Официальный релиз достижений

Как разработчик и производитель основных технологий эхо-игл, мы официально представляем душу, определяющую их ультразвуковую видимость -, запатентованную технологию полимерного микропузырькового покрытия. Преодолевая ограничения традиционной модификации поверхности, мы точно настраиваем рецептуры полимеров и процессы инкапсуляции микропузырьков для создания композитного покрытия толщиной 10–30 мкм на поверхностях игл, содержащего миллионы запечатанных микропузырьков одинакового размера (1–5 мкм). Это покрытие повышает интенсивность ультразвукового эха игл из нержавеющей стали более чем на 20 дБ, обеспечивая высококонтрастную визуализацию на фоне сложных тканей и образуя незаменимую основу визуальной навигации для интервенционных процедур под ультразвуковым контролем.

Предыстория исследований и разработок и основные болевые точки

При пункции под ультразвуковым контролем обычные металлические иглы производят слабые, диффузные эхо-сигналы из-за их гладкой поверхности и акустического импеданса, близкого к окружающим тканям, что часто проявляется на сонограммах в виде слабых прерывистых призрачных линий. Иглы легко исчезают с ультразвуковых изображений, особенно при глубоких проколах, введении под низким углом или в случаях с соседними гиперэхогенными структурами (например, фасциями, жиром). Хирургам приходится полагаться на косвенные признаки (например, смещение тканей) или повторное зондирование, что серьезно снижает показатели успеха первого прохождения, точность и безопасность, продлевает время операции и увеличивает дискомфорт пациента и риск осложнений. Клинически существует острая потребность в пункционных иглах, которые четко маркируют себя, как маяки под воздействием ультразвука.

Основные технологические инновации

Наши инновации заключаются в разработке материалов и точном процессе нанесения покрытия.матричное покрытие из микропузырьков:

• Многофазная композитная полимерная системаПокрытие представляет собой не один материал, а тщательно разработанную композитную систему. В матрице используются биосовместимые полимеры медицинского назначения на основе полиуретана или кремния с сильной адгезией к металлу, обеспечивающие механическую прочность и сцепление покрытия. Ядро визуализации состоит из миллионов запечатанных микропузырьков, равномерно распределенных внутри матрицы; газ, запечатанный внутри (например, воздух, азот), создает большое несовпадение акустического импеданса с окружающими тканями/жидкостями, генерируя сильное эхо. Специальные силановые связующие агенты действуют как усилители интерфейса, образуя прочные химические связи между поверхностями из нержавеющей стали и полимерными матрицами, предотвращая отслаивание покрытия после многократных проколов, изгибов и стерилизации под высоким давлением.
• Точный контроль размера и распределения микропузырьковМы используем комбинированный процесс вспенивания и механического эмульгирования на месте. За счет точного регулирования вязкости форполимера, типа и концентрации пенообразователя, а также силы сдвига эмульгирования диаметр микропузырьков строго контролируется в пределах 1–5 мкм. Эти микропузырьки, намного меньшие, чем длина волны ультразвука, производят интенсивное рэлеевское рассеяние, действуя как идеальные источники обратного рассеяния. Между тем, специальная конструкция каналов потока обеспечивает очень равномерное распределение пузырьков по поперечному сечению покрытия и продольным направлениям, устраняя слепые зоны визуализации.
• Прецизионный процесс нанесения покрытия и отвержденияМетоды микродозирования или окунания с компьютерным управлением позволяют равномерно наносить полимерные суспензии, содержащие микропузырьки, на вращающиеся иглы. Затем выполняется поэтапное отверждение при точно контролируемой температуре и влажности. Этот процесс обеспечивает полное сшивание для оптимальных механических характеристик, предотвращая при этом слияние, выход или разрыв микропузырьков, обеспечивая стабильный размер и распределение.

Механизмы действия

Его основной принцип работы основан на активном усилении ультразвуковых эхо-сигналов посредствомрассогласование акустических импедансов и эффекты многократного рассеяния. Ультразвуковая визуализация по существу обнаруживает эхо, отраженное от границ тканей. Обычные гладкие металлические поверхности создают зеркальное отражение, при этом эхо-сигналы принимаются только перпендикулярно датчику, что приводит к слабым сигналам. Наше покрытие из микропузырьков создает четкие акустические границы: миллионы микропузырьков действуют как бесчисленные крошечные акустические зеркала. Большая разница в импедансе между внутренним газом и окружающим полимером/тканью приводит к сильному обратному рассеянию падающих ультразвуковых волн. Равномерно распределенная матрица микропузырьков гарантирует, что обильные пузырьки располагаются вдоль траектории ультразвукового луча независимо от угла падения, рассеивая эхо-сигналы обратно к датчику. Особая толщина покрытия дополнительно вызывает конструктивную интерференцию между эхо-сигналами, отраженными от границы раздела покрытие-металл, и эхо-сигналами, рассеянными микропузырьками, усиливая общие эхо-сигналы. Следовательно, на экранах УЗИ иглы выглядят как непрерывные, яркие, четко очерченные гиперэхогенные линии.

Проверка эффективности

В ходе стандартизированных ультразвуковых фантомных тестов наши эхо-иглы достигли значительно более высоких показателей видимости (по оценке старших солологов вслепую), чем иглы без покрытия и коммерчески доступные альтернативы с покрытием при обычно используемых ультразвуковых частотах 5–12 МГц. В экспериментах по моделированию пункции тканей хирурги подтвердили, что введение целевой иглы с нашими эхо-иглами происходит на 35 % быстрее, а количество попыток пункции на 50 % меньше. Опубликованные клинические исследования показывают, что при катетеризации внутренней яремной вены под ультразвуковым контролем наши эхо-иглы повышают вероятность успеха первой пункции с 78 % до 96 %, заметно снижая такие осложнения, как случайная пункция артерии. При глубокой биопсии тканей (например, трансректальная биопсия простаты) полная видимость иглы позволяет хирургам точно корректировать траектории, избегая кровеносных сосудов и нервов, повышая точность отбора проб и снижая риск кровотечения.

Стратегия и философия исследований и разработок

Мы твердо верим:В интервенционном УЗИ видеть означает контролировать.Наша стратегия исследований и разработок предполагает междисциплинарную интеграцию, глубоко объединяющую науку о полимерных материалах, акустическую физику и точное производство. Выходя за рамки базовой обработки поверхности, мы стремимся проектировать и создавать функциональные интерфейсы с оптимальными акустическими свойствами на молекулярном уровне. Мы стремимся не просто сделать иглы видимыми, но и превратить их в четкие маркеры, которые невозможно не заметить на ультразвуковых изображениях.

Перспективы на будущее

Двигаясь вперед, мы будем продвигаться кинтеллектуальная визуализация и функционально интегрированные покрытия. Направления исследований включают разработку акустически чувствительных покрытий с настраиваемой эхогенностью с помощью ультразвукового механического индекса (MI): скрытый режим с низким MI для уменьшения артефактов и яркий режим с высоким MI для точной локализации; терапевтические покрытия, наполненные микропузырьками контрастного вещества, которые высвобождают местные лекарства при разрыве высокоэнергетическим ультразвуком после установки иглы; Покрытия для визуализации, зависящие от направления, которые указывают вращательную ориентацию иглы на сонограммах. Наша цель — превратить эхо-иглы из инструментов пассивной визуализации в интеллектуальные интервенционные терминалы, которые взаимодействуют с ультразвуковыми устройствами и передают многомерную информацию.