диссертации / 73

В уточных переплетениях деформации определялись не только видом основ-

ного переплетения, но и способом введения уточной нити. Так, основа Dyna IPOM

растягивалась типично для переплетения атлас. После обвязки петельных столби-

ков уточной нитью, ее деформация в продольном направлении уменьшилась в 3

раза, а в поперечном – в 1.2 раза. Крупнопористая филейная основа Hermesh 6 была скреплена уточной нитью поперек петельных столбиков. Основа сетки, обладавшая высокой эластической деформацией в этом направлении, после введения уточной нити стала малорастяжимой как вдоль (7.4+1.5%), так и поперек (8.7+0.5%) петель-

ных столбиков. В структуре Ultrapro уточная нить значительно ограничивала рас-

тяжение в направлении цепочек и не влияла на удлинение в перпендикулярном направлении.

Деформационное поведение филейных структур было так же разнообразно и определялось видом переплетения. Пропуски в различных соединениях, изменение размеров и ориентации элементарных звеньев существенно влияли на величины и соотношения деформаций вдоль и поперек петельных столбиков. В структуру Parietex mono по сравнению с Parietene L были внесены другие соединения, которые принципиально изменили соотношение эластических удлинений. У похожих кон-

струкций Optilene elastic и Cicat почти в 2 раза отличалась эластическая деформа-

ция в продольном направлении (12.4+1.7% и 22.5+0.9%) и, приблизительно, в 1.5

раза – относительные удлинения при разрыве в обоих направлениях (68.4+6.1% vs 100.4+5.3% вдоль; 62.4+11.6% vs 82.4+2.8% поперек).

В механических тестах трикотажная структура протеза определяла перегруп-

пировку петель или перераспределение полимера в направлении действия нагрузки, поэтому с ней были связаны эластические и разрывные деформационные изменения вдоль и поперек петельных столбиков. Исследование механических свойств и строения протезов показали сложность оценки деформационного пове-

дения с позиции структурных характеристик. Существование множества видов пе-

реплетений, применение разнообразных технологических приемов и выборочное их внедрение в трикотажные модели влияли на соотношение и величины относи-

201

тельных удлинений, а в некоторых случаях принципиально меняли поведение кон-

струкции. Разделение по типам переплетений и ориентация на петельные столбики или расположение пор в лучшем случае позволяли определить направление наибольшего и наименьшего растяжения.

Для оценки анизотропии протезов мы использовали соотношение модулей эластичности, которые рассчитывали вдоль и поперек петельных столбиков. Мо-

дуль эластичности являлся интегральным показателем, так как он включал оба эла-

стических показателя и охватывал участие всех компонентов трикотажной кон-

струкции в процессе растяжения. Его величина равнялась отношению нагрузки

(эластический лимит), при которой происходили наибольшие обратимые деформа-

ционные изменения, и самой деформации. Соотношение минимального и макси-

мального модулей позволило выделить влияние трикотажной структуры на дефор-

мационное поведение протеза, так как при делении одного модуля на другой сокра-

щался вклад объема и типа полимера в эластический лимит и эластическое удлине-

ние. Полученный коэффициент анизотропии (К) характеризовал распределение по-

лимера в материале и механические взаимоотношения структурных элементов под нагрузкой. Коэффициент анизотропии по модулю эластичности отражал уникаль-

ность трикотажной структуры, которая проявлялась в разнородности механических свойств в перпендикулярных направлениях.

5.3.6.Определение степени анизотропии.

Для группирования трикотажных структур протезов в зависимости от вели-

чины коэффициента мы выделили три степени анизотропии. К сильно анизотроп-

ным относили сетки с К<0.4, умеренно анизотропными считали сетки с К>0.4, но

<0.7 и слабо анизотропными с К>0.7. Рассчитав коэффициенты анизотропии, 26

протезов с разными трикотажными структурами разделили на три группы: у 12 се-

ток определили сильную, у 9 – умеренную и у 5 – слабую степень анизотропии.

Степень анизотропии не зависела от категории и полимера и объединяла сетки со сходным деформационным поведением. У протезов, имевших сильную степень анизотропии, в направлении максимального модуля эластичности отмечали низ-

кую эластическую и разрывную деформации. В перпендикулярном направлении,

202

совпадавшем с минимальным модулем эластичности, наоборот высокие значения эластического и разрывного относительных удлинений. Поведение протезов с уме-

ренной степенью анизотропии приближалось к сильно анизотропным сеткам с той лишь разницей, что соотношение минимального и максимального удлинений в пер-

пендикулярных направлениях были менее значительны. У протезов, относившихся к слабо анизотропным материалам, минимальная и максимальная деформации имели близкие и относительно низкие значения, что означало малую растяжимость протезов в обоих направлениях (рис. 54). Однако, сходные эластические и разрыв-

ные удлинения у протезов, относившихся к одной степени анизотропии, возникали при нагрузках, которые, преимущественно, зависели от двух других компонентов конструкции и поэтому могли находиться на разных уровнях.

Рис 54. Максимальные и минимальные деформации у протезов с разной степенью анизотропии. А – эластические, Б – разрывные. Обозначение степени анизотропии: S – сильная, M – умеренная, W – слабая.

Эластические лимиты протезов в обоих направлениях уменьшались при ре-

дукции распределенного объема, о чем свидетельствовала отчетливая тенденция к снижению средних значений как максимального, так и минимального показателя от категории к категории. Кроме того, в средней категории средние значения мак-

симального и минимального эластических лимитов 3-х ПВДФ сеток оказались при-

близительно в 2 раза ниже, чем у ПП протезов. Противоположный эффект был от-

мечен при выделении ПЭТ протеза. Эластические лимиты этой сетки из ультра лег-

203

кой категории явно превышали эластические нагрузки у ПП сеток (рис. 55). Кате-

гория протеза устанавливала уровень эластических нагрузок, а тип полимера в оди-

наковой степени снижал или повышал их значения в обоих направлениях.

Рис. 55. Изменение максимального (А) и минимального (Б) эластического лимита в зависимости от категории и типа полимера.

Максимальные и минимальные разрывные нагрузки от категории к категории снижались по мере уменьшения распределенного объема. Разрывные нагрузки 3-х

ПВДФ протезов и полиэфирной сетки Parietex mono практически не отличались от протезов из полипропилена с близкой материалоемкостью. Можно сказать, что раз-

рывные нагрузки коррелировали с категорией и не зависели от типа полимера (рис. 56).

Рис 56. Изменение максимальной (А) и минимальной (Б) разрывной нагрузки в зависимости от категории и типа полимера.

204

5.3.7 Оценка жесткости и прочности с учетом категории и степени анизотропии.

Жесткость протеза оценивали в перпендикулярных направлениях с помощью максимального и минимального модулей эластичности. Модуль эластичности в каждом направлении изменялся прямо пропорционально эластическому лимиту и обратно пропорционально деформации. Значения эластических лимитов коррели-

ровали с категорией и типом полимера, а деформации характеризовала степень ани-

зотропии. Поэтому снижение эластических лимитов у протезов с одинаковой сте-

пенью анизотропии (при редукции распределенного объема или использование в категории вместо ПП ПВДФ нитей), приводило к снижению соответствующих мо-

дулей эластичности. При этом чем «сильнее» была анизотропия и «тяжелее» кате-

гория, тем больше отличались модули в перпендикулярных направлениях. У

сильно анизотропных сеток разница модулей была наибольшей, главным образом,

за счет снижения минимального модуля эластичности (рис. 57). Так даже тяжелые сильно анизотропные сетки имели небольшие значения минимального модуля,

например, Marlex new и old (Табл. 17), следовательно, показывали низкую жест-

кость в этом направлении. Жесткость протезов с умеренной степенью анизотропии в соответствующих категориях приближалась к сильно анизотропным сеткам, но с меньшей разницей модулей в перпендикулярных направлениях (рис. 57). Более вы-

раженное снижение в этой группе обоих модулей в средней категории было связано с тем, что ее образовали ПВДФ протезы. Сетки со слабой степенью анизотропии во всех категориях имели высокие значения модулей эластичности и, соответственно,

обладали повышенной жесткостью (рис. 57). Таким образом, категория и тип поли-

мера, соотнесенные с определенной степенью анизотропии достаточно точно ха-

рактеризовали жесткость протезов в перпендикулярных направлениях, соответ-

ствующих максимальному и минимальному модулям эластичности.

205

стичности как легкие, так и тяжелые сильно анизотропные сетки имели самую вы-

сокую эластичность и самую низкую прочность в своей категории, например, Ultrapro, Dyna light, Marlex old и Marlex new (табл. 17).

Таким образом, категория отражала уровень наибольшей прочности протеза,

а степень анизотропии в каждой категории указывала на разницу разрывных нагру-

зок (прочности) в перпендикулярных направлениях.

Таблица 17. Максимальные и минимальные модули эластичности и разрывные нагрузки.

208

5.3.8 Классифицирование исследуемых сетчатых протезов.

При классифицировании исследуемых сетчатых протезов мы выделили три группирующих параметра: распределенный объем, коэффициент анизотропии и тип полимера. Каждый параметр определял один из компонентов конструкции и связанные с ним функциональные свойства, поэтому его выделяли в качестве си-

стемного и использовали как основание для деления. Уровень деления зависел от иерархии системного параметра. Для количественных системных параметров были установлены диапазоны, которые отражали ресурсы, связанные с соответствую-

щим компонентом конструкции. При этом в границах одного диапазона не проис-

ходило существенных изменений свойств. В качестве главного основания устано-

вили распределенный объем, который характеризовал материалоемкость протезов.

Объем нитей, распределенных в единице площади, влиял на все структурные ха-

рактеристики и большинство механических показателей. На основе распределен-

ного объема протезы разделили на 5 категорий, которые задавали границы струк-

турных показателей, определяли уровни прочности и жесткости. Следующим кри-

терием для деления служил коэффициент анизотропии, который отражал разнород-

ность трикотажной структуры, проявляющуюся под воздействием механических нагрузок. Выделенные для коэффициента анизотропии 3 степени, характеризовали деформационные изменения протезов при растяжении в перпендикулярных направлениях. И, наконец, третий параметр – это химически устойчивый полимер монофиламентных нитей, который у протезов, отнесенных к определенной катего-

рии и степени анизотропии, позволял учитывать изменение жесткости, связанное с типом полимера. В результате, используя диапазоны двух количественных систем-

ных параметров и учитывая 3 типа полимера, мы объединили протезы с близкими структурно-механическими свойствами (табл. 18).

209

Табл. 18. Распределение 24 коммерческих протезов в соответствии с категорией, степенью анизотропии и типом полимера.

5.4 Использование системных параметров для построения классификации.

Классификация современных протезов, используемых в хирургии грыж, свя-

зана с объективными сложностями, включающими многообразие конструкций,

различные варианты пластик, сложное многослойное строение ПБС, большое число пациент-зависимых факторов, влияющих на процесс тканевой интеграции,

отсутствие стандартной терминологии и методов тестирования протезов. Кроме того, при классифицировании любых сложных технологических объектов очень важно соблюсти баланс между обобщением и детализацией. Если использовать в качестве классифицирующего один признак (параметр), то есть риск помещения в одно множество очень разнородных объектов. При использовании большого числа признаков в качестве классифицирующих оснований можно приблизиться к наибо-

лее точному описанию свойств каждого объекта, но при этом не получить пред-

ставления о группах. И в том и другом случае снижается практическая ценность классификации.

210