Николаев Г.А., Лощилов В.И. - Ультразвуковая технология в хирургии (1040534), страница 21
Текст из файла (страница 21)
е. как активный наполннтель. Увеличение содсржання глюкозы в составе композиции свыше 10% от массы наполннтеля приводит к уменьшению прочностных характеристик наплавленного костного конгломерата за счет того, что 3: она перестала активно участвовать в процессе наплавкн . конгломерата, а выполняет роль только пассивного паполннтеля. Прн этом идет разжнженне наплавочной ";::::.;:ванны н увеличивается время наплавкн костного конгломерата.
В дальнейшем все экспериментальные исследования проводились на композпцнях с содержанием глюкозы 10, 40 н 80%. Определение оптимальных акустических н 4~';"!':.1 технологических параметров процесса ультразвуковой наплавкн костного конгломерата, в состав которой входят глюкоза. проводилось по методике, описанной в главе 7. На основании этих исследований было установлено, что оптимальной амплитудой колебаннй инструмента волновода для композиций 1 — 3 является амплитуда 40 мкм, а для композиций 4 — 6 — 50 мкм.
Поскольку частота ультразвуковых колебаний практически не оказывает влияния на прочностные характеристики наплавляемого костного конгломерата, она, как н для других гг. композиций, былз выбрана 26,5 кГц. Контактное усилие в процессе ультразвуковой наплавки на исследуемых композициях соответственно составляло: для композиций 1 — 3--0,5 кг, а для компо;"', знцнй 4 — 6 — 0,6 кг. Исследование температуры, развивающейся в процессе ультразвуковой наплавкн костного конгломерата, показало, что максимальная температура в зоне наплавкн для всех исследуемых композиций не превышает -';:1:: 60'С.
Находясь в условиях гкнвого организма, наплавленный костный конгломерат постоянно соприкасается с :,.":- жидкой биологической средой, прн этом подвергается :: г действию различных факторов, которые невозможно воспроизвести в модели. Поэтому снижение прочности 123 наплавленного конгломерата в условиях организма должно идти несколько быстрее, чем в имитирующей водной среде.
Тем не менее водная среда позволяет проследить изменение физико-механических свойств наплавленных костных конгломератов. Лнализ экспериментальных данных [10, 111 свидетельствует о том, что жидкая имитирующая среда значительно снижает прочность наплавленных костных конгломератов, Это связано как с гндролизом присадочного материала, так и с набуханием костной стружки. В данном случае, поскольку в состав конгломерата входит глюкоза, которая легко и практически в неограниченных количествах растворяется в воде, снижение прочности будет происходить более интенсивно по сравнению с костным конгломератом на основе этил-ацианакрилата и костной стружки.
Как видно из данных, представленных на рис. 48, характер падения прочности для всех исследуемых композиций практически идентичен. Наибольшей прочностью и водостойкостью обладает конгломерат на композиции, состоящей из костной стружки, капсулированной в декстране, циакрина и 10110 глюкозы. Для данной композиции потеря 50')10 первоначальной прочности на статический изгиб наблюдается на 12 — 15-е сутки пребывания конгломерата в воде. В то же время следует отметить, что падение прочности наплавленного костного конгломерата с содержанием глюкозы 40 и 80% происходит более интенсивно по сравнению с костным конгломератом, содержащим 100~ глюкозы.
Это связано с более быстрым вымыванием глюкозы из наплавленного костного конгломерата, о чем свидетельствует образующаяся развитая структура конгломерата, пронизанная большим количеством пор и каналов. Это, естественно, приводит к уменьшению рабочего сечения конгломерата, возникновению концентраторов напряжений и снижению физико-механических свойств конгломерата. К 21-м суткам прочность наплавленных костных конгломератов с 40 и 80001 содержанием глюкозы составляет соответственно 12 и 1070 от первоначальной прочности. Исследование растворения и вымывания глюкозы, представленное на рис. 48, свидетельствует о том, что в зависимости от процентного содержания глюкозы в 124 м ап рата в процессе выдераа- в 01% глюкозы; 3 — в ком- существенное отликонгломерате с 1090 ивая 1) на первом наплавленного костдиффузионными проь равновесного водо- лько начинается расматериала.
Это напроцесса вымывания подробно описанной остного конгломерата аплавленные костные ия глюкозы не имеют рвого часа пребывазцов в воде процесс ы нз наплавленного Рнс. 4З. Изменение массы костного конгломе ки в воде. 1 — в кампозппзв 10тз глюкозы; з — в кампозвпв позвмвв аЗ."л глзакозы. конгломерате эти процессы нмеют чне.
Так, в наплавленном костном содержанием глюкозы (рис. 48, кр этапе происходит водонасыщение ного конгломерата, обусловленное ~с~~:,::-:а цессами, затем появляется област ,'.~!::-,:::": насыщения, а уже после этого то :1г!'.;,:;:;-- творение глюкозы н присадочного глядно было подтверждено ходом и образования пористой структуры, в работе 199]. В отличие от наплавленного к с 100110 содержанием глюкозы н конгломераты 40 и 80010 содержан области водонасыщения. Уже с пе ния наплавленных костных обра растворения и вымывания глюкоз В-"-' с,я — = 1'.1 —.
дс срс иг пхз ' Для прак проннтегрнр грал Гаусса: (48) го 1О од к ° 1.=Ф(). гг2П 1 о (49) — н 1утс с1зз — = — О. со лдз = (51) нлн ис ,~ ору (53) дс гусс Рс г1тс — — = — п~ — „-+р — +и —, лу= 1лх алйз 3 лаз ° 126 о е ау яу го гу го зу хо Вреягя оагдерясяи с оссуе, сдг Рнс.
49. Влияние имитирующей среды на процесс вымывания глю- козы: ! — циакрин — кастна» стружка — 10Ь глюкозы; 2 — циакрии — костиаа струж. ка — асуз глюкозы; 3 — циакрин — костнаа стружка — зов глюкозы, костного конгломерата преобладает над процессом днффузнн воды внутрь конгломерата (рнс.
48, кривая 2— 3). В начальной стадии растворение глюкозы пронсходнт интенсивно, но с течением времени темп вымывания замедляется. Глюкоза растворяется н постепенно удаляется с поверхности, где протекала реакция. Скорость реакции непостоянна, она пропорциональна концентрацнн активного реагента н меняется во времени. Скорость растворения глюкозь1 неодинакова и в разных зонах композиции, Таким образом, под скоростью растворения глюкозы следует понимать среднестатнстнческую скорость. В данном случае имеют место нестацнонарные процессы днффузнн, скорость которых в значительной степени зависит от концентрации растворимого вещества н времени.
Прн этом справедливо второе уравнение диффузии Фнка, выражающее изменение концентрации вещества в различных точках пространства как функцию времени: Для решения практических задач представляют ннтерес случаи диффузии в одном направлении, например диффузии от поверхностн образца в глубину, нлн наобо:ч, рот. Уравнене диффузии в этом случае будет иметь внд: тического использования уравнения нужно овать. Интеграл уравнения (48) есть инте- Соответствующие значения интеграла берутся нз таблиц 1931.
Преобразованная функцня, называемая функцией Крампа, связывается с концентрацией соотношеннем: с, — с(х11 Ф( х (50) са ~ 2 РОМ /' где со†концентрация у поверхности; с (х,1) — концентрация по глубине за время 4;  — коэффициент днффузни. Решение уравнения 1471 с помощью функции Крампа справедливо в простейшем случае линейной днффузнн по осн х, когда концентрация по осям у н з постоянна: Если диффузия протекает в трех направлениях изотропной среды, то уравнение (47) принимает внд (52): (52) Введем следующне обозначения: В,р — коэффициент диффузии, средний по всему объему образца, см21с; с— концентрация глюкозы г7смз; х, у, з — координаты нсследуемой точки, см; 1 — время, с. 127 После преобразований и логарифмирования получаем: с; с,=с„(1 — ем); 1 — е — "' = —, Со ' е — м =(1 — ') (64) 3 Откуда: л г —.=! Л ==' гг (65) (66) где у — начальное весовое содержание глюкозы в наплавленном конгломерате, г; Лг,р — средний коэффициент диффузии; с,— концентрация насыщенного раствора, полученная экспериментально.
Следовательно, можно сделать вывод, что кинетические характеристики процесса вымывания глюкозы при постоянной температуре, полученные экспериментальным путем, могут служить для математического моделирования процесса, что подтверждается хорошей сходнмостью теоретических расчетов и экспериментальных данных. В главе 3 показано, что костные ткани, в особенности большеберцовые н бедренные кости, кости черепа и другие содергкат собственные напряженна, которые существуют в отсутствии каких-либо внешних снл. Тр дно пока еще дать объяснение этому явленню.
ру В главе 3-й высказаны по этому вопросу некоторые предварительные соображения, По-видимому, во мно- 130 Таким образом, зная среднее значение величины Л для каждой кривой (10, 40, 80Рггр глюкозы) и подставляя его в формулу (62), можно определнть средний коэффнцнент диффузии О,р раствора глюкозы из наплавленного конгломерата в округкающую жидкую среду. Время полного вымывания глюкозы из наплавленного конгломерата можно определить с помощью формулы (66): гнх случаях наличие собственных напряженнй в органнзме следует расценнвать как его защитную реакцию на воздействие внешних, главным образом, динамических нагрузок. Резекция кости перераспределяет поле собственных напряжений, а в некоторых частях снижает нх совсем.
Перестройка поля собственных напряжений в кости сопровождается возникновением в ней деформаций: изгибной, продольной. Изменение формы тканей происходит . за счет упругих деформаций релаксации при полном или локальном снятия напряжений. Возникают деформации продольной усадкн, поперечной усадкн, искривление вследствие неснмметрнчной продольной, а также поперечной усадки !11!':;»..' Кость человека аналогично элементу в металлоконструкциях представляет собой одно из звеньев сложной системы. Прнвыходе ее из условнйнормальной работы нарушается равновеснс системы, изменяется распределение усилий от нагругкений — внешних, мускульных. :! Изменяется несущая способность элемента.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
