Oficiālā sasniegumu publikācija

Kā Chiba adatu pamattehnoloģiju noteicējs mēs pirmo reizi sistemātiski izstrādājam dvēseli, kas nosaka to caurduršanas veiktspēju - slīpā gala ģeometriju. Izmantojot skaitļošanas biomehāniskās simulācijas un desmitiem tūkstošu in vitro audu punkcijas eksperimentu, mēs esam precīzi optimizējuši optimālāsslīpā leņķa-griešanas malas līknes-pārejas rādiusspielāgota dažādiem audu veidiem (piemēram, aknām, aizkuņģa dziedzerim, vairogdziedzerim) un punkciju nolūkiem. Mūsu trīs zonu progresīvā slīpuma slīpēšanas tehnoloģija revolucionizē parasto viena leņķa slīpumu viedā ģeometriskā struktūrā, kas nodrošina precīzas iespiešanās, gludas atdalīšanas un zemas pretestības caurbraukšanas funkcijas, samazinot caurduršanas vadāmību un audu traumas līdz teorētiskām robežām.

R&D fons un galvenie sāpju punkti

Čibas adatas caurduršanas veiktspēju nenosaka tikai asums. Tradicionālajiem viena leņķa slīpuma dizainiem (parasti 15 grādi–30 grādi) ir vairāki trūkumi. Uzgaļi ar pārāk maziem leņķiem (pārāk asiem) mēdz saliekties un deformēties, saskaroties ar cietām membrānām, piemēram, aknu kapsulām vai asinsvadu sieniņām, izraisot audu stumšanu, nevis iespiešanos. Pārmērīgi lieli leņķi nodrošina augstu pretestību caurduršanai, tādēļ manipulācijas laikā ir nepieciešama lielāka vilce un pēkšņums. Vēl svarīgāk ir tas, ka raupjas griešanas malas caurduršanas laikā saplēš audu šķiedras, piemēram, mikrozāģus, izraisot kanāla bojājumus, kas ir lielāki par adatas diametru un palielinot asiņošanas un audzēja metastāžu risku. Ķirurgiem ir nepieciešami inteliģenti adatu uzgaļi, kas spēj uztvert audu blīvumu, gludi sagriezt audus, nevis tos saplēst, un sniegt skaidru atgriezenisko saiti.

Galvenās tehnoloģiskās inovācijas

Mūsu inovācija uzskata, ka adatas uzgalis ir miniatūra ķirurģiska skalpeļa sistēma ar zonētu funkcionālu dizainu:

• Trīs zonu progresīvā slīpuma struktūraMēs precīzi sadalām adatas gala slīpumu trīs funkcionālajās zonās.
• I zona (iekļūšanas zona): īpaši smalka virsotne, kas veidojas asimetriskas slīpēšanas rezultātā ar ārkārtīgi mazu sākotnējo caurduršanas leņķi, kas ir atbildīga par audu virsmas caurduršanu ar minimālu spiedienu.
• II zona (griešanas paplašināšanas zona): sekojošā primārā slīpā leņķī ar optimizētu leņķi (piem., klasisko 22,5 grādi), kuras griešanas mala taisnas līnijas vietā izmanto īpašu mikroizliektu līkni. Caurduršanas laikā šī līkne rada vienmērīgu un zemāku griešanas spēku, kas pakāpeniski paplašina kanālu, piemēram, balstoties uz nelielu telti, nevis piespiedu kārtā sadalot audus.
• III zona (gludas pārejas zona): gluda, liela rādiusa pārejas loka, kas apstrādāta slīpās un cilindriskās adatas vārpstas savienojuma vietā, nodrošinot nevainojamu adatas korpusa izvadīšanu pēc pilnīgas uzgaļa iespiešanās un izvairoties no sekundāras griešanas.
• Nanomēroga mikrozāģēšanas apstrāde jaunākajām malāmLiela palielinājuma mikroskopijā mūsu griešanas malas nav perfekti gludas, bet tām ir regulāri sakārtotas nanomēroga mikrorobotas struktūras, kas izveidotas, izmantojot specializētus procesus. Šīs mikrorobojumi efektīvāk satver un virza kolagēna šķiedru saišķus caurduršanas laikā, krasi samazinot griešanai nepieciešamo aksiālo vilci, nodrošinot vieglāku un vadāmāku punkciju, vienlaikus samazinot sānu audu plīsumus.
• Audiem raksturīgo adatu uzgaļu bibliotēkaPamatojoties uz lielo datu analīzi, mēs esam izveidojuši dažādu mērķa orgānu vēlamo galu parametru bibliotēku. Piemēram, konstrukcijas ar asākām iespiešanās virsotnēm un vienmērīgākām pārejas zonām ir ieteicamas ļoti vaskulārām aknu punkcijām, lai samazinātu asinsvadu sieniņu plīsumus; uzgaļi ar uzlabotām malu mikrorobām ir piemēroti blīviem fibrotiskiem audiem, lai garantētu veiksmīgu punkcijas rādītāju.

Darbības mehānismi

Optimizētās uzgaļu ģeometrijas galvenais mehānisms ir enerģijas izdalīšanās kontrole un vadīšana adatas un audu mijiedarbības laikā. Ideālai punkcijai ir nepārtraukta un vienmērīga enerģijas izdalīšanās. Optimizētās iespiešanās virsotnes un slīpuma leņķi samazina maksimālo izrāviena spēku, ļaujot ķirurgiem smalkāk sajust pretestības izmaiņas. Mikroizliektas izliektas griešanas malas virzīšanas laikā efektīvi pārvērš aksiālo vilci par gludu sānu griešanas spēku, atdalot audu šķiedras ar minimālu enerģijas izkliedi, nevis piespiežot vai pārraujot tās, un tieši samazina asinsizplūduma zonu traumas. kanāli.Vienmērīgas pārejas zonas novērš virzuļa efektu adatas sekošanas laikā, izvairoties no negatīva spiediena sūkšanas vai pozitīvā spiediena ekstrūzijas izveidotajos kanālos, aizsargājot savāktos šūnu paraugus un novēršot nepareizu intrasesionālu vielu ekstrūzijas un difūzijas veidošanos. Nanomēroga mikrorobojumi vēl vairāk uzlabo enerģijas izmantošanas efektivitāti, izmantojot mikromēroga zobaino griešanas mehāniku.

Efektivitātes pārbaude

Caurduršanas spēka testi, izmantojot dažāda blīvuma polimēru audus imitējošus materiālus, liecina, ka mūsu optimizētie uzgaļi samazina vidējo maksimālo caurduršanas spēku par 30 %, salīdzinot ar parastajiem dizainiem, un tiem ir vienmērīgākas spēka līknes bez pēkšņiem kritumiem, lai uzlabotu procedūras kontroli. Dzīvnieku aknu punkcijas eksperimentu patoloģiskās sekcijas liecina par aptuveni 40 % samazināšanos asinsizplūduma un asinsizplūduma platumā. zonas ap punkcijas traktātiem, ko izveidojuši mūsu padomi. Simulētās vairogdziedzera mezglu punkcijās ultraskaņa atklāj taisnākas adatas trajektorijas ar mazākām novirzēm, ko izraisa mezgla slīdēšana. Ķirurgi parasti ziņo par vienmērīgāku ievietošanu, skaidrāku taustes atgriezenisko saiti un lielāku pārliecību par punkcijas ceļa kontroli.

Pētniecības un attīstības stratēģija un filozofija

Mēs stingri ticam:Punkcija ir izsmalcināta spēka un audu māksla ar adatas galu kā vienīgo otas triepienu.Mūsu pētniecības un attīstības stratēģija rūpīgi dekonstruē klīniskās punkcijas kustību un pārveido to, izmantojot inženiertehniskos principus, tostarp mehāniku, materiālu zinātni un šķidruma dinamiku. Ieguldot uzlabotās punkciju simulācijas platformās un augstfrekvences spēka sensora iekārtās, mēs definējam optimālu taustes atgriezenisko saiti, izmantojot datus, nevis pieredzi. Mēs cenšamies pārveidot Chiba adatas galu no vienkāršas ģeometriskas formas par biomehānikas vadītu risinājumu.

Nākotnes perspektīva

Nākotnē mēs izpētīsim dinamiski adaptīvus un ar attēlveidošanu vadāmus adatu uzgaļus. Pētniecības virzieni ietver mainīga leņķa uzgaļu izstrādi, izmantojot pjezoelektrisko keramiku vai formas atmiņas sakausējumus, kas automātiski pielāgo slīpuma morfoloģiju, reaģējot uz mainīgo pretestību; miniatūru ultraskaņas devēju integrēšana galos, lai iespējotu reāllaika priekšgala attēlveidošanu punkcijas laikā, lai nodrošinātu patiesu "redzēt, kā jūs caurdurat" veiktspēju; un pētot kontrolētas kavitācijas efektus, ko izraisa specializēta uzgaļa ģeometrija atraumatiskai minimāli invazīvai audu atdalīšanai. Mūsu vīzija ir pārveidot vienu punkciju ar Chiba adatu augsto tehnoloģiju intervences procedūrā, kas apvieno inteliģentu sensoru, adaptīvu lēmumu pieņemšanu un precīzu izpildi.