstrantur. Resultata in Figura 4C ostendunt, cum ratio voluminis aeris ab exemplo 50 ad exemplum 110 decrescit, modulum compressionis Young E0 spumae hydrogelis alginati ab 10.86 kPa ad 18 kPa crescere.
Similiter, curvae completae tensionis-deformationis spumarum hydrogel, necnon valores tensionis compressivae et deformationis ultimae, obtentae sunt. Figura 4D tensionem compressivam et deformationem ultimam spumarum hydrogel alginatarum ostendit. Quaeque data est media trium probationum. Resultata ostendunt tensionem compressivam ultimam a 9.84 kPa ad 17.58 kPa crescere cum contento gasis decrescente. Deformatio ultima stabilis manet ad circiter 38%.
Figura II (A, B, et C) imagines tomographiae computatae (CT) spumarum hydrogel cum diversis rationibus voluminis aeris, quae exemplaribus 50, 100, et 110 respective respondent, ostendit. Imagines ostendunt spumam hydrogel formatam fere homogeneam esse. Paucae lacunae in exemplaribus 100 et 110 observatae sunt. Formatio harum lacunarum fortasse ob tensionem internam in hydrogel generatam per processum gelationis oritur. Valores HU pro quinque sectionibus transversalibus cuiusque exemplaris computavimus et in Tabula V una cum resultatibus calculi theoretici correspondentibus enumeravimus.
Tabula V ostendit exempla cum diversis rationibus voluminis aeris diversos valores HU consecutas esse. Maximus valor p inter greges 50 ml, 100 ml et 110 ml erat 0.004 < 0.05, quod significationem statisticisticam eventuum indicat. Inter tria exempla probata, exemplum cum mixtura 50 ml proprietates radiologicas proximas illis pulmonum humanorum habuit. Ultima columna Tabulae V est eventus per calculum theoreticum secundum valorem spumae mensuratum (\:\rho\:\) obtentus. Comparando data mensurata cum eventibus theoreticis, inveniri potest valores HU per tomographiam computatam (CT) obtentos plerumque prope eventus theoreticos esse, quod vicissim eventus calculi rationis voluminis aeris in Figura 1C confirmat.
Propositum principale huius studii est creare materiam cum proprietatibus mechanicis et radiologicis comparabilibus iis pulmonum humanorum. Hoc propositum consecutum est per evolutionem materiae hydrogel factae cum proprietatibus mechanicis et radiologicis textus aequivalentibus, quae quam proxime iis pulmonum humanorum sint. Calculis theoreticis ducti, spumae hydrogel cum diversis rationibus voluminis aeris praeparatae sunt per mixturam mechanicam solutionis alginatis natrii, CaCO3, GDL et SLES 70. Analysis morphologica ostendit spumam hydrogel tridimensionalem stabilem et homogeneam formatam esse. Mutando rationem voluminis aeris, densitas et porositas spumae pro libitu variari possunt. Cum incremento quantitatis voluminis aeris, magnitudo pororum paulum decrescit et numerus pororum augetur. Experimenta compressionis peracta sunt ad proprietates mechanicas spumarum hydrogel alginatis analyzandas. Resultata demonstraverunt modulum compressionis (E0) ex experimentis compressionis obtentum in ambitu ideali pro pulmonibus humanis esse. E0 augetur cum ratio voluminis aeris decrescit. Valores proprietatum radiologicarum (HU) exemplorum praeparatorum ex datis tomographiae computatae exemplorum obtenti sunt et cum resultatibus calculationum theoreticarum comparati. Resultata favorabilia fuerunt. Valor mensus etiam valori HU pulmonum humanorum prope est. Resultata ostendunt fieri posse ut spumas hydrogel textus imitantes creentur, cum combinatione ideali proprietatum mechanicarum et radiologicarum quae proprietates pulmonum humanorum imitantur.
Quamquam eventus promittentes exstant, methodi fabricationis hodiernae emendandae sunt ut ratio voluminis aeris et porositas melius moderentur, ut praedictionibus ex calculationibus theoreticis et pulmonibus humanis veris, tam in scala globali quam locali, congruant. Studium praesens etiam ad mechanicam compressionis probandam limitatur, quod potentialem applicationem phantasmatis ad phasim compressionis cycli respiratorii limitat. Investigationes futurae ex investigatione probationis tensile necnon stabilitatis mechanicae generalis materiae prodessent, ut applicationes potentiales sub condicionibus oneris dynamici aestimarentur. His limitationibus non obstantibus, studium primum conatum prosperum significat ad proprietates radiologicas et mechanicas in una materia coniungendas quae pulmonem humanum imitatur.
Collectiones datorum per hoc studium generatae et/vel analysatae ab auctore correspondenti, si rationabile petitionem faciant, praesto sunt. Tam experimenta quam collectiones datorum reproducibiles sunt.
Song, G., et al. Nanotechnologiae novae et materiae provectae ad radiotherapiam cancri. Adv. Mater. 29, 1700996. https://doi.org/10.1002/adma.201700996 (2017).
Kill, PJ, et al. Relatio Coetus Operativi AAPM 76a de Administratione Motus Respiratorii in Oncologia Radiationis. Med. Phys. 33, 3874–3900. https://doi.org/10.1118/1.2349696 (2006).
Al-Maya, A., Moseley, J., et Brock, KK. Interfaciem et nonlinearitates materiales in pulmone humano simulans. *Physica et Medicina et Biologia* 53, 305–317. https://doi.org/10.1088/0031-9155/53/1/022 (2008).
Wang, X., et al. Modellum cancri pulmonis tumori simile per bioimpressionem tridimensionalem generatum. 3. Biotechnologia. 8 https://doi.org/10.1007/s13205-018-1519-1 (2018).
Lee, M., et al. Deformationem pulmonum simulans: methodus coniungens rationes registrationis imaginum deformabilium et aestimationem moduli Youngiani spatialiter variantem. Med. Phys. 40, 081902. https://doi.org/10.1118/1.4812419 (2013).
Guimarães, CF et al. Rigiditas textus viventis et eius implicationes pro arte textuum ingeniaria. *Nature Reviews Materials and Environment* 5, 351–370 (2020).