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L'incidenza di a cirurgia artroscòpica hà aumentatu in l'ultimi dui decennii, è i sistemi di rasatura artroscòpica sò diventati un strumentu ortopedicu largamente utilizatu.In ogni casu, a maiò parte di i razzii sò generalmente micca abbastanza sharp, faciuli di portà, è cusì.U scopu di stu articulu hè di investigà e caratteristiche strutturali di a nova lama doppia serrata di a rasoia artroscòpica BJKMC (Bojin◊ Kinetic Medical).Fornisce una panoramica di u prucessu di cuncepimentu è validazione di u produttu.U rasolu artroscòpicu BJKMC presenta un disignu di tubu in tubu, custituitu da una manica esterna in acciaio inox è un tubu internu cavu rotanti.A cunchiglia esterna è a cunchiglia interna anu porti d'aspirazione è di taglio currispundenti, è ci sò tacche nantu à e cunchiglia interna è esterna.Per ghjustificà u disignu, hè statu paragunatu à un insertu Dyonics◊ Incisor◊ Plus.L'aspettu, a durezza di l'utensili, a rugosità di u tubu di metallu, u grossu di u muru di l'arnesi, u prufilu di u dente, l'angolo, a struttura generale, e dimensioni critiche, etc. sò stati verificati è paragunati.superficia di travagliu è una punta più dura è più fina.Dunque, i prudutti BJKMC ponu travaglià satisfactoriamente in chirurgia.
Una articulazione in u corpu umanu hè una forma di cunnessione indiretta trà l'osse.Sò una struttura cumplessa è stabile chì ghjoca un rolu impurtante in a nostra vita di ogni ghjornu.Alcune malatie alteranu a distribuzione di a carica in l'articulazione, risultatu in limitazione funziunale è perdita di funzione1.A cirurgia ortopedica tradiziunale hè difficiule di trattà cun precisione minimamente invasiva, è u periodu di ricuperazione dopu à u trattamentu hè longu.A cirurgia artroscòpica hè una prucedura minimamente invasiva chì richiede solu una piccula incisione, causa menu traumu è cicatrici, hà un tempu di ricuperazione più veloce, è menu cumplicazioni.Cù u sviluppu di i dispositi medichi, e tecniche chirurgiche minimamente invasive sò diventate gradualmente una prucedura di rutina per u diagnosticu è u trattamentu ortopedicu.Pocu dopu à a prima cirugia artroscòpica di u ghjinochju, hè statu ufficialmente aduttatu cum'è tecnica chirurgica da Kenji Takagi è Masaki Watanabe in Giappone2,3.L'artroscopia è l'endoprotesi sò dui di i più impurtanti avanzati in ortopedia4.Oghje, a cirurgia artroscòpica minimamente invasiva hè aduprata per trattà una varietà di cundizioni è ferite, cumprese l'artrosi, ferite meniscali, ferite di ligamenti cruciate anteriori è posteriori, sinovitis, fratture intra-articular, subluxation patellar, cartilagine è lesioni di u corpu.
L'incidenza di a cirurgia artroscòpica hà aumentatu in l'ultimi dui decennii, è i sistemi di rasatura artroscòpica sò diventati un strumentu ortopedicu largamente utilizatu.Attualmente, i chirurghi anu una varietà di opzioni dispunibuli per i chirurghi, cumprese a ricustruzzione di ligamenti cruciati, a riparazione di meniscus, l'injertu osteocondrali, l'artroscopia di l'anca, è l'arthroscopia di l'articulazione facettica, secondu a preferenza di u chirurgu1.Siccomu i prucessi chirurgici artroscòpichi si allarganu à più articuli, i medichi ponu esaminà l'articuli sinoviali è trattà chirurgicamente i pazienti in modi prima inimaginabili.À u listessu tempu, altri arnesi sò stati sviluppati.Di solitu sò custituiti da una unità di cuntrollu, un handpiece cù un mutore putente è un strumentu di taglio.L'instrumentu di dissezione permette l'aspirazione è u debridement simultane è continuu6.
A causa di a cumplessità di a cirurgia artroscòpica, parechji strumenti sò spessu necessarii.I principali strumenti chirurgici usati in a chirurgia artroscòpica includenu artroscopi, forbici per sonda, punzoni, pinze, coltelli artroscopici, lame di menisco è rasoi, strumenti elettrochirurgici, laser, strumenti di radiofrequenza è altri strumenti 7.
U razor hè un strumentu impurtante in a cirurgia.Ci sò dui principii principali di pinze di chirurgia artroscòpica.U primu hè di caccià i resti di cartilagine degenerata, cumpresi i corpi solti è u cartilagine articular flottante, suctioning and flushing the joint with saline copious per sguassà e ferite intra-articular è mediatori inflamatorii.L'altru hè di caccià u cartilaggiu articular siparatu da l'ossu subcondrale è riparà u difettu di cartilagine purtata.U meniscu strappatu hè escisatu è si forma un meniscu rossu è rottu.Razors sò ancu usati per caccià una parte o tuttu u tessulu sinovial inflamatoriu, cum'è l'iperplasia è l'engrossi1.
A maiò parte di i scalpels minimamente invasivi anu una sezione di tagliu cù una cannula esterna cavu è un tubu internu cavu.Raramente anu 8 denti serrated per un tagliu di punta.Diversi punte di lame furniscenu diversi livelli di putenza di taglio à a rasoia.I denti di razor artroscòpichi cunvinziunali sò in trè categurie (Figura 1): (a) tubi internu è esterni lisci;(b) tubi esterni lisci è tubi interni dentati;(c) serrated (chì pò esse una lama di razor)) tubi interni è esterni.9. A so sharpness à i tessuti molli aumenta.A forza di punta media è l'efficienza di taglio di una sega di a listessa specificazione hè megliu cà una barra flat 10.
Tuttavia, ci sò una quantità di prublemi cù i rasoi artroscòpichi attualmente dispunibili.Prima, a lama ùn hè micca abbastanza affilata, è hè faciule per bluccà quandu si taglia u tissutu molle.Siconda, un razoru pò tagliate solu u tessulu sinovial molle - u duttore deve aduprà una bava per pulisce l'ossu.Per quessa, i lame anu da esse cambiatu spessu durante l'operazione, chì aumenta u tempu di operazione.I danni di cut è l'usura di rasoi sò ancu prublemi cumuni.U travagliu di precisione è u cuntrollu di precisione formanu veramente un unicu indice di valutazione.
U primu prublema hè chì a lama di rasoio ùn hè micca abbastanza liscia per via di u spaziu eccessivu trà e lame internu è esternu.A suluzione à u sicondu prublema pò esse di aumentà l'angulu di a lama di razor è aumentà a forza di u materiale di custruzzione.
U novu rasoio artroscòpicu BJKMC cù doppia lama dentata pò risolve i prublemi di taglii smussati, intasamentu faciule è usura rapida di l'arnesi.Per pruvà a praticità di u novu disignu di rasoio BJKMC, hè stata paragunata cù a contraparte di Dyonics◊, l'Incisor◊ Plus Blade.
A nova rasoia artroscòpica presenta un disignu di tubu in tubu, cumprese una manica esterna in acciaio inox è un tubu internu cavu rotante cù porti di aspirazione è di taglio currispondenti nantu à a manica esterna è u tubu internu.I casings interni è esterni sò intagliati.Duranti u funziunamentu, u sistema di putenza pruvucarà u tubu internu per rotà, è u tubu esternu morde cù i denti, interagisce cù u tagliu.L'incisione di tissutu cumpleta è i corpi solti sò eliminati da l'articulazione per un tubu internu cavu.Per migliurà u rendiment di taglio è l'efficienza, hè stata scelta una struttura di denti cuncava.A saldatura laser hè aduprata per i pezzi composti.A struttura di una testa di rasatura doppia denti convenzionale hè mostrata in Figura 2.
In u disignu generale, u diametru esternu di l'estremità anteriore di a rasatura artroscòpica hè ligeramente più chjuca di l'estremità posteriore.U razoru ùn deve esse furzatu in u spaziu cumuni, perchè sia a punta è a punta di a finestra di tagliu sò lavati è dannu a superficia articular.Inoltre, a larghezza di a finestra di rasatura deve esse abbastanza grande.A più larga hè a finestra, u più urganizatu u rasatore taglia è succhia, è u megliu impedisce l'otturazione di a finestra.
Discutete l'effettu di u prufilu di denti nantu à a forza di taglio.U mudellu 3D di a razor hè statu creatu cù u software SolidWorks (SolidWorks 2016, SolidWorks Corp., Massachusetts, USA).I mudelli di cunchiglia esterna cù diversi profili di denti sò stati impurtati in u prugramma di elementi finiti (ANSYS Workbench 16.0, ANSYS Inc., USA) per l'analisi di meshing è di stress.E proprietà meccaniche (modulus d'elasticità è rapportu di Poisson) di i materiali sò datu in Table.1. A densità di maglia utilizata per i tessuti molli era 0,05 mm, è avemu raffinatu 11 planer faces in contact with soft tissues (Fig. 3a).U mudellu tutale hà 40.522 nodi è 45.449 maglie.In i paràmetri di cundizzioni di cunfini, cunstringhjemu cumplettamente i 6 gradi di libertà datu à i lati 4 di i tessuti rotulati è a lama di razor hè rotata 20 ° intornu à l'assi x (Fig. 3b).
Un analisi di trè mudelli di razor (Fig. 4) hà dimustratu chì u puntu di stress massimu si trova in un cambiamentu strutturale abruptu, chì hè coherente cù e proprietà meccaniche.U rasu hè un strumentu dispunibile4 è ci hè pocu risicu di rottura di a lama durante l'usu unicu.Dunque, ci focalizemu principalmente nantu à a so capacità di taglio.U stress massimu equivalente chì agisce nantu à i tessuti molli pò riflette sta caratteristica.Sottu à e stesse cundizioni di u funziunamentu, quandu u stress massimu equivalente hè u più grande, hè cunsideratu preliminarmente chì e so proprietà di cutting sò u megliu.In quantu à u stress di i tessuti molli, a rasoia di profil di denti di 60 ° hà pruduttu u massimu stress di tagliolu di i tessuti molli (39.213 MPa).
Distribuzione di stress per i rasoi è i tessuti molli quandu guaine di rasoio cù diversi profili di denti taglianu i tessuti molli: (a) Profilu di denti di 50 °, (b) Profil di denti di 60 °, (c) Profil di denti di 70 °.
Per ghjustificà u disignu di a nova pala BJKMC, hè stata paragunata cù una pala Dyonics◊ Incisor◊ Plus equivalente (Fig. 5) chì hà u stessu rendiment.Trè tipi idèntici di ogni pruduttu sò stati usati in tutti l'esperimenti.Tutti i razzi usati sò novi è senza danni.
Fatturisti chì affettanu u rendiment di u rasu includenu a durezza è u grossu di a lama, a rugosità di u tubu di metallu, è u prufilu è l'angolo di u dente.Per misurà i contorni è l'anguli di i denti, hè sceltu un prughjettu di cuntorni cù una risuluzione di 0,001 mm (serie Starrett 400, Fig. 6).In l'esperimenti, i capi di rasatura sò stati posti nantu à un bancu di travagliu.Misura u prufilu di u dente è l'angolo relative à a croce nantu à a pantalla di prughjezzione è utilizate un micrometru cum'è a diferenza trà e duie linee per determinà a misurazione.A dimensione attuale di u prufilu di u dente hè ottenuta dividendu da l'ingrandimentu di l'ughjettu sceltu.Per misurà un angulu di denti, allineate i punti fissi in ogni latu di l'angulu misuratu cù l'intersezzione di sub-linea nantu à a schermu hatched è utilizate i cursori anguli in a tavula per piglià letture.
Ripetendu stu esperimentu, e dimensioni principali di a lunghezza di travagliu (tubi internu è esterno), diametri esterni anteriori è posteriori, longu è larghezza di a finestra, è l'altezza di i denti sò stati misurati.
Verificate a rugosità di a superficia cù un pinpointer.A punta di l'uttellu hè mossa horizontalmente sopra a mostra, perpendiculare à a direzzione di u granu processatu.A rugosità media Ra hè ottenuta direttamente da u strumentu.Nantu à fig.7 mostra un strumentu cù una agulla (Mitutoyo SJ-310).
A durezza di e lame di rasoio hè misurata secondu a prova di durezza Vickers ISO 6507-1: 20055.L'indentatore di diamante hè pressatu in a superficia di a mostra per un certu periodu di tempu sottu una certa forza di prova.Allora a lunghezza diagonale di l'indentazione hè stata misurata dopu a rimuzione di l'indenter.A durezza Vickers hè proporzionale à u rapportu di a forza di prova à a superficia di l'impressione.
U gruixu di u muru di a testa di rasatura hè misurata inserendu una testa di bola cilindrica cù una precisione di 0,01 mm è un intervallu di misurazione di circa 0-200 mm.U gruixu di u muru hè definitu cum'è a diffarenza trà i diametri esterni è internu di u strumentu.U prucedimentu spirimintali di misurà u gruixu hè indicatu in Fig. 8.
U rendiment strutturale di a rasoia BJKMC hè stata paragunata cù quella di una rasoia Dyonics◊ di a stessa specificazione.I dati di rendiment per ogni parte di u pruduttu sò misurati è paragunati.Basatu nantu à e dati dimensionali, e capacità di taglio di i dui prudutti sò prevedibili.I dui prudutti anu proprietà strutturali eccellenti, un analisi comparativu di a conduttività elettrica da tutti i lati hè sempre necessariu.
Sicondu l'esperimentu di l'angulu, i risultati sò mostrati in Table 2 è Table 3. A media è a deviazione standard di i dati di l'angulu di u prufilu per i dui prudutti ùn eranu statisticamente differenti.
A paraguni di qualchi paràmetri chjave di i dui prudutti hè mostratu in Figura 9. In termini di larghezza di tubu internu è esterno è longu, Dyonics◊ finestra di tubu internu è esterno sò pocu più longu è più largu di quelli di BJKMC.Questu significa chì i Dyonics◊ ponu avè più spaziu per cutà è u tubu hè menu prubabile di sbuccà.I dui prudutti ùn anu micca diffirenti statisticamente in altri rispetti.
E parti di a rasoia BJKMC sò cunnessi da a saldatura laser.Dunque, ùn ci hè micca pressione esterna nantu à a saldatura.A parte per esse saldata ùn hè micca sottumessu à stress termicu o deformazione termale.A parte di saldatura hè stretta, a penetrazione hè grande, a forza meccanica di a parte di saldatura hè alta, a vibrazione hè forte, a resistenza à l'impattu hè alta.I cumpunenti saldati à laser sò assai affidabili in l'assemblea14,15.
A rugosità di a superficia hè una misura di a struttura di una superficia.I cumpunenti d'alta frequenza è d'onda corta di a superficia misurata, chì determinanu l'interazzione trà l'ughjettu è u so ambiente, sò cunsiderati.A manica esterna di u cuteddu internu è a superficia interna di u tubu internu sò i principali superfici di travagliu di a razor.A riduzzione di a rugosità di e duie superfici pò riduce in modu efficace l'usura di a rasa è migliurà a so prestazione.
A rugosità di a superficia di a cunchiglia esterna, è ancu a superficia interna è esterna di a lama interna di dui tubi di metalli, hè stata ottenuta sperimentalmente.I so valori medii sò mostrati in a Figura 10. A superficia interna di a guaina esterna è a superficia esterna di u cuteddu internu sò i principali superfici di travagliu.A rugosità di a superficia interna di u scabbard è a superficia esterna di u cuteddu internu BJKMC hè più bassu di i prudutti Dyonics◊ simili (stessa specificazione).Questu significa chì i prudutti BJKMC ponu avè risultati soddisfacenti in termini di prestazioni di taglio.
Sicondu a prova di durezza di a lama, i dati spirimintali di dui gruppi di lame di razor sò mostrati in a Figura 11. A maiò parte di i razors artroscòpichi sò fatti di l'acciaio inossidabile austeniticu per via di l'alta forza, a tenacità è a duttilità necessaria per i rasoi.Tuttavia, i capi di rasatura BJKMC sò fatti di acciaio inox martensiticu 1RK91.L'acciai inossidabili martensitici anu più forza è tenacità cà l'acciai inossidabili austenitici17.L'elementi chimichi in i prudutti BJKMC rispondenu à i requisiti di S46910 (ASTM-F899 Surgical Instruments) durante u prucessu di forgiatura.U materiale hè statu pruvatu per a citotossicità è hè largamente utilizatu in i dispositi medichi.
Pò esse vistu da i risultati di l'analisi di l'elementu finitu chì a concentrazione di l'estressi di a rasa hè principalmente cuncentrata in u prufilu di u dente.IRK91 hè un acciaio inox supermartensiticu d'alta resistenza cù una alta tenacità è una bona resistenza à a trazione sia à a temperatura ambiente sia à a temperatura elevata.A forza di tensile à a temperatura di l'ambienti pò ghjunghje à più di 2000 MPa, è u valore massimu di stress secondu l'analisi di l'elementu finitu hè di circa 130 MPa, chì hè luntanu da u limitu di frattura di u materiale.Cridemu chì u risicu di frattura di lama hè assai chjucu.
U grossu di a lama influenza direttamente a capacità di taglio di a rasoia.U più sottile hè u spessore di u muru, u megliu u rendiment di taglio.A nova rasoia BJKMC minimizza u gruixu di u muru di dui bars rotanti opposti, è a testa hà un muru più sottile chì i so contraparti di Dyonics◊.I culteddi più sottili ponu aumentà u putere di taglio di a punta.
I dati in a Tabella 4 mostra chì u gruixu di u muru di a rasoia BJKMC misurata da u metudu di misurazione di u spessore di a parete di rotazione di compressione hè più chjuca di quella di a rasoia Dyonics◊ di a stessa specificazione.
Sicondu esperimenti comparativi, a nova rasoia artroscòpica BJKMC ùn mostrava micca differenze di design evidenti da u mudellu Dyonics◊ simili.Paragunatu à l'inserti Dyonics◊ Incisor◊ Plus in quantu à e proprietà di materiale, i inserti di doppia dente BJKMC anu una superficia di travagliu più liscia è una punta più dura è più fina.Dunque, i prudutti BJKMC ponu travaglià satisfactoriamente in chirurgia.Stu studiu hè statu cuncepitu prospettivamente è u rendimentu specificu deve esse pruvatu in esperimenti successivi.
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Stu studiu ùn hà micca ricevutu un finanziamentu specificu da alcuna agenzia di finanziamentu in u settore publicu, cummerciale o senza prufittu.
Scola di Dispositivi Medici è Ingegneria Alimentare, Università di Tecnulugia di Shanghai, N ° 516, Yungong Road, Shanghai, Republica Populari Chine, 2000 93