диссертации / 73

а у другой – попрек. Через 6 месяцев животных обследовали на предмет осложне-

ний, связанных с деформационными изменениями сеток. При стереомикроскопии определяли структурные изменения протезов. В механических тестах вдоль и по-

перек средней линии оценивали прочность и жесткость протезированных передних брюшных стенок. Проводили гистологические исследования образовавшейся со-

единительной ткани и оценивали воспалительную реакцию вокруг протезов.

В 10 серии через 6 месяцев после имплантации изучали оксидативные повре-

ждения сеток, имплантированных животным в предыдущей серии, и выясняли при-

чины их появления в опытах in vitro. Для этого в каждой группе из препаратов ПБС,

фиксированных в формалине (см. ниже методику), иссекали небольшой квадрат размером 1 х 1 см, содержащий материал сетки. После полной очистки от тканей и напыления платины образцы сеток исследовали под сканирующим электронным микроскопом на предмет трещин.

В опытах in vitro образцы 3-х сеток (Parietene light, Dyna light и Ultrapro), вы-

резанные в продольном и поперечном направлениях, сначала подвергали цикличе-

ским нагрузкам на растяжение, а затем оксидации в течении 1-го месяца. Для окси-

дации образцов использовали многократную инкубацию в растворе пероксидазы хрена и гидроген пероксидазы с последующей обработкой раствором гидроген пе-

роксидазы в присутствии солей железа. Механические испытания проб проводили в течение 100 циклов с усилием 4 Н/см. Образцы исследовали под сканирующим микроскопом после проведения циклических испытания, после оксидации, а также после комбинированного воздействия.

2.3 Аппаратура и методики проведения исследований.

2.3.1Установка для стереомикроскопии и микрофотографии.

Для изучения микрообъектов без специальной подготовки и контрастирова-

ния использовали установку для стереомикроскопии (рис. 9А). В качестве остова установки использовали вертикальный штатив с широким основанием и встроен-

ной регулируемой светодиодной подсветкой. На штатив устанавливали подвижный в двух направлениях предметный столик, накрытый прозрачным матовым стеклом.

71

К вертикальной штангe штатива крепили подвижную консоль, в кронштейне кото-

рой фиксировали стереомикроскоп Motic SMZ -168T. Двухканальная оптическая система сереомикроскопа была оборудована 7 кратным плавным зумом, планахро-

матическим объективом, широкопольными окулярами (W10x/23) и подключаемым видеовыходом. Рабочая дистанция стеремикроскопа находилась в пределах от 140

до 160 мм и устанавливалась в зависимости от увеличения винтом перемещения консоли. Оптическая конструкция позволяла изучать объекты при плавном изме-

нении увеличений в диапазоне от х7.5 до х50. Для дополнительного освещения применяли удаленный источник света с двумя гибкими световодами и дистанцион-

ным регулятором интенсивности освещения. Для микросъемки использовали зер-

кальную и микроскопную камеры. Зеркальную камеру Canon EOS 7D к видеовы-

ходу стереомикроскопа присоединяли с помощью фотоадаптера (2x) и переходного кольца (Т2 – байонет Canon). Через USB-кабель подключали к ноутбуку и дистан-

ционно осуществляли управление съемкой, используя оригинальное программное обеспечение EOS Utility Version 2.8. Микроскопную камеру Moticam 3000C уста-

навливали на оптический адаптер и подключали к ноутбуку через порт IEEE1394 FireWire. Все измерения производили с помощью программы для морфометрии

Motic Images Advanced 3.2.

Изучение трикотажной структуры сетчатого протеза.

Строение материала каждого сетчатого протеза было задано трикотажным переплетением. При определении вида трикотажного переплетения первоначально устанавливали лицевую и изнаночную стороны сетки. После этого под стереомик-

роскопом фотографировали обе стороны с увеличениями х7.5, х10 и х15. На сним-

ках определяли ход продвижения нескольких соседних нитей, тип образующихся петель и способы их соединения. Полученные данные использовали для построе-

ния графического изображения трикотажного переплетения и его идентификации.

После этого измеряли размер крупных пор и подсчитывали количество петель в рядах и столбиках на дистанции 50 мм.

72

Рис.9. Стереомикроскопия. А – установка для стереомикроскопии. Б – панорамная фотография протезированной ПБС (составлена из 15 стереомикрофотографий х15). В – стереомикрофотография трикотажной структуры протеза до имплантации и Г

– структура имплантата через 6 мес после пластики, увеличение х10.

Исследование структурных и деформационных изменений протезов в экспланти-

рованных ПБС.

После отделения кожи целиком иссекали протезированную переднюю брюш-

ную стенку и помещали на просмотровый столик с LED-подсветкой. В проходящем

свете производили макрофотосъемку зеркальной камерой Canon EOS 7D, закреп-

ленной на вертикальном штативе. Используя макроснимки, подтверждали наличие

краевых дефектов и в планиметрической программе измеряли длину и ширину им-

плантата. Далее переднюю брюшную стенку переносили на подвижный предмет-

ный столик стереомикроскопа Motic SMZ-168TL. На стереомикроскоп с помощью

73

фотоадаптера устанавливали зеркальную камеру и под увеличением от x7.5 до x30

производили микрофотосъемку области дефекта, получая снимки с высоким разре-

шением изображений, которые использовали для создания панорамных снимков

(Рис. 9Б). На отдельных микроснимках в программе для морфометрии Motic Images Advanced 3.2 оценивали перегруппировку элементов структуры, определяли их по-

вреждения и деформации (рис. 9В, Г).

2.3.2 Структурные показатели и методы их определения.

Для количественной оценки трикотажной структуры протеза использовали 6

показателей – это поверхностная плотность, поверхностная (текстильная) пори-

стость, диаметр нити, толщина материала, объемная (общая) пористость и контакт-

ная поверхность.

Поверхностная плотность.

Из протезов вырезали по 4 пробы размером 60 х 60 мм и взвешивали на ана-

литических весах “Sartorius Research” с точность до 0.1мг. Вес образцов в граммах пересчитывали на 1 м2 и находили среднее значение поверхностной плотности протеза (г/м2).

Поверхностная пористость.

Под стереомикроскопом в проходящем свете с увеличением х7.5 и х10 фото-

графировали лицевую сторону у 3-х образцов СЭ. Полученные снимки в программе

CorelDRAW Graphics Suite X5 обрабатывали в полуавтоматическом режиме – рав-

номерно закрашивали структуру сетки и убирали световые дефекты. Затем фото-

графии открывали в программе Motic Images Advanced 3.2 и производили анализ двухцветного изображения с определением площади проекции нитей и пор, а также их процентного соотношения (рис. 10А,Б). Поверхностная пористость показывала,

какую часть структуру занимает проекция пор. Среднее значение поверхностной пористости протеза получали после анализа 4 – 6 снимков.

74

Диаметр нити.

С увеличением х30 фотографировали 4 образца каждого СЭ. На снимке из-

меряли поперечный размер 4 нитей на участках, где не было изгибов или других деформаций (рис. 10В). Средняя величина всех значений являлась диаметром нити.

Толщина.

Для измерения толщины использовали специальный штатив и цифровой ин-

дикатор фирмы “Vogel”. После калибровки «0» на измерительный столик штатива с кривизной поверхности в пределах + 0.5 мкм укладывали сетку, в точку измере-

ния устанавливали полированный диск диаметром 30 мм и опускали стержень ин-

дикатора (рис. 10Д). Толщину измеряли у 4 образцов в 5 точках с точностью до

0.001 мм, средние значения округляли до 0.01мм и заносили в таблицу. Измерение толщины проводили под давлением 1 кПа, которое гарантировало равномерный контакт без сдавления материала.

Объемная пористость.

Объемную пористость материала (P) рассчитывали, как отношение объема пор (Vп) к кажущемуся объему (Vк) и выражали в процентах: P = Vп/Vк x 100%.

Кажущийся объем являлся произведением площади пробы (S пробы) и ее толщины (h): Vк = S пробы х h. Объем пор (Vп) равнялся разнице кажущегося (Vк)

и истинного объемов пробы (Vи): Vп = Vк – Vи.

Истинный объем определяли методом гидростатического взвешивания (рис. 10Е). Для этого образец размером 60 х 60 мм подвешивали на нижний крючок ана-

литических весов и регистрировали вес до и после погружения в этиловый спирт.

Истинный объем 4 проб от каждого протеза вычисляли по выталкивающей силе:

Vист = m – m1/ p, где m – вес пробы в воздухе, m1 – вес пробы в спирте и p –

плотность этилового спирта, равная 0,789 г/см3 при t 21 - 22 Со.

75

Рис. 10. Определение структурных показателей: А и Б – подсчет поверхностной пористости, В – измерение диаметра нити, Г – измерение размера пор, Д - измерение толщины материала протеза, Е – гидростатическое взвешивание образца для расчета истинного объема.

76

Контактная поверхность.

Хирургические сетки были связаны из монофиламентных нитей, которые мы условно приняли за цилиндр с диаметром основания (d), равным толщине нити.

Умножив длину нити (L) на ее периметр (πd), получали величину контактной по-

верхности образца: Sконт = L x πd. Длину нити (L) находили при делении истинного объема пробы (Vи) на площадь основания нити: L = 4Vи /π (d)2, где π =3.14. Кон-

тактную поверхность образца пересчитывали на 1 м2 материала протеза и в каче-

стве единицы измерения применяли м2/м2.

2.3.3Компьютеризированный стенд для механических испытаний.

Испытания на растяжение и изгиб проводили на одноколонной универсаль-

ной установке «TA.XTplus Texture Analyser» производства компании «Stable Micro Systems Ltd.» (Англия) (рис. 11А). Испытательная машина находилась на лабора-

торном столе и специальным кабелем присоединялась к COM-порту персонального компьютера модели «Kraftway Credo KC 36» со следующими техническими харак-

теристиками: Processor Intel Core 2 Duo 3.0 GHz, DDR2-800 2 Gb, HDD 250 Gb, ОS Windows XP Professional SP3. Для визуализации процесса, регистрации и обра-

ботки данных использовали пакет оригинального программного обеспечения

«Exponent Stable Micro Systems Versions 5 и 6». Широкоформатный 19" монитором,

которым был укомплектован компьютер, позволял открывать дополнительные окна и вкладки, не меняя размеров главного рабочего окна. Во всех испытаниях использовали тензометрическую ячейку высокого класса точности с ценой деления

0.1 сН (приблизительно 0.1 гр) и нагрузочной способностью до 0.35 кН (35 кг),

жестко закрепленную на подвижной консоли. В настройках микропроцессора были установлены шаг перемещения траверсы 0.001 мм, и частота опроса 400 точек в секунду (pps). Для каждого типа испытаний предварительно создавали проект, ко-

торый включал необходимый набор настроек, выбор осей координат в рабочем окне и создание папки для архивирования данных. В проведенных тестах с помо-

щью анализатора текстуры измеряли динамику трех базовых параметров: силы воз-

77

действия, смещения под действием силы и времени деформирования. После завер-

шения теста в указанную папку на жестком диске происходило автоматическое со-

хранение результатов и предтестовых настроек. При анализе полученных данных использовали интерактивные диаграммы и макросы, которые позволяли опреде-

лить или рассчитать показатели, характеризовавшие механические свойства объ-

екта при данном типе испытаний.

А

Б В

Рис. 11. А – установка для механических испытаний “TA XTplus Texture Analyser”, Б – стандартные зажимы, В – миниатюрные зажимы.

2.3.4Механические тесты на растяжение до разрыва.

Взависимости от размера пробы, в тестах на растяжение до разрыва приме-

няли стандартные или миниатюрные ручные зажимы. Ширина захватов у стандарт-

78

ных зажимов составляла 40 мм (рис. 11Б), у миниатюрных – 17 мм (рис. 11В). Ско-

рость растяжения устанавливали с учетом размеров и эластичности образцов опре-

деленной серии так, чтобы минимальная продолжительность теста в этой серии (от старта до разрушения пробы) превышала 20 секунд. Процесс растяжения в режиме реального времени регистрировали в виде диаграммы “Strength – Strain” на экране монитора. Нагрузка рассчитывалась как отношение прикладываемого усилия и ис-

ходной ширины пробы (N/cm; N/mm). Деформация определялась как отношение прироста длины (высоты) пробы к ее исходной длине после преднатяжения (%; отн.

ед). При анализе результатов использовали интерактивные диаграммы “Strength – Strain”. Сначала определяли разрывную нагрузку, как максимальную нагрузку вы-

держанную пробой, и соответствовавшее ей относительное разрывное удлинение

(деформацию при разрыве). После этого находили эластический лимит и эластиче-

ское удлинение. Из нулевой отметки через пологий участок кривой растяжения проводили прямую линию. Проекция точки расхождения линий на ось Strength яв-

лялась эластическим лимитом, а проекция на ось Strain эластическим удлинением

(рис 12А). Можно сказать, что эластический лимит соответствовал нагрузке, при которой происходила наибольшая обратимая деформация пробы, называемая эла-

стическим удлинением. Условный модуль эластичности рассчитывали, как соотно-

шение эластического лимита и эластической деформации, которую при расчете мо-

дуля измеряли в относительных единицах. Поэтому условный модуль эластично-

сти измерялся в N/cm. Название условный модуль эластичности использовали,

чтобы указать на отличие от общепринятого модуля эластичности, который рас-

считывается на диаграммах Stress – Strain и измеряется в Pascal (Pa).

Материал сетчатых протезов.

Из сеток вдоль и поперек петельных столбиков вырезали по 4 пробы прямо-

угольной формы размером 50 х 20 мм, которые зажимали в стандартных винтовых зажимах с шириной захвата 40 мм. Между зажимами предварительно устанавли-

вали расстояние равное 30 мм. После захвата проб им сообщалось предварительное натяжение, которое составляло 0.2 Н для стандартных и тяжелых сеток и 0.1 Н для

79

легких. Пробы растягивали до разрыва со скорость 0.5 мм/сек. При анализе резуль-

татов на интерактивных диаграммах определяли разрывную нагрузку и разрывную деформацию, эластический лимит и эластическое удлинение. После этого рассчи-

тывали условный модуль эластичности как отношение эластического лимита и эла-

стической деформации (рис 12А).

Различие деформационных свойств вдоль и поперек петельных столбиков оценивали по коэффициенту анизотропии (К), который определяли, как соотноше-

ние условных модулей эластичности (σ). В его расчетах всегда делили минималь-

ное значение на максимальное (K= σmin/ σmax), поэтому величина К не превышала 1.

Направление растяжения не учитывали.

Передний и задний листки влагалища прямой мышцы живота кролика и крысы.

При проведении одноосных испытаний на растяжение полоски зажимали в миниатюрных зажимах, между которыми было установлено рабочее расстояние 10

мм. Сообщали им предварительное натяжение 5 сН и растягивали со скоростью 0.1

мм/сек до разрушения. Следует отметить, что поперечные пробы для увеличения длины иссекали вместе с белой линией. При фиксации поперечных проб белая ли-

ния помещалась в зажимы, поэтому не влияла на механические показатели.

Передний и задний листки влагалища прямой мышцы живота человека.

Испытания трупных фасций человека начинали с подготовки образцов. Для стабилизации тканей биологический материал в течение 3 – 4 часов при T + 6 Со находился в физиологическом растворе. После этого полоски с небольшим натяже-

нием фиксировали иглами на разделочном столике, удаляли избытки тканей с жи-

ровыми наложениями и вырезали пробы 10 мм в ширину и около 25 мм в длину.

Перед механическими тестами измеряли толщину каждой полоски и рассчитывали поперечное сечение. Устанавливали рабочую дистанцию 15 мм, и растягивали пробы со скоростью 0.2 мм/сек до разрыва.

Протезированные передние брюшные стенки.

В каждой группе для механических испытаний из 3 препаратов передней брюшной стенки вырезали по одной продольной полоске, а из 3 других по одной поперечной. Полоски вырезали без мышц из области дефекта размером 25 х 10 мм.

80