超声外科手术刀设计论文

美国著名刀匠BILL BAGWELL谈论关于刀材选择 纯碳钢、不锈钢，大马钢，选哪种全在你自己。但请记住，刀刃钢材是决定你刀子能力表现的一个最重要因素。不同的刀刃钢材呈现不同的性能特征；许多流行的刀刃钢材在被当作切割工具制作材料使用时，往往是错误的选择。而且，事实上最好的刀钢做出的刀往往也是些三流货色。 如今的刀具通常由这三类钢材制成。根据冶金学观点，最简单的钢材通常被称为纯碳钢（Straight carbon steel，今时今日，其实不再有哪种商业钢材是真正的纯碳钢了，它们都含有其它的合金成份）。我们在此所谈的纯碳钢，指的是诸如1040，1060，1095这些钢材。它们的内部结构很简单，直截了当；而且在得到适当处理时，它们表现的极其剽悍，抗冲击性非常好，切割能力超强。优越的切割品质以及高强度，使它们成为制作格斗刀或生存刀具的显而易见的优选对象。它们的唯一缺点是在使用过程中会失去光泽、缺乏保养将产生锈蚀的问题。该因素致使许多人忽视了它们的使用价值，并转而寻找别的刀具钢材。然而，这样一来，人们在获得一些时髦和便利的同时却又牺牲了切割性能与强度。对于这种交换，我可不愿让它发生在一把也许将赌上自己性命的刀上。 不锈钢是我们感兴趣的第二类钢材。常见的不锈钢有440C，154CM，A2，D2，F6等。这类钢材都是源于工业上的特殊要求而开发出来的，并非因应手持刀具的需要而产生。它们的流行，滋生于一系列典型的拙劣表演和公开吹捧。 拿440C作例子。这种钢材在任何有效的硬度范围内都不具备优秀的切割性能，而且在较高硬度下趋于易碎。当440C达到相应硬度，以使刀刃具备还说得过去的保持性时，它却又变得几乎无法打磨锋利。亦即，一把440C钢刀要么保持性非常差；要么整体强度非常低，脆到你无法把它重新磨利。 既然400C是一个很糟糕的选择，那为何它又能变得如此流行呢？原因有二，而这两个原因都因为440C表面光亮。 440C是所谓的外科手术刀钢材。美国人通常的想法：既然440C是制作手术刀的材料，那么它切割其它东西的性能也一定超强。然而事实说明一切。440C被用于制作手术刀的真正原因在于，它优秀的防锈特性让官僚主义者们认为它比纯碳钢更易消毒或更“卫生”。美国多个州也因此通过立法，以“卫生”要求外科手术须用不锈钢器具。 440C变得流行的另一个原因在于美国的刀具收藏精英们把刀当作艺术品而非工具或武器来使用。最近十年来，许多刀具收藏者要求他们的刀子绝对不能失去光泽，在展览上不许别人把指纹印在刀子上，而定制刀匠们立刻就把最大的注意力放在了这一小群人身上。结果是，由于新一代的这些定制刀匠根本不知道一把真正的刀和一把并非真能切东西的“刀”之间有何区别，刀的切割性能在很大程度上被抛弃了。 而在1970年代中后期，154CM作为制刀的一种钢材被迅速而广泛的流行开，便是一个典型的公众购物案例。站在刀具使用者的立场，154CM不愧为一个糟糕的选择，一个超级耐磨但超级磨不利的玩意儿。而且让人极其难受的是，在这种钢材的刀刃薄处受到挤压时，比如用154CM刀子去砍树劈柴，其刃口总是趋向于碎裂。这种钢的切割性能顶多只能算二流水准，其刃口具有某种“变滑（而不是微齿）”的特征，让你在切割时非得使力压着切不可。 虽说对于用刀人而言154CM存在上述诸多缺陷，但站在刀匠的立场，它却有好几个货真价实的优点。其一，这种钢材拥有很好的红硬性，或说它能在上升的温度中较好地保持韧度，其二，它在热处理过程中不太容易翘曲。其三，它有一种“内在魅力”，可让整个刀子添光加彩。 这些优点给刀匠带来的好处可就多了。优良的红硬性意味着刀匠在热处理完154CM之后可以立即打磨它而不用担心回火韧性受损，还可以在短时间内迅速把刀子磨薄（而不必担心退火），从而提高产量。154CM在热处理过程中不易翘曲的特性又允许刀坯在接受热处理之前可以作得很薄，既有助于节省热处理时间，又使得报废率非常非常低。不过，真正的优点却在于154CM在工业应用中有“内在魅力”，当然，在刀具应用范围则除外。 回想1970年代早期，您还能记得美国尚未遭遇石油危机，而且那时候绝大多数美国人仍然认为：整个世界都爱他们，美国人是这个星球上最聪明的。毕竟，我们美国人那时已经将世界上最大的商用飞机波音747飞了起来。令人赞叹的是，为迎接这一伟大的民族时刻的到来，我们甚至设计和建构了新型引擎，而推动这一人类奇迹飞腾升空的涡轮叶片其钢材即是154CM。喷气式引擎的涡轮叶片与手持刀具钢材的冶金学要求，两者之间会存在什么联系，正是这一点总让我觉得有点儿难以理解。作为过来人，我猜那时人们疯狂购买154CM钢材刀子的真正原因在于他们感觉自己握着一小片波音747在手里。在喷气时代的技术光环下，制刀界向人们成功兜售着大批刃口脆弱且难以磨利的刀子，这让许多定制刀匠腰包鼓胀、富得流油，他们成长为这类象征主义时代的资本家。而各类刀具杂志也在不知就里的情形下推波助澜，它们首先与刀界恶俗同流合污，接着又传染了当时的整个刀具新闻与出版界。定制刀匠们正是通过此一方式，把这种本应与制刀毫无关系的的钢材贩售给了无数消费者和正在成长的制刀界下一代。 第三类钢材代表了（或说综合了）当前所有最出色刀具的内在潜质，而且是最让人陶醉的一类。它就是大马钢，用最简单的话说，它是钢与铁的碾压组合。绝大多数大马钢刀介于250层与1100层之间。这就是军事传奇中著名的“波纹钢”，当它被施以适当的形制、锻造和热处理之后，制作出的刀堪称无以伦比。一把优秀的大马钢刀可以拥有任何当前其它钢材所不具备的敏锐刀锋，以及超强的抗冲击韧性和令人难以置信的长时间锋利保持度。另外，它又非常容易磨利。 唯一的缺点在于，优秀的大马钢其制作难度极高。这意味着优秀大马钢要求高超的制作水平和不懈的工作努力，而且价格非常昂贵。这类钢的制作流程让人很难把握，除了坯钢制造的高门槛，同时它作为一把刀的热处理则更加困难。其中存在大量的处理环节，而刀匠在处理过程中的任何一点闪失将直接把大马钢变成一把劣制刀具。 当大马钢真正得到了恰当处理时，它制成的刀也就成为实质意义上的“独一无二”了。但若刀匠对大马钢处理不当，则买刀人将得到一个既漂亮且昂贵的玩意儿，它在切割方面低能，刃口保持性奇差，或者它有切割能力但刃口极为脆弱。 对于想得到一把大马钢刀的人，我所能提供的最好建议是，在选择的时候坚持以下两条原则。第一，确保为你做刀的人同时也是那块大马钢材料的制作者。如果大马钢不是他制作的，那么几乎可以肯定他不懂怎样对制成的刀子进行适当的热处理。没有任何两条大马钢的冶金结构是完全相同的，而且无论是谁制作的，由此，做刀的人首先必须非常精通对应材料的内在特性。第二，要询问做刀的人他的刀切割性能如何。问问他的刀能否在双手斩断一根2A级支撑杆后依然如剃刀般锋利，这是一把有切割能力的大马钢刀的基准。如果他的刀做不到这一点，而你又是一个追求刀具表现力的用刀者，那么显然你应该放弃购买。请记住，天下没有白吃的午餐，在众多的大马钢刀中有时你真的无法指望物有所值。 如此，归纳起来有什么结论呢？而我自己能记住的钢材又是什么呢？ 针对大多数的使用情形，一把由纯碳钢制成的好刀应该是最佳选择。在这方面我自己偏爱1040钢材经优良锻造而出的刀，它在刀世界难逢敌手，可谓一枝独秀。锈蚀问题？请记住，男人们带着他们的纯碳钢刀剑已经在海上纵横了好几个世纪，而他们的刀却并没有在一夜之间变成一堆铁锈。当然，如能适度地养护刀具并抵御潮气，那么纯碳钢刀也就会为你贡献出它的强韧、锋利和易于磨利的品质，而这些都是不锈钢所无法贡献的。如果我只能被迫选择不锈钢做成的刀，那么我的材料目标首推D2。D2钢在处理到有能力保证其总体切割性优于现存的其它不锈钢的同时，却并不会变得比它们中的任何一种更加脆弱。大马钢则带我们重温终极杀刃的历史回忆。一把得到正确处理的大马钢刀是无可匹敌的，但作为用刀人的你首先要非常小心地琢磨琢磨向谁和怎样花费你口袋中的购刀款。这个世界上真正理解大马钢的人非常非常之少，这些人明白闪闪亮东西的并非都是金子。同样的，希望你也如此

现代外科的真正发展起源于19世纪末和20世纪初。随着输血和麻醉技术的日臻完善，外科手术有了质的提高，手术器械也不断改进。不仅制作工艺进步，如材质由铁质演变为不锈钢、铬、钛、钒等。设计上刀身也与刀刃明显分开，刀片可拆卸;而且在握控的舒适、灵巧及使用的安全性上有本质的改变，手术刀的标准化使之成为现代外科医生创造奇迹的精致工具。1920 年，Boviel首次在脑部手术中引入电凝刀技术，更开创了手术的电子时代。20世纪后期开始，电凝、超声刀、内镜手术器械等广泛进入临床，对外科手术的进步又起到了巨大的推动作用。祖国医学源远流长，早在《内经》中，已对我国古代外科刀具有所介绍，至明代医疗器具则更为精巧，清代外喉科医著中，出现较为集中的外科刀具记载。而华佗刮骨疗毒的佳话一直流传至今。1974年江苏江阴在明初夏王墓中就出土有铁质柳叶形外科刀、平刃手术刀、剪、铜镊、鬃药刷及瓷淋洗壶等。其中柳叶形外科刀外形已与现代手术刀相似。各种刀具因其不同的功用而被设计成不同的刃口方向、形状和长短，并多以形状命名。如最为著名的柳叶刀，因其刀身细窄成柳叶形，故命名。其刃口较长、单面，是适于切开较大范围的刀具。其他如开疮刀，尖锐锋利，取其急进速出，不至于引起剧烈疼痛等。可见我国古代外科刀具的应用是比较全面和成熟的。随着科技的进步，新型手术切割器械日渐广泛地应用，其切割、止血功效日臻完善，使得外科手术创伤越来越小，促进了外科的飞速发展。这些新技术的普及和推广需要专业技术培训，使用不当易导致并发症。因此，在手术时，我们应根据每种手术刀不同的特性和优势合理地选择使用。

医学影像技术是高新技术与医学的结合，自20世纪70年代起，以CT问世为标志，伴随计算机技术的进步，现代医学影像学取得了突飞猛进的发展，由传统单一普通X线加血管造影检查形成包括超声、放射性核素显像、X线CT、数字减影血管造影(DSA)、MRI、普通X线检查的数字化成像(CR和DR)以及图像存储和传输系统(PACS)多种技术组成的医学影像学体系。医学影像学已经由传统的形态学检查发展成为组织、器官代谢和功能诊断手段，医学影像学技术已经由既往"辅助检查手段"转变为现代医学最重要的临床诊断和鉴别诊断方法，使多种疾病的诊断更准确、及时。由于介入医学的兴起，医学影像学已经集诊断和治疗为一体，成为与外科手术、内科化学药物治疗并列的现代医学第3大治疗手段。目前，医学影像学科是现代化医院的支柱之一，影像学设备的价值占医院固定资产50%以上，医学影像学为临床医学的主要研究手段和推动现代医学不断发展的动力。

医学影像学是高新技术与医学的结合点，21世纪医学影像学发展首先依赖于以计算机为主导的高新技术的进步。由于计算机的性能以几何级数升级，必将带动多种医学影像学设备向小型化、专门化、高分辨率和超快速化方向发展，医学影像学检查亦将由大体水平逐渐深入至细胞、受体、分子和基因水平。近年来，美、欧、日等发达国家和地区在医疗影像诊断产业加强战略布局，旨在带动多种医学影像设备向小型化、专门化、高分辨率和快速化方向发展。目前，数字医疗影像技术的发展主要有如下几大趋势:

现代医学影像设备的发展将由最开始的形态学分析发展到携带有人体生理机能的综合分析。通过发展新的工具、试剂及方法，探查疾病发展过程中细胞和分子水平的异常。这将会为探索疾病的发生、发展和转归，评价药物的疗效以及分子水平治疗开启崭新的天地。同时，由于造影剂是影像诊断检查和介入治疗时所必需的药品，未来针对特定基因表达、特定代谢过程、特殊生理功能的多种新型造影剂也将逐步问世。

超声刀热能是通过无数点阵的集束热传递方式，thermage探头可发出每秒震动高达600万次的矩阵分子能量波，深入皮下进行修复，在皮下左右的深度，通过射频电场形成聚焦面，强烈撞击真皮组织，在真皮组织上产生电场聚集效果，使皮下温度提升到60－75℃左右，确保热量在真皮纤维层的有效热损伤作用，引发肌体启动修复再生细胞的功能。

超声刀一般指高强度聚焦超声肿瘤治疗系统，高强度聚焦超声的治疗源为超声波。与太阳灶聚焦阳光在焦点处产生巨大能量原理类似，该技术将体外低能量超声波聚焦于体内靶区，在肿瘤内产生瞬态高温（60℃以上）、空化、机械作用等生物学效应，杀死靶区内的肿瘤细胞。

超声刀适于治疗良、恶性实体肿瘤

主要适应症包括：

乳腺癌骨肉瘤 软组织肉瘤 肝癌

经过临床应用，对以下肿瘤也有很好的治疗效果：

恶性骨肿瘤 腹膜后肿瘤 肾癌

乳腺纤维腺瘤 子宫肌瘤 胰腺癌

参考资料：百度百科-超声刀

超声刀热能是通过无数点阵的集束热传递方式，thermage探头可发出每秒震动高达600万次的矩阵分子能量波，深入皮下进行修复，在皮下左右的深度，通过射频电场形成聚焦面，强烈撞击真皮组织；

在真皮组织上产生电场聚集效果，使皮下温度提升到60－75℃左右，确保热量在真皮纤维层的有效热损伤作用，引发肌体启动修复再生细胞的功能。

高强度聚焦超声（High Intensity Focused Ultrasound, HIFU）的治疗源为超声波。与太阳灶聚焦阳光在焦点处产生巨大能量原理类似，该技术将体外低能量超声波聚焦于体内靶区，在肿瘤内产生瞬态高温（60℃以上）、空化、机械作用等生物学效应，杀死靶区内的肿瘤细胞。

这种治疗是在B超引导下对体内肿瘤实施三维适形扫描治疗，就好比是一把在体外操作，对体内肿瘤组织进行“切除”的“手术刀”。

参考资料：高强度聚焦超声肿瘤治疗系统-百度百科