High-Frequency Quantitative Ultrasound Elastography for the Mechanical Assessment of Thin Biomaterials In Vitro
Notice bibliographique
Résumé
OBJECTIVE: High-frequency ultrasound elastography (USE) can measure the mechanical properties of biomaterials and engineered tissues in vitro. Previously developed USE systems have been limited by contact acoustic radiation force (ARF) excitations and insufficient spatiotemporal resolution for sub-millimetre sub-surface mechanical property measurements. METHODS: We present a novel high-frequency USE system with a highly focused (f-number 1) 15 MHz ARF excitation transducer and a broadband (f-number 3) 40 MHz ARF tracking transducer. RESULTS: When comparing shear moduli measured via USE with shear rheometry, shear moduli of 1% and 5% agar-silica phantoms estimated by USE, were 8.8 ± 2.2 kPa and 117.0 ± 12.3 kPa (8.0 ± 0.4 kPa by rheometry, p = 0.573 for 1%; 114.4 ± 7.2 kPa, p = 0.777 for 5%) and oil-agar silica phantoms were 105.0 ± 3.4 kPa (0%) and 77.0 ± 22.1 kPa (10%) by USE (101.0 ± 4.8 kPa by rheometry; p = 0.311 for 0%; 75.8 ± 5.3 kPa; p = 0.938 for 10%). The speed of sound, acoustic impedance, and acoustic attenuation of these samples were also determined. We also used in silico analysis to mimic our experimental system and analyze the spectral content of the resulting shear waves in elastic and viscoelastic tissues with parametric changes to the ARF excitation duration, shear modulus, and viscosity. Notably, we observed a nonlinear dependency of shear wave frequency on ARF excitation duration and material properties, where shear wave frequency was most sensitive to tissue elastic modulus at longer ARF durations but more sensitive to tissue viscosity at shorter ARF durations. CONCLUSION: Our system enables noninvasive, nondestructive estimation of the mechanical properties of thin biomaterials via focused axial localization of the ARF, opening new avenues for future USE applications in engineered tissue systems.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».