Cuộc cách mạng thiết bị y tế từ vết thủng mù đến vết thủng trực quan

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

Kim siêu âm​ (also called ultrasound-guided echogenic puncture needles or ultrasound-visible puncture needles) are specialized medical puncture needles or catheters designed to produce strong diffuse echo reflections during ultrasound scanning. This is achieved by micro-dimpling/micro-etching the stainless steel needle body, laser texturing, or applying a polymer echo-enhancing coating containing microbubbles or ceramic microspheres on the shaft and tip. The resulting strong hyperechoic appearance on B-mode ultrasound screens clearly reveals the needle shaft and tip in real time. The fundamental purpose is to solve the clinical problem of "needle drop-out"-where ordinary smooth polished puncture needles cause sound beams to deflect away from the probe due to specular reflection, making the needle invisible under ultrasound, especially at non-perpendicular insertion angles (>30 độ –45 độ).

Kim đâm thủng bằng thép không gỉ thông thường có bề mặt cực kỳ mịn. Khi chùm tia siêu âm chiếu vào một góc không{1}}thẳng đứng (thường gặp ở các vết thủng-của mặt phẳng hoặc góc{4}}dốc), sóng âm thanh sẽ phản xạ đi giống như một tấm gương thay vì quay trở lại đầu dò, khiến người vận hành "mất tầm nhìn" hoàn toàn với kim. Ngược lại, các kim tạo tiếng vang tạo ra nhiều bề mặt không đồng đều ở quy mô micron{6}}hoặc các giao diện không khớp trở kháng âm thanh để chuyển đổi phản xạ gương thành tán xạ âm thanh đa hướng (tán xạ ngược khuếch tán). Điều này đảm bảo rằng bất kể góc chèn, một số tiếng vang luôn quay trở lại đầu dò, hiển thị dưới dạng các đường siêu âm sáng liên tục và một dấu chấm rõ rệt trên hình ảnh thang độ xám.

Một kim tạo tiếng vang điển hình bao gồm: một ống kim rút từ thép không gỉ 304 hoặc 316L (chiều dài thường là 5–20 cm, OD 0,5–2,0 mm, thường là 18G–22G); một đầu được mài đặc biệt hoặc được khắc gia cố để nâng cao khả năng hiển thị của đầu; trục gần có các mẫu lõm vi mô trên 5–30 mm hoặc lớp phủ vi bong bóng polymer có chiều dài đầy đủ (chẳng hạn như công nghệ Sono-Coat™); và một trung tâm đúc trong suốt hoặc có mã màu{13}}để dễ nhận biết. Các sản phẩm{15}cao cấp cũng áp dụng tính năng tăng cường tiếng vang cho rãnh mẫu (kim sinh thiết) hoặc đoạn điện cực (kim cắt bỏ) để tích hợp chức năng.

Về mặt lâm sàng, kim tạo tiếng vang được sử dụng rộng rãi trong tám lĩnh vực chính: khối dây thần kinh vùng được hướng dẫn bằng siêu âm-; đặt ống thông tĩnh mạch/động mạch trung tâm (tiếp cận mạch máu); sinh thiết qua da tuyến giáp, vú, gan và thận; hút u nang hoặc áp xe; chọc dịch lồng ngực/chọc dịch (dẫn dịch màng phổi/cổ trướng); tạo đường thông thận qua da; và tiêm thuốc vào vết thương có mục tiêu. So với kim thông thường, chúng làm giảm đáng kể số lần chuyển hướng (giảm đường chuyền), rút ​​ngắn thời gian thủ thuật và giảm nguy cơ vô tình chọc thủng mạch máu hoặc dây thần kinh cũng như các biến chứng như tràn máu màng phổi hoặc tràn khí màng phổi-thực sự đóng vai trò là "con mắt" của siêu âm can thiệp.

Điều quan trọng cần lưu ý là không phải tất cả các loại kim tạo tiếng vang đều hoạt động theo kiểu khắc-vi-như nhau mang lại khả năng phân tán mạnh hơn ở các góc dốc nhưng có thể gây ra lực cản mô bổ sung ở mức tối thiểu; các loại được phủ-polyme có khả năng tương thích sinh học tốt nhưng cho thấy hiệu quả giảm dần đối với các kim siêu-mịn (khả năng hiển thị tiếng vang giảm xuống dưới 22G) và có thể bị hạn chế về khả năng nhìn thấy ở mô bị suy yếu sâu; lớp phủ tiếng vang mạnh đôi khi có thể tạo ra các tạo tác âm vang phía sau (đuôi sao chổi) che khuất các cấu trúc sâu hơn. Việc lựa chọn nên xem xét góc chèn dự kiến, độ sâu mục tiêu và tần số siêu âm. Với sự lan rộng của siêu âm can thiệp, việc tùy chỉnh OEM được chứng nhận ISO 13485 (xử lý trên bản vẽ 2D/3D) đang trở thành tâm điểm của chuỗi cung ứng thiết bị y tế.

Tóm lại, đặc điểm xác định của kim tạo tiếng vang là: kim đâm thông thường có đặc tính siêu âm-siêu âm thông qua sửa đổi cấu trúc vi mô bề mặt hoặc lớp phủ polyme vi bọt, biến nó thành một-"dụng cụ đâm thủng có thể nhìn thấy" có thể theo dõi theo thời gian thực cho các thủ tục can thiệp có hướng dẫn-siêu âm-một vật tư tiêu hao cơ bản không thể thiếu cho chẩn đoán và điều trị xâm lấn tối thiểu có độ chính xác hiện đại.