Николаев Г.А., Лощилов В.И. - Ультразвуковая технология в хирургии (1040534), страница 12
Текст из файла (страница 12)
20,а). В процессе движения кругового характера возникают горизонтальные Ъ"у и вертикальные Чк составляющие вектора скорости. Величины скоростей изменяются в зависимости от расстояния рассматриваемой частицы в жидкости до вертикальной плоскости. Тангеущиальная составляющая скорости колебаний Чс в зависимости от расстояния у до вертикальной стенки представлена на рис. 20,б. Максимальная скорость колебаний частиц вблизи поверхности (вертикальные стенки) находится по формуле (рис.
20): где к'е — скорость перемещения конца волновода (кон- центратора); 11 — расстояние исследуемой частицы от поверхности; г — расстояние частиц от оси. Скорость частиц падает с глубиной, особенно интенсивно вблизи концентратора, и растет с увеличением расстояния от оси симметрии. Лктивизированный ультразвуковыми колебаниями цпакрин проникает в костные ткани. Это проникновение является в большей мере средством наличия периодического пространственного звукового давления. Звуковое давление пропорционально потоку ультразвуковых волн. Его величина в плоскости, перпендикулярной направлению потока, меняется периодически на разных расстояниях.
В точках, удаленных от источника излучения, давление обращается в ноль. Величина1„ находится по формуле: (30) где а — радиус излучателя (концентратора); с — скорость звука в рассматриваемой среде; )) — волновое чнс- Ш ло = —; п=-1, 2, 3 и т. д. с Таким образом, нулевое давление наступает на разных горизонтах, определяемых и=1, 2, 3 и т. д. Наличие потоков и переменных давлений в жидкости создает условия для развития диффузионных процессов. Согласно теории Релея, количество жидкости, проходящей через стенку пористой ткани, пропорционально радиусу потока, порнстости стенки, зависит от частоты колебаний. Показано, что в костную ткань ультразвуковая энергия наилучшим образ~м вводится прн дь)6 (6— толщина акустического пограничного слоя; при а= =26500 Гц она составляет 1,4 10 — з см; дк — диаметр коллагеновых волокон).
Таким образом„для создания оптимальных условий проникновения цнакрина в среду коллагеновых волокон надлежит принимать частоту ультразвуковых колебаний с учетом следующего обстоятельства. Чем больше диаметр коллагеновых волокон, тем меньше должна быть частота ультразвуковых колебаний. При бь=б мкм частоту ультразвуковых колебаний следует назначать 200000Гц, при дь=13 мкм частота может быть принята равной 25000 Гц. 70 Проводились экспериментальные исследования глубины проникновения циакрина в костную ткань.
Применялся способ снятия слоев костной ткани при активизации циакрина. Критерием, определяющим глубинудиффузии, служила степень радиоактивности ткани. Было установлено, что глубина проникновения циакрина в костную ткань под действием ультразвуковых колебаний составляет 150 †2 мкм. Выполнялись исследования по определению глубины проникновения циакрина при склеивании без воздействия ультразвуковых колебаний.
Результаты представлены на рис. 23. В то время как ультразвуковая сварка способствовала глубокому проникновению циакрина в кость, при склеивании глубина проникновения исчислялась единицами микрон. Эффективность ультразвуковых колебаний объясняется наличием потоков, обеспечивающих развитие конвективной диффузии. Диффузия циакрина в костную ткань имеет и другое значение. Лминокислоты коллагена. взаимодействуя с циакрином под влиянием ультразвука, образуют единый слой с костной тканью, одновременно проникая в соединяемые кости на глубину 100 — 250 мкм. На рис. 22 показано влияние величины амплитуды ультразвуковых колебаний на глубину диффузионного слоя присадочпого материала.
С ростом амплитуд колебаний возрастает глубина проникновения циакрина в кость, однако до некоторого предела. С ростом амплитуд повышается темп полимеризации, возрастает диффузия. Однако при очень оольших значениях амплитуд процесс полимеризации настолько интенсифицируется, что тормозит диффузию. Проникновение циакрина в костную ткань развивается интенсивно в течение первых нескольких секунд, в дальнейшем интенсивность уменьшается, процесспроникновения постепенно заканчивается за 40 — 50 с.
Экспериментально показано, что предварительная обработка поверхности кости 87о раствором соляной кислоты производит декальцинацию ее поверхности и увеличивает глубину проникновения циакрина; повышение вязкости циакрина напротив уменьшает ее (см. рис. 22) . Показано также, что увеличение частоты ультразвуковых колебаний улучшает проникновение циакрина в 71 и, ини т50 оо тоо тоо го го 5О ВО г с ООГ ООЯ Ооб ПОЮ Р,нуги-с Рис. 22.
Зависимость глубины киффуаианного слоя от акустических и технологических параметров. ткань, рост частоты от 25000 до 45000 Гц, углубляет проникновение с 150 до 250 мкм. Глубина проникновения циакрина зависит от отдела кости. Из рис. 23 следует, что наиболее глубокое проникновение имеет место в торцевую поверхность, менее глубокое — во внутреннюю и наружную поверхности. Пунктиром показаны пределы изменения глубины при разных экспериментах. В процессе полимеризации происходит изменение акустической проводимости циакрина. Критериями ее является величина коэффициента затухании ультразвуковых свободных колебаний. Проводились эксперименты по изучению коэффициента затухания колебаний циакрина на образцах, изображенных на рис. 24.
В ванночку наливался циакрин. На дне помещались термометр и виброметр. Измерялись амплитуды колебаний, ускорения колебаний, вызываемых концентратором при постоянной амплитуде 50 мкм. Из- 'Рис. 2З. Зависимость глубины проникновении циакрина в слои кости. Поверхности кости. 1 — торцевая; 2 — внлеттвльнвя; 3 — нернеетвльнвя. менение акустической проводимости„определенное вибродатчиком в функции времени, иллюстрировано на указанном рис. 24 сплошной линией. В течение первых 25с акустическая проводимость жидкого циакрина остается почти неизменной; после добавления костной стружки увеличивается поглощение ' энергии колебаний, акустическая проводимость несколько уменьшается. С момента полной полимернзации акустическая проводимость в затвердевшем циакрине резко увеличивается. Температура цнакрина в ванночке повы' шается (пунктирная линия на рис.
24). При полимеризации происходит поглощение энергии и температура циакрина понижается. В практике травматологии встречаются переломы .костей различных видов: поперечные, косые, винтообразные и т. д. Во всех случаях, какими бы способами соединения костных отломков не осуществлялись, остео- ноя зона Л, мм го а рама мелара ллелла 45 йо О5 о м го бг 55 го гор Время, а Рис, 24. Кинстггка процесса ультразвуковой сварки 1 — акзивирование: 2 — навело полимериззкив; 3 — реакнин полнмеризаинн 4 — образоазние конгломерата. Рис.
25. Схемы н типы сварных соединений настей (а — 6). а — еоекивеиии коетнмь фрага~антон е помогнью костных зраисплзнпвон; б— еоевиневие коогимх фрагментов с помопГью сварных юзов. синтез ультразвуковой сваркой следует рассматривать как временное закрепление, обеспечивающее процесс образования костной мозоли в оптимальных условиях Технические способы должны помогать развитию биологических процессов, но не могут заменить их. 74 Соединения костных отломков с помощью ультразвука возможно осуществлять наложением стыковых швов путем укладки композиции (конгломерата), состоящего из циакрина и костной стружки на место стыка, по возможности при наличии предварительной подготовки кромок.
Последняя осуществляется путем скоса кромок в отломках, подлежащих соединению. Примеры соединений костных тканей встык приведены на рнс. 25. Возможными формами соединений костных отломков является применение трансплантатов — костных накладок, взятых у трупов, привариваемых к отломкам костей боковыми швами, а также с помощью сварных костных швов. Укладка швов, как стыковых, так н при помощи трансплантата, требует ' создания таких условий, которые бы обеспечивали регенерацию — образование костных мозолей над стыком или вокруг стыка. Приваривание трансплантатов менее рационально, нежели применение соединений встык, по соображениям двоякого рода.
Соединения встык, как правило, не вызываютрезкой концентрации напряжений и создают равномерное распределение напряжений в стьпсе. При укладке трансплантата передача усилий в стыке оказывается несимметричной относительно оси элемента. Образование сварного шва, соединяющего костные ткани с применением ультразвуковых колебаний, иллюстрируется следующим образом. Присутствующие в коллагене кости аминогруппы активизируют процесс полимеризации мономера циакрина. Они связываются с образовавшимися полимерами посредством ковалентных связей. Коллаген соединяется водородными связями со , сложноэфирными группами !шадрина.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
