Николаев Г.А., Лощилов В.И. - Ультразвуковая технология в хирургии, страница 3

1. Детали строения костей. Гаверсовые каналы, проводящие кровеносные сосуды ориентировочно вдоль оси, Разрез. Х20. . а»', ь|» е ф;Г:11'".,1 ~ ь Глава 2 концентратор, .имеющий угловой перегиб для попечении атеросклероза в коронарных и почечных артериях, Экспериментально-клиническое применение данного метода, начатое во ВНИИКиЭХ и центральной клинической больнице Ы 2, продолженное затем в 1-й городской больнице Москвы и в Институте трансплантологии АМН СССР, показало неоспоримое его преимущество перед другими видами хирургического лечения. Выполнено свыше ста операций эндартерэктомии в клинике с хорошими результатами.

Несомненно, метод требует своего дальнейшего совершенствования. Исследования, проводимые при этом, сложные и требуют внимательного отношения всего коллектива ученых, работающих над чрезвычайно актуальной проблемой хирургия. ФИЗИКО-Л1ЕХАНИЧЕСКНЕ СВОЙСТВА КОСТНЫХ ТКАНЕИ В составе скелета взрослого человека насчитывается более двухсот различных костей, каждая из которых имеет свою определенную форму, величину и положение. Различают длинные, короткие и плоские кости.

Костная ткань по своему строению и химическому составу представляет собой сложнын биополимерный материал, отвечающий требованиям, предъявляемым к живому организму. Особенно характерны длинные трубчатые кости. Как правило, они несут значптельные продольные усилия, не только статнческие, но и ударные. В то жс время по роду выполняемых функций они должны обладать деформативностью, хорошо сопротивляться усилиям сжатия, поперечному и продольному изгибу, кручению. На распилах костей можно различить костные структуры двух типов: компактный слой и губчатый. И тот и другой построены из пластинчатой костной ткани.

В компактных слоях пластинки располагаются в строго определенном порядке, образуя очень плотное компактное вещество. В губчатой кости пластинки располагаются в балках и перекладинах различной формы, которые перекрещиваются под разными углами и ограничивают небольшие полости. Компактное и губчатое 12 вещество паспределены в различных костях по-разному, что зависит от функционального назначения кости. Из компактного вещества состоят главным образом диафизы трубчатых костей, из губчатого — их эпифизы. При рассмотрении микроскопического строения кости (рис. 1) было установлено; что компактное вещество пронизано многочисленными гаверсовыми каналами, которые идут большей частью параллельно костномозговому каналу, многократно между собой пересекаясь. Каналы эти служат для питания кости.

Онп окружены концентрически расположенными топкими пластинками гидроокиси апатита, внутри и снаружи которых располагаются высокоупорядоченные пучки волокон коллагена. Сами пластинки в свою очередь пронизаны еще более тонкими канальцами. Наружная поверхность кости„за исключением тех мест, где расположен суставной хрящ и прикрепляются сухожилия мыпщ и связок, покрыта надкостницей. Состав костной ткани зависит от возраста и типа кости. Как показывает химический анализ, компактное вещество кости состоит по массе в среднем на 70 —:729о пз неорганических веществ, на 20%' из органических 13 веществ и на 8 —:10$ из воды; в губчатой кости минеральные вещества составляют лишь 35 —:40о/и, органические — 50 —:55о/з вода — 5 —:15Ъ.

Неорганические вещества кости представлены главным образом солями кальция, которые образуют соедипения, состоящие из субмикроскопическнх кристаллов типа гидрооксиапатита. Органическое вещество кости примерно иа 90% состоит из коллагена, который в качестве скрепляющей субстанции располагается между кристаллитами.

Коллаген — фибриллярный белок, представленный нитевидными структурами; длина макромолекул его около 200 нм, диаметр — 1,4 нм при отиоснтелыюй молекулярной массе около 300000. Первичная структура коллагепа состоит из аминокислот, соединенных в определенной последовательности. Предел прочности коллагенового волокна при растяжецин около 150 кгс/смз, относительное удлинение при разрыве 20 †: 25г/с, модуль упругости коллагеновых волокон кожи человека составляет всего 10 000 кгс/см' [261. При нагревании коллагеновые волокна не удлиняются, как все тела, а укорачиваются, что объясняется диссоциацией фибрилл и молекул. Расположенные первоначально параллельно друг другу фибриллы ориентируются при нагреве по всем направлениям.

Кальцинированная кость прочна и жестка, но при ее обработке, например, соляной кислотой меняет свои свойства. В результате деминерализации она становится эластичной. Путем сжатия органических веществ возможно сохранить ~в кости главным образом минеральные вещества, но при этом она теряет пластические свойства. Сочетание органических и неорганических компонентов дает прочную и легкую ткань, .которая по своим некоторым физическим и механическим свойствам приближается к легким металлам, таким, как алюминий и магний.

Фиэиконмеханические свойства кости представлены в табл. 1. Костная ткань, как и всякое тело, способна передавать ультразвуковые колебания. По данным И. Е. Эльпинера, скорость звука в ткани у человека колеблется в пределах 3260 †: 3400 м/с. При распространении ко- 14 Таблица 1 Физико-механические свойства костной ткани 126) 910 — 1340 1500 — 2500 1200 — 800 7,75 — 11,5 1600 — 2500 1,87 Предел прочности прн растяжении, кгс/сма Предел прочности нри сжатии, кгс/смз Предел прочности при изгибе, кгс/смз удельная ударная вязкость, кгс-см/смз Модуль упругости при растяжении, кгс/смз Плотностгь г/сма лебаний интенсивность звука определяется соотноше- нием: Таблица 2 Работа разрушения при ударе дли костей разных отделов Рапота при разрушении, иго сы/сап Нашиеноаанне иостеа аисеагьныа зпифиз происиыааьныа зпифиз Бедренная Большая берцовая Малая берцовая Плечевая Локтевая Лучевая Хшочица Фаланги пальцев кисти 7,60 2,60 1,38 2,67 1,07 1 56 4,22 4,К 4,19 2,03 2,15 3,82 3,74 0,85 3,83 1,07 1,56 1,38 1,35 15 /„=./„а-' (1) где /о — интенсивность звука у излучателя; ! — интенсивность звука на расстоянии х.

Величина 1/га называется глубиной проникновения. Коэффициент поглощения ультразвуковых колебаний в костных тканях очень мал. Скорость звука в костных нканях много выше, чем в воздухе и в ряде других сред, но она непостоянна и зависит от синдивидуума, его состояния (1041. Свойства костных тканей подробно освещены в трудах А. К. Малмейстера, Л. И. Слуцкого, В. К. Калиберзна, Х. Я. Янсона и И. В, Кпстса. Большое внимание было уделено изучению свойств большеберцовых и бедренных костей человека. Крайне неодинаковы показатели сопротивления костных тканей при разрупгепии (табл. 2). От оси тельное уйилтсние, мм (2) а =еЕ С б б 7б,нМ лестное костное Юещестео ,уонотое еостное бещес тор Рнс. 2. Тиердость костной ткани., 2 ааааа М 768 16 По данным МВТУ им.

Ваумана„пределы прочности при растяжении образцов 100;к',157с',2 мм, вырезанные из реберных костей животных, варьировали от 475 до 950 кгс/оми при среднем значении на 14 образцов 750 кгс/сми. Ударная вязкость образцов изменялась в пределах 7,75 †: 11,5 кгс см/см' при среднем значении 9,1 кгс см/ смт.

Необходимо подчеркнуть что твердость, а следовательно, и прочность кости неоднородны по толщине кости. В ее губчатой зоне твердость определяется цифрой около 15 НКЬ, в плотном костном веществе — 50 1911 (рис. 2). Свойства кости изменчивы.

Они меняются, приспосабливаясь к выполняемым костью нагрузочным функциям. В 50-х годах Ясуда и др. было показано, что в костях может возникать электричество в результате напряжений в коллагеновых волокнах, изгиба молекул полисахаридов, напряженного состояния на поверхности раздела коллагена и гидрооксиапатита. Образование электрических зарядов в резуль- 4 тате приложения силовых импульсов представляет пьезоэлектрический эффект кости. На вогнутых сжатых участках изгибасмых элементов образуются отрицательные заряды, на выпуклых, растянутых — положительные.

Импульсы тока оказывают действие на процесс формирования кости. Возможно, что созда- ние полей постоянного тока может содействовать ускоренной регенерации костной ткани после Р . З. диаграмма о — 1. травмы. à — иагружеиие; т — раагрт Хорошо известно, что между деформациями и напряжениями прн испытании костей отсутствует линейная зависимость. Деформация е связана с напряжением о отношением: Однако модуль упругости Е в этом соотношении является величиной переменной. Разрушение кости, как и всякого тела, определяется количеством энергии, сообщенной при нагружении. И.

В. Кнетсом были проведены многочисленные исследования по определению величины энергии, поглощенной в образце при его разрушении. Эта энергия оценивается величиной площади диаграммы о--е. В тех случаях, когда зависимость между деформациями и напряжениями является нелинейной, что имеет место в костных тканях, то даже прп небольших усилиях в диаграммах характерно расхождение кривой о в е при нагрузке и кривой о — е при разгрузке образца (рис. 3). Область, заштрихованная, заключенная между кривымн, образует петлю гистерезиса, она характеризует величину поглощенной тканью энергии в период нагружения — разгружеиия.