La geometria dello smusso dell'ago influenza l'entità della deflessione flessurale negli ultrasuoni

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 17096 (2022) Citare questo articolo

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È stato recentemente dimostrato che l'uso degli ultrasuoni aumenta la resa tissutale nella biopsia con agoaspirato mediante ultrasuoni (USeFNAB) rispetto alla biopsia con agoaspirato convenzionale (FNAB). Ad oggi, l’associazione tra la geometria del bisello e l’azione della punta dell’ago non è stata ampiamente esplorata. In questo studio, abbiamo studiato le caratteristiche di risonanza dell'ago e l'entità della deflessione di varie geometrie dello smusso dell'ago con diverse lunghezze dello smusso. Con una lancetta convenzionale, avente un bisello lungo 3,9 mm, il rapporto tra deflessione e potenza della punta (DPR) in aria e acqua era rispettivamente di 220 e 105 µm/W. Questo valore era maggiore rispetto a una punta assialsimmetrica, con una lunghezza del bisello di 4 mm, che raggiungeva un DPR di 180 e 80 µm/W rispettivamente in aria e acqua. Questo studio ha sottolineato l'importanza della relazione tra la rigidità alla flessione della geometria dello smusso nel contesto di vari mezzi di inserimento e, quindi, potrebbe fornire informazioni sugli approcci per controllare l'azione di taglio post-perforazione modificando la geometria dello smusso dell'ago, essenziale per l'applicazione USeFNAB.

La biopsia con ago sottile (FNAB) è un metodo che utilizza aghi per ottenere un campione di tessuto da una sospetta patologia1,2,3. È stato dimostrato che le punte di tipo Franseen ottengono una resa diagnostica maggiore rispetto alla lancetta convenzionale4 e alla punta Menghini5. È stato anche suggerito che gli smussi assialsimmetrici (cioè circonferenziali) aumentino la probabilità di un campione istopatologicamente adeguato6.

Durante una biopsia, l'ago viene penetrato attraverso la pelle e gli strati di tessuto per accedere alla sospetta patologia. Studi recenti suggeriscono che l'attuazione degli ultrasuoni potrebbe ridurre le forze di puntura richieste nei tessuti molli7,8,9,10. È stato dimostrato che la geometria dello smusso dell'ago influenza le forze di interazione dell'ago; ad esempio, è stato dimostrato che lunghezze di smusso maggiori mostrano forze di perforazione dei tessuti inferiori11. Dopo che l'ago è penetrato nella superficie del tessuto, ovvero dopo la puntura, è stato suggerito che le forze di taglio dell'ago potrebbero contribuire fino al 75% delle forze totali di interazione ago-tessuto12. Nelle fasi post-puntura è stato dimostrato che l'ecografia (US) potrebbe aumentare la resa diagnostica della biopsia nei tessuti molli13. Sono stati sviluppati altri metodi con potenziamento ecografico della biopsia ossea per il campionamento dei tessuti duri14,15, ma non sono stati riportati risultati sul miglioramento della resa della biopsia. È stato inoltre stabilito in numerosi studi che lo spostamento meccanico aumenta con l'aumento della tensione di pilotaggio degli ultrasuoni16,17,18. Sebbene esistano molti studi riguardanti le forze statiche assiali (longitudinali) nell'interazione ago-tessuto19,20, la ricerca è stata limitata sulla dinamica temporale e sulla geometria dello smusso dell'ago nella FNAB potenziata dagli ultrasuoni (USeFNAB).

Lo scopo di questo studio era di indagare il ruolo delle diverse geometrie del cono sull'azione della punta dell'ago, in un ago azionato in modo flessione ad una frequenza ultrasonica. Più specificamente, abbiamo studiato in post-puntura, l'influenza del mezzo di inserimento sulla deflessione della punta dell'ago, per una smussatura dell'ago convenzionale (cioè la lancetta), geometrie di smussatura a singolo passaggio assialsimmetriche e asimmetriche (Fig. 1) . Comprendere come viene controllata l'azione della punta dell'ago potrebbe essere utile nello sviluppo di aghi USeFNAB per diversi scopi, come l'ottenimento selettivo di un aspirato o di nuclei di tessuti molli.

Diverse geometrie di smusso incluse in questo studio. (a) Lancetta con specifiche conformi alla norma ISO 7864:201636, dove \(\alpha\) era l'angolo del bisello primario, \(\theta\) era l'angolo di rotazione del bisello secondario e \(\phi\) era il bisello secondario angolo, quando ruotato, misurato in gradi (\(^\circ\)). (b) Smusso lineare asimmetrico a passo singolo (denominato "standard" nella norma DIN 13097:201937) e (c) smusso lineare assialsimmetrico (circonferenziale) a passo singolo.