งานวิจัยพิเศษเกี่ยวกับการผ่าตัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิกการผ่าตัด: จากหลักการทำงานไปจนถึงนวัตกรรมผลิตภัณฑ์

วิวัฒนาการของเครื่องมือผ่าตัดสามารถอธิบายได้ว่าเป็นมหากาพย์ จากยุคป่าเถื่อนโบราณจนถึงยุคของทองแดงและเหล็กไปจนถึงการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีที่ทันสมัยเช่นมีดไฟฟ้าความถี่สูงมีดอัลตราโซนิกมีดเลเซอร์และมีดโปรตอนทุกวันนี้ ความเร็วของการพัฒนานี้น่าทึ่ง

ในบรรดาเครื่องมือการผ่าตัดหลายครั้งมีดผ่าตัดอัลตราโซนิกโดดเด่นด้วยข้อได้เปรียบที่เป็นเอกลักษณ์ ไม่เพียง แต่มีหลายฟังก์ชั่นเช่นการตัดการแข็งตัวการแยกและการลาก แต่ยังได้รับการยกย่องอย่างสูงสำหรับลักษณะของมันเช่นการตัดอย่างรวดเร็วมีเลือดออกน้อยลงและควันน้อยลง ในการผ่าตัดมันเป็นเหมือนอัศวินในชุดเกราะโบกดาบในมือของเขาเพื่อกำจัดความเจ็บปวดสำหรับผู้ป่วย

ต่อไปเราจะสำรวจในเชิงลึกเกี่ยวกับหลักการทำงานการใช้งานทางคลินิกโครงสร้างผลิตภัณฑ์และปัญหาทางเทคนิคของมีดผ่าตัดอัลตราโซนิกรวมถึงนวัตกรรมทางเทคโนโลยีและทิศทางการพัฒนาในอนาคต ฉันหวังว่าจากการวิจัยพิเศษนี้เราสามารถมีความเข้าใจที่ครอบคลุมมากขึ้นเกี่ยวกับเสน่ห์ของมีดผ่าตัดอัลตราโซนิกและตำแหน่งที่ขาดไม่ได้ในการผ่าตัด

ในปี 1967 ดร. เคลแมนพัฒนาอุปกรณ์อิมัลชันอัลตราโซนิกเครื่องแรกของโลกด้วยนวัตกรรมของพลังงานอัลตราโซนิก สิ่งประดิษฐ์ที่ก้าวหน้านี้ให้การสนับสนุนที่แข็งแกร่งสำหรับการรักษาความร้าวฉานและการทำให้เป็นอิมัลชันของเลนส์ตา ด้วยการถือกำเนิดของปี 1980 สนามแอปพลิเคชันของมีดผ่าตัดอัลตราโซนิกค่อยๆขยายไปสู่อุตสาหกรรมการทำศัลยกรรมพลาสติก ในปี 1992 ผู้เชี่ยวชาญด้านคลินิกชาวอเมริกันสองคนกล้าหาญพอที่จะคิดค้นและเป็นผู้นำในการแนะนำผลิตภัณฑ์มีดผ่าตัดอัลตราโซนิกของอัลตร้าซิสเซชั่นในการผ่าตัดผ่านกล้องซึ่งเปิดโอกาสให้ตลาดที่กว้างขึ้น เพื่อตอบสนองความต้องการทางคลินิกที่แตกต่างกันในรูปแบบต่าง ๆ ของผลิตภัณฑ์มีดผ่าตัดอัลตราโซนิกได้เกิดขึ้นเช่นมีดผ่าตัดเนื้อเยื่อเนื้อเยื่อซอฟท์, มีดผ่าตัดกระดูกอัลตราโซนิกและมีดผ่าตัดดูดอิมัลชันอัลตราโซนิก บทความนี้จะมุ่งเน้นไปที่การแนะนำของผ่าตัดเนื้อเยื่อเนื้อเยื่ออ่อนการผ่าตัด (ตัวย่อเป็น "scalpels อัลตราโซนิก")

1.1 หลักการแปลงพลังงาน
ฟังก์ชั่นหลักของแหล่งจ่ายไฟอัลตราโซนิกคือการแปลงสัญญาณไฟฟ้า AC แบบดั้งเดิมอย่างมีประสิทธิภาพให้เป็นสัญญาณไฟฟ้าความถี่อัลตราโซนิกเป็นพื้นฐานสำหรับการส่งออกพลังงาน ในกระบวนการแปลงนี้ทรานสดิวเซอร์อัลตราโซนิกมีบทบาทสำคัญ มันตั้งอยู่ในหน่วยการสั่นสะเทือนของอัลตราโซนิกและสามารถแปลงสัญญาณไฟฟ้าความถี่อัลตราโซนิกให้เป็นการสั่นสะเทือนเชิงกลความถี่สูง ต่อจากนั้นผ่านการขยายของฮอร์นอัลตราโซนิกหัวใบมีดสามารถส่งออกการสั่นสะเทือนเชิงกลความถี่อัลตราโซนิกด้วยแอมพลิจูดเฉพาะ การสั่นสะเทือนนี้เป็นกุญแจสำคัญในการตัดและการแข็งตัวของมีดอัลตราโซนิก

1.2 หลักการตัดและการแข็งตัว
หัวใบมีดอัลตราโซนิกสั่นสะเทือนที่ความถี่เฉพาะ เมื่อสัมผัสกับเซลล์เนื้อเยื่อของเหลวในเซลล์กลายเป็นไอทำให้พันธะไฮโดรเจนโปรตีนแตกทำให้เซลล์สลายตัวและฟิวส์ซ้ำ ต่อจากนั้นเนื้อเยื่อจะถูกตัดในสถานะแข็งตัว ในกระบวนการตัดหลอดเลือดการสั่นสะเทือนเชิงกลของหัวใบมีดอัลตราโซนิกโต้ตอบกับโปรตีนเนื้อเยื่อเพื่อสร้างความร้อนซึ่งจะทำลายโครงสร้างคอลลาเจนในเนื้อเยื่อบรรลุการแข็งตัวของโปรตีนและการปิดหลอดเลือดและบรรลุวัตถุประสงค์ของการแข็งตัวของเลือด

(1) ผลทางกล

ภายใต้การกระทำของอัลตร้าซาวด์ที่มีความเข้มของเสียงปานกลางเนื้อเยื่อจะสร้างการสั่นสะเทือนแบบยืดหยุ่น เมื่อความเข้มของเสียงเพิ่มขึ้นเมื่อการสั่นสะเทือนเชิงกลของเนื้อเยื่อเกินขีด จำกัด ที่ยืดหยุ่นมันจะแตกหรือถูกบดขยี้ เมื่อตัดเนื้อเยื่ออ่อนแอมพลิจูดขั้นต่ำที่ต้องการโดยหัวใบมีดผ่าตัดคือ40μmในขณะที่ osteotomy หัวใบมีดจำเป็นต้องส่งออกแอมพลิจูดมากกว่า100μm

(2) ผลทางความร้อน

ความร้อนเป็นปัจจัยสำคัญในการบรรลุการแข็งตัวของเนื้อเยื่อและการแข็งตัวของเลือด ซึ่งรวมถึงพลังงานความร้อน viscoelastic ภายในเนื้อเยื่อและความร้อนที่เกิดจากแรงเสียดทานระหว่างใบมีดและเนื้อเยื่อ

(3) เอฟเฟกต์โพรงอากาศ

ฟองสบู่ Cavitation สร้างอุณหภูมิสูงและแรงดันสูงในเวลาอันสั้นในขณะที่ปล่อยคลื่นช็อตและเครื่องบินไอพ่นซึ่งอิมัลซิไฟเออร์และชิ้นส่วนเนื้อเยื่อ เมื่อปลายการสั่นสะเทือนความถี่สูงของมีดอัลตราโซนิกถูกวางไว้บนเนื้อเยื่ออ่อนเช่นเนื้อเยื่อไขมันและเนื้อเยื่อถุงอุณหภูมิภายในเซลล์เนื้อเยื่ออ่อนรอบใบมีดจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ เมื่ออุณหภูมิถึงจุดเดือดของน้ำในเซลล์น้ำในเซลล์จะกลายเป็นไอและเพิ่มปริมาณทำให้เซลล์แตก ก๊าซจำนวนมากที่ปล่อยออกมาหลังจากการแตกของเซลล์ช่วยในการขยายชั้นเนื้อเยื่อซึ่งอำนวยความสะดวกในการผ่าตัดภายใต้แนวคิดของ "กายวิภาคเมมเบรน" ของอวัยวะสมัยใหม่

1.3 การเปรียบเทียบมีดผ่าตัดชนิดต่างๆ
ในระหว่างการดำเนินการมันเป็นสิ่งสำคัญในการเลือกมีดผ่าตัดที่เหมาะสม ต่อไปเราจะเปรียบเทียบมีดผ่าตัดประเภทต่าง ๆ รวมถึงมีดผ่าตัดแบบดั้งเดิมมีดเลเซอร์มีดไมโครเวฟและมีดอัลตราโซนิกเพื่อช่วยให้คุณเข้าใจข้อดีและข้อเสียของพวกเขาได้ดีขึ้น

จากมุมมองของการใช้งานทางคลินิกมีดผ่าตัดอัลตราโซนิกทำงานได้ดีในการตัดเนื้อเยื่ออ่อนโดยเฉพาะอย่างยิ่งในสถานการณ์การผ่าตัดที่ต้องมีการควบคุมเลือดออกอย่างแม่นยำและลดความร้อนจากความร้อน มันมักจะใช้ในการปิดหลอดเลือดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 3 มม. หรือน้อยกว่าและบางครั้งก็สามารถจัดการหลอดเลือดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 5 มม. หรือน้อยกว่า อย่างไรก็ตามสำหรับเส้นเลือดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 5 มม. หรือมากกว่าแพทย์มักจะใช้การปิดเรือขนาดใหญ่คลิป ligation หรือเย็บแผล ligation นอกจากนี้มีดผ่าตัดอัลตราโซนิกไม่เพียง แต่เหมาะสำหรับการผ่าตัดแบบเปิดเท่านั้น แต่ยังใช้กันอย่างแพร่หลายในการผ่าตัดผ่านกล้องและมีบทบาทสำคัญในการผ่าตัดหลายแผนกในหลายแผนกเช่นการผ่าตัดทั่วไปนรีเวชวิทยาระบบทางเดินปัสสาวะการผ่าตัดทรวงอกการผ่าตัดศีรษะและคอ
ผลิตภัณฑ์ผ่าตัดอัลตราโซนิกการผ่าตัดทั่วไปโดยทั่วไปรวมถึงโฮสต์และอุปกรณ์เสริมต่างๆ ในบรรดาอุปกรณ์เสริมเหล่านี้ทรานสดิวเซอร์เป็นองค์ประกอบสำคัญซึ่งรับผิดชอบในการแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานอัลตราโซนิก หัวมีดผ่าตัดอัลตราโซนิกซึ่งเป็นส่วนที่สัมผัสกับเนื้อเยื่อโดยตรงการออกแบบครอบคลุมส่วนประกอบที่สำคัญเช่นด้ามจับแกนนำคลื่นและ cannula นอกจากนี้สวิตช์เท้าและอุปกรณ์ควบคุมด้วยตนเองบนหัวมีดผ่าตัดทำงานร่วมกันเพื่อให้ได้การควบคุมพลังงานเอาท์พุทที่แม่นยำของโฮสต์

มือจับต่าง ๆ ของหัวมีดผ่าตัดอัลตราโซนิกรวมถึงประเภทแคลมป์ประเภทที่จับและประเภทกรรไกร
ความยาวมาตรฐานของแถบมีดอัลตราโซนิกมักจะเป็น 23 ซม., 36 ซม. หรือ 45 ซม. นอกจากนี้ปลายของใบมีดมีโครงสร้างทางสัณฐานวิทยาที่หลากหลายเช่นกรรไกรอเนกประสงค์กรรไกรอเนกประสงค์โค้งมีดปอกโค้งตะขอแยกและลูกบอลเลือดออก แพทย์สามารถเลือกที่จับที่เหมาะสมความยาวของใบมีดและรูปร่างใบมีดที่เหมาะสมตามความต้องการเฉพาะของการผ่าตัดเพื่อปรับให้เข้ากับการผ่าตัดประเภทต่าง ๆ และกลุ่มผู้ป่วยเช่นผู้ป่วยโรคอ้วนการผ่าตัดผ่านกล้องทั่วไปการผ่าตัดผ่านกล้องและการผ่าตัดผิวเผิน

3.1 เครื่องกำเนิดไฟฟ้าอัลตราโซนิก (โฮสต์)
เครื่องกำเนิดไฟฟ้าอัลตราโซนิกหรือที่เรียกว่าแหล่งจ่ายไฟอัลตราโซนิกเป็นอุปกรณ์ที่ออกแบบมาเป็นพิเศษเพื่อสร้างและส่งสัญญาณไฟฟ้าความถี่อัลตราโซนิกไปยังตัวแปลงสัญญาณอัลตราโซนิก ตามหลักการทำงานเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอัลตราโซนิกสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท: วงจรอะนาล็อกและวงจรดิจิตอล ในปัจจุบันเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอัลตราโซนิกวงจรดิจิตอลมีตำแหน่งที่โดดเด่นในการใช้งานจริงเนื่องจากประสิทธิภาพการแปลงพลังงานที่ยอดเยี่ยม

ในฐานะที่เป็นองค์ประกอบหลักของระบบอัลตราโซนิกประสิทธิภาพของเครื่องกำเนิดอัลตราโซนิกส่งผลโดยตรงต่อเอฟเฟกต์การทำงานของระบบทั้งหมด ตามหลักการทำงานที่แตกต่างกันเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอัลตราโซนิกสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท: วงจรอะนาล็อกและวงจรดิจิตอล ในตลาดปัจจุบันเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอัลตราโซนิกดิจิตอลได้กลายเป็นตัวเลือกที่สำคัญเนื่องจากประสิทธิภาพการแปลงพลังงานที่ยอดเยี่ยมและความมั่นคง

โมดูลฮาร์ดแวร์หลักของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอัลตราโซนิกวงจรดิจิตอลรวมถึงเครื่องกำเนิดสัญญาณวงจรแอมพลิฟายเออร์กำลังวงจรการจับคู่ความต้านทานและวงจรข้อเสนอแนะ ในระหว่างการทำงานของทรานสดิวเซอร์อัลตราโซนิกการเปลี่ยนแปลงความต้านทานจะเกิดขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ซึ่งเกี่ยวข้องกับการปรับขนาดความต้านทานและความถี่เรโซแนนท์ เพื่อให้แน่ใจว่าโหลดสามารถได้รับพลังงานสูงสุดความต้านทานแหล่งจ่ายไฟจะต้องสอดคล้องกับความต้านทานการโหลด ดังนั้นแหล่งจ่ายไฟอัลตราโซนิกจึงจำเป็นต้องมีความสามารถในการติดตามความถี่ในการทำงานของทรานสดิวเซอร์อัลตราโซนิกและส่งสัญญาณสัญญาณพลังงานของความถี่ที่สอดคล้องกัน

(2) ความท้าทายทางเทคนิค - การปรับเนื้อเยื่อ

ในระหว่างการดำเนินการเนื่องจากความแตกต่างของพื้นผิวของเนื้อเยื่อตัดและแข็งตัวการโหลดจะเปลี่ยนแบบไดนามิกซึ่งจะทำให้ความถี่ในการทำงานและแอมพลิจูดเอาท์พุทของทรานสดิวเซอร์อัลตราโซนิกเปลี่ยน หากแหล่งจ่ายไฟไม่สามารถติดตามความถี่ในเวลาที่จะไปถึงสถานะเรโซแนนท์ประสิทธิภาพการแปลงพลังงานของทรานสดิวเซอร์จะลดลงอย่างมีนัยสำคัญทำให้ทรานสดิวเซอร์ร้อนเกินไปซึ่งจะส่งผลต่อประสิทธิภาพของการดำเนินการ นอกจากนี้การควบคุมพลังงานเอาต์พุตที่ไม่เหมาะสมของแหล่งจ่ายไฟอัลตราโซนิกจะยืดเวลาที่ใช้ในการผ่าตัดอัลตราโซนิกเพื่อตัดเนื้อเยื่อและลดผลกระทบของการแข็งตัวของเลือด ดังนั้นเทคโนโลยีการควบคุมการติดตามอัตโนมัติความถี่ของแหล่งจ่ายไฟอัลตราโซนิกจึงมีความสำคัญต่อการรักษาเสถียรภาพ

การปรับตัวของเนื้อเยื่อนั่นคือการเปลี่ยนแปลงเอาต์พุตด้วยความต้านทานการโหลดเป็นเทคโนโลยีหลักของโฮสต์แหล่งจ่ายไฟอัลตราโซนิก ตัวอย่างมีดอัลตราโซนิกของจอห์นสันแอนด์จอห์นสันเป็นตัวอย่างระบบโฮสต์ใช้โหมดการตัดปุ่มเดียวและการแข็งตัวของเลือดซึ่งสามารถใช้งานเนื้อเยื่อต่างๆโดยอัตโนมัติโดยไม่ต้องใช้ตำแหน่งเกียร์ หลังจากกดปุ่มระบบจะส่งออกสามส่วนพลังงานของ "สูงต่ำ" เมื่อเวลาผ่านไป วิธีการควบคุมเอาท์พุทของแต่ละเซ็กเมนต์พลังงานนั้นแตกต่างกันและจะถูกปรับอย่างชาญฉลาดตามความต้านทานโหลดที่เก็บรวบรวมในเวลาจริง เทคโนโลยีนี้สามารถให้การสนับสนุนพลังงานอย่างต่อเนื่องอย่างชาญฉลาดและมีประสิทธิภาพ

หลังจากการสะสมข้อมูลทางคลินิกระยะยาวและการเพิ่มประสิทธิภาพมีดอัลตราโซนิกของจอห์นสันและจอห์นสันแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพที่ดีกว่าแบรนด์ในประเทศ

3.2 ทรานสดิวเซอร์อัลตราโซนิก
ทรานสดิวเซอร์อัลตราโซนิกซึ่งเป็นแกนกลางของหน่วยการสั่นสะเทือนอัลตราโซนิกมีหน้าที่ในการแปลงพลังงานไฟฟ้าความถี่อัลตราโซนิกอย่างมีประสิทธิภาพเป็นพลังงานเชิงกลความถี่สูง กระบวนการนี้จะขยายแอมพลิจูดและรวบรวมพลังงานผ่านก้านแอมพลิจูดและในที่สุดก็ส่งพลังงานไปยังหัวมีดได้อย่างแม่นยำ ในปัจจุบันทรานสดิวเซอร์อัลตราโซนิกกระแสหลักในตลาดสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท: ทรานสดิวเซอร์ piezoelectric และ transducers magnetostrictive

ด้วยความนิยมของวัสดุเซรามิก piezoelectric ทรานสดิวเซอร์ magnetostrictive ค่อยๆถูกแทนที่ด้วยทรานสดิวเซอร์อัลตราโซนิกแบบ piezoelectric และยังคงใช้เฉพาะในบางสาขาพิเศษ ในปัจจุบันทรานสดิวเซอร์ piezoelectric ได้กลายเป็นตัวเลือกหลักในตลาด ต่อไปเราจะสำรวจหลักการหลักและโครงสร้างของทรานสดิวเซอร์ piezoelectric ในเชิงลึก

(1) หลักการทำงานของทรานสดิวเซอร์ piezoelectric - piezoelectric effect

เมื่อวัสดุ piezoelectric ถูกเปลี่ยนรูปโดยความเครียดเชิงกลการจัดเรียงพิเศษของอะตอมในตาข่ายของพวกเขาจะนำไปสู่การเกิดขึ้นของโพลาไรเซชันซึ่งจะสร้างความแตกต่างที่อาจวัดได้ในวัสดุทั้งหมดซึ่งเรียกว่าผลบวก piezoelectric ในทางตรงกันข้ามหากแรงดันไฟฟ้าถูกนำไปใช้กับพื้นผิวของวัสดุ piezoelectric วัสดุจะถูกทำให้ผิดรูปโดยสนามไฟฟ้าซึ่งเรียกว่าผลแบบผกผัน piezoelectric ขนาดและทิศทางของการเสียรูปขึ้นอยู่กับทิศทางของสนามไฟฟ้าทิศทางโพลาไรซ์ของวัสดุและวิธีการเชื่อมต่อกับโครงสร้างที่อยู่ติดกัน ซึ่งหมายความว่าวัสดุ piezoelectric มีฟังก์ชั่นของการแปลงพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้าและแปลงพลังงานไฟฟ้ากลับเป็นพลังงานเชิงกล ในมีดผ่าตัดอัลตราโซนิกคุณลักษณะนี้ช่วยให้ผลึก piezoelectric สามารถแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานเชิงกลอย่างมีประสิทธิภาพผ่านเอฟเฟกต์ piezoelectric ผกผัน

(2) การวิเคราะห์โครงสร้างของทรานสดิวเซอร์ piezoelectric

ต่อไปเราจะเข้าใจโครงสร้างภายในของทรานสดิวเซอร์ piezoelectric
การใช้ทรานสดิวเซอร์อัลตราโซนิกเซรานิกแบบแซนวิชแบบแซนวิชเป็นตัวอย่างส่วนประกอบหลักของมันรวมถึงแผ่นเซรามิกแบบเพียโซอิเล็กทริก, ฝาครอบด้านหน้าโลหะ, ฝาครอบด้านหลังโลหะ, แผ่นอิเล็กโทรดโลหะและสลักเกลียว ในแง่ของการออกแบบฝาครอบด้านหน้ามักจะทำจากโลหะอ่อนเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการส่งผ่านของคลื่นอัลตราโซนิกในขณะที่ฝาหลังทำจากโลหะหนักเพื่อให้แน่ใจว่าความเสถียรของทรานสดิวเซอร์
(3) วัสดุ piezoelectric

วัสดุ Piezoelectric สามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท: วัสดุ piezoelectric อนินทรีย์และวัสดุ piezoelectric อินทรีย์ ในหมู่พวกเขาวัสดุ piezoelectric อนินทรีย์จะถูกแบ่งออกเป็นผลึก piezoelectric (เช่นผลึกเดี่ยว piezoelectric) และเซรามิก piezoelectric (วัสดุสังเคราะห์) เซรามิก Piezoelectric มีคุณสมบัติเชิงกลที่ยอดเยี่ยมความเฉื่อยทางเคมีและการผลิตที่เรียบง่าย พวกเขาสามารถสร้างความยืดหยุ่นให้กับรูปร่างและขนาดต่าง ๆ และทิศทางโพลาไรเซชันสามารถเลือกได้อย่างอิสระทำให้พวกเขาเป็นตัวเลือกที่เหมาะสำหรับการผลิตทรานสดิวเซอร์ ด้วยเหตุนี้เซรามิก piezoelectric จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในสาขาทรานสดิวเซอร์

วัตถุดิบหลักสำหรับการทำเซรามิก piezoelectric ได้แก่ แบเรียมไททาเนต, zirconate titanate ตะกั่วและลิเธียม niobate วัสดุเหล่านี้แสดงความสามารถในการผลิตพลังงานสูงกว่าวัสดุธรรมชาติจำนวนมาก ในหมู่พวกเขาตะกั่ว zirconate titanate (PZT) เป็นวัตถุดิบที่ใช้กันมากที่สุดในการผลิตเซรามิก piezoelectric มันถูกสังเคราะห์จากตะกั่วและเซอร์โคเนียมภายใต้อุณหภูมิสูง ผู้ผลิตมีดอัลตราโซนิกเชิงพาณิชย์เช่น Johnson & Johnson มักจะใช้เซรามิก PZT-8 piezoelectric อย่างไรก็ตาม บริษัท ที่แตกต่างกันจะเลือกวัสดุ P8 ที่มีพารามิเตอร์ประสิทธิภาพที่แตกต่างกัน (เช่นค่าคงที่ไดอิเล็กตริกสัมพัทธ์การสูญเสียอิเล็กทริกและค่าสัมประสิทธิ์การมีเพศสัมพันธ์ทางไฟฟ้า) ตามลักษณะของทรานสดิวเซอร์ของตนเอง

(4) ความท้าทายทางเทคนิค

ความเร็วในการตัดและการแข็งตัวของมีดอัลตราโซนิกได้รับผลกระทบจากปัจจัยหลายอย่างรวมถึงประสิทธิภาพการแปลงด้วยไฟฟ้าของทรานสดิวเซอร์การสูญเสียทางกลและประสิทธิภาพการส่งผ่านของท่อนำคลื่นอัลตราโซนิกและเสถียรภาพของระบบมีดอัลตราโซนิก การปรับปรุงตัวชี้วัดหลักของทรานสดิวเซอร์และทำให้มั่นใจได้ว่าพลังงานอัลตราโซนิกสามารถส่งผ่านอย่างมีประสิทธิภาพและคงที่ไปยังปลายใบมีดเป็นกุญแจสำคัญในการเพิ่มประสิทธิภาพระบบเครื่องกลของมีดอัลตราโซนิก วัสดุเซรามิก piezoelectric ประสิทธิภาพสูงมีบทบาทสำคัญในกระบวนการนี้

วัสดุเซรามิก piezoelectric คุณภาพสูงควรมีปัจจัยคุณภาพเชิงกลสูงสัมประสิทธิ์ piezoelectric สูงค่าสัมประสิทธิ์การเชื่อมต่อทางไฟฟ้าไฟฟ้าสูงการสูญเสียอิเล็กทริกต่ำและประสิทธิภาพที่มั่นคง (เช่นอุณหภูมิและความเสถียรความถี่) ผ่านการดัดแปลงยาสลบการพัฒนาหลายองค์ประกอบและการเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการเตรียมวัสดุเซรามิกสามารถควบคุมคุณสมบัติของวัสดุได้อย่างละเอียด ในปัจจุบันผู้ผลิตส่วนใหญ่เลือกที่จะซื้อเซรามิก piezoelectric จากผู้ผลิตต้นน้ำทั้งในและต่างประเทศ แต่ผู้ผลิตบางรายก็มีความสามารถในการพัฒนางานวิจัยของตนเอง

3.3 แอมพลิจูดหม้อแปลง
ในระบบการสั่นสะเทือนอัลตราโซนิกหม้อแปลงแอมพลิจูดมีบทบาทสำคัญ เนื่องจากแอมพลิจูดการสั่นสะเทือนที่เกิดจากพื้นผิวการแผ่รังสีของทรานสดิวเซอร์อัลตราโซนิกมีขนาดเล็กมักจะอยู่ที่ความถี่ในการทำงานของ 20kHz แอมพลิจูดของมันจึงอยู่ห่างออกไปเพียงไม่กี่ไมครอน ดังนั้นจึงมีการแนะนำหม้อแปลงแอมพลิจูดซึ่งสามารถขยายการกระจัดและความเร็วในการเคลื่อนไหวของอนุภาคการสั่นสะเทือนเชิงกลอย่างมีประสิทธิภาพรวมพลังงานอัลตราโซนิกในพื้นที่ขนาดเล็กและทำให้เกิดผลการรวบรวมพลังงาน นอกจากนี้หม้อแปลงแอมพลิจูดยังทำหน้าที่เป็นหม้อแปลงอิมพีแดนซ์เชิงกลการจับคู่ความต้านทานระหว่างทรานสดิวเซอร์และโหลดเพื่อให้แน่ใจว่าพลังงานอัลตราโซนิกสามารถส่งได้อย่างมีประสิทธิภาพจากทรานสดิวเซอร์ไปยังปลายโหลด

3.4 หัวมีดผ่าตัดอัลตราโซนิก
หัวมีดผ่าตัดอัลตราโซนิกซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญประกอบด้วยส่วนประกอบที่แม่นยำเช่นด้ามจับแกนนำคลื่น (เช่นก้าน) และแขนเสื้อ ในหมู่พวกเขาก้านเป็นแกนหลักของหัวมีดผ่าตัดและการเลือกวัสดุและระดับกระบวนการเกี่ยวข้องโดยตรงกับความเสี่ยงของการแตกของมีดผ่าตัด ในปัจจุบันโลหะผสมไทเทเนียมได้รับการสนับสนุนสำหรับอิมพีแดนซ์อะคูสติกต่ำความแข็งแรงแรงดึงสูงและน้ำหนักเบาและโลหะผสม TC4 (TI-6AL-4V) เป็นสิ่งที่ดีที่สุดในหมู่พวกเขา TC4 Titanium Alloy ไม่เพียง แต่มีข้อดีของทั้งคู่และโลหะผสมไทเทเนียม - พลาสติกที่ยอดเยี่ยมและความแข็งแรงทางความร้อน แต่ยังสามารถทำงานได้เป็นเวลานานที่ 400 องศาและมีความต้านทานต่อการกัดกร่อนของน้ำทะเลที่ดีเยี่ยม นอกจากนี้กระบวนการผลิตนั้นง่ายและสามารถเสริมสร้างความแข็งแกร่งได้ด้วยการเชื่อมการขึ้นรูปร้อนและเย็นการดับและการรักษาอายุทำให้ก้านทั้งแข็งแรงและทนทาน อย่างไรก็ตามค่าใช้จ่ายสูงของวัสดุโลหะผสมไทเทเนียมที่นำเข้ายังคงเป็นสิ่งที่ท้าทายและผู้ผลิตกำลังมองหาทางเลือกในประเทศเพื่อลดต้นทุนการผลิต

4.1 ตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพที่สำคัญ
ในการใช้งานทางคลินิกตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพของมีดผ่าตัดอัลตราโซนิกได้รับความสนใจอย่างกว้างขวาง ตัวชี้วัดเหล่านี้ครอบคลุมแง่มุมต่าง ๆ เช่นเอฟเฟกต์การปิดหลอดเลือด, ประสิทธิภาพการปิดการตัด, ช่วงความเสียหายทางความร้อน, ความสามารถในการตัดและการแยกอย่างละเอียด, แรงหนีบและการต่อต้านการยึดเกาะ ในหมู่พวกเขาประสิทธิภาพการตัดและผลการปิดหลอดเลือดถือเป็นตัวชี้วัดหลักมากที่สุดซึ่งส่งผลโดยตรงต่อผลการผ่าตัดและความปลอดภัย ในขณะเดียวกันมาตรฐานอุตสาหกรรมและแนวทางที่เกี่ยวข้องยังมีวิธีการประเมินและมาตรฐานที่ชัดเจนสำหรับตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพเหล่านี้

4.2 ปัญหาทางคลินิกทั่วไป
ในการใช้งานทางคลินิกเราพบว่าผลิตภัณฑ์มีดผ่าตัดอัลตราโซนิกในตลาดโดยทั่วไปมีปัญหาดังต่อไปนี้: ประการแรกผลการแข็งตัวมักจะไม่เหมาะ ประการที่สองเนื้อเยื่ออ่อนที่แผลได้รับความเสียหายได้ง่ายจากความร้อนส่งผลให้ล้มเหลวในการปิดตามปกติการตัดความล้มเหลวหรือการแตกของใบมีด; นอกจากนี้ยังมีความเสี่ยงที่สิ่งแปลกปลอมอาจถูกทิ้งไว้ในร่างกายเช่นการไหลของแผ่นเนื้อเยื่อหรือส่วนประกอบภายในของการไหลของผลิตภัณฑ์ ปัญหาเหล่านี้เกิดขึ้นด้วยเหตุผลหลายประการมักเกี่ยวข้องกับงานประสานงานของส่วนประกอบหลายอย่างของระบบมีดผ่าตัดอัลตราโซนิก นอกเหนือจากการดำเนินงานทางคลินิกที่ไม่เหมาะสมข้อบกพร่องทางเทคนิคหรือกระบวนการของส่วนประกอบใด ๆ อาจส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพโดยรวมของมีดผ่าตัดอัลตราโซนิก

ในการใช้งานทางคลินิกเรามักจะเผชิญกับความเสี่ยงต่อไปนี้ที่เกิดจากผลิตภัณฑ์มีดผ่าตัดอัลตราโซนิก: ครั้งแรกเนื่องจากผลการแข็งตัวของเลือดไม่ดีอาจมีเลือดออกหลังผ่าตัด ประการที่สองเนื้อเยื่ออ่อนที่แผลอาจไม่สามารถปิดได้ตามปกติเนื่องจากความเสียหายทางความร้อนซึ่งอาจนำไปสู่ผลกระทบร้ายแรงเช่นการตัดความล้มเหลวหรือการแตกของใบมีด นอกจากนี้ยังมีความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้นได้ว่าสิ่งแปลกปลอมอาจถูกทิ้งไว้ในร่างกายเช่นแผ่นกระดาษทิชชู่หรือ

ในการใช้งานทางคลินิกเรามักจะเผชิญกับความเสี่ยงต่อไปนี้ที่เกิดจากผลิตภัณฑ์มีดผ่าตัดอัลตราโซนิก: ครั้งแรกเนื่องจากผลการแข็งตัวของเลือดไม่ดีอาจมีเลือดออกหลังผ่าตัด ประการที่สองเนื้อเยื่ออ่อนที่แผลอาจไม่ถูกปิดตามปกติเนื่องจากความเสียหายทางความร้อนซึ่งอาจนำไปสู่ผลกระทบร้ายแรงเช่นการตัดล้มเหลวหรือมีดผ่าตัดหัก นอกจากนี้ยังมีความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้นได้ว่าสิ่งแปลกปลอมอาจถูกทิ้งไว้ในร่างกายเช่นแผ่นเนื้อเยื่อที่ตกลงมาหรือส่วนประกอบภายในของผลิตภัณฑ์ที่ตกลงมา การมีอยู่ของความเสี่ยงเหล่านี้ไม่เพียง แต่ส่งผลกระทบต่อผลกระทบทางคลินิกของมีดผ่าตัดอัลตราโซนิก แต่ยังอาจคุกคามความปลอดภัยของผู้ป่วย
ดังนั้นในการดำเนินงานทางคลินิกเราจำเป็นต้องระมัดระวังโดยเฉพาะอย่างยิ่งเกี่ยวกับความเสี่ยงเหล่านี้และใช้มาตรการป้องกันที่สอดคล้องกันเพื่อให้แน่ใจว่าความปลอดภัยของผู้ป่วยและความคืบหน้าของการดำเนินงานที่ราบรื่น