制造铅头的碳纤维强化复合材料的临时心脏起搏器

文摘

与传统的领导相比,碳纤维复合材料会有一系列的优点,如重量轻、柔软的质地,和高导电率。在这个实验中,我们试图改善现有carbon-fiber-based TTCP金属通过carbon-fiber-graphene-woven线索或导电布,以解决的一系列缺陷TTCP金属领导常用的临床临时心脏起搏器。我们进行了一系列测量,包括电阻检查成品特征比较稳定。结果表明,电阻率的修改后没有明显变化,碳纤维束稳定和容易低应力下的变形减少心肌损伤,有良好的临床应用价值。

1。介绍

临时经静脉的心脏起搏器(TTCP)是一个潜在的挽救生命的干预(1),主要是治疗症状性心动过速和救援的各种类型的可逆心肌梗死症状(2,3]。此外,TTCP可以用作桥永久心脏起搏器当永久的节奏不能直接或立即使用或在一定条件下排除永久起搏器的植入。其他可能的迹象包括心肌梗死和/或传导系统损伤心脏手术后(4,5]。

图1显示出血和血栓的超声图像所引起的电极插入到心肌。图2显示了CT图像的引导穿透室间隔。外科手术的特异性与TTCP通常需要一系列的并发症,可以分成两个主要团体:静脉、与访问相关的并发症或起搏导管相关并发症。超声引导下静脉访问已被证明是安全的,而起搏器并发症lead-related经常出现在临床实践(6]。标准TTCP领导没有固定的机制,钝,光滑,僵硬的提示由直接接触电刺激心肌的负极铅。TTCP临床使用中,由于刚度的领导,在右心室起搏器导线的位置经常促进异位心室活动,和偶尔的长期心室心律失常曾被观察到。更糟糕的是,踱步铅可能穿透心室壁和偶尔的穿孔,住院期间死亡的风险增加(1,7- - - - - -11]。研究表明,心脏穿孔的发生率为0.1 -3%4,12,13]。在临床实践中,患者的心脏性猝死的发生率起搏器导致穿孔12 - 31%。

碳纤维是一种特殊类型的纤维材料通过炭化和石墨化有机纤维和相邻的碳原子结合成一个平面网络(14]。碳纤维材料通常含有90%以上的碳(14,15),他们有优秀的特性,如耐高温、耐磨损、高导电性和耐腐蚀性能,以及显著的各向异性,灵活性,和加工性能16]。碳纤维材料是一种超疏水材料,因为它由惰性碳原子组成,几乎没有表面活性官能团和很低的表面化学活性(17]。

为了解决这个问题引起的心肌损伤,甚至穿孔TTCP在临床应用中,我们设计了一个灵活的领导技巧的碳纤维复合材料取代刚性的金属铅提示TTCP负结束的线索。根据实验要求,灵活性和杰出的碳纤维复合材料导电性的利用大大减少心房和心室壁穿孔的发生率由铅电极的临时心脏起搏器而不影响心脏起搏器的电刺激效果。在这个实验中,灵活的导电性和稳定性的改进阳极主要测量的电阻率灵活技巧碳纤维材料制成的与困难的技巧的传统金属材料,和起搏器的可行性基于碳纤维复合材料进行了分析。

2。实验材料

2.1。制备碳纤维复合包和碳纤维布

获得直径相似,传统的领导,我们准备了复合碳纤维束的直径0.8毫米2400年组装碳纤维丝紧密地结合在一起。

工厂生产的碳纤维布。碳纤维链含有95%碳被编织成一个统一的碳纤维布的厚度0.8到1.2毫米,平均质量的20 g / m²,阻力平方30Ω。

2.2。实验设计

2.2.1。修改后的碳纤维复合材料包

实验是基于一个共同的临床临时起搏器,和企图用碳纤维来修改它。在实验准备、正负电极之间的绝缘层的铅是首先移除,然后中央导电材料切除;中央导电材料取代碳纤维束长度相同的,和两个导电材料与导电双面紧密连接和固定碳带获得TTCP领导修改与碳纤维复合包。图3显示了碳纤维bundle-modified TTCP领先。

2.2.2。修改碳纤维布

起搏器相同类型的领导,把刚性金属接触铅头。与使用碳纤维包不同,我们下降的导电金属中心的领导在这个操作,取而代之的是,将碳纤维布包裹在其内置金属铅而获得碳导电双面胶带,使用外部导电碳纤维布作为一个缓冲区,获得碳纤维cloth-modified TTCP领先。图4显示了碳纤维cloth-modified TTCP领先。

3所示。领导的特点

3.1。电阻测试

铅的电阻测量和数字接触电阻分选仪(HPS2515)通过拦截135厘米,2厘米的碳纤维加热的核心领导,分别夹紧结束这部分的数字接触电阻分选仪测试,并使用电阻测量函数来确定其阻力,计算它的电阻率。的电阻TTCP铅(总长度:135厘米)和TTCP领导修改与碳纤维(总长度:135厘米,碳纤维的部分是2厘米)是由同样的方法测量的数字接触电阻分选仪,和他们的电阻率进行了计算。实验是由25.0°C和37.0°C获得实验数据,分别。

3.2。稳定性试验

我们还测试了几个修改导致的物理稳定性。模拟临床手术在相同的操作条件下,执行多个引导穿刺和外部条件下,随着时间的推移和物理状态的评估。

3.3。柔软的比较

长度相同的三组会被剪切和弯曲呈90°时进行压力测试。压力的值很可能反映了外部力量应用于弯曲导致(18,19]。通过测量这个值,小型电动带来的灵活性和电缆可以定量表征,和领导技巧的最大压力在推导出TTCP心肌和血管壁。

4所示。结果与讨论

碳纤维铅的直径0.8毫米,和临时起搏器TTCP铅的直径0.4毫米,从领先的横截面积,所以样品的电阻率可以通过以下方程:

在这个方程,RΩ是阻力;ρ电阻率,Ω·m;l是长度,米;年代是样品的横截面积。

表1表明,碳纤维铅的电阻率低于TTCP金属铅,表明碳纤维铅具有良好的导电性、和TTCP导致的导电性提高碳纤维不是理论上减少了。有趣的是,在carbon-fiber-modified TTCP铅被操作,碳纤维的抗bundle-modified领导与理论值相比略有增加。的碳纤维cloth-modified铅,然而,阻力增加了一倍。这种现象的可能原因是推测:(i)的碳纤维部分修改TTCP铅连接到原始TTCP金属铅通过直接接触部分,这部分并不是紧密相连,导致阻力增加;(ii)的碳纤维部分修改TTCP铅有不同的横截面直径比原来TTCP金属部分,导致增加的总阻力。碳纤维单丝之间有差距,这可能会导致电阻测量误差。碳纤维的抗bundle-modified铅从6.60Ω改为7.39Ω,很少对电导率的影响。基于可用的数据,随后TTCP导管具有优良的导电性和统一的大小获得了少量修改。

在几个不同的改性纤维的稳定性实验,我们发现,与市场上现有的TTCP相比,碳纤维丝有更高的物理稳定性。在各种各样的外部环境中,碳纤维长丝不是骨折或反复摩擦穿刺分离,和灯丝的外观和完整性维护。对碳纤维cloth-modified TTCP领导,由于其制备的特殊性,摩擦穿刺后,碳纤维布的表面损坏,打破了碳纤维和分离,表明其物理稳定性差,不利于临床应用。

三套长度相同的拍摄和测试时的压力在90°弯曲。从这个值的测量,我们观察到90°每组的变形导致不同压力下。传统TTCP导致的变形力为208.4时达到90°N切割长度,而力为6.7 N(碳纤维复合导致)和120.3 N(碳纤维fabric-modified TTCP领导)当carbon-fiber-modified TTCP会达到相同的变形角,分别。它大致可以推断,对血管壁的压力,心室壁和心房壁可以降低96.8%和42.3%,分别为每个组在手术中。这表明碳纤维复合线索也比碳纤维fabric-modified TTCP的柔软,这可以极大地减少损伤病人在手术中。从各方面考虑,我们发现碳纤维fabric-modified TTCP领导似乎有更好的整体性能。临时心脏起搏器对急诊医学(非常重要20.]。这项工作可能受益的临时心脏起搏器技术,以及其他技术,如数学分析(21- - - - - -23)和纳米技术(24,25]。

5。结论

临时经静脉的心脏起搏器通常用于复苏危重病人,和软导电代用材料需要减少造成的伤亡TTCP线索。根据我们的实验中,碳纤维铅具有更好的导电性比TTCP金属铅,而碳纤维材料是光和柔软,可以在较低的压力下变形,在保护心肌起着良好的作用。使用它作为一个临时起搏器电极引线可以大大降低心房和心室壁穿孔的风险造成的TTCP电极引导,提高导电性。铅由碳纤维复合包更加稳定和有更好的导电性比碳纤维布。因此,起搏器领导基于碳纤维复合材料是一个很好的功能。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的结果包括在本文中。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项工作得到了湖南省科技创新重点项目(没有。2020 sk1011)。

引用

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