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嘉峪檢測(cè)網(wǎng) 2025-03-19 13:25
開(kāi)發(fā)消融療法的公司通常將各“組件”獨(dú)立分工處理:一支主要由電氣工程師和軟件工程師組成的團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)核心硬件;另一專(zhuān)注于大批量一次性用品機(jī)械設(shè)計(jì)的團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)器械或?qū)Ч埽坏谌齻€(gè)團(tuán)隊(duì)(通常對(duì)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)知識(shí)了解有限)則負(fù)責(zé)在組織模型或動(dòng)物模型中規(guī)定性能參數(shù)并進(jìn)行系統(tǒng)性測(cè)試。
在脈沖電場(chǎng)消融中,電場(chǎng)通過(guò)不可逆電穿孔殺死細(xì)胞。[插圖由Minnetronix提供]
電纜布線
電纜組件中導(dǎo)線的位置這一看似微不足道的因素,可能極大改變產(chǎn)品性能,尤其是在傳輸高頻信號(hào)時(shí),如射頻(RF)消融或脈沖場(chǎng)消融中的高電流脈沖。
盡管機(jī)械工程師設(shè)計(jì)的電纜可能在機(jī)械性能(彎曲、扭轉(zhuǎn)、可制造性)方面達(dá)到最優(yōu),但由于介于導(dǎo)線間的寄生耦合、泄漏電流和其它非理想因素的存在,其在手術(shù)能量系統(tǒng)中的電氣性能可能表現(xiàn)不佳。通過(guò)深入理解電纜和器械設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵電氣參數(shù),僅需對(duì)電纜設(shè)計(jì)進(jìn)行細(xì)微調(diào)整,即可顯著提升整體性能。
圖1)不良電纜布局(左)會(huì)導(dǎo)致意外電容耦合,相比之下,導(dǎo)線間距更大的布局(右)可有效避免意外的發(fā)生。[插圖由Minnetronix提供]
圖1展示了兩個(gè)表面相似的電纜橫截面,其中一種配置能顯著減少導(dǎo)線意外電容耦合,提高系統(tǒng)測(cè)量重要參數(shù)(如組織阻抗)的準(zhǔn)確度。“錯(cuò)誤”設(shè)計(jì)往往直到制造完成后才會(huì)被發(fā)現(xiàn),隨后還需經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)而繁瑣的調(diào)查才能確定根本原因。此時(shí),設(shè)計(jì)差異的影響才充分體現(xiàn)。更令人沮喪的是,解決方案通常需要報(bào)廢數(shù)英里的定制電纜并重新設(shè)計(jì)昂貴的擠出模具,這些都會(huì)導(dǎo)致資源浪費(fèi)和成本大幅增加。
溫度測(cè)量
許多手術(shù)能量系統(tǒng)需要準(zhǔn)確的溫度測(cè)量才能提供有效的治療,但往往卻無(wú)法識(shí)別系統(tǒng)層面不準(zhǔn)確性和誤差的來(lái)源。
熱電偶因成本低廉、體積小,成為廣受歡迎的溫度測(cè)量設(shè)備,但有一點(diǎn)可能常常被忽略,熱電偶只是相對(duì)溫度測(cè)量設(shè)備。它們依賴(lài)于系統(tǒng)其它部分的絕對(duì)溫度測(cè)量設(shè)備,并且只有當(dāng)這些傳感器的累積誤差最小化時(shí),才能實(shí)現(xiàn)最佳測(cè)量準(zhǔn)確性。
圖2)導(dǎo)管手柄上的絕對(duì)溫度傳感器位置不當(dāng),用戶(hù)握持手柄時(shí),傳感器可能因手部溫度影響導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)確。[插圖由Minnetronix提供]
圖2展示了一個(gè)典型案例:由于未能充分理解溫度測(cè)量原理,一種依賴(lài)溫度測(cè)量來(lái)確保療效和安全性的手術(shù)能量設(shè)備,在用戶(hù)握持過(guò)程中因手部溫度干擾而迅速喪失測(cè)量準(zhǔn)確性。
控制系統(tǒng)
車(chē)輛巡航控制系統(tǒng)可能設(shè)定為保持60英里/小時(shí)的速度,但遇到山坡時(shí),可以明顯觀察到圍繞該設(shè)定點(diǎn)的輕微波動(dòng)是正常操作的一部分。同樣,任何依賴(lài)控制系統(tǒng)維持設(shè)定溫度、阻抗、通量、功率或其它參數(shù)的醫(yī)療器械也會(huì)表現(xiàn)出類(lèi)似的特性。
實(shí)際上,這種閉環(huán)系統(tǒng)的最佳性能取決于最小化三項(xiàng)不同變量的誤差:
總誤差 = [電源誤差] + [傳感器誤差] + [控制誤差]
設(shè)計(jì)師可能投入大量精力最小化誤差,但他們往往未能認(rèn)識(shí)到,誤差控制是任何閉環(huán)系統(tǒng)中不可避免的一部分,因此必須在正式的誤差預(yù)算中加以考慮。
此外,就像車(chē)輛巡航控制會(huì)在平坦道路和山坡等不同路況下存在差異,控制系統(tǒng)的誤差也分穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)。理解瞬態(tài)響應(yīng)至關(guān)重要,但很少得到足夠的關(guān)注。
采用最佳實(shí)踐避免陷阱
在任何新型手術(shù)能量產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中,都應(yīng)首先任命一位技術(shù)負(fù)責(zé)人確保各個(gè)團(tuán)隊(duì)充分認(rèn)識(shí)并妥善規(guī)劃關(guān)鍵的系統(tǒng)交互。
盡管醫(yī)療器械開(kāi)發(fā)的技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)角色通常由系統(tǒng)工程師擔(dān)任,但編寫(xiě)和測(cè)試需求的經(jīng)驗(yàn)并不等同于具備跨學(xué)科技術(shù)視野所需的廣泛知識(shí)深度。
選擇合適的技術(shù)負(fù)責(zé)人對(duì)于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)至關(guān)重要,正如組建一支經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)對(duì)滿(mǎn)足時(shí)間和預(yù)算要求至關(guān)重要一樣。
來(lái)源:Medtec醫(yī)療器械設(shè)計(jì)與制造