文摘
介绍。抽吸设备清理外科领域最常用的工具之一外科领域的每一个外科医生,因为一个更好的观点是至关重要的。被迫吸入可能产生令人不安的噪音,它作为一个不可忽视的压力。特别是在紧急情况下,大量出血,这声巨响被描述为一个医疗决策过程的阻碍因素。此外,有报道称,内耳损伤患者由于吸声在头部区域的操作。这些问题还没有被解决。本研究的目的是分析flow-dependent吸入噪音的影响不同手术吸技巧。此外,我们开发了这些设备的改进设计。方法。我们比较五种不同几何形状的吸技巧使用体外标准化设置。两个商用标准吸技巧比较三个适应新设备关于他们flow-dependent (10 - 2000 mL / min)噪声发射(dB,加权滤波器(A),距离10厘米)和声学质量产生的噪音(汉密尔顿快速傅里叶分析)在活跃在液态空气吸入边界。噪声地图创建在不同流速对所有五抽吸装置,和空气的比例提取测量。几何图形的三个定制的吸技巧(新模型1、2和3)设计考虑的见解在确定关键特征两个标准吸模型。结果。吸尘装置的几何提示其噪声排放有重大的影响。标准模型的频谱在较高流速显著改变高频噪声模式(> 3千赫)。许多小洞旨在防止组织粘连导致的高频噪声水平。由于尖端几何修改我们的新模型,我们能够达到一个高度显著降低噪音水平在低流速(2新模型比标准模型 )和声学质量改善。此外,我们达到一个高度显著减少二次进气(新模型2和模型 )。结论。改善flow-relevant吸头的几何特征是一个合适的方式来降低噪声排放。优化吸技巧明显安静。这可以帮助我们减少噪声性听力损伤的患者以及医护人员的压力在手术过程中应使剧院整体安静操作。此外,减少湍流和减少二次进气吸入过程中预计将对收集的血液,从而导致保护作用可以提高自体血还血法的质量。我们在评估潜在的好处。
1。背景
抽吸设备结算期间外科医生使用的外科领域几乎所有类型的外科的手术获得更好的视图字段。抽吸设备也可以被用作一个钩子,解剖,去除多余的组织。有不同类型的吸设备不同类型的手术。作为一次性用品,他们是廉价而有效的,尽管没有关于噪声排放的优化。
组织粘连的吸头的组织是一个众所周知的问题,特别是在被迫吸入,会导致严重的组织损伤(1,2]。为了防止这样的情况发生,几行介绍了辅助孔的商用吸入管。的事实,这导致大量噪声的增加,然而,已被接受到目前为止,尽管众所周知,被迫吸入液态空气边界导致大量增加的噪声排放水平120 dB (a) (3- - - - - -7]。噪音是一个重大的压力源的操作剧院(OT) [4]。这是加剧了在紧急情况期间大量出血,重要的是迅速获得一个清晰的和干外科领域阻止失血尽可能快。在矛盾,它已经表明,安静的工作环境有助于我们工作得更有效率,减少错误的利率(8]。
此外,大声吸内耳附近的噪音可能会导致永久性听力损失患者手术的耳朵和颞区域负责人(1,9,10]。理由并不明显的最常用的工具尚未优化。因此本研究旨在证明,即使是小修改几何的吸技巧能够显著降低有害噪声排放。
2。方法
两个商用的噪声数据标准吸头(一个:十六进制处理成人池抽油,NovoSci Conroe,德克萨斯州,美国、B:Covidien Argyle Yankauer,曼斯菲尔德美国麻萨诸塞州)进行分析。由于理论考虑,模型1的基础上改变了流体动态造型:圆角流入,锐利的边缘在放电区域,没有流变位> 45°像标准模型a基于数据来源于一个临时分析和使用“试错”的原则,开发了三个新设备(表1)。
关于他们的设备比较flow-dependent (10 - 2000 mL / min)噪声发射(dB (A) 10厘米)和声学质量(快速傅里叶分析,Hamming-window)活跃在液态空气吸入边界(100,200,400,…,2000 mL / min)使用一个体外设置(图1)与滚子泵(Vaerlose Polystan、类型模块化没有。1603年,丹麦)和¼英寸(6.3毫米)管系统(HMT-Medizintechnik GmbH, Maisach,德国)。
噪声排放测量在10厘米的距离吸头和标准化的方式记录在一段10秒(驻极体电容胶囊麦克风,超线性频率范围:20 Hz-20 kHz, 32通道混合器CM8000,百灵达音乐集团,德国,博士TASCAM - 100数字记录器,作为未压缩的wav文件存储在96 kHz, 24位,在高分辨率的编辑器来编辑软件,问题公司,东京,日本)。
噪音也被测量并记录超过10秒的间隔(dB (A), Voltcraft声级记录器sl - 451, 125 ms山峰,Hz-8 31.5 kHz,距离10厘米)。频率谱图形显示为噪声地图(快速傅里叶分析光谱和质谱在5秒,Hamming-filter, Hz-20 20 kHz, FFT大小8192,红杉14.1.0.157 DC2 64位,迷幻软件GmbH,柏林,德国)。
Flow-dependant二次进气测量使用修改后的实验装置,从盆地流体吸收的,返回通过把大三通管。在三通管的一只胳膊,另一个相同的滚子泵是用于分离的二次空气从liquid-air-mixture保持液柱的水平恒定在±1厘米(cf。图1)。每个吸入的水下潜水深度调整的技巧进行了通过调整的最大噪音水平在1000毫升/分钟。
这个设置的实验数据被用来优化吸关于噪声发射尖端几何。必要的侧孔应该在液态空气边界吸收更少的空气。如表所示1,三个新模型开发。在新模型1中,辅助孔的角度面向主流轴。模型2的角度补充漏洞更紧密地结合起来,主流的轴。主流通道的入口区域的几何形状类似于一个小号,实现连续加速流动。此外,辅助洞位于靠近边缘的喇叭提示。模型3是特别为使用设计的蛀牙(例如,腹腔肠道之间)。为此,吸力的大小头表面联系组织增加,和补充孔均匀分布在表面。更大的空心腔内负压水头充满一个open-pored聚氨酯海绵减少这个地区动荡(cf表1)。
所有三个新模型(1、2和3)测试使用相同的标准化体外设置,以及由此产生的flow-dependant噪音排放,噪声地图,和不同数量的二次进气进行比较。
2.1。统计数据
组由单向方差分析比较图基的多重比较测试紧随其后。小于0.05的值被定义为具有统计学意义。统计计算与GraphPad棱镜进行7 (La Jolla GraphPad软件公司,美国)。
3所示。结果
相当大的差异确定的数量和质量发出噪音。如图2A和B,商用标准吸技巧发出相当大的噪音与模型生产最高噪音由于其22侧孔。例如,模型产生70分贝(A)(10厘米)即使在低吸水率的600毫升/分钟。
频谱开始显示3 kHz以上水平增加(数据3和4)。优化的吸头,新模型2,在所有方面明显更安静。3千赫以上的频率显著降低( ),和整体改进是明显的在整个检查频率范围(数据2- - - - - -4)。
随着越来越多的可听噪声排放增加泵的利率,二次空气的摄入量也增长绝大部分(标准模型A、B:流在1000毫升/分钟/空气= 70%,在2000毫升/分钟/空气= 75 - 90%,数字5)。标准模型A, B,和新模型1表现相比明显不同的新模型3 ( ),后者开始大规模的二次空气摄入500毫升/分钟的流量。只有新模型2显示显著减少二次空气甚至更高的吸水率( )。面向的侧孔向下改变液态空气的流入特征边界。这样的修改导致重大后出现流中断(> 1000毫升/分钟;表1;图5)。
4所示。讨论
传统吸设备有一系列的侧孔,避免组织粘连。然而,这些额外的孔会导致空气掺合料在吸液态空气边界。由于部分额外的孔位于液面上方,吸入的空气,导致在多相流流中断和相当大的动荡。
4.1。物理方面
中断是由非混相引起的血液和气流具有不同粘度(血:η= 3-25µPa·年代,空气:η= 17µPa·s) (11]。流也动荡在大多数情况下(如雷诺数超过2500在标准模型的流量250毫升/分钟)。流停工和动荡导致声音振动。吸声污染的增加120 dB (A)(100厘米)(4,5,7,12),抽吸设备声音水平见顶(2毫米)直径较小的4和6之间kHz,直径较宽(4毫米)3千赫(13),尽管直径呈正相关,声能[3),所有视为噪音。噪声的定义是“不必要的或不受欢迎的声音”以及“错误的声音在错误的时间在错误的地方”(14)可能会引起烦恼,降低工作效率。在物理学中,它被认为是随机的,波动,不和谐的波形15]。
4.2。方面的噪音污染
噪音对人类性能的影响取决于类型的噪音和要执行的任务。尤其是在关键时期和任务,它可以减少精神效率和短期记忆(14]。尽管有很大差异在个人对噪声的敏感性16),一个正常的健康的成年人可能容忍50 - 55分贝(a)声音相对较好(17]。世界卫生组织(世卫组织)“社区噪音”指南表明,噪音在医院不应超过35 dB (A) LAeq(17]。研究表明,噪声在OT甚至响亮的关键组件和相关设备和人员,对患者安全造成的负面影响(18]。据说噪音OT的最重要的来源是使用特定的手术工具(19]。噪音在卫生保健机构中增加了在过去的50年20.]。
2.0 - -8.0 kHz的频率(特别是3.0 - -4.5 kHz),人类的耳朵有更高的灵敏度(Fletcher-Munson曲线水平同等体积的ISO 226: 2003),和声音被认为是10 - 20分贝声音比在这个范围之外,在相同强度(21]。此外,在这个频率范围内,基本词类信息位于(22),阻碍沟通在OT团队。持续的、高水平的噪音是已知的导致健康问题(23- - - - - -26]。噪音被认为是一般的压力(18和压力的普及和影响力的来源27),这可能会影响心血管系统(28]。音量级别和噪音的频率(音质)可以有负面影响集中注意力的能力5,6,27,它可能代表一个分散注意力的重要来源20.,29日),虽然这是不明确的30.]。高水平的声音污染可能因此影响手术的结果(12,31日,32和引发人为错误33];经验不足的科目更容易消极比经验丰富的噪声影响,特别是在困难的任务(29日]。更高水平的噪音是直接与更高的手术应激反应相关的(生理和自我报告),以及水平的外科手术错误,把病人术后并发症的风险增加(34),虽然噪音和并发症之间的因果关系是很难证明(35]。美国卫生保健研究和质量要求一个“高级别优先级”减少了噪音干扰不能改善患者安全,尽管如此,到目前为止,尚无可靠和系统信息的噪音在手术室环境(31日]。由于其固有的复杂结构,错误可能是灾难性的病人和卫生保健机构(36]。噪音水平操作期间一直与手术部位感染(SSI) [37,38),归因于噪音性干扰导致失误符合无菌原则。
因此,它便于医生和病人使用连续安静吸尘装置。我们能够显示,就连小修改几何的吸头明显让他们安静。
通常,声压水平指测量1米的距离。噪声测量站的尺寸(沉默的房间)允许低反射测量10厘米的距离。为了比较SPL测量和标准1 - m测量,必须作出调整(- 6 dB每一倍的距离)。越接近听觉器官本身的噪音,相反的效果是要考虑(增加6分贝声压的一半的距离)。吸入附近噪音内耳(> 100分贝(A), (3),特别是儿童在耳朵和外科手术,被描述导致持久的听力损失(39]。然而,儿童气管吸(4到10 kHz,峰值96分贝)并没有导致听力能力的限制/能力(24)。在未来的研究中,尼尔森et al。9)无法证明持久耳听力损失由于吸,和•凯泽克等人证实了这一发现40,41]。然而,噪音性听力障碍可能比通常认为(更常见42),恶化的听力很难检测在高频范围内(43- - - - - -45]。
在我们的研究中,频率高于可听范围(> 16千赫)记录(图4)。这些高频流停工特别是负责溶血和malactivation白细胞和血小板的46),虽然确切的血液细胞的损伤机制是有争议的47- - - - - -49]。发泡(50,51]或混合的空气(“充气”)可以影响血液细胞的完整性直接氧气接触。通过减少空气外加剂、膜损伤,各种血液成分的氧化,可以避免或减少自由基的形成。温柔,安静的抽吸会保护血液细胞。吸的声音噪音,振动越大压力对血液细胞。布德等人表明,避免动荡(可听噪声)减少血液细胞损伤(52]。技术解决方案,这是湍流控制吸入系统由弗里德里希et al。53]。进一步研究显示的吸盘几何关系的影响。
4.3。其他方面
空气混合物也可以导致感染问题。在动物实验中,它已经表明,细菌空气污染可以与二次空气的吸入运输54]。这意味着感染性并发症可能导致增加空气混合。在这方面,我们提出第一个改进与我们的新模型2。然而,其他修改模型,1号和3号没有显示显著变化的比例提取的空气。然而,这里的高频振动是显著降低。新模型2很安静( )并显示一个低水平的曝气( )。
响度在医疗单位扰乱通信中,浓度,增加压力。恩格尔曼氏等人描述显著影响由于降噪程序在儿科手术剧院(8]。通过比较测量在急救护理环境中,白色和Zomorodi确实表明,更需要有一个可行的解决方案(55]。因为并不是所有可以控制噪声源,弗里德里希等人开发了沉默的手术室优化系统(索托斯),小说封闭但灵活的沟通工具在嘈杂的环境56]。
我们的工作小组已经表明,它可以减少噪音和空气流混合使用polypragmatic方法。湍流控制抽吸系统(tcs)调整滚轮的转速泵在吸处理系统通过振动传感器(53]。我们可以假设tcs的组合和优化吸入压头几何形状应进一步降低噪音水平。血液细胞的完整性的保护作用也被证明(52]。
5。结论
吸入的流激噪声相关几何。抽吸参数提示相关流量可以提高。优化的吸头明显安静,在我们的实验结果如图所示。这样的优化可以减少noise-related听力损失和减少压力在手术,操作将导致一个更安静的剧院。noise-optimized吸设备可以改善手术团队的性能,减少并发症,提高收集血液的质量,减少外源的输血和器官损伤,并最终提高病人安全。进一步的研究和先进的技术,如计算流体动力学模拟,需要继续优化吸头为各种应用程序。
数据可用性
使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。
信息披露
马丁·弗里德里希是tcs的发明者和包括所有功能。tcs是专利,专利持有人是哥廷根大学医学中心(PCT / EP / 2011/006330,我们9402937 B2, 8月2日,2016)。吸头的优化流程的概念已被申请为专利。作者仅负责这个报告的内容和写作。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
作者的贡献
马丁·g·弗里德里希·医学博士是通讯作者负责的概念/设计新吸头和起草报告。贡纳Hanekop医学博士,资深作者。Jost m . Kollmeier和勇王帮助或协助测量体外设置。西奥多·Tirilomis帮助起草了手稿。
确认
作者感谢Rudolf先生Freckmann使吸盘的CAD三维模型和原型根据我们的想法。