針のベベル形状は超音波における曲げたわみの大きさに影響を与えます

Scientific Reports volume 12、記事番号: 17096 (2022) この記事を引用

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最近、超音波の使用により、従来の細針吸引生検 (FNAB) と比較して、超音波増強細針吸引生検 (USeFNAB) における組織収量が増加することが実証されました。 現在まで、ベベルの形状と針先の動作との関連性は広く調査されていません。 この研究では、さまざまなベベル長を持つさまざまなニードル ベベル形状のニードルの共振特性とたわみの大きさを研究しました。 長さ 3.9 mm のベベルを備えた従来のランセットでは、空気中および水中での先端たわみ対出力比 (DPR) はそれぞれ 220 および 105 μm/W でした。 これは、空気中および水中でそれぞれ 180 および 80 µm/W の DPR を達成した、ベベル長 4 mm の軸対称チップと比較して高くなりました。 この研究は、さまざまな挿入媒体の状況におけるベベル形状の曲げ剛性間の関係の重要性を強調しており、したがって、USeFNAB アプリケーションに不可欠な針のベベル形状を変更することで穿刺後の切断動作を制御するアプローチについての理解を提供することができます。

細針吸引生検（FNAB）は、針を使用して疑わしい病状から組織サンプルを採取する方法です1、2、3。 Franseen タイプのチップは、従来のランセット 4 や Menghini チップ 5 よりも高い診断率が得られることが示されています。 軸対称（円周方向）のベベルも、組織病理学的に適切なサンプルの可能性を高めることが示唆されています6。

生検では、疑わしい病理にアクセスするために針が皮膚と組織の層を貫通します。 最近の研究では、超音波作動により軟組織への必要な穿刺力が軽減される可能性があることが示唆されています7、8、9、10。 針のベベルの形状は、針との相互作用力に影響を与えることが示されており、例えば、ベベルの長さが長いほど組織穿刺力が低下することが示されています 11。 針が組織表面を貫通した後、つまり穿刺後、針の切断力が針と組織の総相互作用力の最大 75% に寄与する可能性があることが示唆されています 12。 穿刺後の段階では、超音波 (US) により軟組織の診断生検の収量が増加する可能性があることが実証されています 13。 US を用いた骨生検の他の方法も硬組織をサンプリングするために開発されています 14,15 が、生検収量の改善に関する結果は報告されていません。 また、超音波駆動電圧が増加すると機械的変位が増加することも、複数の研究で確立されています16、17、18。 針と組織の相互作用における軸方向（縦方向）の静的力に関する研究は数多くありますが、超音波増強 FNAB（USeFNAB）における時間的力学と針のベベル形状に関する研究は限られています。

この研究の目的は、超音波周波数で屈曲駆動される針において、針先端の動作に対するさまざまなベベル形状の役割を調査することでした。 より具体的には、従来の針ベベル（つまり、ランセット）、軸対称、および非対称のシングルステップベベル形状について、穿刺後の針先端のたわみに対する挿入媒体の影響を研究しました（図1）。 。 針先端の動作がどのように制御されるかを理解することは、吸引物や軟組織コアを選択的に取得するなど、さまざまな目的のための USeFNAB 針の開発に有益となる可能性があります。

この研究にはさまざまなベベル形状が含まれています。 (a) ISO 7864:201636 に準拠した仕様のランセット。\(\alpha\) は主ベベル角度、\(\theta\) は二次ベベル回転角度、\(\phi\) は二次ベベル角度です。回転時の角度 (\(^\circ\)) で測定されます。 (b) 線形非対称シングルステップベベル (DIN 13097:201937 では「標準」と呼ばれる)、および (c) 線形軸対称 (円周) シングルステップベベル。