Офіційний випуск досягнень

Як розробник і виробник основних технологій ехо-голок, ми офіційно відкриваємо власну технологію полімерного покриття з мікропухирцями, що визначає їх ультразвукову видимість -. Порушуючи обмеження традиційної модифікації поверхні, ми точно налаштовуємо полімерні склади та процеси інкапсуляції мікропухирців, щоб створити композитне покриття товщиною 10–30 мкм на поверхні голок, що містить мільйони однакових за розміром (1–5 мкм) запечатаних мікробульбашок. Це покриття підвищує інтенсивність ультразвукового відлуння голок з нержавіючої сталі більш ніж на 20 дБ, забезпечуючи висококонтрастну візуалізацію на фоні складних тканин і створюючи незамінну основу візуальної навігації для інтервенційних процедур під ультразвуковим контролем.

Передумови досліджень і розробок і ключові проблеми

Під час пункції під ультразвуковим контролем звичайні металеві голки виробляють слабкі дифузні ехосигнали завдяки їхнім гладким поверхням і акустичному опору поблизу навколишніх тканин, які часто виглядають як слабкі, розривні лінії-привиди на сонограмах. Особливо при глибоких проколах, введенні під низьким кутом або у випадках із суміжними гіперехогенними структурами (наприклад, фасція, жирова клітковина) голки легко зникають із ультразвукових зображень. Хірургам доводиться покладатися на непрямі ознаки (наприклад, зміщення тканин) або повторне зондування, що серйозно погіршує показники успішності першого проходження, точність і безпеку, подовжує тривалість операції та збільшує дискомфорт пацієнта та ускладнення. ризики. З клінічної точки зору існує нагальний попит на пункційні голки, які чітко самомаркуються, як маяки під ультразвуком.

Основні технологічні інновації

Наша інновація полягає в дизайні матеріалу та точному процесі покриттямікропухирчасте матричне покриття:

• Багатофазна композитна полімерна системаПокриття — це не один матеріал, а ретельно розроблена композитна система. Матриця використовує біосумісні медичні поліуретанові або полімери на основі кремнію з міцною адгезією до металу для забезпечення механічної міцності та зчеплення покриття. Серцевина зображення складається з мільйонів запечатаних мікробульбашок, рівномірно розподілених усередині матриці; газ, закритий всередині (наприклад, повітря, азот), створює велику невідповідність акустичного опору з навколишніми тканинами/рідинами, створюючи сильні відлуння. Спеціальні силанові сполучні речовини діють як підсилювачі межі, утворюючи міцні хімічні зв’язки між поверхнями з нержавіючої сталі та полімерними матрицями, щоб запобігти відшарування покриття після повторних проколів, згинання та стерилізації під високим тиском.
• Точний контроль розміру та розподілу мікропухирцівМи використовуємо комбінований процес спінювання на місці з механічним емульгуванням. Завдяки точному регулюванню в’язкості форполімеру, типу та концентрації піноутворювача, а також сили зсуву емульгування, діаметр мікропухирців суворо контролюється в межах 1–5 мкм. Ці мікробульбашки, набагато менші за довжину хвилі ультразвуку, створюють інтенсивне розсіювання Релея, діючи як ідеальні джерела зворотного розсіювання. У той же час спеціальні конструкції каналів потоку забезпечують дуже рівномірний розподіл бульбашок по поперечних перерізах покриття та в поздовжніх напрямках, усуваючи сліпі плями зображення.
• Точне покриття та процес затвердінняКомп’ютеризовані методи мікродозування або занурення рівномірно наносять полімерні суспензії, заповнені мікробульбашками, на обертові голки. Потім виконується поетапне затвердіння при точно контрольованій температурі та вологості. Цей процес забезпечує повне зшивання для оптимальної механічної роботи, одночасно запобігаючи зливанню, виходу або розриву мікропухирців для збереження стабільного розміру та розподілу.

Механізми дії

Його основний принцип роботи заснований на активному посиленні ультразвукових ехосигналів черезневідповідність акустичного імпедансу та ефекти багаторазового розсіювання. Ультразвукова візуалізація по суті виявляє ехосигнали, відбиті від поверхні розділу тканин. Звичайні гладкі металеві поверхні створюють дзеркальне відбиття, причому лише ехо-сигнали перпендикулярні отриманому зонду, що призводить до слабких сигналів. Наше покриття з мікропухирцями створює чіткі акустичні межі: мільйони мікробульбашок діють як незліченна кількість крихітних акустичних дзеркал. Велика різниця імпедансів між внутрішнім газом і навколишнім полімером/тканиною створює сильне зворотне розсіювання падаючих ультразвукових хвиль. Рівномірно розподілена матриця мікропухирців гарантує, що велика кількість бульбашок лежить уздовж траєкторії ультразвукового променя незалежно від кута падіння, розсіюючи відлуння назад до зонда. Конкретна товщина покриття додатково викликає конструктивну інтерференцію між луною, відбитою на межі покриття–метал, і луною, розсіяною мікробульбашками, посилюючи загальні луна-сигнали. Таким чином, на екранах УЗД голки виглядають як безперервні, яскраві, різко окреслені гіперехогенні лінії.

Перевірка ефективності

У стандартизованих ультразвукових фантомних тестах наші ехо-голки досягли значно вищих показників видимості (оцінено наосліп старшими сонологами), ніж голки без покриття та комерційно доступні альтернативи з покриттям на широко використовуваних ультразвукових частотах 5–12 МГц. У експериментах із моделюванням пункції тканини хірурги підтвердили, що за допомогою наших ехо-голок цільова голка встановлюється на 35 % швидше, з 50 % меншою кількістю спроб проколу. Опубліковані клінічні дослідження показують, що для катетеризації внутрішньої яремної вени під контролем ультразвуку наші ехо-голки підвищили показник успішності першої пункції з 78 % до 96 %, помітно зменшивши такі ускладнення, як випадкова пункція артерії. Під час біопсії глибоких тканин (наприклад, трансректальної біопсії передміхурової залози) повна видимість доріжки голки дозволяє хірургам точно регулювати траєкторії, уникаючи кровоносних судин і нервів, підвищуючи точність взяття зразків і знижуючи ризики кровотечі.

Стратегія та філософія НДДКР

Ми твердо віримо:В інтервенційному УЗД бачити означає контролювати.Наша стратегія досліджень і розробок передбачає міждисциплінарну інтеграцію, глибоко поєднуючи науку про полімерні матеріали, акустичну фізику та точне виробництво. Виходячи за рамки базової обробки поверхні, ми зобов’язуємося розробляти та створювати функціональні інтерфейси з оптимальними акустичними властивостями на молекулярному рівні. Ми прагнемо не просто зробити голки видимими, але й перетворити їх на чіткі маркери на ультразвукових зображеннях, які неможливо пропустити.

Перспективи на майбутнє

Рухаючись вперед, ми будемо просуватися доінтелектуальне зображення та функціонально інтегровані покриття. Напрямки досліджень включають розробку акустично реагуючих покриттів із регульованою ехогенністю за ультразвуковим механічним індексом (МІ): стелс-режим з низьким ІМ для зменшення артефактів і яскравий режим з високим ІМ для точної локалізації; терапевтичні покриття, наповнені мікробульбашками контрастної речовини, які вивільняють місцеві ліки при розриві ультразвуком високої енергії після введення голки; залежні від напрямку покриття зображення, які вказують орієнтацію обертання голки на сонограмах. Наша мета — перетворити ехо-голки з інструментів пасивної візуалізації на розумні інтервенційні термінали, які взаємодіють з ультразвуковими пристроями та передають багатовимірну інформацію.