Николаев Г.А., Лощилов В.И. - Ультразвуковая технология в хирургии (1040534), страница 27
Текст из файла (страница 27)
Это является следствием того, что контакт поверхности пилы с костью существенно уменьшается. Таким образом, при одинаковом давлении разведенные зубья пил внедряются более глубоко в костную ткань, нежели неразведенные. Критерием, подтверждающим сделанные выше выводы, является грануляция стружки.
Показано, что при значениях переднего угла у>0 с увеличением амплитуды ультразвуковых колебаний от 10 до 60 мкм грануляция стружки растет. Для обычной пилы грануляция увеличивается от 150 до 350 мкм, при разведенной — 200— 400 мкм. При значениях о <О указанные цифры уменьшаются на 15 — 20о/а. Повышение давления на пилу до 200 г увеличивает, грануляцию стружки до 350 мкм. Дальнейшее увеличение давления способствует уменьшению грануляции приблизительно на 20о~, грануляция лишь незначительно повышается с увеличением давления.
Следует отметить, что при применении для резекции разведенных ультра- 162 П, нкн рис, ВЗ, Амплитуда колебаний распространяю шихся в кости животного в процессе ультразву- ковой резки, 1 — прн неподпнжном инсрумеите; и†резание вдоль образующая кости; 3 — резание поперек образующей кости. б з ло за ура г,нн звуковых пил температура в зоне реза уменьшается на .
15 — 20'С по сравнению с неразведенными. Понижение температуры происходит, по-видимому, вследствие улучшения теплообмена в результате образования ультрузвукового потока через пространство, образованное разводом зубьев. Возможно, что понижение температуры происходит как следствие интенсивного отведения стружки между зубьями.
При ультразвуковой резке костных тканей зона резания является не только источником тепла, но также и приложением к кости упругих механических колебаний, которые могут сказаться на жизнедеятельности биологического материала. Однако результаты проведенных в МВТУ экспериментов (рис. 68) показывают, что амплитуда колебаний и зона их распостранения весьма незначительны и вряд ли может оказывать на костную ткань существенное влияние. Исследования основных технологических параметров процесса ультразвуковой резки биологических тканей (Р,; Ь; Т") проводились на специализированной лабораторной установке, в которой величина усилий резания , определялась с помощью тензодатчнков, установленных на тарированной пружине, температура определялась с помощью термопар.
Данные термопар и датчиков записывалнсь на светолучевом осциллографе. Производитель'ность процесса определялась объемом костной ткани. снятым за одно возвратно-поступательное движение ин- 11" 1оЗ Время, мин ат-з Рис. 69. Прололжитель ность срока службы ии струментов, Рис. 71. Влияние износа зубьев насечки иистру:- Мента иа температуру в зоне резания. ла гоо з мям соо заа зао Рнс. 76. Износ зубьев на сечка инструментов.
! — сталь ЗОХГСЛ; 2 — тита нов1 я сплав От-ь ло по го ав аремя, моя 164 165 струмснта 1 з/као „,л, Эксперименты проводились на образцах из костной ткани размерами 5Х10Х50 мм'. Инструменты, применяющиеся при ультразвуковой резке костных тканей, должны обладать коррозионной стойкостью, малой массой, быть надежными в зксплуатации. Знакоперемснные напряжения, действуюшие в инструменте при распространении в нем ультразвуковых ко- лебаний, достигают значительных величин.
Кроме того, впадины между зубьями насечки, являясь концентраторами напряжений,.могут способствовать образованию трещин и, как следствие, разрушению инструмента. Материалом, наиболее пригодным для изготовления ультразвуковых инструментов, является титан и его сплавы. Инструменты, изготовленные из титановых сплавов, по своему сроку службы значительно превосходят стальные (рис. 70).
Титановые сплавы уступают по твердости сталям. Поэтому титановые ультразвуковые инструменты обладают меньшей износостойкостью, чем стальные. На рис. 70 приведены данные износа вершины зубца насечки инструмента, в зависимости от времени, угла заострения профиля 11=50'. Износ зубьев насечки инструмента оказывает влияние на температуру в зоне резания костной ткани, однако, как видно из рнс. 71, не очень значительное. 'Гистологический анализ разрезаемых костных тканей показывает, что остеотомия ультразвуковыми инструментами позволяет получить ровные поверхности без раст,рескивання и образования мелких костных фрагментов.
Зазор между фрагментами составляет О,1 — 0,3 мм, края опилов ровные. Ядра костных клеток (остеоцитов) не окрашены, что имеет место при обычных переломах. Кро1юнзлияния между костными балками выражены слабо. Гистологнчсские исследования подтвердили, что ультразвуковая резка травмирует костные ткани в значи- тельно меньшей степени, нежели при применении других хирургических инструментов. При резке пилой Джигли зазор между фрагментами достигал 1 мм, в костной ране обнаруживалось большое количество мелких костных фрагментов, отмечались заметные кровоизлияния, имели место растрескивания краев костной раны. Ультразвуковая резка улучшает процесс мозолеобразования.
Наиболее существенно положительным обстоятельством при ультразвуковой резке является незначительная зона некробиоза (около 20 мкм), что обеспечивает хорошие условия регенерации тканеи. При резке ультразвуковыми инструментами в костной мозоли раньше появляются костные клетки, чем при резке пилой Джигли. Применение ультразвуковой резки костных тканей в клинике было впервые проведено в больнице № 50 (ЦОЛИУВ) проф. В. А. Поляковым, в ЦИТО им.
Н. Н. Приорова акад. АМН СССР М. В. Волковым и в торакальной хирургии член-корр. АМН СССР В. И. Петровым. Ультразвуковые режущие инструменты применялись: при резекции плечевой, лучевой, локтевой костей, костей таза по поводу опухолей, при удалении разбитых головок лучевой кости, при резекции участков берцовой и других костей, при выппливании трансплантатов и ложа для них, при поперечных, угловых остеотомиях. Для удаления костных новообразований был разработан инструмент, режущая кромка которого выполнена по замкнутому контуру [291, что позволяет обрабатывать поверхности практически любой конфигурации. Этот инструмент нашел широкое применение в клинике детской хирургии и ортопедии.
Ультразвуковая резка костных тканей в настоящее время применяется во многих медицинских учреждениях и не только в СССР, но и за рубежом. Ультразвуковые методы рассечения костей хорошо зарекомендовали себя в клинической практике, так как они требуют малые усилия, прикладываемые хирургом на инструмент, возможность резания по любым контурам, обладают малой травматичностью, выявляется обезболивающий эффект, который особенно эффективен н первые 1 — 2 дня после операции и т. д. Ультразвуковая резка открыла новую страницу в ультразвуковой обработке костных и других биологических тканей. 166 Глава 11 УЛЬТРАЗВУКОВОЕ СВЕРЛЕНИЕ КОСТНОЙ ТКАНИ Способ ультразвукового сверления костной ткани редставляет собой одну из разновидностей ультразвуовой резки биологических тканей. Сущность способа заключается в том, что на инструмент помимо вращательного движения накладываются механические колебания ультразвуковой частоты.
Возможно наложение продольных (вдоль оси сверла), крутильных (тангенциальных) и комплексных колебаний. На рис. 72 представлены силы, возникающие в процессе сверления и изменения их при наличии ультразвуковых 1' колебаний 153]. При свсрлении без ультразвука на сверло действуют силы Ро пара сил Р> Р~ и силы трения на ленточках Р, 1. Равнодействующие силы, действующие на режущие грани, можно разложить на составляющие Н, Т и К и тогда все силы, направленные вдоль оси, можно суммировать. Также можно суммировать все моменты, прикладываемые к сверлу. Тогда все силы, действующие на сверло, можно привести к одной силе пли к одной паре сил. При наложении ультразвуковых к>олебаний будут изменяться продольные и касательные силы за счет появления осциллирующих сил (рис.
72, б). Это приводит к уменьшению сил трения на ленточке сверла и изменению осевого усилия. В результате сила свсрления, равная сумме моментов всех тангенциальных снл, уменьшается. Нами предпринята попытка провести количественный анализ эффективности сверления отверстпй в твердых биологических тканях с помощью сверла„совершающего ультразвуковые колебания.
Схема ультразвуковой акустической системы и эпюра колебательной скорости показаны на рис. 73. Так как рассмотрение ультразвукового инструмента как колебательной системы с распределенными параметрами весьма затруднительно, заменим его колебательной системой с одной степенью свободы.
При этом учитываем тот факт, что мощность, затрачиваемая на движение подачи, пренебрежительно мала по сравнени>о с мощностью, затрачиваемой на резание 11, 52!. 167 Г' Согласно (6) будем иметь: млд а б Рис. 72. Силы, действующие на сверло в процессе сверлсннн. а — бса ультраавука; б — с ультраавулом.
Рис. 7З. Схема акустической головки и эпюра колебательной ско рости. 1п~У(У+М, (Чт) = М,~, (69) где 1„р — приведенный к сечению г — г физический момент инерции части инструмента; М, — момент сил ! резания, приведенный к сечению г — г", Май — момент, который необходимо приложить к инструменту для осу) ' ществления стационарного процесса сверления (вращающий момент) 146, 6317 ЧЧ=ер(г, 1) — угол поворота сечения г — г. Приведенный момент инерции определяется следующим образом; а аа — I рФа (г) = — ) 1(г) ФЧг+ — ) 1 (г) Идг, аа ат откуда: (70) М (,-„~М„Ч >О (о ч<о, (75) где М,р —— Е(()„», ов„Р„, Ч"); ()„р — продольная колебательная скорость: Рор — осевое усилие.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
