https://www.nature.com/articles/s41598-024-72620-8

Pagrindinis dėmesys:{0}}Išsami the pagrindinės medžiagosnaudojami adatų antgaliams -nerūdijančio plieno ir polimerų dangoms- gaminti, siekiant išsiaiškinti, kaip jų savybės lemia antgalių veikimą.

Aukščiausios kokybės echogeninės ultragarsinės adatos antgalio našumas yra{0}}dėl medžiagų mokslo pažangos. Adatos antgalis nėra pagamintas iš vienos medžiagos; tai sudėtinė sistema, sudaryta iš metalinio pagrindo, apkrovą-nešančio „skeleto“ ir polimerinės dangos – akustiškai funkcinės „odos“ – sinergijos. Šių dviejų medžiagų kategorijų savybių suvokimas yra raktas į pagrindinę echogeninių ultragarsinių adatų technologiją.

I. „Skeletas“: mechaninis metalinių substratų vaidmuo

Metalinis karkasas apibrėžia antgalio įsiskverbimo jėgą, lenkimo stiprumą ir ilgaamžiškumą.

• Nerūdijantis plienas (304/316 klasės)Tai labiausiai paplitęs adatų antgalių substratas. 304 klasės nerūdijantis plienas pasižymi puikiu apdirbamumu ir ekonomišku-efektyvumu, atitinkančiu daugumos įprastų pradūrimo procedūrų reikalavimus. 316 klasės nerūdijančio plieno sudėtyje yra molibdeno, kuris užtikrina žymiai didesnį atsparumą korozijai. Jis ypač tinka procedūroms, kurioms reikalingas ilgalaikis buvimas namuose arba labai dirginančių vaistų poveikis, pvz., chemoterapijos infuzijos ir sudėtingos drenažo procedūros. Šie plienai pasižymi vidutinio kietumo: jie išlaiko aštrius pjovimo briaunas, o neprasiskverbia į kietą audinį.
• Nitinolis (NiTi lydinys)Funkciškai „protinga“ medžiaga, kurią apibūdina superelastingumas ir formos atminties efektas. Adatų antgalių, kurie turi būti nukreipti lenktais, vingiuotais anatominiais takais, -pvz., kreipiamosios adatos tam tikriems nervų blokams arba perkutaninei nefrolitotomijai Šis išskirtinis lankstumas leidžia antgaliui sklandžiai prisitaikyti prie sudėtingų žmogaus šviesinių struktūrų, taip sumažinant audinių plyšimą ir plyšimą.

II. „Oda“: polimerinių dangų akustinė magija

Nors metalinis pagrindas suteikia struktūrinę atramą, antgalio paviršiaus polimerinė danga veikia kaip siela, užtikrinanti ultragarso matomumą, pašalindama nestabilią vizualizaciją, kurią sukelia veidrodinis atspindys nuo pliko metalo.

Dangos sudėtis ir struktūra

Dangas sudaro biologiškai suderinami didelės{0} molekulinės masės polimerai, paprastai poliuretano arba politetrafluoretileno (PTFE) dariniai. Jų pagrindinis funkcinis dizainas priklauso nuo tolygiai išsklaidytų mikro oro burbuliukų (skersmens nuo dešimčių iki šimtų mikronų) arba didelio -tankio kietųjų mikrodalelių (pvz., kalcio karbonato, titano dioksido), įterptų į polimero matricą.

Darbo mechanizmas

Kai ultragarso bangos sklinda iš kūno audinių į dangą, daugybėje mažų mikroburbulų / mikrodalelių ir polimero pagrindo sąsajų atsiranda intensyvus atspindys ir refrakcija. Šios mikro-sąsajos sudaro tankų, trijų{2}}matmenų aido tinklą. Skirtingai nei vienakryptis veidrodinis atspindys nuo lygaus pliko metalo, šis difuzinis sklaidos mechanizmas paskirsto gaunamą ultragarso energiją visomis kryptimis. Todėl keitiklis priima tvirtus aido signalus bet kokiu nuskaitymo kampu, sukurdamas pastovų, ryškų žymeklį adatos antgaliui ultragarso monitoriuje.

III. Medžiagų pasirinkimo ir ateities perspektyvos{1}}peržiūros

Pramoninei gamybai reikalingas sudėtingas kompromisas, subalansuojant daugybę adatų galiukų medžiagų veikimo rodiklių.

• Prasiskverbimo jėga prieš echogeniškumąStoresnės dangos sustiprina aido ryškumą, tačiau nublankina galiuką ir padidina atsparumą įkišimui. Dangos storio ir akustinių savybių subalansavimas yra esminis gamybos iššūkis. Pažangūs dengimo procesai taikomi mikronų{2}}ploniems-sluoksniams, kad būtų maksimaliai padidinta echogeninė išvestis.
• Standumas prieš lankstumąDidelio-nerūdijančio plieno antgaliai yra optimalūs linijinei kraujagyslių kaniuliacijai, kuriai reikia tikslių tiesių trajektorijų. Lankstūs Nitinol antgaliai užtikrina puikų efektyvumą giliųjų nervų blokams, kuriems reikia lenktų prieigos takų. Klinikai antgalio substratus parenka pagal individualius procedūrinius reikalavimus.

Biologinis suderinamumasVisoms medžiagoms, kurios liečiasi su audiniu,{0}} atliekami griežti biologinio suderinamumo tyrimai, siekiant patvirtinti, kad nėra citotoksiškumo, jautrinimo ir pirogeninių reakcijų. Dangos papildomai reikalauja mažo trinties koeficiento, kad sumažintų audinių pasipriešinimą įterpiant.

Žvelgiant į ateitį, nuolatinės medžiagų mokslo naujovės ir toliau plėtos adatų antgalių technologiją. Pagrindinės naujos-kartos echogeninių ultragarsinių adatų tyrimų kryptys apima antibakterines funkcines dangas, visiškai biologiškai skaidomus biomedžiagos adatų antgalius ir išmaniųjų medžiagų antgalius, reaguojančius į išorinius dirgiklius, pvz., temperatūrą ir magnetinius laukus.