Николаев Г.А., Лощилов В.И. - Ультразвуковая технология в хирургии (1040534), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Большое влияние на механические свойства конгломерата циакрин— костная стружка оказывает ее грануляция, иными словами — величина частиц измельченной кости. В специальном аппарате кость раздробляется до размера гранул около 1 мм. Однако размеры их могут отклоняться '' от указанной цифры. )-)а рис. 26 показана зависимость предела прочности материала сварного шва при изгибе в зависимости от 'размера гранул костной стружки (б). Оптимальная величина гранулы костной стружки составила ! мм, при б, ее%не 000 500 Г00 05 60 Г5 до 65 Юмм 00 го 50 то 50 ао наличегг50 нополвигелл (лй р' Рис. 26.
Зависимость прочности наплавленного конгломерата от тех- нологических параметров. этом предел прочности достигает он=320 кгс1сма, Дальнейшее увеличение размера костной стружки ухудшает смачиванне поверхности ее циакрнном и понижает прочность сварного шва, а также увеличивает времн полнмеризации конгломерата ультразвуковыми колебаниями. Прочность материала сварного шва зависит от соотношения между количеством костной стружки и циакрнна. Наивысшая прочность при изгибе он=320 кгс/сма имеет место при содержании циакрина и костной стружки 1:! (Рис.
26). Указанные показатели механических свойств конгломерата были получены при частоте 1=26500 Гц, амплитуде 55 мкм, контактном давлет нии инструмента на конгломерат 0,5 кг. 76 Процесс ультразвуковой сварки костных тканей сопровождается тепловым эффектом. Важной задачей технологического процесса является доведение теплового эффекта, вызьгваемого ультразвуковыми колебаниями, до минимума. В МВТУ им, Н. Э. Баумана проводились экспери- ! менты по измерению температуры в зоне укладки сварных швов. В зоне соединений между трансплантатамн 'устанавливаются на расстояние 2,5 мм от источников ввода ультразвуковой энергии хромель-копелевые термопары диаметром 0,15 мм.
Запись температур произво' дилась на шлейфовом осциллографе марки Н-700. Повышение температуры в результате приложения ультразвуковых колебаний имеет ярко выраженный локальный характер. На расстоянии 5 мм от места нахождения концентратора она составляет около 30 'С. (Рнс. 27). Максимальная величина температуры при правильном технологическом процессе не превышает 60'С„ длительность его определяется несколькими секундами, Технология сварки, типы сварных соединений костных тканей, нх механическая прочность Наиболее рациональны трансплантаты из аутотка. ней.
Они приживаются наиболее хорошо. При невозможности получения аутотрансплантатов следует использовать аллотрансплантаты (взятые у трупов).С течением времени чужеродная ткань, как правило, рассасывается н организме. Однако имеют место случаи, когда костная мозоль окружает чужеродную аллоткань. При этом последняя все же подвергается в организме резорбции и в последующем также рассасывается.
Во всех приведенных случаях накладки трансплантатов изготавливаются нз костей трупов и консервируются различными методами. Проводился цикл экспериментов, гарантирующих получение надежных соединений костных пластинок, сваренных ультразвуком. В качестве объектов исследований были вырезаны две пластины размером 5и',10;к', рг',60 мм, соединенные внахлестку (рнс. 25). Испытания ,образцов производились продольными силами перемен иой величины. Величина разрушающих напряжений зависит от ' продолжительности воздействия ультразвуковых коле.
баний на смесь (стружка+циакрин). б, иггугм г'с уяр гт уур и г а в в ю о з с в в время, с а в Рис. 27. Термический пики в пРоцессе сварки. и — ульзрззвук отключен после образования сварного соелинения; б — уль- тразвук озключсн в момсят образоваивя сварного соениисяия. При воздействии ультразвука в течение 1 с разрушающие напряжения при срезе составляли 64 кгс/см', 3 с — 58 кгс/сма, 4 с — 45 кгс/см' (см. рис.
28, кривая а). В случае отключения ультразвука на некоторое время и повторного приложения колебаний к сварному соединению величина разрушающих напряжений соединений костных тканей значительно понижалась по сравнению с первоначальными значениями. Понижение разрушающих напряжений зависит от продолжительности «отдыха», т. е. интервала между первоначальными и последующими импульсами. При отдыхе в 1 с разрушающее напряжение равно 12 кгс/см', при 2 с — 42 кгс/см'. при 3 с — 47 кгс/сма (рис. 28, кривая б). Продолжительность импульсов составляла во всех случаях 2 с.
После установления, что оптимальная продолжительность импульса составляет 2 с, были поставлены эксперименты для определения влияния на величину разрушающих напряжений давления хирурга на инструмент, Как показали опыты, увеличение давления свыше 0,6 кГ оказывало отрицательное влияние на прочность сварного соединения. ! р у и в Врегтя, с Рис.
28 Зависимость прочности свариых соединений. а — времени озвучиаакияг б — от повторных проьусканий ультразвуковым колебаний. Чтобы по возможности устранить влияние факторов давления, зависящего от оператора, целесообразно прикладывать инструмеггг к циакрину, выступающему за контур соединения.
Перемещение концентратора прн этом будет определяться условием перехода жидкого полимера, в частном случае циакрина, в твердое состояние. Соединения костных фрагментов посредством трансплантатов могут усиливаться укладкой стыкового шва по линии разрушения (см. рис 25, а). Качественно приваривать стыковой шов без предварительной подготовки ' 'кромки практически невозможно. Кроме того, и наличие глубокого провара стыка не может считаться рациональным с других позиций. Наличие промежуточ- ного тела — циакрина между костными отломками затруднило бы процесс естественной регенерации.
Укладка стыкового шва по поверхности при незначительном затекании полимера в зону между костными отломками несколько повышает прочность соединяемых тканей. Более эффективным с позиции прочности была бы установка на костях нескольких накладок с разных сторон, способствующих сохранению центральной передачи усилий на стык. Последнее невозможно, так как потребует всестороннего вскрытия раны, как было указано выше.
Имели место примеры после кардиологических опеРаций заварки грудины. Эта заварка полезна не столько для передач усилий, сколько для сохранения неподвижности и герметизации. Грудина испытывает невысокие напряжения, а сварное соединение удовлетворяет требованиям жесткости. В МВТУ им. Н, Э. Баумана проводился ряд экспериментов по определению разрушающих напряжений соединений костей в зависимости от технологического процесса и по оценке несущей способности соединений этого вида. Испытания соединений костных накладок, обваренных по контуру, производились при объеме присадочного материала 3 см', мощности источника 30 Вт. Показано, что при увеличении амплитуды колебаний до 60 мкм время полнмеризации уменьшается.
Напротив„ при амплитудах больше 60 мкм время полимеризации растет. Это объясняется повышенным разбрызгиванием црисадочного материала и образованием звукового ветра, сопровождаемого потерей энергии в этих усчовиях. Изучалось влияние величины амплитуды на прочность соединений при времени сварки 1=5 с и указанном объеме полимерного материала. Результаты, приведенные в опыте показывают, что при амплитуде колебаний 50 мкм разрушающее напряжение оказывается наибольшим. Оно мало отличается от разрушающих напряжений при амплитуде колебаний, равной 40 — 100 мкм. Частота ультразвуковых колебаний в пределах 20000 — 320000 Гц не оказывает влияния иа величину разрушающих напряжений, при разрушении образцов.
Следует полагать, что понижение прочности, имеющее место при амплитуде колебаний меньше 40 мкм, объясняется тем обстоятельством, что влияние ультразвуковых колебаний на физико-химические процессы полнмеризации уменьшается. Процесс становитсяподобным тому, который имел бы место без воздействия ультразвуковых колебаний. В процессе эксплуатации рекомендуется частота колебаний 26500 Гц. Это вызвано тем, что ее превышение сопровождается значительным перегревом магннтострикцнонного преобразователя, а это сокращает срок его эксплуатации. Одним из существенных преимуществ сварки соединений по сравнению их с процессом склеивания является радикальное сокращение времени полнмеризации присадочного материала циакрина в момент операции.
Физико-химический процесс в результате ультразвуковых колебаний уменьшает время полимеризации в десятки раз. Ускорение полимеризационного процесса имеет существенное значение при хирургических операциях,где факторы времени играют значительную роль. Крайне важной является характеристика длительной прочности сварного соединения в той жидкой среде, в ,которой оно находится в организме человека, с учетом температуры, усилий, мышечных, случайных динамических нагрузок н т. д. Приведем данные испытаний сварных соединений прн воздействии жидкой среды, полученные в МВТУ им.
Н. Э. Баумана, при применении в качестве присадочного материала циакрина. Имеются две причины понижения прочности соединений в жидкой среде. Одной из них является гидролиз циакрина. Находясь в воде, он на 1О-е сутки теряет около 50% своей первоначальной прочности. Второй причиной потери прочности является появление в соединении собственных напряжений вследствие неодинакового разбухании в воде костного и полимерного материала. Разность их деформаций создает собственные напряжеиия сжатия в материале, испытывающем большее разбухание, н напряжения растяжения в материале с меньшими деформациями разбухания.
6 Заказ № 768 цо, «гс/см а 50 с5 5 ео с5 20 25 Время Выдерстсми В боде, сут Ряс. 29, Влияние имитирующей жидкой среды на ярочиость свар- яых и клееных соединений. Образование собственных напряжений растяжения в соединениях костей при нахождении их в жидкой среде, по нашему мнению, оказывает влияние на уменьшение прочности. Хотя, может быть, это обстоятельство и не является главным. В МВТУ им. Н.
Э. Баумана изучено несколько путей повышения первоначальной и длительной прочности сварных соединений костных тканей. Полезна переднакопленнем полимеров обработка костей некоторыми растворами кислот. Кислоты декальцииируют кость, увеличивая, таким образом, составляющие коллагеяа, принимающего непосредственное участие в формировании соединения. Наиболее подходящим для обработки костей оказывается раствор 5 — 7% соляной кислоты. Она имеет преимущество по сравнению с фосфорной кислотой вследствие болыпей эффективности воздействия на дсминерализацию. Растворенные остатки в фосфорных и соляных кислотах вымываются водой.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
