Rezultatų paskelbimas

Naujoviškas plyšio{0}}formos raštas leidžia tiksliai mechaniniu būdu valdyti pusiau standų{1}} apatinį vamzdį. Revoliuciškai pristatėme naujo tipo plyšio -formos pusiau- standųjį apatinį vamzdį, pagrįstą sudėtine „kintamo žingsnio spiralinio griovelio“ ir „blokuojančių armuojančių briaunų“ struktūra, siekiant optimalios lenkimo lankstumo ir ašinio standumo. Tiksliai apskaičiuojant griovelio modelį, lenkimo standumo gradiento pokytis kontroliuojamas 5%, ašinis gniuždymo standumas padidinamas 45%, o sukimo standumas padidinamas 38%. Atlikus biomechaninius bandymus, naujojo apatinio vamzdžio lenkimo spindulio nuspėjamumas pasiekia 98%, o atleidus krovinį per 0,1 sekundės, jis gali grįžti į tiesų kontūrą, suteikdamas precedento neturintį tikslaus sudėtingo anatominio kelio navigacijos valdymo lygį.

Mokslinių tyrimų ir plėtros fono iššūkiai

Tradicinis lizdo dizainas turi tris pagrindinius struktūrinius trūkumus: Pirma, mechaninių savybių nenuspėjamumas. Dauguma projektų yra pagrįsti empirinėmis formulėmis, o plyšio parametrai (plotis, gylis, žingsnis) turi neaiškų ryšį su mechaninėmis savybėmis (lenkimo standumas, sukimo standumas, ašinis standumas), todėl eksploatacinių savybių svyravimas tarp partijų yra iki ±20 %; Antra, vietinė streso koncentracija. Tradiciniai vienodo-žingsnio plyšiai netolygiai pasiskirsto lenkiant, o plyšių galuose susidaro įtempių smailės, kurios tampa nuovargio įtrūkimų priežastimi; Trečia, viena funkcija. Tam pačiam lizdo tipui sunku vienu metu atitikti kelis įpurškimo jėgos, sukimo momento perdavimo ir lenkimo lankstumo reikalavimus. Baigtinių elementų analizė rodo, kad tradicinė spiralinė plyšio konstrukcija sukuria įtempių koncentracijos koeficientą iki 4,5 karto sulenkus, o naujojo sudėtinio dizaino galima sumažinti iki mažesnio nei 2,2. Klinikiniai atsiliepimai rodo, kad prietaiso „mazgų“ dažnis dėl neprotingo plyšio dizaino yra maždaug 7%, o gedimų dažnis operacijos metu vingiuotose kraujagyslėse padidėja tris kartus.

Pagrindinės technologinės naujovės

• Parametrinės topologijos optimizavimo algoritmas:Sukurkite intelektualią projektavimo platformą, pagrįstą baigtinių elementų analize ir genetiniu algoritmu, įveskite tikslines mechanines savybes (lenkimo standumo diapazoną, sukimo standumą, ašinį standumą), o algoritmas automatiškai optimizuoja lizdo parametrus. Platformoje yra 127 dizaino kintamieji (skysčių plotis, plyšio gylis, žingsnis, kampas, forma ir kt.), o per kelių-objektyvų optimizavimą ji randa optimalų Pareto sprendimą. Projektavimo ciklas sutrumpinamas nuo tradicinių 4–6 savaičių iki 3–5 dienų, o našumo prognozės tikslumas viršija 95%.
• Kintamo žingsnio gradiento lizdo dizainas:Naujoviškai suprojektuokite plyšio žingsnį ir gylį, kuris kinta išilgai vamzdžio ilgio. Proksimalinė sekcija (įterpimo sekcija) turi didelį žingsnį (2-3 mm) ir mažą plyšio gylį (30 % sienelės storio), todėl užtikrinamas didelis ašinis standumas ir sukimo momento perdavimas; vidurinė sekcija (pereinamoji sekcija) turi vidutinį žingsnį (1–2 mm) ir vidutinį plyšio gylį (50 % sienelės storio), subalansuodama įpurškimo jėgą ir lenkimo lankstumą; Distalinė sekcija (darbinė dalis) turi mažą žingsnį (0,5–1 mm) ir gilų plyšio gylį (70% sienelės storio), todėl pasiekiamas didelis kampas. Dėl gradiento pasikeitimo įtempių pasiskirstymas yra tolygesnis, o didžiausias įtempis sumažėja 60%.
• Bioninė blokavimo armatūros konstrukcija:Įkvėptas briauninių žmogaus stuburo sąnarių, tarp plyšių suprojektuoti mikro blokuojantys sutvirtinantys šonkauliai. Armatūrinių briaunų aukštis yra 10-15% sienelės storio, o plotis - 20-30% plyšio pločio, sudarydamos mechaninį blokavimą. Kai vamzdis lenkiasi, armavimo briaunos liečiasi viena su kita, kad pasidalytų apkrovą ir išvengtų per didelės deformacijos; kai jis grįžta į tiesią padėtį, sutvirtinantys šonkauliai atsiskiria nepaveikdami elastingumo atsigavimo. Ši konstrukcija padidina sukimo standumą 35%, išlaikant lenkimo lankstumą.

Veikimo mechanizmas

Novatoriško lizdo dizaino esmė slypi „mechaniniame atskyrime ir optimizavime“. Lenkimo mechanikos lygiu kintamo žingsnio konstrukcija pasiekia standumo gradiento pasiskirstymą: didelio standumo proksimalinis galas užtikrina veiksmingą įpurškimo jėgos perdavimą, išvengiant „stūmimo-stygos efekto“; didelio lankstumo distalinis galas prisitaiko prie sudėtingo anatominio lenkimo, o minimalus lenkimo spindulys siekia 1,5 karto didesnį už vamzdžio skersmenį. Sukimo mechanikos lygyje susipynusios stiprinamosios briaunos sudaro sukimo momento perdavimo kelią. Kai proksimalinis galas sukasi, sutvirtinamųjų briaunų pasvirę paviršiai susiliečia, sukuria tangentinę jėgą, pasiekiant 1:1 sukimo momento perdavimą, kai atsilikimo kampas yra mažesnis nei 1 laipsnis. Nuovargio mechanikos lygmeniu optimizuotas plyšio galo kreivio spindulys (R0,05–0,1 mm) ir įtempių pasiskirstymas, sumažinant įtempių koncentracijos koeficientą nuo tradicinės konstrukcijos 3,5–4,5 iki 2,0–2,5 ir padidinant nuovargio tarnavimo laiką 3–4 kartus. Skaičiavimo skysčio dinamikos modeliavimas rodo, kad optimizuotas plyšio tipas sumažina srauto pasipriešinimą, o srauto greitis perfuzijos sąlygomis padidėja 30%, o regėjimo lauko aiškumas pagerėja.

Veiksmingumo patikrinimas

Modeliavimo anatominiame modelyje naujasis plyš{0}}tipo kateteris veikė išskirtinai gerai: vidinės miego arterijos sifono segmento modeliavimo modelyje instrumento, praeinančio per lenktą sekciją, sėkmės rodiklis padidėjo nuo 85 % iki 99 %; kairiosios priekinės besileidžiančios vainikinės arterijos modeliavimo modelyje kateterio atvykimo laikas sutrumpėjo 40 %; lenkimo standumo bandymas parodė, kad tiesinis standumo gradiento R² laipsnis buvo didesnis nei 0,99, o lenkimo kampo prognozės paklaida buvo mažesnė nei 2%. Atliekant nuovargio testą, ±90 laipsnių lenkimo ir 4 Hz sąlygomis, naujos konstrukcijos eksploatavimo trukmė buvo 1,5 milijono ciklų, o tai tris kartus viršijo tradicinės konstrukcijos. Daugiacentriniai klinikiniai tyrimai parodė, kad atliekant neurointervencines operacijas mikrokateterio vingiuotose kraujagyslėse susilinkimo dažnis sumažėjo nuo 6,8 % iki 0,9 %; perkutaninės nefrolitotomijos operacijose instrumentinės injekcijos jėgos efektyvumas padidėjo 42 proc.; prieširdžių virpėjimo abliacijos operacijų metu kateterio kontakto su audiniu stabilumas padidėjo 35 proc. Gydytojų operacijų patirties tyrimai parodė, kad 94% chirurgų manė, kad naujasis dizainas pagerino valdymo tikslumą ir nuspėjamumą, o mokymosi kreivė sutrumpėjo 50%.

Mokslinių tyrimų ir plėtros strategija ir filosofija

Mes pasisakome už naujovišką koncepciją „struktūra atlieka funkciją, dizainas kyla iš klinikinės praktikos“ ir sukuriame CDIO (klinikinės paklausos - dizainas - įgyvendinimas - operacija) uždarojo-ciklo MTTP sistemą. Klinikinės paklausos etape, atliekant chirurginę vaizdo analizę ir pokalbius su gydytojais, buvo išskirti 156 pagrindiniai paklausos taškai ir suskaičiuoti į 23 inžinerinius parametrus; projektavimo etape buvo priimtas topologijos optimizavimas ir generatyvinis projektavimas, siekiant rasti optimalią struktūrą esant funkciniams apribojimams; įgyvendinimo etape buvo atliekamos greitos prototipų kūrimo iteracijos naudojant priedų gamybą, sumažinant kiekvieną projektavimo ciklą iki 2 savaičių; operacijos etape buvo sukurta klinikinių atsiliepimų duomenų bazė, kasmet surenkama daugiau nei 800 chirurginių duomenų, skatinanti produkto kartojimą. Užmezgėme partnerystę su 28 geriausiais medicinos centrais visame pasaulyje, sudarydami „klinikinės{11}}inžinerijos“ dvipusį grįžtamojo ryšio mechanizmą. Tuo pačiu metu sukūrėme virtualią testavimo platformą, pagrįstą baigtiniais elementais, kuri gali numatyti produkto našumą prieš gamybą, sumažindama fizinį testavimą 75%.

Ateities perspektyva

Lizdų dizainas vystysis link intelektualumo, pritaikomumo ir daugialypio{0}}funkcionalumo. Kuriame „kintamo standumo“ plyšius, kuriuos naudojant galima reguliuoti standumą realiu-laiku operacijos metu naudojant formos atminties lydinius arba elektroaktyvius polimerus; sukurti "daugia-režimų" lizdus, ​​kurie gali būti nepriklausomai nukreipti keliose plokštumose naudojant laidų kombinacijos valdymą; tyrinėdami „skysčiu{4}}varomus“ plyšius, kurie hidrauliniu arba pneumatiniu slėgiu gali pakeisti plyšio geometriją, kad būtų išvengta manipuliavimo viela. 2028 m. išleisime išmaniuosius apatinius vamzdelius su „mechaniniu suvokimu“, kurie gali stebėti įtempių pasiskirstymą realiu laiku, naudodami šviesolaidinių grotelių jutiklius, ir perduoti informaciją atgal į valdymo rankenėlę, kad būtų galima valdyti grįžtamąjį ryšį. Žvelgiant į tolesnę ateitį, remiantis 4D spausdinimu, taps įmanomos „augimo tipo“ laiko tarpsniai. Prietaisai gali adaptyviai keisti lizdų parametrus pagal anatominę kūno aplinką ir pasiekti tikrą "protingą prisitaikymą", atnešdami revoliucinius pokyčius natūralių angų operacijoms.