วัสดุเป็นตัวกำหนดประสิทธิภาพ—วัสดุศาสตร์เบื้องหลังประเภทเข็มตรวจชิ้นเนื้อเต้านม

https://www.mayoclinic.org/tests-procedures/breast-biopsy/about/pac-20384812

ในด้านอุปกรณ์การแพทย์ วัสดุมักเป็นตัวกำหนดขีดจำกัดบนของผลิตภัณฑ์ การอภิปรายเกี่ยวกับประเภทของเข็มตรวจชิ้นเนื้อเต้านม นอกเหนือจากการมุ่งเน้นไปที่โครงสร้างและการใช้งานแล้ว ยังพิจารณาคุณสมบัติของวัสดุเป็นสิ่งสำคัญอีกด้วย ปัจจุบันประเภทที่พบบ่อยที่สุดของเข็มตรวจชิ้นเนื้อเต้านมที่ใช้ในการปฏิบัติงานทางคลินิกส่วนใหญ่ทำจากวัสดุสามชนิด: สแตนเลส โลหะผสมไทเทเนียม และโพลีเมอร์เกรด-ทางการแพทย์

เหล็กกล้าไร้สนิมเป็นวัสดุแบบดั้งเดิมและใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด โดยเฉพาะเหล็กกล้าไร้สนิมเกรด 304 และ 316L ทางการแพทย์{0}} ข้อดีของมันคือความแข็งแรงเชิงกลที่ยอดเยี่ยม ความต้านทานการกัดกร่อน และเทคโนโลยีการประมวลผลที่สมบูรณ์ ทำให้เหมาะสำหรับการผลิตเข็มชิ้นเนื้อที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้ ตัวอย่างเช่น ระบบตรวจชิ้นเนื้อเข็มหลักบางระบบยังคงใช้เข็มสแตนเลส ซึ่งต้องผ่านการฆ่าเชื้อด้วยอุณหภูมิสูง-และความดันสูง-เพื่อใช้ซ้ำ อย่างไรก็ตาม เหล็กกล้าไร้สนิมมีความหนาแน่นสูง ซึ่งอาจทำให้แพทย์รู้สึกเมื่อยล้ามือได้ง่ายในระหว่างการผ่าตัดเป็นเวลานาน และยังทำให้เกิดสิ่งประดิษฐ์ในสภาพแวดล้อม MRI อีกด้วย

โลหะผสมไทเทเนียมซึ่งเป็นวัสดุตัวแทนสำหรับเข็มเจาะชิ้นเนื้อเต้านม-ระดับไฮเอนด์ พบว่ามีการนำไปใช้เพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ไทเทเนียมมีความหนาแน่นของเหล็กเพียง 60% แต่มีความแข็งแรงจำเพาะที่สูงกว่า และมีความเข้ากันได้ทางชีวภาพและความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีเยี่ยม ที่สำคัญกว่านั้น โลหะผสมไททาเนียมไม่ใช่วัสดุ-ที่เป็นแม่เหล็กเฟอร์โรแมกเนติก ทำให้เหมาะสำหรับขั้นตอนการแทรกแซงที่ได้รับคำแนะนำจาก MRI- ระบบช่วยตรวจชิ้นเนื้อด้วยสุญญากาศ-นำเข้าบางระบบได้นำท่อเข็มโลหะผสมไทเทเนียมมาใช้อย่างเต็มที่ ซึ่งช่วยลดน้ำหนักเครื่องมือและปรับปรุงความเข้ากันได้ของภาพ

โพลีเมอร์เกรดทางการแพทย์-ส่วนใหญ่จะใช้ในประเภทเข็มตรวจชิ้นเนื้อเต้านมแบบใช้แล้วทิ้ง ตัวอย่างเช่น เข็มนำทางโคแอกเซียลแบบใช้แล้วทิ้งบางชนิดทำจากโพลีคาร์บอเนต (PC) หรือโพลีอีเทอร์อีเทอร์คีโตน (PEEK) ในขณะที่ปลายเข็มยังคงรักษาโลหะไว้เพื่อให้แน่ใจว่ามีแรงเจาะ การออกแบบพลาสติกทั้งหมดนี้-มีข้อดีตามธรรมชาติในการลดต้นทุนและป้องกันการติดเชื้อข้าม- ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับสถานการณ์การคัดกรองขนาดใหญ่- นอกจากนี้ วัสดุที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพบางชนิดยังอยู่ระหว่างการพัฒนา ซึ่งอาจนำไปสู่การผลิตเข็มชนิดใหม่ที่ย่อยสลายโดยอัตโนมัติหลังการตัดชิ้นเนื้อ

นอกจากวัสดุฐานแล้ว เทคโนโลยีการรักษาพื้นผิวยังเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพของเข็มตรวจชิ้นเนื้อเต้านม ตัวอย่างเช่น เทคโนโลยีการเคลือบสามารถลดค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานระหว่างเข็มและเนื้อเยื่อ ส่งผลให้ความต้านทานต่อการเจาะทะลุลดลง การเคลือบแบบไฮโดรฟิลิกยังสามารถลดความเจ็บปวดของผู้ป่วยได้ ผลิตภัณฑ์ระดับไฮเอนด์-บางชนิดใช้การเคลือบเงินนาโน- ซึ่งมีคุณสมบัติต้านเชื้อแบคทีเรียด้วย

จากมุมมองของอุตสาหกรรม การอัพเกรดวัสดุกำลังผลักดันเข็มตรวจชิ้นเนื้อเต้านมไปสู่การออกแบบที่ "น้ำหนักเบา เฉพาะทาง และชาญฉลาด" ตัวอย่างเช่น การออกแบบแบบบูรณาการที่รวมตัวเข็มไทเทเนียมอัลลอยด์และด้ามจับโพลีเมอร์ ช่วยให้มั่นใจทั้งประสิทธิภาพการเจาะและหลักสรีระศาสตร์ที่เหมาะสมที่สุด ในอนาคต ด้วยการประยุกต์ใช้วัสดุใหม่ๆ เช่น โลหะเหลวและคอมโพสิตกราฟีน เข็มตัดชิ้นเนื้อเต้านมจะบรรลุความก้าวหน้าครั้งใหม่ในด้านความแข็ง ความเหนียว และความปลอดภัยทางชีวภาพ ทำให้เกิดรากฐานเครื่องมือที่มั่นคงมากขึ้นสำหรับการแพทย์ที่แม่นยำ