Введение к работе
Актуальность темы. Инструменты для сшивания биологических тканей - одно из важных и сложных направлений медицинской механики.
Эти устройства на всем протяжении их существования зарекомендовали себя как прогрессивное, эффективное и необходимое техническое оснащение в хирургии. Механический шов обладает радом преимуществ перед ручным швом. Соединение тканей с их помощью осуществляется П-образными металлическими скобками, деформируемыми механизмами инструментов в процессе сшивания в В-образные и удерживающими ткани в правильно сопоставленном виде весь период заживления.
Разработка и производство инструментов - или как их называют в медицине - сшивающих аппаратов - тонкая и специфичная область машиностроения и приборостроения. Она осуществляется на стыке техники и медицины и суммирует в себе достижения из этих областей знаний. Одним словом это особая область техники, требующая специфических и обширных знаний и опыта Важнейшая ее часть - проблемы механики этих устройств.
Современные методики проведения хирургических операций требуют современного высокоэффективного оборудования и инструментария. Разнообразие разделов хирургии и ее методик породили и порождают разнообразную сшивающую аппаратуру, дающую возможность накладывать на сшиваемые ткани адекватные условиям швы. К сегодняшнему дню повсеместное развитие, применение и уровень использования сшивающих инструментов в клинической практике в значительной степени характеризует общий уровень развития хирургии в каждой данной стране. Ери этом уместно констатировать, что несмотря на известные более ранние попытки создания устройств для соединения тканей, радикальным творческим толчком к современному распространению сшивающих аппаратов в мире стало создание в СССР в пятидесятых годах первых сосудосшивающих аппаратов и последующее распространение этих и подобных аппаратов в США и других странах на основе приобретения советской лицензии.
Интерес в мире к созданию и развитию инструментов и аппаратов для сшивания органических тканей продолжает быть высоким, что связано с рядом объективных потребностей хирургии. Это в частности необходимость в специальных инструментах для развивающейся эндоскопической хирургии, а отсюда требования к миниатюризации их рабочих частей, это потребность в применении новых шовных материалов, а также зарождающаяся у нас в настоящее время весьма важная тенденция, имеющая как большое лечебное так и коммерческое значение - использование скобок с лекарственными покрытиями, эффективных для всех сшивающих аппаратов. Вей это,
естественно, наряду с сохраняющимся интересом к разработкам аппаратов традиционного вида. Тем не менее главными производителями сшивающей аппаратуры в мире сейчас являются США. Две фирмы - USSC и Ethicon -практически заняли в настоящее время американский, европейский и отечественный рынки.
Вместе с тем для последующего развития этой техники у нас в стране и в целом требуется более развитая теоретическая база, в частности более развернутое представление о механике этих инструментов, в том числе о действующих силах, закономерностях формообразования шьющих элементов -скобок, значении и влиянии входящих технических параметров. Для получения работоспособных качественных и надежных аппаратов требуется прочностной, жесткостной и силовой компьютерный расчет элементов их конструкции с учетом существующего и перспективного разнообразия шовного материала. В отечественной практике это до настоящего времени не осуществлялось.
Отсутствие методик, появление новых материалов, применяемых в качестве шовных элементов, и способствовало возникновению идеи создания теории и положений, описывающих в количественной форме механику процесса сшивания скобками, которые могут быть положены в основу расчетных методов проектирования шьющей части инструментов.
Цель работы: разработка оборудования для механического соединения биологических тканей.
По мнению автора для достижения поставленной цели необходимо установить важнейшие физико-механические параметры металлических скобок, используемых в сшивающих инструментах, и на базе этих характеристик предложить новые типы оборудования, инструментов и устройств для механического соединения биологических тканей.
Научная новизна выполненной работы состоит в:
Экспериментальной оценке механических характеристик материалов, используемых при создании хирургического скобочного шва;
Математических моделях деформации скобок хирургических швов, учитывающих комбинированную схему нагружения продольным и поперечным изгибом и взаимодействие с лункой;
Результатах моделирования численными экспериментами закономерностей деформации скобок, учитывающих физико-механические параметры шовных материалов, диаметры, толщины сшиваемых тканей, несоосность положения лунок и скобок;
Аналитической и экспериментальной проверке прочности механического шва
Апробация работы. Основные положения работы доложены и обсуждены на международном конгрессе "Конструкторско-технологическая информатика 2000" (Москва, МГТУ "СТАНКИН", 2000 г.), на заседаниях кафедры "Инструментальная техника и компьютерное моделирование" МГТУ "СТАНКИН".
Публикации. По материалам диссертации опубликовано: 2 статьи и 6 патентов.
1. Колядин СВ. Моделирование процессов формообразования для
хирургических сшивающих аппаратов. // Труды IV конгресса "Конструкторско-
технологическая информатика 2000". -М: МГТУ "СТАНКИН", 2000 г., т.1, с.
283-285.
2. Султанов Т.А, Колядин СВ. Хирургические сшивающие аппараты и
моделирование процессов формообразования скобок. // Проектирование
технологических машин.Вып. 22, -М.: МГТУ "СТАНКИН", 2000 г., с. 59-66.
Получены патенты на сшивающие аппараты: №№ 2066128, 2106816, 2088159,2110221,2103925,2063710 (подробнее см. в материалах главы 5).
На патентование поданы еще 3 заявки, получившие положительную оценку экспертизы: №№ 2000102279/20(002092), 99114678/20(015249), 99121368/14(022587).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и общих выводов, изложена на 125 страницах машинописного текста и содержит 67 рисунков, 18 таблиц, 6 приложений, а также список литературы, включающий 66 наименований. В автореферате сохранена нумерация формул, таблиц и рисунков, принятая в диссертации.
Диссертация заслушана и рекомендована к защите кафедрой "Инструментальная техника и компьютерное моделирование" Московского государственного технологического университета "СТАНКИН".