WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 25 | 26 || 28 | 29 |

Регионы, % од СШ Ев- П АТР А ропа рочие 3, 19,6 62,5 14,989 3, 19,2 62,7 14,990 3, 19,1 62,5 15,991 3, 18,8 62,6 15,992 3, 18,7 62,8 14,993 3, 18,6 62,9 14,994 3, 18,4 62,9 15,995 3, 18,1 63,1 15,996 3, 17,7 63,4 15,997 3, 17,7 63,4 15,998 3, 17,8 63,3 15,999 6.3 Гидрорезание в медицине Применение физических и химических явлений в качестве основ технологических процессов имеет тенденцию к расширению в различных областях машиностроительного производства и начинает проникать в другие сферы нашей деятельности.

Процесс взаимопроникновения различных областей знаний, обогащая их, инициирует генерирование плодотворных идей, которые служат основой для нетрадиционного решения практических задач. Так, например, достижения в области технических наук, при творческом подходе, могут быть использованы и с успехом используются в области медицины.

6.3.1 Биологические образования как объект для обработки резанием Подобно машиностроительным материалам биологические ткани и образования имеют различную сопротивляемость резанию, но со своими особенностями. Если конкретная марка машиностроительного материала, имеющая присущие ей прочностные характеристики оказывает соответственное противодействие резанию, то для рассечения биологических тканей и образований принятого типа (в силу его строения) необходимо прилагать различные усилия в зависимости от глубины воздействия режущего инструмента.

Под биологическими тканями понимают системы клеток, схожих по строению, функциям и происхождению, в состав которых входят межклеточные вещества и структуры - продукты конечной жизнедеятельности. У животных различают четыре типа тканей: пограничная или эпителий, соединительная, мышечная и нервная. К тканям также относят кровь и лимфу (жидкие ткани).

Даже поверхностное знакомство с биологическими тканями и образованьями позволяет представить сложность их строения. Для примера на рисунке 6.13 показано схематическое изображение микроскопического строения кожи человека. Этот пример показывает, что мы имеем дело с материалами особого структурного состава, в которых более прочные слои переходят в менее прочные и их резание сопряжено с определенными трудностями выбора режимов резания.

Рис 6.13 Схематическое изображение микроскопического строения кожи человека (на разрезе) I – эпидермис, II – дерма (собственно кожа), III – подкожная жировая клетчатка, 1 – роговой слой эпидермиса, 2 – 6азальный, шиповатый, зернистый и блестящий слои эпидермиса, 3 – мышца, поднимающая волос, 4 – стержень волоса, 5 – сальная железа, 6 – нервные окончания, 7 – потовая железа с выводным протоком, открывающимся на поверхности кожи, 8 – кровеносный сосуд.

6.3.2 Гидрорезание биологических тканей Мы уже знаем, что высоконапорная струя жидкости должна иметь возможность создавать на поверхности обрабатываемого материала давление, превышающее предел его прочности. Прочностные характеристики машиностроительных материалов достаточно изучены и даны в соответствующих справочниках.

Биологические же ткани с этой точки зрения мало изучены.

Поэтому освоение гидрорезания биологических тканей должно быть сопряжено с проведением экспериментальных работ по получению статистических данных, дающих возможность определения режимов их резания.

Метод резания биологических тканей и образований высоконапорной струей жидкости - один из видов их обработки. Он начинает входить в медицинскую практику, являясь альтернативной технологией традиционным способам рассечения тканей.

6.3.2.1 Применение высоконапорной для изготовления трансплантатов Разработка совершенной технологии изготовления трансплантатов из биологических тканей, базируется на принципе щадящего физического воздействия, обеспечивающего сохранность клеточных структур.

Поэтому технологии с различного рода термическими воздействиями (например, лазерная технология), сопровождающими процесс рассечения биологической ткани, в настоящий отрезок времени считаются для этих целей малопригодными, из-за ожоговых повреждений клеточных структур в зоне воздействия. Указанное послужило толчком для поисков других методов рассечения биологических тканей. Экспериментально было установлено, что наиболее привлекательным для перспективных разработок, является технология рассечения биологических тканей при помощи высоконапорной струи жидкости (гидрорезание). При использовании этой технологии, рассечение выполняется без побочного нагрева поверхности биологической ткани, следовательно исключается термические повреждения клеточных структур.

Кроме того, этот способ позволяет вырезать трансплантаты из различных видов биологической и синтетической ткани, как плоские по форме, так и пространственные детали (при соответствующей конструкции рабочей части устройства).

Манипуляции струей не вызывают физических трудностей, а сам метод является сравнительно экономичным.

Первые опыты гидрорезания тканей были проведены на примитивных устройствах с малыми рабочими давлениями (до 15 МПа) жидкости. В итоге были получены неутешительные результаты исследований (гидротация клеток в зоне разреза).

Для проведения дальнейших экспериментальных работ было создано устройство для гидрорезания, позволяющее изменять основные параметры, влияющие на процесс рассечения биологических тканей. Небольшое число экспериментов, проведенных на этих установках, позволили установить, что удовлетворительные данные (при визуальном осмотре) можно получить при рассечении ткани со следующими режимами: диаметр отверстия сопла около 0.16 мм, рабочее давление 30.0 - 35.0 МПа. При этом наблюдалось, что снижение рабочего давления приводит к гидротации биологической ткани. Эти первоначальные наблюдения дают основание предполагать, что при равных условиях, изменяя рабочее давление, можно определить границы качественного улучшения характеристик в зоне разреза. При этом надо учесть, что изменение диаметра сопла также влияет на качество разреза. При равных давлениях изменение диаметра сопла в меньшую сторону улучшает его качество. Считается, что задачей бедующих экспериментов является нахождение оптимальных режимов за счет изменения давления режущей жидкости и диаметра сопла, из которого вытекает жидкость, создавая при этом такие условия, при которых струя жидкости имеет параметры, превышающие предел прочности рассекаемой ткани.

6.3.2.2 Хирургические устройства для гидрорезания Рассмотрим некоторые запатентованные устройства для гидрорезания биологических тканей и образований.

Конструктивные особенности устройства для жидкостной хирургии представлены на рисунке 6.14 а.

Рис 6.14 Схематическое строение устройств для гидрореэания биологических тканей (пояснения в тексте) Устройство, схематично показанное на фиг. 1, 2 рисунка 6.14 а, содержит баллон 1, заполненный сжатым газом 11, компрессионный резервуар 2, заполненный газом 11, магистраль 3, соединяющую баллон 1 и резервуар 2, и соединительный узел 4, установленный в распределительной трубке 6, по которой жидкость 21 поступает в хирургическую насадку 5. В полости резервуара 2 установлена упругая мембрана 7' и мягкий контейнер 7 для жидкости 21. Пространство между мембраной 7' и мягким контейнером 7 заполнено газом 31, отделено от газа 11 мембраной 7'. По ходу магистрали 3 установлен регулятор, контролирующий давление газа, поступающего из баллона 1 в сосуд 2. Струей жидкости, вырывающейся из насадки 5 можно производить рассечение тканей.

Регуляторы 8,13,14 дозируют давление газа 11 в компрессионном резервуаре 2. 12 - контрольный манометр.

На рисунке 6.14 б дана схема устройства для разрушения опухолей мозга с помощью водяной струи.

Устройство содержит напорную камеру 2; сосуд 4 с физиологическим раствором, размещаемый внутри камеры 2; соединительную трубку 6, соединяемую одним концом с выпускным отверстием сосуда 4; эжекционную иглу 14, в которой имеется регулятор 12, перекрывающий - открывающий трубку 6, и которая с возможностью замены присоединяется ко второму концу трубки 6, всасывающую трубку 16, которая установлена параллельно игле 14.

Сопло 14а на переднем конце иглы 14 изогнуто таким образом, чтобы водяная струя, выбрасываемая из этого сопла, падала на внутреннюю стенку 16а трубки 16 с противоположной стороны относительно сопла. Давление в камере 2 повышается путем нагнетания в нее безопасного газа и при этом происходит сжатие сосуда 4, в результате чего физиологический раствор из сосуда выбрасывается через сопло и эффективно разрушает опухоль.

В камеру 2 безопасный газ через трубку 21 подается из баллона 18 через редуктор 20 с манометрами низкого и высокого давления 19.

Схематическое строение гидроскальпеля дано на рисунке 6.14 в.

Скальпель со струей жидкости изготовлен из двух частей, имеет простую конструкцию и содержит ручной наконечник 11, образующий часть одноразового использования, предназначенную контролируемой струи физиологического раствора под давлением, и неподвижное устройство для создания для создания давления этого физиологического раствора. Ручной наконечник присоединен к мешочку 13 с физиологическим раствором и давление этого раствора создается при помощи сжатого газа, содержащегося в резервуаре 15.

Во время операции он отсасывается через канал 19, присоединенный к устройству 21. Блок управления 22 позволяет управлять всеми параметрами этого скальпеля. 23,24,25 - измерительные приборы. Давление газа, подаваемого в замкнутую полость 14 через канал 16 регулируется прибором 26.

Все описанные устройства имеют одну характерную особенность - стерильная рабочая среда выдавливается из гибкой емкости газом в трубку, подводящую ее к струйной головке, из которой выбрасывается рабочая струя, служащая хирургическим инструментом. Продолжительность работы устройства определяется объемом рабочей жидкости в емкости, давлением, диаметром и формой сопла.

В заключение необходимо отметить, что даже краткое изложение некоторых проблем гидрорезания биологических тканей наталкивает на мысль о необходимости подбора параметров высоконапорной струи для конкретных операций.

По нашему мнению, применение энергии высоконапорной струи жидкости для рассечения биологических образований и тканей требует сформирования научной концепции, проведения необходимых исследований, создания устройств и разработки практических методик; применение гидрорезания для моделирования трансплантатов взамен их ручной резке металлическими инструментами возможно при наличии простейших установок.

Предварительные эксперименты, проведенные на опытных установках для гидрорезания тканей, дают основу для разработки руководящих материалов для оптимизации режимов резания высоконапорной струей жидкости.

Если применение гидрорезания для обработки промышленных материалов базируется на станках, имеющих достаточно отработанные конструкции узлов, то устройства для рассечения биологических образований и тканей находится только на начальной стадии своего развития и практического применения. Поэтому при создании медицинских устройств для гидрорезания, на наш взгляд, необходимо учитывать накопленный опыт в машиностроении в этой области.

Практика хирургического использования гидроскальпеля показывает, что для этих целей применяют различные специальные конструкции (см. рисунок 6.14) установок. Не исключена возможность использования установок с типовыми схемами, применяемыми на станках для гидрорезания промышленных материалов. При этом должны быть учтены требования для медицинского оборудования. Первая попытка создания такого устройства привела к тому, что на нее получено положительное решение о выдаче патента на изобретение (Заявка № 96110678/14 (017184) от 07.06.96 г.).

Как в случае лазерного рассечения тканей, так и при их гидрорезании возникают специфические проблемы, без решения которых трудно рассчитывать на широкое его применение.

Так, например, для защиты соседних органов и тканей, не подлежащих резекции, необходимо такое дозирование энергии высоконапорной струи, которое даст возможность делать только послойное их рассечение, что приведет к излишнему расходу режущей жидкости и, следовательно, к необходимости удаления этого объема из оперируемой полости. При рассечении за один проход возникает необходимость гашения остаточной энергии струи.

Без надежного решения этих вопросов при гидрорезании биологических образований и тканей остается надеяться только на опыт, наблюдательность и соответствующую реакцию исполнителя. В этом случае хирург не имеет той обратной связи, сообщающей о податливости тканей резанию, как в случае работы с металлическим скальпелем.

Практически еще не изучено влияние гидратации клеток поверхности резания на ход событий послеоперационного периода.

Список использованных источников 1. Тихомиров Р.А., Гусенко В.С. Гидрорезание неметаллических материалов.

Киев, "Техника", 1984г., 150 с.

2. Описание изобретения к авторскому свидетельству СССР Бюл.№10 от 15.03.78 г. (Н.Н.Бураго, В.Б.Темкин, Г.А.Цыпкин) 3. Описание изобретения к авторскому свидетельству СССР Бюл.№35 от 25.09.79г. (В.А.Новиков) 4. Описание изобретения к авторскому свидетельству СССР Бюл.№26 от 15.07.82г. (О.К.Хаптурин, С.Ф.Абрамов, В.А.Новиков) 5. Описание изобретения к авторскому свидетельству СССР 1199271 А Бюл.№47 от 23.12.85г. (А.Н.Граков,В.Н.Макаров,Л.А.Захаров) 6. Описание изобретения к авторскому свидетельству СССР Бюл.№31 от 23.08.82г. (Д.А.Юнусов) 7. Описание изобретения к авторскому свидетельству СССР Бюл.№36 от 30.09.86 г. (Б.П.Новиков, А.И.Пахомов, О.А.Мягков, А.И.Никитин, В.П.Гаврилов) 8. Описание изобретения к авторскому свидетельству СССР Бюл.№30 от 15.08.78г. (Н.В.Волков,А.П.Тупицин,Б.П.Налетов) 9. Описание изобретения к авторскому свидетельству СССР Бюл.№21 от 07.06.81г. (Р.А.Тихомиров) 10. Описание изобретения к авторскому свидетельству СССР 1228915 АБюл.№17 от 07.05.86 г. (В.А.Сухорученко) 11. Описание изобретения к авторскому свидетельству СССР 1245349 АБюл.№27 от 23.07.86 г. (Р.А.Тихомиров, Ю.В.Ковалев, Е.Н.Петухов, С.Ф.Абрамов, В.А.Моисеев) 12. Описание изобретения к авторскому свидетельству СССР 1819735 АБюл.№21 от 07.06.93 г. (А.Н.Архипов, В.А.Новиков, А.Н.Савватеев, В.Г.Шонин) 13. Описание изобретения к авторскому свидетельству СССР 1450873 АБюл.№2 от 15.01.89 г. (Н.И.Нидзельский, А.М.Ершов) 14. Описание изобретения к потенту свидетельству РФ 2019391 С1 Бюл.№от 15.09.94 г. (В.Е.Книжник) 15. Описание изобретения к авторскому свидетельству СССР 1822813 АБюл.№23 от 23.06.93г. (А.К.Больбот, В.В.Туркот, В.Н.Смола и Т.К.Стародубцева) 16. Описание изобретения к авторскому свидетельству СССР 1516328 АБюл.№39 от 23.10.89 г. (Е.Н.Петухов, Р.А.Тихомиров, Ю.В.Ковалев и И.Д.Стариков) 17. Заявка №3 - 66112 Япония 18. Заявка №3 - 111172 Япония 19. Описание изобретения к авторскому свидетельству СССР 1100003 А Бюл.№24 от 30.06.84 г.

Pages:     | 1 |   ...   | 25 | 26 || 28 | 29 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.