האתגר של שינוי מוביל במכשירים רפואיים בלתי ניתנים להשתלות

מכשירים רפואיים מותאמים כגון קוצרים, קרדיודורטר-defibrillators (ICDs), ונוירויים גמישים מסתמכים על מטרות דקות וגמישות לספק אותות חשמליים לרקמות מטרה. אלה מוביל לעמוד במיליוני מחזורים של טיפול במתח, עיוות, ומתיחות בתוך הסביבה הדינמית של גוף האדם.עופרת ולבוש היו היסטוריים בין הגורמים הנפוצים ביותר של כשל, לעתים קרובות גורמים כישלונות וגורמים חדשים, כמו גם לזיהומים פולשניים חדשים, כמו גם לזיהומים אחרים, כמו גם לזיהומים אחרים, כמו גם פולשים, כמו גם , כמו גם , כמו גם , כמו גם פגום, כמו גם , כמו גם , כמו גם פגום, כמו פגום, כמו גם , כמו גם פגום, ושינויים ביולוגיים יותר, כמו גם , כמו גם , כמו גם , כמו גם פגום, ושינויים מתקדמים יותר, כמו , כמו , שינויים מתקדמים יותר, כמו , שינויים מתקדמים יותר, כמו , כמו הדבקה, כמו פגום, פגום, שינויים מתקדמים יותר, כמו גם , כמו הדבקה, כמו הדבקה, כמו תסמינים של הגוף האנושי.

מאמר זה חוקר את החידושים המרכזיים שדחפו את ההתקדמות הזו, מחומרים מתקדמים והנדסת מבנים ועד לדגימות חישוביות וציפויים חכמים.אנו נבחן כיצד חידושים אלה מפחיתים את הלחץ המכאני המוביל לשבר וללבוש, ואנו נבחן את הראיות הקליניות שמדגימות את ההשפעה של העולם האמיתי שלהם.

ראשי > מוצרים > ראשיים > Lead Fracture and Wear: The Mechanical Roots

כדי להעריך את החידושים, חיוני להבין מדוע מוביל נכשל. A מוביל בדרך כלל מורכב מנצח (לעתים קרובות חוט משווע או מחוספס), שכבת בידוד פנימית, ומעיל בידוד חיצוני.המנצח נושא את האות החשמלי, בעוד בידוד מגן עליו מפני נוזלים פיזיים ומונע מעגלים קצרים.

  • (ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) התמוטטות:0) התמוטטות של התפלגות 1 וונדאש; סדקים, שחיקה או השפלה של שכבות פולימרים, אשר יכול לחשוף את המנצח ומובילים לא נורמליות חשמל או גירוי רקמות.
  • (ב) ויקרא:0) , ויקרא (ב) ויקרא (ב"ד): "התלבשו בממשק בין מוביל למחולל הדופק (המכשיר יכול).
  • (ב) ויקרא: ויקרא י"ד: ויקרא י"ד: ויקרא י"ד: ויקרא י"ד): "ה' ויקרא ויקרא ויקרא ויקרא יט" (בראשית כ"ד).

הגוף האנושי מציג סביבה מאתגרת ייחודית.עופרת נתונה להטעינה מחזורית קבועה מ פעימות לב, נשיפה ותנועות גוף.אזור תת-קרקעי, שבו הם לעתים קרובות מוכנסים, חווים רמות גבוהות של דחיסה ורסיון עקב תנועת כתף.בנוסף, העומס הכבד (עמוד השדרה) יכול להפעיל כוחות דחוסים ו abrade מוביל לאורך זמן ואפקטיביאום היסטורית; כמו כמה שנים קודמות;

ללבוש מכני אינו מוגבל למנצח לבדו. בידוד חיצוני יכול להיות ניזוק על ידי חיכוך נגד העצם, שריר או מוביל אחר (במקרה של מספר מוביל) בנוסף, את ההקדמה של “ תיקון פעיל ו-dquo; מוביל & md; אלה כי בורג לתוך רקמת לב עם סליל בקצה & md; introes חדשים מדגישים על פני אתגרים בסיסיים אלה של מוביל מחדש של מוביל מחדש של biochanic מוביל מחדש של מוביל מחדש של בעיות ביוכימיות.

הנדסה חומרית חדשנית: גמישות ללא הקרבה

אחד ההחידושים המוקדמים והמשפיעים ביותר הוא פיתוח של פולימרים מתקדמים עבור בידוד מוביל. סיליקון מסורתי, בעוד ביו-תואמים וגמיש מאוד, יש כוח רב יחסית נמוך Tenile יכול להיות מוכנס בקלות. פוליאורטן מציעה עמידות טוב יותר המוח, אבל יכול להיות נוקשה יותר ועלולים לעבור סדקים סביבתיים ב vivo מודרני.

(PCU, במיוחד, צבר אימוץ נרחב משום שהוא מתנגד לקליטת מתח וספיגה שומנים, שני מצבי כשלון שציקו מוקדם יותר מובילי פוליאורטן החומריים; המבנה הכימי של המבנה כולל פלח רך המעביר גמישות וקטע קשה המספק כוח, המאפשר איזון של תכונות מכניות שיכול להתאים לדרישות של אתרי אנטומיה גבוהה במחקרים קליניים, מוביל עם קצבי ראייה נמוכים משמעותית (Fulations) בהשוואה ל-iFDIQFDIQFDIQ (איור ראשון) בהשוואה ל-FDIQFulations) בהשוואה ל-DIQFDNSDNSDNSDNSDNS (המודלים קודמים של תכונות מכניים).

חומרים וידוי

חומרים חוטיים מוליכים התפתחו גם.פלדה ללא ספק, נפוצה היסטורית, מוחלפת או מתווסף על ידי ⁇ סטרנגית גבוהה כגון MP35N ( cobalt-nickel-chromium-molybdenum Superalloy) ואת סגסוגת ניקל-cobalt המכונה DBS (שרקב strand) חומרים אלה מציעים כוח רב יותר ועייפות, המאפשרים להיות גמישים יותר, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 יכול להמשיך לפתח חזק יותר, 000 חזק יותר, 000 חזק יותר, 000, 000, 000, 000 חזק יותר, 000, 000, 000 חזק יותר, 000, 000, 000 חזק יותר, 000, 000, 000, 000 חזק יותר, 000 חזק יותר, 000 חזק יותר, 000, 000 חזק יותר, 000, 000, 000, 000 חזק יותר, 000 חזק יותר, 000 חזק יותר, 000 חזק יותר, 000, 000, 000, 000 חזק יותר, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 חזק יותר, 000,

אחד החדשנות הבולטים הוא אימוץ של כבל-סוג או “ מיקרו-קויל ” המוליכים במקום סליל המסורתי חוט.כבלים אלה דומים לאלה המשמשים ביישומים אווירוקל ביצועים גבוהים, שנבנה מכמה סטרואנטים דקים של סגסוגת עמידת עייפות. ⁇ כסף מפיץ מתח על פני שטח גדול יותר שטח שטח גדול יותר, ופחות סביר להפיץ סדקים (כגון מתכת חזקה יותר) עם שכבת מתכת.

חידושים מבניים: Braiding, Coiling, ו- Strain הקלה

מעבר לבחירות החומריות, הגיאומטריה של מוביל ממלא תפקיד קריטי בהתנגדותו לשבר.אחד החידושים מבניים מאומצים נרחב הוא השימוש של FLT:0braided או mesh חיזוק שכבת FLT:1 מוטבע בתוך בידוד.שכבה זו, לעתים קרובות נעשה מפלדה אל-חלד או סיבים נוקשים, מתנהג כמו שריון גמיש שמתנגד לשחיקה, מחץ, ומוחש.

התקדמות מפתח נוספת היא התצורה של קואקסל:0 (המוליד או רב-שכבות עיצוב מוליד) 1 (בצורה קואקסיאלית או משולשת, כל מנצח מופרד על ידי שכבת בידוד משלו, והשכבות האלה מחוברות יחד רק בנקודות ספציפיות.זה מאפשר לכל שכבה לנוע באופן עצמאי, להפחית חיכוכים בין הצדדים וכתוצאה מכך ללבוש בין המוליכים לחלבונים פנימיים (כפולנית), כאשר יש צורך נמוך באופן דרמטי כמו מצופה ממין (כמו מצופה ממין) מצופה ממין).

(FLT:0) אלמנטים להקלה מחשמלים (FLT:1) הפכו גם לסטנדרט בנקודות צומת קריטי, כגון הקשר בין קצה אלקטרודה לבין הגוף המוביל, ובין הגוף המוביל לבין הסימון המחבר. אלה להקלות זנים מיוצרים לעתים קרובות מציון רך יותר של אותו פולימר (Slicone או פוליאורטן) בפעמון או בפרופיל בהדרגה.

חומרים חכמים וטכנולוגיות של עצמיות

אולי החידושים העתידיים ביותר כרוכים בשימוש בחומרים חכמים שיכולים להגיב ללחץ מכני בזמן אמת. Shape סגסוגת זיכרון (SMAs), כגון ניקל-טינוניום (Nitinol), נחקרים יותר ויותר עבור מוליכים מובילים. Nitinol יכול לעבור טרנספורמציה בשלב תחת לחץ, ומאפשרים לו לחזור לצורה מוגדרת מראש לאחר עיוות של לינוקס; יעיל וגילום; עכשיו; עם ספסלים היברידית (Freditol) יש צורך ב-Sol-Sol-Sol-Sol-Sol-Stradol-Sol-Sol-Sol-Sol-Stradol-Stradol-Sidton) עם מחסומים מוקדמים, או מחסומים, עם מחסומים, או מחסומים, 000, 000, 000, 000, 000, או מחסומים חשמליים.

רעיון חומר חכם נוסף הוא שילוב של microcapsules המכיל סוכני ריפוי לתוך פולימר בידוד. כאשר סדק propagates דרך בידוד, הוא קרע את המיקרו-capsules המשובחים, לשחרר מונומר אשר מגיב עם זרז כדי ליצור זרז כדי ליצור פולימר כי הוא משבש את הפגם. מנגנון זה self-healing הוכח בהגדרות מעבדה עבור סיליקון ומערכות מתאן, במיוחד כדי להוביל את הגדלים מכניים של פעילות גופנית, למרות שעדיין לא יכול להוביל תמיכה מכנית של שנים.

קידוד מתקדם: הפחתה וסרטונים

הנדסה פני השטח תרם באופן משמעותי לצמצום ללבוש. abrasion בין מוביל לרקמה שמסביב וונדאש; או בין מובילי וונדאש סמוכים; יוצר פסולת וכוחות חיכוך מאיצים את הציפוי סיכה מתקדם, כגון אלה המבוססים על גליקול פוליאתילן (PEG) או חומצה היאלורונית, יכולים להוריד את החיכוך היעיל של פני השטח על ידי 50% או ציפויים אלה של דם נמוך יותר.

מדביקות שמתנגדות להיווצרות ביופיל חיידקיות גם משפרות באופן עקיף את עמידותן של ביופילות יכול לגרום לדלקת כרונית המפרקת רקמות סמוכות ועשויה להוביל לשיבוש מכני של ממשק הציפוי המופקד על ידי Silver-Cil-impated ציפויים, שכבות אנטיביוטיקה-eluting (למשל, עם משככי כאבים ו- rifampin), ומשטחים ביולוגיים המונעים הדבקה חיידקית הם בשימוש כעת בדגמים אלה הם רק כדי להפחית את הפחתת יעילות).

מודלים וסימולציה בעיצוב מוביל

חדשנות ביומכנית מודרנית היא לעתים רחוקות פעילות גופנית בניסויים וטעייה.אנליזה אלמנט פינט (FEA) ודינמיקה נוזלי חישובית (CFD) הם כעת כלים סטנדרטיים בפיתוח של מובילי חדש.מהנדסים יכולים לדמות את ההפצה של הלחץ על פני עיצוב מוביל בתנאים טעינה מציאותיים שמקורם בנתונים של תנועת מטופלים ללכוד, סריקות MRI, ומדכאות לא פעיל של תנועת לב.

לדוגמה, חוקרים מאוניברסיטת מישיגן פיתחו מודל חישובי מפורט של קוצב קצב המוביל לדחיסה מחזורית ורדיואלית.המודל חזה כי הוספת פולימר וגמישאו קטן, גמיש; ספינג ” בנקודת העוגן יפחית את הלחץ על ידי 37% לעומת חיבור קשיח.כאשר שינוי זה נבדק בניסויים ספסליים ומאוחר יותר במודלים בבעלי חיים, השיפור הצפוי היה מנבאדנציה מסוג זה של זמן נתון לאחר מכן (F) מבטיח שיפור מתמיד של התפתחות אנושית (A 0:1-A) ו-זמנית).

מודלים Computational גם מסייע אופטימיזציה של הצורה הגיאומטרית הכוללת של הגוף הראשי.יש מוביל עכשיו יש קטע צלב מוקרן: דקר בקצה כדי להקל על הכנס, בהדרגה להתכופף לעבר המחבר לספק כוח גבוה יותר שבו הלחץ הם הגבוהים ביותר. אזורי המעבר משולבים בזהירות כדי להימנע ריכוזים מתח.בנוסף, המיקום של חוטים נוספים בתוך סליל מודרך על ידי להבטיח סימולציה של אפילו תכונות מכניות.

פרוטוקולי בדיקה ואימות: מבן-צ' ועד מיטתה

חדשנות בעיצוב היא חסרת משמעות ללא בדיקות קפדניות.תעשיית המכשיר הרפואי אימצה פרוטוקולים מחמירים יותר עבור בדיקות עייפות להוביל. “ASTM F2660-18 ” סטנדרטי, למשל, מתאר שיטה לבדיקת עייפות מתפתלת על ידי כפוף להוביל לעומס חוזר, מבוקר מחזורי דחיסה בטמפרטורות פיזיולוגיות.עופרת חייבת לשרוד מספר מינימלי של מחזורים (לעתים קרובות 400 מיליון עבור קוצב, המתאים ל- 10 שנים של שימוש הדוק יותר; כולל סימני טעינה) או תקלות גוף רגיל;

בדיקה קריטית נוספת היא מבחן “ בדיקת המברשת, ” אשר מדמה את ההשפעה של קלמנט לחיצה על המוביל. משקל של מסה ידועה שוב ושוב נפל על המוביל דרך avil מעוגל, ומספר טיפות עד כשלון חשמלי נרשם. עיצובים מתקדמים המשלבים שריון משוחד יכול לעמוד אלפי טיפות, בעוד מבוגר יותר לא חמוש עלול להיכשל בפחות מ -100 אלה ישירות מתרגם להבדלים קליניים.

מעבר לבדיקות מכניות, “ חיים מחוסנים בדיקות ” (ALT) משמש לפרויקט עמידות לטווח ארוך.עופרת כפופים לטמפרטורות גבוהות וסביבות כימיות אגרסיביות (מתאים לנוזלים פיזיים) כדי להאיץ את ההידרדרות החומרית.מודלים שמקורם בנתונים ALT משמשים כדי להעריך את ההסתברות של בידוד או כשל מעל 20 שנים.

תוצאות קליניות: עדות להצלחה

התרגום של חידושים ביו-מכניים אלה לפרקטיקה קלינית היה מרשים.ניתוח מקיף של לב לבשתול מוביל מ- פייסצב הדני ומרשם ICD, הכולל יותר מ-10,000 חולים מושתלים בין 2010 ל-2015, מצא כי שיעור ההישרדות של 8 שנים עבור מובילי מודרני היה 96.7%, בהשוואה ל-92.1% עבור מוביל מושתלים בתחילת שנות ה- 2000.

מחקרים אחרים התמקדו באוכלוסיות בסיכון גבוה במיוחד.מטופלים עם פעילות גופנית כבדה (למשל, ספורטאים, עובדי ידני) היסטורית היו בעלי שיעור שברים גבוה יותר.עם זאת, עיצובים חדשים יותר עם הקלה בזנים, חיזוקים מחוספסים, וחומרים גמישים הראו הישרדות שווה בשני קבוצות פעיל ומצמצמצמצות (למשל, ניסוי רב מרכזי של מוביל באמצעות כשלון מופרע / חד-עצמי מורכב של 3.5% בלבד) משיעורים אלה, אשר דיווחו על כישלונות (% 0.

ההשפעה על בטיחות המטופל ברורה.מעט כישלונות פירושה פחות ניתוחים של תיקונים, אשר מגיעים עם סיכונים של זיהום, דלקת קרום, ואפילו מוות. ירידה בשיעורי כשלים מובילים גם מפחיתה את הצורך בזכרות המכשיר, אשר יכול להשפיע על עשרות אלפי חולים וליצור אתגרים לוגיסטיים עצומים עבור ספקי שירותי בריאות.מנקודת מבט כלכלית, העלות הראשונית של מוביל מתקדם (בדרך כלל 10 & #11) יותר מ- 300 שיתוף פעולה הוא נמנע מחיסכון בסיסי.

כיוונים עתידיים: Integrated and Sensor-Enhanced

במבט קדימה, החוקרים נעים לעבר מובילים שאינם רק חזקים מבחינה מכנית, אלא גם משולבים עם הגוף ’ הביולוגיה שלו. bioresorbable מוביל, אשר מתמוסס לאחר תקופה של ניהול מחלה, נחקרים לצרכים זמניים (למשל, לאחר ניתוח לב) יש לתכנן עם שיעורי השפלה מדויקים ויושרה מכנית שנמשכת בדיוק כמו צורך, ואז להיעלם בבטחה קריפטומים מוקדמים לתוך ציפויים ללא מרשם.

גבול נוסף הוא אנדרוזקו; ללא קשר ורדקו; קוצב, אשר מבטל את ההובלה לחלוטין על ידי הטמעת המכשיר כולו לתוך קפסולה אחת שהוצבה ישירות בתא הלב. בעוד מכשירים ללא עופרת פותרים את השבים ונושאים על ידי הסרת המוביל, הם מציגים את האתגרים שלהם לגבי חיי סוללה, הסרת, ואת הפוטנציאל של פירוק.עם זאת, עבור חולים רבים, ללא מוביל טכנולוגיה יכול להיות הפתרון האולטימטיבי.

עבור מובילים מסורתיים, הגל הבא של חדשנות עשוי לכלול חיישנים משולבים כי לפקח על הלחץ מכני בזמן אמת. למערכות מיקרו-אלקטרוניקה (MEMS) משובצ בגוף המוביל יכול למדוד ולדווח שינויים מוקדמים של אי ספיקת בלתי אפשרית.אלגוריתם במחולל הדופק יכול אז להזהיר את המטופל והרופא לפני הכשל, המאפשר החלפת בחירה ולא חירום אלה; מובילי ראייה חכמים; עדיין לא הוכחומים אלה, אבל עדיין לא הוכחומים מסחריים.

לבסוף, הרפואה רגנרטיבית מתקרבת ליצירת קשר ביולוגי אמיתי בין המוביל לבין רקמת הלב.עופרת מצופה חלבונים ממטריקס או גורמי צמיחה עשויים לעודד רקמות, לעגן חזק את המוביל ולהפחית micro-motion. זה יכול עוד להפחית את הסיכון של דיסלווגציה חריפה ולבוש כרוני.

מסקנה: עתיד אמין יותר עבור מובילי השתלות

חידושים בעיצוב ביומכני שינו באופן יסודי את הנוף של עמידות מובילה.באמצעות שימוש בחומרים מתקדמים, הנדסה מבנית מתוחכמת, פולימרים חכמים ועצמיים, ציפויים שופעים ואנטימיקרוביאליים, ומודלים חישוביים קפדניים, מכשירים מודרניים עמידים הרבה יותר לשברים וללבוש מאשר קודמיו.

ההתקדמות הזו לא רק שיפרה את בטיחות המטופל, אלא גם הרחיבה את האוכלוסייה שיכולה להפיק תועלת מטיפולי לב ונוירויטיבים. יאנגר, חולים פעילים יותר, שהיו פעם מועמדים עניים בגלל סיכון גבוה לכשלונות, מושתלים כעת באופן שגרתי.היתרונות הכלכליים הם אמיתיים באותה מידה, עם מניעת הליכים להשתלים את העלות הגבוהה יותר של מובילי מתקדם.