Mikrolūmena vārpsta

Sāpju punkts

Mūsdienu minimāli invazīvā ķirurģijā viens no neatlaidīgākajiem inženiertehniskajiem izaicinājumiem ir ierīces vārpstas dizains. Klīnikas pieprasa, lai katetri un vadošie vadi pārvietotos pa ļoti līkumotiem asinsvadu ceļiem,{1}}piemēram, neirovaskulāri vai distālās koronārās artērijas-, vienlaikus saglabājot pietiekamu stumjamību, lai ievadītu stentus, balonus vai embolijas līdzekļus. Tradicionālās polimēru vārpstas bieži sabrūk aksiālās saspiešanas rezultātā, it īpaši, ja lūmena diametrs ir samazināts, lai varētu veikt mazākus iegriezumus. No otras puses, cietās nerūsējošā tērauda zemādas caurules nodrošina izcilu kolonnas stiprību, taču tās ir pārāk stingras, lai izsekotu cauri šaurām anatomiskām līknēm, neradot asinsvadu traumas. Pītie vārpstas piedāvā kompromisu, bet rada ražošanas sarežģītību, iespējamu nodilumu un nekonsekventu veiktspēju starp partijām. Tas rada klasisku dizaina dilemmu: kā panākt gan augstu elastību, gan lielu griezes momenta pārnesi ar vienu šauru{7}}diametra vārpstu.

Princips

Hipodermiskā caurule, precīzi griežot{0}}lāzeru, no vienkāršas dobas adatas pārvēršas par īpaši izstrādātu mehānisku sastāvdaļu. Selektīvi noņemot materiālu noteiktos veidos visā caurules garumā, inženieri var ieprogrammēt vārpstas elastību, griezes momenta reakciju un pretestību saliekumam. Pamatprincips ir tāds, ka materiāla nepārtrauktība tiek daļēji pārtraukta, lai varētu izliekties, savukārt negrieztās sekcijas saglabā aksiālās slodzes ceļus stumšanai un griezes momentam. Piemēram, proksimālajās zonās var būt minimāla griešana vai tās nav, lai maksimāli palielinātu griezes momenta pārvadi no klīnicisma rokas uz ierīces galu, savukārt distālajās zonās tiek izmantoti blīvi lāzera-griezuma raksti, lai nodrošinātu asu saliekšanu, neapdraudot centrālo lūmenu. Ar cauruļu diametru no Ø0,20 mm līdz 20 mm un minimālo izgriezuma platumu 0,012 mm, viena hipotēka var aizstāt vairākas samontētas sastāvdaļas, samazinot detaļu skaitu un iespējamos bojājumu punktus.

Iekārtu klasifikācija

Lāzera{0}}grieztas zemādas caurules tiek klasificētas pēc griezuma modeļa un materiāla:

Nepārtraukta spirālveida griešana: Nodrošina vienmērīgu elastību gar vārpstu, ideāli piemērots vispārējiem katetra lietojumiem.

Pārtraukts spirālveida griezums: maina grieztas un negrieztas sekcijas, saglabājot griezes momentu, vienlaikus palielinot saliekamību.

Radiāli griezuma raksti: Izveido lokālus elastīgus savienojumus citādi stingrā vārpstā.

Ekskluzīvi griezumu raksti: pielāgots{0}}izstrādāts, pamatojoties uz 2D/3D rasējumiem īpašām klīniskām vajadzībām.

Materiāli ir 304 nerūsējošais tērauds (1.4301), 316L (1.4401), 17-7PH (AMS 5528), nitinols un L605 kobalta sakausējums, katrs izvēlēts, lai nodrošinātu izturību pret koroziju, noguruma kalpošanas laiku vai superelastību.

Praktiskā rokasgrāmata

1. Nosakiet klīniskās prasības: nosakiet katrai vārpstas zonai nepieciešamo griezes momenta efektivitāti, lieces rādiusu un kolonnas stiprumu.
2. Materiālu izvēle: izmantojiet 304 vai 316 L, lai nodrošinātu rentablu izturību pret koroziju; izvēlēties Nitinol līkumotiem neirovaskulāriem ceļiem; izvēlieties L605 augstspiediena AAA piegādei-.
3. Rakstu dizains: izveidojiet griezuma blīvuma gradientu-retāks proksimāli, blīvāks distāli. Izvairieties no nejaušas spraugas; izmantot simulāciju, lai prognozētu mehānisko uzvedību.
4. Prototipu veidošana un testēšana: pārbaudiet, izmantojot spiedes, vērpes, lieces-cikla un saliekuma-izturības testus. Elektropolē, lai noņemtu lāzera urbumus un uzlabotu virsmas apdari.
5. Kvalitātes nodrošināšana: nodrošināt, ka piegādātājam ir ISO 9001:2015 un ISO 13485 sertifikāti; pieprasiet pirmo-raksta pārbaudes ziņojumus.

Reāla-pasaules pieredze

Inženieri bieži kļūdaini izmanto PTCA (perkutānas transluminālās koronārās angioplastikas) dizainu neirovaskulārajām ierīcēm. Lai gan proksimālais griezes moments var būt pietiekams, distālais gals var būt pārāk stīvs, izraisot asinsvada perforāciju. Veiksmīgas mikrolūmena vārpstas izmanto garāku mīksto zonu un īsākus zemes garumus distāli. Vienā gadījumā trombektomijas katetrs sasniedza par 30% labāku izsekojamību pēc pārejas no viendabīgas spirāles uz pārtrauktu spirāles modeli ar mainīgu soli.

Secinājums

Hipodermiskā caurule vairs nav tikai caurule; tas ir mehānisks risinājums, kur ģeometrija nosaka veiktspēju. Izmantojot lāzergriešanu, inženieri var precīzi-noregulēt vārpstas darbību, lai tā atbilstu minimāli invazīvās iejaukšanās stingrajām prasībām.

Perspektīva un ieteikumi

Nākotnē būs redzami vēl mazāki ID, plānākas sienas un hibrīda vārpstas, kas apvienos polimēru starpliku ar lāzeru{0}}grieztu metālu. Oriģinālo iekārtu ražotājiem ir jāiesaista lāzercauruļu piegādātāji jau projektēšanas fāzē, lai izvairītos no dārgas pārprojektēšanas. Izgriezto-modu nomenklatūras un veiktspējas metrikas standartizācija vēl vairāk paātrinās ieviešanu.