диссертации / 73

у которых, несмотря на одинаковый или похожий рисунок, значительно отличались показатели материалоемкости, структурные параметры и деформационные свой-

ства.

5.3.2 Оценка материалоемкости и определение категорий.

Трикотажные конструкции протезов состояли из объединенных в единице площади нитей определенной протяженности и толщины. Поэтому для оценки ко-

личества полимера, из которого были образованы нити, помимо стандартного по-

казателя поверхностной плотности мы ввели новый показатель распределенного объема (табл.15). Классифицирующие возможности поверхностной плотности сильно ограничены. Диапазоны этого показателя, предназначенные для градации плоских протезов, базируются на распределение веса полипропилена, который яв-

ляется самым легким среди 4-х используемых полимеров. Удельный вес ПЭТ,

ПВДФ и ПТФЕ, соответственно, в 1.5, 2 и 2.4 раза больше, чем у ПП.

Распределенный объем каждого протеза был получен двумя способами – пу-

тем расчета и прямого измерения. Во всех случаях оба значения практически не отличались друг от друга (табл. 15). Категоризацию протезов на основе распреде-

ленного объема проводили в два этапа. Сначала мы разделили ПП хирургические сетки в соответствии с поверхностной плотностью, взяв за основу градацию проте-

зов по D. Early and L. Mark [390], в которую добавили одну категорию. Добавление категории было связано с тем, что авторы для «средних» сеток выделили слишком большой диапазон поверхностной плотности от 50 до 90 г/м2. Они не учитывали тот факт, что при изменении поверхностной плотности более чем на 30 г/м2 у ПП протезов принципиально меняются структурно-механические свойства. После того как были определены границы 5 категорий в единицах поверхностной плотности:

< 35; 36 – 50; 51 – 70; 71 – 90; > 90 г/м2, мы разделили эти значения на удельный вес ПП (0.9 г/м2) и получили соответствующие им пограничные значения в едини-

цах распределенного объема, которые округлили в сторону увеличения: < 40; 40 –

60; 60 – 80; 80 – 100; > 100 см3/м2. Таким образом, мы сформировали 5 категорий на основе распределенного объема полимера, в которые поместили все исследуе-

мые трикотажные сетки. В четырех основных категориях: тяжелой, стандартной,

191

средней и легкой – разместилось наибольшее число сеток. Каждую категорию со-

ставляли от 5 до 7 протезов, за исключением ультра легкой, в которую вошли 3

сетки. (Табл. 15).

Таблица 15. Категории протезов на основе распределенного объема полимера.

1Показатель поверхностной плотности Infinit приведен из статьи [296] для демонстрации соотношения объема и веса ПТФЕ, распределенных в м2 материала.

192

5.3.3Распределенный объем и структурные показатели.

Вотношении монофиламентных протезов распределенный объем можно представить, как произведение диаметра нити (d) во второй степени и ее длины (L).

Согласно формуле (V = πd2/4 x L), в наибольшей степени облегчение трикотажной конструкции достигается уменьшением диаметра нити и в меньшей степени сокра-

щением ее длины. У тяжелых сеток диаметр нити был наибольшим. В простых и комбинированных структурах стандартных сеток снижение объема полимера про-

исходило, исключительно, за счет уменьшение диаметра нити (рис.50Б), так как средняя длина даже несколько превышала этот показатель в тяжелой категории

(61.3+10.9 vs 58.6+5.3 м/дм2). В средней категории усредненная величина диаметра нити уменьшилась недостоверно (рис. 50Б), но при этом была отмечена тенденция к сокращению длины нити (55.5+16.4 м/дм2). В этой группе с помощью разных ти-

пов переплетений были реализованы два варианта облегчения – у одной части се-

ток уменьшен диаметр, а у другой – значительно сокращена длина. Разница диа-

метров нити у некоторых сеток составляла около 50 мкм, а длины нитей отличалась более чем в 2,5 раза. В легкой категории дальнейшее снижение материалоемкости было возможно только в результате одновременного уменьшения диаметра и длины нити или как результат значительного уменьшения диаметра. Поэтому при сохранившейся тенденции к сокращению длины (55.0+14.8 м/дм2) уменьшение диаметра вновь стало достоверным (рис. 50Б)). Для достижения ультра легкой структуры использовались самые тонкие нити, длина которых была увеличена

(59.1+8 м/дм2), чтобы обеспечить стабильность структуры за счет достаточного ко-

личества пересечений.

Показатель контактной поверхности (S) находился в прямой зависимости от величины распределенного объема и в обратной от диаметра нити (S = 4 V/d). Сред-

няя величина контактной поверхности в категориях достоверно уменьшалась при снижении распределенного объема (рис. 50В) При этом обращали на себя внимание отдельные сетки, сплетенные из нитей с меньшим диаметром. Так у Prolene old при одинаковом объеме полимера с Hermesh 5 отметили существенное увеличение кон-

193

тактной поверхности (3.16 vs 2.76 м2/м2). У Parietene light величина контактной по-

верхности была всего на 20% меньше, чем у трикотажного аналога Parietene standard с удвоенной материалоемкостью.

В расчетах объемной пористости (P) использовались значения толщины (h) и

распределенного объема (V), P = (1 – V/1m2h) x 100%. Объемная пористость изме-

нялись однонаправлено с толщиной и противоположно распределенному объему.

Снижение распределенного объема сопровождалось достоверным повышением об-

щей пористости сеток при переходе от категории к категории (рис. 50Г). Влияние толщины было менее значимым. Только у Cicat за счет большой толщины (929+13

мкм) пористость находилась на уровне более легких протезов (92.2+0.2%). У

Premilene и Optilene LP, имевших минимальную толщину в стандартной и легкой категориях (472+9 мкм и 397+6 мкм), общая пористость была также самой низкой

(81+0.7 и 89.2+0.1%) и приближалась, соответственно, к тяжелым и средним про-

тезам.

Поверхностная пористость отражала проекцию пор на плоскость. В структу-

рах сеток всех типов переплетений на этот показатель влиял не только распреде-

ленный объем полимера, но и характер расположения нитей. В одних структурах за счет утолщенных нитей, сдвоенных или плотно расположенных структурных элементов, увеличивалась площадь пор, что повышало поверхностную пористость.

В других наоборот – значительная часть нитей располагалась в плоскости матери-

ала и перекрывала проекцию свободных пространств, что снижало величину этого показателя. Разница значений поверхностной пористости у протезов из одной ка-

тегории в отдельных случаях достигала 10 и даже 14%, но, несмотря на большой разброс значений, средние величины поверхностной пористости подчинялись рас-

пределенному объему и достоверно увеличивались от тяжелой до ультра легкой категории (рис. 50Д).

Толщина сеток в 4х категориях находилась узких пределах от 0.45 до 0.85 мм и только в ультра легкой категории вышла за эти границы (рис. 50Е). Тяжелые и стандартные сетки имели плоское строение, а средние и легкие протезы – более объемные структуры, поэтому средние значения толщины у тяжелых и средних,

194

стандартных и легких находилась на одном уровне. Но если рассматривали от-

дельно протезы с плоской и объемной структурой, то при снижении материалоем-

кости прослеживалась отчетливая тенденция к уменьшению толщины. В структуре ультра легких сеток тонкие нити распределили полимер в плоскости материала, что и привело к значительному уменьшению толщины.

Распределенный объем в виде математической переменной или физического фактора обязательно присутствовал в величине каждого структурного показателя.

Поэтому, несмотря на большую вариабельность всех исследуемых структурных по-

казателей, мы отметили отчетливые статические закономерности, которые проис-

ходили при смене категории. В узком диапазоне значений, выделенном для катего-

рии, распределенный объем устанавливал возможные соотношения диаметра и длины нити, задавал границы пористости, определял пределы изменения контакт-

ной поверхности и в определенных условиях влиял на толщину сеток.

195

5.3.4 Категория и трикотажная структура.

В крайних категориях величина распределенного объема лимитировала вы-

бор переплетения. При создании тяжелых сеток распределялся большой объем по-

лимера (100 – 130 мл) в 1 м2 материла толщиной от 0.6 до 0.8 мм. В этих техноло-

гических условиях можно было изготовить сетки на основе простых переплетений,

которые имели плотно заполненную структуру и состояли из «толстых» нитей.

Можно сказать, что все тяжелые сетки являлись мелкопористыми (Табл. 16). По-

верхностная пористость материалов находилась ниже 50%. Только использование дублированных нитей (Prolene old) позволило разрядить структуру до 53,9%, но при этом значительно возросла контактная поверхность. В ультра легкой категории при создании сеток расход полимера был лимитирован 20 – 40 мл на м2. В этих границах оставался единственный способ, используя тонкие нити, с помощью фи-

лейных переплетений формировать трикотажную структуру с большими свобод-

ными промежутками. Из-за ограниченного количества полимера все сетки из этой категории (даже при малой толщине) являлись крупнопористыми (Табл. 16).

Наибольшие возможности для технологического маневра имелись при создании трикотажных конструкций, когда расход полимера составлял от 40 до 100 мл на 1

м2. В этих условиях выбор трикотажных моделей не был ограничен (Табл. 16). По-

этому в категориях стандартных, средних и легких сеток в наибольшей степени ва-

рьировались структурные показатели. Несмотря на применение большого количе-

ства переплетений, и разных способов облегчения, между этими 3 категориями су-

ществовали принципиальные отличия. Снижение распределенного объема сопро-

вождалось достоверным уменьшением контактной поверхности, а также приво-

дило к повышению общей и текстильной пористости. Можно сказать, что распре-

деленный объем во всех категориях являлся главным форм-фактором, который устанавливал границы и взаимозависимость структурных характеристик при созда-

нии различных трикотажных конструкций.

197

Таблица 16. Категории и трикотажные структуры.

*n(x2) – количество сдвоенных столбиков или рядов. **Количество сдвоенных и одинарных рядов.

198

5.3.5 Трикотажная структура и механическая анизотропия.

Деформационное поведение протезов с разной трикотажной структурой оце-

нивали с помощью показателей эластической и разрывной деформации, получен-

ных при одноосном растяжении вдоль и поперек петельных столбиков.

Сетки переплетений атлас (обоих видов) легче растягивались поперек петель-

ных столбиков, так как в этом направлении отсутствовали жесткие связи между элементами структуры (рис. 52 А). В продольном направлении петли исходно были ориентированы вдоль действия силы и при растяжении быстро смыкались (рис. 52В), в связи с чем, относительные удлинения были короткими. Типичный харак-

тер деформационного поведения в этой группе представлен на примере сетки

Premilene (рис.53).

А Б В

Рис. 52. Перегруппировка трикотажной структуры (атлас) при растяжении: А – поперек петельных столбиков, В – вдоль петельных столбиков. Б – структура сетки.

Рис. 53. Разница деформаций при растяжении вдоль и поперек петельных столбиков.

199

Нехарактерное для переплетения атлас деформационное поведение было вы-

явлено у трех полипропиленовых протезов. Для создания Marlex old и new исполь-

зовались закрученные нити, которые образовали промежуточные петли в виде

«пружин». Ориентированные, преимущественно, вдоль петельных столбиков они в 3 раза увеличили эластическую и разрывную деформацию в продольном направ-

лении, принципиально изменив растяжимость сетки (рис. 54). Искаженные меха-

нические свойства Surgimesh (структура идентичная Premilene) были связаны с по-

следствиями жесткой термопластической обработки под натяжением, в результате которой сетка потеряла эластичность и анизотропию. Несколько парадоксально выглядела и растяжимость структуры Prolene old на основе переплетения трико.

Несмотря на продольную ориентацию петель, как и у переплетений атлас (см. рис. 47 В), сетка Prolene old в большей степени деформировалась вдоль петельных стол-

биков.

А Б

Рис. 54. Промежуточные петли в структуре сетки Marlex: А – увеличение х15, Б – увеличение х30. Микроснимки.

Деформации сеток комбинированных переплетений атлас-атлас (Dyna S и L)

и трико-сукно (Prolene new) превалировали поперек петельных столбиков. Пере-

группировка структурных элементов в этих комбинациях повторяла поведение эле-

ментарных звеньев главных переплетений. Отличия касались деталей. При внеш-

нем сходстве с трико-сукно (Prolene new) в комбинации переплетений трико-атлас

(Esfil S, L и Uniflex) растяжимость преобладала вдоль петельных столбиков. Сдво-

енные элементы структуры этих сеток формировали ромбические фигуры с высо-

кой жесткостью в поперечном направлении. При этом вдоль столбиков структур-

ные элементы легко перегруппировывались и распрямлялись.

200