Rezultatų paskelbimas

Revoliuciškai pristatėme naujo tipo dvikrypčius vyrių vamzdžius, pagrįstus „sukabinimo galvosūkio“ struktūra, todėl pasiekiamas tobulas tikslios vienos-plokštumos deformacijos ir didelio atsparumo lenkimui darinys. Šis dizainas dėl unikalaus lazeriu{2}}pjovimo modelio apriboja lenkimo judesį iki vienos plokštumos (aukštyn / žemyn kryptimi), išlaikant ašinę trauką ir 1:1 sukimo momento perdavimo galimybes. Atliekant biomechaninį bandymą, naujo vyrio vamzdžio įlinkio kampo tikslumas pasiekia ±0,3 laipsnio, ašinis suspaudimo standumas padidėja 40%, o sukimo standumas padidinamas 35%. Tai suteikia precedento neturintį kontrolės tikslumo lygį atliekant sudėtingas intrakavitalines operacijas.

Mokslinių tyrimų ir plėtros fono iššūkiai

Tradicinis vyrių vamzdžio dizainas turi tris pagrindinius struktūrinius trūkumus: Pirma, yra kelių{0}}laipsnių-laisvės sujungimo problema. Dauguma vyrių vamzdžių lenkimo metu patiria nereikalingus šoninius judesius ir sukimus, todėl valdymas yra nenuspėjamas. Antra, yra prieštaravimas tarp ašinio standumo ir lenkimo lankstumo. Didėjant lankstumui, būtina paaukoti traukos ir sukimo momento perdavimo pajėgumus. Trečia, nuovargio gedimas atsiranda dėl streso koncentracijos. Tradicinis pjovimo modelis formuoja įtempių koncentracijos taškus jungtyse ir tampa nuovargio įtrūkimų priežastimi. Inžinerinė analizė rodo, kad tradicinis spirale{9}}karpytas vyrių vamzdis lenkimo metu sukuria šoninį posūkį iki 15 laipsnių, o dirbant smulkioje anatominėje srityje gali nukrypti nuo tikslo 3–5 milimetrais. Baigtinių elementų modeliavimas rodo, kad tradicinės konstrukcijos įtempių koncentracijos koeficientas yra 3,2-4,5, o naujoji blokavimo konstrukcija gali būti sumažinta iki 1,8-2,2.

Pagrindinės technologinės naujovės

1. Bioninio blokavimo dėlionės struktūra:Įkvėptas žmogaus stuburo briaunų sąnarių, buvo sukurtas dvipusis{0}}susijungiantis galvosūkis-, panašus į pjovimo raštą. Kiekvienas jungties mazgas pakaitomis sudarytas iš išgaubtų ir įgaubtų struktūrų, o išgaubta dalis įdėta į įgaubtą dalį, kad būtų sukurtas mechaninis blokavimas. Ši konstrukcija apriboja judėjimą vienoje plokštumoje, tuo pačiu išsklaidydama įtampą per paviršių, sumažindama įtempių koncentracijos koeficientą 55%. Jungties tarpas yra tiksliai kontroliuojamas 15 ± 1 mikrometru, todėl užtikrinamas sklandus ir netrukdomas judėjimas.
2. Kintamo standumo gradiento dizainas:Išilgai vamzdžio ilgio suprojektuotas standumo gradientas. Proksimaliniame segmente naudojamas didelio-standumo modelis (mažas jungties tankis ir didelis sienelės storis), užtikrinantis traukos ir sukimo momento perdavimą; viduriniame segmente naudojamas vidutinio-stangrumo modelis, subalansuotas valdymas ir atrama; distaliniame segmente naudojamas didelio-lankstumo modelis (didelis jungties tankis ir mažas sienelės storis), todėl pasiekiamas didelis-kampinis įlinkis. Taikant parametrinį modeliavimą, siekiant optimizuoti standumo pasiskirstymą, prietaisas išlaiko optimalią formą, kai praeina lenktu anatominiu keliu.
3. Integruoti vieliniai kreipiamieji kanalai:Vamzdžio sienelės viduje suprojektuotas specialus vielos kreipimo kanalas, suformuotas lazeriu įpjovus į pusiau{0}}uždarą kreipiamąjį bėgelį. Vidinis kanalo paviršius yra specialiai poliruotas (Ra Mažiau arba lygus 0,05 mikrometrai), sumažinant vielos trintį. Kanalo skerspjūvis optimizuotas taip, kad būtų elipsinis-, formuojant linijinį kontaktą, o ne taškinį kontaktą su apskrita viela, sumažinant trinties koeficientą nuo 0,15 iki 0,08. Kreipiantis kanalas užtikrina, kad viela visada judėtų iš anksto nustatytu keliu, pašalinant šoninius nuokrypius.

Veikimo mechanizmas

Novatoriško konstrukcinio dizaino esmė slypi „atskyrime ir optimizavime“. Kalbant apie kinematinį atsiejimą, blokuojanti galvosūkio struktūra pašalina šoninius laisvės laipsnius dėl geometrinių suvaržymų, todėl užtikrinamas grynas plokštuminis judėjimas; priveržus laidą, išgaubtos ir įgaubtos konstrukcijos susilieja viena su kita, sudarydamos standžią jungtį, kuri perduoda trauką ir sukimo momentą. Kalbant apie mechaninį optimizavimą, kintamo standumo konstrukcija leidžia instrumentui prisitaikyti prie skirtingų anatominių segmentų reikalavimų: tiesiame segmente (pvz., viduriniame šlapimtakio segmente) reikalingas didelis standumas, kad būtų išlaikytas formos stabilumas; lenktame segmente (pvz., inkstų dubens-šlapimtakio jungtyje) reikalingas atitinkamas lankstumas, kad būtų galima prisitaikyti prie anatomijos; tikslinėje srityje (pvz., inkstų taurelėje) reikalingas didelis lankstumas, kad būtų pasiektas didelis -kampas. Kalbant apie skysčių dinamiką, optimizuotas pjovimo raštas sumažina pasipriešinimą srautui, o srauto greitis perfuzijos sąlygomis padidėja 25 %, o vaizdas tampa aiškus.

Veiksmingumo patikrinimas

Modeliuojamuose anatominiuose modeliuose naujo tipo vyrių vamzdeliai pasirodė išskirtinai gerai: modeliuojant šlapimtakio modelį instrumento, praeinančio per lenktą atkarpą, sėkmės rodiklis padidėjo nuo 82% iki 98%; simuliaciniame širdies modelyje laikas, per kurį kateteris pasiekia tikslinį tašką, sutrumpėjo 35 %; nuokrypio tikslumo testas parodė, kad nuokrypis tarp nurodyto kampo ir tikrojo kampo buvo tik 0.2 - 0.5 laipsnio, o pakartojamumo tikslumas siekė 0,1 laipsnio. Atliekant nuovargio testą, esant ±90 laipsnių lenkimui ir 3 Hz dažniui, naujos konstrukcijos tarnavimo laikas buvo 750 000 ciklų, o tai buvo 2,5 karto daugiau nei tradicinė konstrukcija. Daugiacentris klinikinis tyrimas parodė, kad atliekant perkutaninę nefrolitotomiją, inkstų taurelės patekimo greitis padidėjo nuo 76 % iki 92 %; atliekant prostatos lazerio enukleaciją, audinių rezekcijos efektyvumas padidėjo 30 %; prieširdžių virpėjimo abliacijos operacijos metu kateterio sukibimo su audiniu stabilumas padidėjo 40 proc. Gydytojų operacinės patirties tyrimas parodė, kad 93% chirurgų manė, kad naujasis dizainas pagerino valdymo tikslumą ir nuspėjamumą.

Mokslinių tyrimų ir plėtros strategija ir filosofija

Mes pasisakome už novatorišką koncepciją „struktūra atlieka funkciją, dizainas kyla iš klinikinės praktikos“ ir sukūrėme CDIO (klinikinės paklausos - dizainas - įgyvendinimas - operacija) uždarojo-ciklo MTTP sistemą. Klinikinės paklausos etape, atliekant chirurginę vaizdo analizę ir pokalbius su gydytojais, buvo išgauti 128 pagrindiniai paklausos taškai; 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, sutrumpinant kiekvieną projektavimo ciklą iki 2 savaičių; operacijos etape buvo sukurta klinikinių atsiliepimų duomenų bazė, siekiant nuolat optimizuoti dizainą. Užmezgėme partnerystę su 23 geriausiais medicinos centrais visame pasaulyje, kasmet surenkame daugiau nei 500 chirurginių duomenų, kad paskatintume produktų kartojimą. Tuo pačiu metu sukūrėme virtualią testavimo platformą, pagrįstą baigtiniais elementais, kuri gali nuspėti produkto našumą prieš gamybą, sumažindama fizinį testavimą 70%.

Ateities perspektyva

Struktūrinis dizainas vystysis link intelekto, prisitaikymo ir personalizavimo. Kuriame „kintamo standumo“ vyrių vamzdžius, kurių standumą galima reguliuoti realiuoju laiku-operacijos metu naudojant elektroaktyvias medžiagas arba formos atminties lydinius; sukurti "daugiaplokštuminius" vyrių vamzdžius, kurie gali savarankiškai nukreipti dvi statmenas plokštumas per vielos tempimo derinius; „biologinių peristaltinių“ struktūrų tyrinėjimas, siekiant imituoti žarnyno peristaltines bangas, kad būtų galima{3}}savaiminė jėga. 2028 m. pristatysime išmaniuosius vyrių vamzdelius su „lytėjimo grįžtamuoju ryšiu“, kurie per šviesolaidinių grotelių jutiklius gali pajusti audinių kontaktinę jėgą ir grąžinti informaciją į valdymo rankeną. Žvelgiant į tolesnę ateitį, remiantis 4D spausdinimu, taps įmanomos „augimo{8}}tipo“ struktūros. Instrumentai gali adaptyviai keisti savo formas kūne pagal anatominę aplinką, pasiekdami tikrą „protingą adaptaciją“, atnešdami revoliucinius pokyčius natūralių ertmių operacijoms.