https://litfl.com/intraosseous-access/

Nahk on mitme{0}}kihiline komposiitmaterjal, millel on viskoelastne-plastne käitumine nõela{2}koe koostoimel. Sarvkihi (paksus 10–20 μm) elastsusmoodul on ligikaudu 1–2 GPa ja murdumistugevus on 3–5 kJ/m²; elujõulise epidermise (paksus 50–100 μm) moodul langeb 100–200 MPa-ni; pärisnahk (1–2 mm paksune) on anisotroopne, mooduliga 1–3 MPa mööda Langeri jooni ja 0,5–1,5 MPa nendega risti; muutuva paksusega nahaalune kude käitub viskoelastse vedelikuna relaksatsiooniajakonstandiga 0,5–2 s. Maksimaalne läbitungimistakistus ilmneb kohe pärast sarvkihi läbimurret, tippjõuga vahemikus 1–3 N.

Torkemehaaniline mudel koosneb neljast järjestikusest faasist: esialgne taandumine (lineaarne jõud – nihkumine koe elastsest deformatsioonist), pragude teke (pingekontsentratsioon, mis tabab kriitilist murdumiskindlust), pragude levimine (koe eraldumine, millega kaasneb kõikuv jõud) ja püsioleku -läbitungimine (stabiilne hõõrdekoormus juhib domineerivalt). Eksperimentaalsed mõõtmised näitavad, et 30G nõel, mis liigub kiirusega 10 mm/s, kulutab muutuva -pikkusega ühtlase läbitungimisfaasiga kolmel esimesel etapil vastavalt 0,1 s, 0,05 s ja 0,15 s, kulutades torke koguenergiat 5–8 mJ. Sisestamiskiiruse tõstmine 50 mm/s-ni vähendab koguenergiat 3–5 mJ-ni, kuid inertsiaalne ületamine suurendab liigse läbitungimissügavuse ohtu.

Nõela läbipainde mehaanika vastab Euleri-Bernoulli tala võrrandile:\\(y(x)=\\frac{F}{6EI}\\big(3Lx^2-x^3\\big)\\)kus E=Youngi moodul (200 GPa defineeritud roostevaba terase jaoks) ja pindala I {{7}tia jaoks) toru välisläbimõõduga D ja siseläbimõõduga d:\\(I=\\frac{\\pi(D^4-d^4)}{64}\\)0,3 mm-läbimõõduga, 40 mm-pikkune nõel, millele rakendatakse külgjõudu 0,5 N. ots paindub koe piiril 1 mm. Aktiivne juhitav disain kõverdab kanüüli (kõverusraadius: 150–200 mm) koos pöörlemisregulatsiooniga, et piirata asendiviga alla 0,3 mm. Robotid edastavad süsteemid moduleerivad sisestamise trajektoori sagedusel 10–20 Hz, et korrigeerida reaalajas läbipainde.

Järsk mehaaniline üleminek tekib kihilise koe läbistamisel: läbitungimisjõud langeb järsult 60–70% ristumisel pärisnahast rasvkoesse, jättes operaatorid ilma kombatavatest näpunäidetest ja põhjustades ületungimist. Järgmise -põlvkonna haptilised-tagasiside nõelad integreerivad 0,01 N eraldusvõimega miniatuursed 1 × 1 mm pingeandurid, mis asuvad otsast proksimaalselt 3 mm ja mis on võimelised tabama järske takistuse nihkeid 0,3–0,5 N. Ühendatud piesoelektriline vibraator edastab 200 Hz liidese võimsusega 1 mm koe. selgelt. Kliinilised uuringud vähendavad juhusliku fastsia perforatsiooni määra algtasemelt 18% võrra 3%ni.

Soojusvälja mõju{0}}jäetakse sageli tähelepanuta. Temperatuuride lahknevus (tavaliselt 5–10 kraadi) kanüüli ja koe vahel kutsub esile liidese termilise pinge, mis on arvutatud kujul \\(\\sigma_\\mathrm{th}=E\\alpha\\Delta T\\), milles \\(\\alpha\\) tähistab soojuspaisumise koefitsienti (~1 × 10–1 kraadi bioloogilise koe jaoks) / kraad roostevaba terase jaoks). 0, 5 mm kontaktjalajälje piires ulatub termiliselt indutseeritud pinge 0, 5–1 MPa, mis võrdub 10–20% loodusliku koe murdumistugevusega. Nõelte eelsoojendamine 32 kraadini välistab sellise termilise koormuse. Valkude denaturatsiooni vältimiseks on vajalik täpne termoregulatsioon. Faasi-muutusmaterjali katted neelavad kudedega kokkupuutel mööduvat soojust ja piiravad temperatuuri triivi ±0,5 kraadi piires.

Kvantitatiivsed mõõdikud kudede trauma hindamiseks hõlmavad järgmist: kahjustuse läbimõõt \\(D_\\mathrm{d}=2.5\\times D_\\mathrm{n}\\) (\\(D_\\mathrm{n}\\)=nominaalne nõela välisläbimõõt), põletikuliste rakkude infiltratsiooni sügavus 0,3–0,5 mm ja kollaseks moodustumiseks vajalik 7–1 4 päeva. Peened 33G nõelad loovad ~0,4 mm kahjustuse laiuse 3–5-päevase paranemisajaga, samas kui tavalised 21G instrumendid jätavad 1,2 mm suurused kahjustused, mille täielikuks parandamiseks kulub 10–14 päeva. Üli-peened mõõturid, mis on suuremad kui 34G, kannatavad liigset painutamist ja käivitavad puurimise-taolise rebenemise efekti, mille tulemuseks on suurenenud tegelik traumeeritud maht. Optimaalne gabariidivahemik 28–31G tasakaalustab minimaalse iatrogeense vigastuse ja rahuldava konstruktsiooni jäikuse.