Николаев Г.А., Лощилов В.И. - Ультразвуковая технология в хирургии (1040534), страница 31
Текст из файла (страница 31)
— =180 раз превышает равномерность скорости движения скальпеля. Схема усилий, вози биологических тканей, изображена н зания легкит в плоскости движения мальной к разрезаемой грани. Физический процесс ультразвуков резания мышечных тканей существенно отличается резания фасций и хрящей и т. д. Скальпель углубля в мягкую ткань сдавливая слои каллагеновых волок Процесс углубления скальпеля и авливания изображен на рис.
84. Если сдавлнвание не доходит до ны, то с удалением скальпеля ткань ';;::, ходное состояние. Прн сдавливани ";::-":;.;:;:,,':- ся и при некотором критическом .'.,:;. ' сто их разрыв. Силы трения, дейс "'т)~::;:::;,;скальпеля, тормозят его передви "~'--''-.;: ИУМЕНЬШатаь ,.,;;,.:::, Рис. 86. Зависиз«ость пронзвод«пельности „: '' ультразвукового реза"-.' «, "ния мягких тканей. аоо 1 — кожа; 2 — жар. б, ммр/с Л, мкм.
«а-' Рис. 88. Глуби««а вдавливания скальпелем мышечной ткави от величины усилня нормального давления. 1 — бсз ультразаука; 2 — с ультразвуком. Эбб гбо Эб Лэ,з гб эб «91 При Р)Р р„,. продолжается процесс разрезания при сдавливании нижележащих зон. При наложении ультразвуковых колебаний на скальпель величина разрезающего усилия существенно уменьшается, как это следует из рис. 85. Процесс резания жировых тканей отличается от описанного выше. При разрезании жировой ткани скальпелем без наложения ультразвуковых колебаний наблюдаются ее разрывы. Напротив, при резке скальпелем с наложением ультразвуковых колебаний имеет место выдавливание жировых консистенций из зоны реза.
Эффект производительности повышается при увеличении поступательной скорости инструмента ~22~. При резании мягких тканей происходит повышение температуры в результате работы сил трения, частичного поглощения акустических колебаний, выделения энергии при вдавливании. Одним из критериев процесса резки мягких тканей является температура. Максимально допустимая температура во избежание некроза не должна превышать 55— 60'С. Другим важным параметром при разрезании мягких тканей является амплитуда колебаний.
О эб тб Еб Д мз'м б Эб бб 9О Ру, Е На рис. 86 представлена зависимость производительности резки кожных и жировых тканей без ультразвука и с наложением ультразвуковых колебаний. Производительность характеризуется площадью разрезания в ммз/с. На рис. 86 изобрагкены кривые, иллюстрирующие рост производительности резки жировых и кожных тканей в функции амплитуды колебаний инструмента волновода. Частота ультразвуковых колебаний при резке мягких тканей колеблется от 22 000 до 44 000 кол(с. С увеличением частоты в указанных пределах температура повышается на 10 — 20'С.
При еще более высокой частоте колебаний наблюдается значительная потеря энергии. Усилие резания мягких тканей зависит от величины амплитуды ультразвуковых колебаний. Это ярко показано на рис. 87. Увеличение амплитуды монотонно снижает величины Р, и Р . Следует подчеркнуть, что условия резания мягких тканей отличаются от костных, в которых Р„ падает с ростом амплитуды, а Р,, напротив, возрастает. Усилие резания мышечной ткани определяется углом наклона резания «р„. При «р„, близком к 45', усилие Р, имеет наименьшую величину (рис, 87). Эти данные полу- Рг РГ Г гуа га га га го за аа -аа гоа Лмм Рис.
88, Зависимость температуры прн реаке мышечной ткани от амплитуды колебаний, скорости перемещения инструмента и расстояния до ланки реза. полуавтомата У. 11а рис. 88 показаны зависимости температуры от амплитуды А при У=10 мм/с и У=30 мм7с. С ростом перемещения полуавтомата степень нагрева мягкой ткани понижается. На рис. 88 показана величина максимальной температуры при резании любой ткани в функции расстояния от', места реза. Как следует из экспериментальных данных, температура быстро падает и на расстоянии З,мм от зоны реза температура понижается в несколько раз. .:, .Мягкие ткани имеют различное количество жидкости, разную вязкость, поэтому при резке температура имеет разную величину.
Вода и кровь более чувствительны к ВГ1ВДействию ультРазвуковых колебаний; жир, мышцы, оукожилия в меньшей степени. 19-Заказ га 7% 198 .192 снлий резания от амплитуды колеРис 87, Зазисимосп, изменения ус " р баний концентратора и угла наклона режуигей грани и чеиы при пара метрах процесса, указанных иа упомянутом рисунке. факт уменьшения Р, с увеличением 7р пр р р и аз езааней (см. рис. 87) объясняется, по-вндимонта, с четом в, заклиниванием режущей части инструме, у последующего рассогласования ульглубины резания и по, ль т азвуково аг„. " . „,, а р й г„.стической системы„т.
е. выхода . Э сокращение величины амплитуд . зонанса. Это влечет сокр вдет величенне У шеиие гр„ относительно 45 вызывает у е ние Р п и „)45' объяснения плоЩаДи РезаниЯ. Увеличение, пРи 7Ри пока не нашло. Заметное влияние на Р оказывает угол заточки скальпеля а,. в . У еличение его способствует росту Р, в пределах 10 — 30' (см. рис. 83). Величина температуры ткани, как было указано рант ы льтразвуковых колебаний,но иее, зависит от амплитуды у она является также и функцией скорости пере е:,: еГ аа го га за ба я, мкм Следует иметь в виду, что при увеличении амплитуды колебаний и времени воздействия ультразвука озвученная кровь начинает терять свои качества.
Наступает гемолиз. Это явление не должно допускаться хирургом. Принимая за основной критерий допустимости разрезания биотканей ультразвуковым инструментом температуру нагрева 42 — 55', мы можем рекомендовать применять амплитуды ультразвуковых колебаний меньшими или равными 45 мкм и скорость перемещения инструмента 15 — 55 мм/с. Угол наклона ~р„=35', усилие хирурга Ру=30 — 90 г. Применение ультразвуковых колебаний обеспечивает ускорение свертываемости крови в 1'/х— 2 раза, повышение производительности реза в 8 — 12 раз, снижение усилия реза в 3 — 9 раз по сравнению с обычными механическими способами резания. Существенным параметром, обеспечивающим хорошую работу концентратора, является его геометрическая форма.
В частности, его поперечные размеры ие должны превышать '/а длины волны. Очертание концентратора может иметь форму конуса, экспоненты и т. д. Наименьшие амплитуды колебаний концентраторов имели место при параболических очертаниях. Очертания конические и другие давали возможность достигать более эффективных величин амплитуды колебаний. Очень целесообразно применение многополуволновых концентраторов„представляющих собой составные колебательные системы.
Система работает в условиях резонанса при определенных сочетаниях длин и размеров поперечных сечений элемента. Каждый более отдаленный участок концентратора нагружает соседний и так далее до магнитостриктора. В ходе расчета определяются резонансные длины 1„, соответствуюшие полуволновым концентраторам при заданных значениях их масс, скорости распространения звуковых воля, частоты колебаний и входной амплитуды. В концентраторах этих систем, в особенности при повышенной их жесткости, наряду с продольными колебаниями могут возникать поперечные и крутильные.
Резка мягких тканей нередко сопряжена с проникновением инструмента во внутренние органы, напримерпри трахеобронхоскопии. С учетом таких операций в МВТУ им. Н. Э. Баумана был разработан режуший инструментволновод, общий вид которого совместно с акустическим узлом изображен на рис. 89. Рнс. 99. Трахеобронхоскоп для ультразвукового сечения мягких тканей. 1' УЛЫРаЗВУКОИОН ИНСтРУМЕНт; У вЂ” тРУбКа бранХОСКОПа; а — бРОНХОСКОП; 4— акустнтсскна узел; угол ультразвукового ннструмснта: Рис. 90.
Четырехволновой концентратор пля иссечения мягких тка- ней вндоскопическим путем. Для улучшения передачи ультразвуковых колебаний концентраторам большой длины в МВТУ им. Н. Э. Баумана был разработан четырехполуволновой концентратор, изображенный на рис. 90, из сплава ВТ-5 со спепиальной задачей иссечения мягких тканей эндоскопнческим путем, при использовании ультразвуковой установки УРСК-7Н. Концентратор состоит из конических волноводов, у каждого коэффициент усиления амплитуды колебаний составляет 1г/е — 2. Общий коэффициент усиления амплитуды равен 6,75.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
