Николаев Г.А., Лощилов В.И. - Ультразвуковая технология в хирургии (1040534), страница 17
Текст из файла (страница 17)
(42) 101 рами. Общий характер течения жидкости вне зависимости от его движущей силы внутрь микро- и макрополостей пористого конгломерата может осложняться процессами, возникающими в самой биологической жидкости (например, крови, плазме и т. д.). Сложная структура белковой жидкости (кровь), представляющая собой микрогетерогенную систему, может изменяться, так как кровь может коагулировать (свертываться) при длительном контакте с твердой поверхностью. Осаждение в капиллярах и в полостях пор, в объеме пористого конгломерата коллоидных осадков (гель) приводит к образованию полупроницаемых перегородок и создает основу осмотическнх явлений, также вызывакпцих перемещение жидкостей под разностью осмотических давлений по обе стороны полупроницаемой перегородки. Полагая, что течение биологической жидкости в капилляры и щели пористого конгломерата является ламинарным, количество жидкости, проникшей в наплавленный пористый конгломерат, можно определить из уравнения Пуазейля: та/3Р 80/.
у, емз/мам рзг 1 1 Брата ~ ! 1 у тт2зт.ж соа тз зе ж соа сз (43) 103 102 Скорость проникновения будет также зависеть от гидравлических сопротивлений движению жидкости. Однако для ламинарного потока и малых скоростейэти сопротивления малы. Скорость потока крови через капилляр радиуса г=0,01 см и длиной Е= 1 см, если перепад давлений создается лаплассовским давлением ЬР, выразится следующей зависимостью: где пчпо — поверхностное натяжение на границе раздела жидкость — газ (эрг./сма); 6 — угол смачивания, градус. Из выражения (43) видно, что линейная скорость потока прямо пропорциональна радиусу капилляра и обратно пропорциональна его длине.
Исследования проницаемости конгломерата проводились на специально разработанной установке на образцах цилиндрической формы диаметром 10 мм и высотой 40 мм с различной кажущейся плотностью, наплавленных на оптимальных режимах. Амплитуда колебаний инструмента концентратора составляет 45— 50 мкм, частота ультразвуковых колебаний 26,5 кГц (рис. 40). На основании проведенных экспериментов была установлена зависимость между относительной плотностью конгломерата и проницаемостью.
Эти же данные показывают, что плотный конгломерат имеет проницаемость воды весьма ограниченную или практически отсутствующую. Сравнительная оценка проницаемости жидкости через пористый конгломерат без ультразвука и с наложением ультразвуковых колебаний частотой 1=-26,5 кГц при амплитуде 50 мкм позволяет сделать вывод, что воздействие ультразвука на жидкость приводит к большему увеличению скорости просачивания через пористый конгломерат за счет того, что ультразвук создает в жидкости целый ряд дополнительных явлений (акустические потоки.
звуковое давление и т. д.), Результаты данного эксперимента позволяют сделать вывод, что в реальных условиях операционного поля в момент наплавки конгломерата с газообразователем по месту костного дефекта проникновение жидкой биологической среды через пористый конгломерат происходит непос- о ог на аб са уо бг 1., еусму Рис. 40. Проницаемость пористого конгломерата: 1 — при воздействии ультразвуковык колсбаиям у — без воздействия звуковык колебаний; а — уплотияжжее колько; б — коиглоыератз в — приеииик жидиости.
редственно в процессе наплавки пористого конгломерата. Можно предположить, что после заполнения всех пор и каналов в пористом конгломерате коллоидными образованиями или гелем в условиях биологической среды организма перемещение масс будет осуществляться значительно медленнее. В этой связи представилось целесообразным исследовать процесс проникновения жидкости через пористый конгломерат при наличии полупроницаемой среды в порах. Неподвижную полупроницаемую стенку на нашей модели получали осаждением в порах конгломерата ферроцианата меди.
Для этого пористую наплавку тех же размеров выдерживали в течение 2 ч в растворе Си804, а затем переносили в раствор К51ге(СХ)а]. В порах происходит реакция: 2Кз (Ге(СИ),1 + ЗСиэ04 = Си31ре(СМ)~1,1 + ЗКДОе Ферроцианат меди Сц31Ге(СИ)612 осаждается в виде коллоидного осадка, обладающего свойствами полупроницаемой перегородки. Анализ позволяет сделать вывод, что заполнение пор в конгломерате коллоидными образованиями не представляет собой препятствия для проникновения биологических жидкостей во внутренние поры, что облегчает течение регенеративных процессов: в этом случае включаются осмотические явления, способствующие процессу регенерации.
Заполнение дефекта кости плотным конгломератом практически исключает эти процессы в силу того, что проницаемость при относительной плотности 0,9 г/см' почти в 900 раз ниже по сравнению с пористым конгломератом. Таким образом, пористый костный конгломерат представляет собой материал, внутри которого могут развиваться регенеративные процессы.
Прочность наплавленного пористого конгломерата и вообще любого конгломерата можно повысить за счет применения армируюгцих элементов и способа армнроВання. Роль связующего вещества заключается в объединении армирующего элемента в единую систему, в которой обеспечены одновременность работы всех составляющих компонентов и использование высоких механических качеств армирующих элементов. При этом важно сохранить пористую структуру в материале для обеспечения высокой проницаемости его для жидких биологических сред, что обеспечило бы нормальную регенерацию кости.
Подбор армирующих элементов проводился с позиции оценки прочности полученного материала и его биологической приемлемости. В качестве армирующих материалов целесообразнее всего применять широко распространенные в медицине биологические материалы, такие, как кетгутовые нити, костные отломки, костные трансплантаты. В результате проведенного сравнительного анализа было установлено, что в качестве армирующих элементов целесообразно использовать костные трансплантаты в виде пластин, так как это обеспечивает максимальное приближение прочностных и биологи- 104 ческих характеристик к костной ткани. Материал с кетгутовыми нитями и крупными костными отломками уступает в прочности конгломерату с костными трансплантатами в десятки раз.
Для проведения исследований в лабораторных условиях использовались пластины из лиофилпзированной . бычьей кости, выпиленные с таким расчетом, чтобы длина и высота их соответствовали размерам армированного образца. Сущность способа получения армированного конгломерата заключается в следующем: по месту костного дефекта (в клинических условиях) или в специальную фторопластовую форму (в лабораторных условиях при создании модели) закладываются костные трансплантаты, в пространство между ними помещается костная стружка, смешанная с определенным количеством газообразователя; вся эта система пропитывается мономером атил-а-цианакрилатом и полимеризуется под действием ультразвуковых колебаний на оптимальных режимах.
Таким образом, армированный пористый костный конгломерат представляет собой материал, состоящий из армирующих элементов, скрепленных между собой и с материнской костью пористой костной композицией определенной плотности. Все разработанные ранее технологические и акустические параметры ультразвуковой наплавки пористого костного конгломерата являются приемлемыми и для : армированного конгломерата. Поскольку химический состав костной стружки и армируюгцих костных трансплантатов одинаков, не меняется и характер взаимодействия атил-а-цианакрилата с этими материаламн; это обеспечивает прочную связь армирующих элементов с костью. Образцы изготовлялись в специальных фторопластовых формах, предусматривающих использование двух элементов армирующего материала (кости), с различ.ным шагом армирования.
Длина и высота всех образ:' цов сохранялась постоянной и соответствовала 100Х 100 мм. Ширина образцов менялась в зависимости от изменения шага армирования. В торце фторопласто, вых форм были сделаны насечки, позволяюгцие фиксировать пластины костных трансплантатов на все время формирования образца. 105 мпп Г "1 1 1 1 ггпп лооп ов К, = — 100%, (44) 107 106 Расположение армирующего материала в операционном поле дает лучшую сопротивляемость армированной наплавки наиболее опасным напряжениям сжатия и изгиба. Важнейшим параметром, определяющим все основные физико-механические свойства армированного конгломерата, является коэффициент К, — степень армирования.
Степень армирования определяется по следующей формуле: где б — толщина армирующего элемента; с — шаг армирования. При изготовлении образцов армированного конгломерата толщина армирующего элемента вовсех случаях оставалась постоянной (3 мм). Шаг армирования подбирался таким образом, чтобы степень армирования соответствовала 30, 40, 50 и 60о/в. Увеличение степени армирования (т. е.
уменьшение величины шага армирования) приведет к увеличению плотности армированного пористого материала. Плотность армированного пористого материала связана со степенью армирования простой зависимостью: у.,=-ну.'К+ух (1 — Ка), (45) где у,.и — плотность армированного конгломерата; у.— плотность армирующих элементов; ух — кажущаяся плотность пористого конгломерата; К, — степень армирования.
Исследование прочности армированного костного конгломерата иа статическую прочность с различными значениями степени армирования показало значительное увеличение прочности в сравнении с прочностью пористого и плотного конгломератов, в большинстве случаев соизмеримой с прочностью самой костной ткани. Из результатов исследований видно, что наибольшая прочность армированного костного конгломерата достигается на плотном конгломерате при степени армирования К=607о.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
