CC BY
11= ^^
Научные статьи
7. Rontal M. L. State of the art in craniomaxillofacial trauma: frontal sinus // Curr. Opin. Otolaryngol. Head Neck Surg. - 2008. - Vol. 16 (4). - P. 381-386.
8. Vora N., Fedok F. G. Management of the central nasal support complex in naso-orbital ethmoid fractures // Facial. Plast. Surg. - 2000. - Vol. 16 (2). - P. 181-191.
Данилевич Марина Олеговна - канд. мед. наук, ст. н. с. Российского нейрохирургического институт им. проф. А. Л. Поленова. Россия, 192014, Санкт-Петербург, ул. Маяковского, д. 12; тел.: (812) 2-72-89-72.
Яковенко Игорь Васильевич - докт. мед. наук, директор Российского нейрохирургического института им. проф. А. Л. Поленова. Россия, 192014, Санкт-Петербург, ул. Маяковского, д. 12; тел.: (812) 2-72-89-72.
Киселев Алексей Сергеевич - засл. врач РФ, докт. мед. наук., профессор каф. отоларингологии Военно-медицинской академии. Россия, 184044, Санкт-Петербург, ул. Академика Лебедева, д. 6, тел.: 8-812-329-71-94, 8(812) 753-52-218.
Сокирко Елена Леонидовна - врач, челюстно-лицевой хирург отделения черепно-лицевой травмы Александровской больницы. Россия, 193312, Санкт-Петербург, пр. Солидарности, д. 4; тел: (812) 583-16-14.
УДК 616.284-004-089.844-06:616-007.253]036.1-036.22
БИОМЕХАНИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ПРОТЕЗА СТРЕМЕНИ ДЛЯ СТАПЕДОПЛАСТИКИ ПРИ РАЗЛИЧНОМ РАСПОЛОЖЕНИИ ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ
А. М. Еловиков1, А. А. Селянинов2, С. В. Лиленко3, С. В. Нигматуллина2
BIOMECHANICAL FEATURES OF FUNCTIONING OF THE STAPES PROSTHESIS OF THE STIRRUP FOR STAPEDOPLASTY AT THE VARIOUS ARRANGEMENT OF THE CENTRE OF GRAVITY
A. M. Elovikov, A. A. Selyaninov, S. V. Lilenko, S. V. Nigmatullina
1 ГБОУ ВПО «Пермская государственная медицинская академия им. акад. Е. А. Вагнера» Минздрава России, г. Пермь, Россия
(Зав. каф. оториноларингологии - доц. А. М. Еловиков)
2 ФГБОУ ВПО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет», г. Пермь, Россия
(Директор - проф. А. А. Ташкинов)
3 ФГБУ «Санкт-Петербургский НИИ уха, горла, носа и речи» Минздрава России, Санкт-Петербург, Россия
(Директор - засл. врач РФ, член-корр. РАМН, проф. Ю. К. Янов)
На основании математической модели рассмотрены условия биомеханического функционирования протезов стремени, применяемых при хирургическом лечении отосклероза, с различным положением центра тяжести. При использовании традиционного стержневого протеза стремени возникают поперечные динамические нагрузки со стороны проксимального конца протеза на стенки отверстия подножной пластинки, что может привести к травме рецептора улитки. При смещении центра тяжести протеза стремени ближе к концу стержня условия звукопередачи практически не изменяются. Смещение центра тяжести протеза стремени в область крепления с наковальней позволяет уменьшить его динамическое давление на стенку отверстия в подножной пластинке. С позиций биомеханики протез стремени с центром тяжести, расположенным ближе к головке, обладает лучшими условиями для звукопередачи по сравнению с другими типами стержневых протезов стремени и уменьшает вероятность развития осложнений в послеоперационном периоде.
Ключевые слова: отосклероз, операции на стремени, протез стремени, центр тяжести протеза стремени, биомеханическое сопровождение стапедопластики.
Библиография: 5 источников.
On the basis of mathematical model conditions of biomechanical functioning of stapes prosthesis applied are considered at surgical treatment of otosclerosis, with various center of gravity position. When using a traditional stapes prosthesis there are cross dynamic loadings from the proximal end of a stapes prosthesis on walls of an opening of a footplate that can lead to a trauma of a receptor of labyrinth. At shift of the center
Российская оториноларингология № 2 (69) 2014
of gravity of a stapes prosthesis closer to the end of a rod of a condition of sound transmission practically don't change. Shift of the center of gravity of a stapes prosthesis in fastening area with an anvil allows to reduce its dynamic pressure upon an opening wall in a footplate of stapes. From biomechanics positions the stapes prosthesis with the center of gravity located closer to a head possesses the best conditions for sound transmission in comparison with other types of staff stapes prosthesis and reduces probability to development of complications in the postoperative period.
Key words: otosclerosis, biomechanics accompamiment of stapedosplasty, stapes surgery, stapes prosthesis, centre of gravity of stapes prosthesis.
Bibliographу: 5 sources.
При стапедопластике имплантат поршневого типа фиксируется одним концом в отверстии подножной пластинки стремени, другим - на длинной ножке наковальни с помощью крепежного узла. Предложено много типов протезов стремени различной формы для стапедопластики [3, 4]. Условно можно разделить протезы стремени на три группы по расположению центра тяжести (рис. 1).
Цель исследования. Путем математического моделирования рассмотреть особенности функционирования протезов стремени при различном расположении их центра тяжести.
Материал, объекты и методы исследования. Построена математическая модель протезов стремени для поршневой стапедопластики с различным расположением центра тяжести: в середине стержня протеза, смещенным положением к головке протеза или к концу стержня протеза. Задачи решены аналитически, для решения задач использован метод кинетостатики.
Результаты биомеханического исследования. После стапедопластики протез стремени приводится в движение в несколько измененном виде. Передача звука стержневым протезом стремени осуществляется за счет его продольных колебаний. Кроме продольных движений протез стремени может совершать поперечные колебания из-за принципиально неизмененных движений длинной ножки наковальни. При этом имеет место поперечная к оси протеза сила F (рис. 2), которая приводит к поперечной динамической
нагрузке конца стержня протеза на стенку отверстия в подножной пластинке. При появлении зазора между рабочим концом протеза и стенкой отверстия эта динамическая нагрузка становится ударной [4].
Для сравнительного анализа влияния смещения центра тяжести по продольной оси протеза с применением метода кинетостатики (принципа Даламбера) будем считать связь рабочей части протеза и стенки отверстия в подножной пластинке идеальной. При толщине подножной пластинки стремени около 0,1 мм и диаметре рабочей части 0,6 мм можно выбрать тип связи в точке В: закрепленный цилиндрический шарнир. Этот тип связи в точке В (рис. 2) позволяет протезу совершать свободные движения вдоль оси (хотя для сравнительного анализа нежелательной компоненты реакции КБ этот эффект не имеет значения) и поворачиваться относительно точки В. Движение протеза плоскопараллельные с ускорением ас центра масс и угловым ускорением е, которые приводят к появлению момента сил инерции относительно центра масс
МИ =-Уа в
и силы инерции
(1)
(2)
^ин = -тас,
где Ус - осевой момент инерции протеза относительно поперечной оси, проходящей через центр масс.
Рис. 1. Виды протезов стремени в зависимости от расположения центра тяжести: А - центр тяжести значительно смещен к рабочему концу протеза; В - практически в середине протеза; С - смещен к головке протеза.
Научные статьи
а)
у А-и
Б Я*
в)
Рис. 2. Имплантаты с центром тяжести по средине А, смещенным в сторону крепления В и в сторону от крепления С.
Уменьшить нежелательную поперечную компоненту реакции Яв стенки отверстия подножной пластины можно путем уменьшения инерционных нагрузок М™ и Пин, определяемых выражениями (1) и (2) [1, 2, 5]. Моментом сил
инерции М™ можно управлять не только путем уменьшения массы имплантата, но и изменением осевого момента инерции Ус в (1), т. е. смещением центра тяжести имплантата в сторону узла крепления (точка А) или рабочей части (точка В) (рис. 2). Для смещения центра тяжести в сторону узла крепления А или точке В потребуется некоторое увеличение массы протеза. Идею об эффекте смещения центра тяжести рассмотрим на примере его смещения к точке А. При некотором увеличении силы инерции Пин и осевого момента инерции Ус преобладающим будет уменьшение плеча I силы F в уравнении динамического равновесия. При этом уменьшается угловое ускорение е при слабом изменении ускорения нового центра тяжести ас, что приводит к уменьшению максимальных поперечных реакций протеза в области отверстия в подножной пластинке при звуковых колебаниях.
Аналитическая оценка эффекта смещения центра тяжести. Анализ эффектов при смещении центра тяжести протеза в полном объеме затруднителен, что связано с недостатком информации об условиях функционирования протезов, поэтому вместо поперечной силы ^ действующей в точке А, зададим примерно соответствующее ей поперечное ускорение а (используем кинематическое на-гружение). Деформации в протезе под действием приложенных сил здесь не рассматриваются.
Продольная оси протеза сила звукового давления при указанной идеальной связи статического и динамического влияния на поперечную реакцию Яв не оказывает.
Введем плоскую систему координат хОу, в плоскости которой движется протез при заданном звуковом давлении. Рассмотрим стержневой протез постоянного сечения (рис. 2, а) массой т. В сравнительном анализе рассмотрим протезы переменного сечения: у которого левая половина в два раза толще (Ау - вертикальная ось) (рис. 2, б) и протез, у которого толще правая половина (рис. 2, в). У данных протезов с переменным сечением масса в 1,5 раза больше (1,5т). Динамическая реакция на протез со стороны стенки отверстия в подножной пластинке равна давлению протеза на стенку. Действием силы тяжести при этом пренебрегаем в силу малости.
Для определения поперечных к оси Ах сил уравнения динамического равновесия имеют вид:
=- П + Пин + ЯБ = 0
ъшп = п - пина - мин = о,
(4)
где F - поперечная сила звукового давления; Р™ -сила инерции; Яв - поперечная реакция связи в
точке В; М™ - момент сил инерции относительно точки С; I - длина протеза; d - плечо силы Р™. Для протеза постоянного сечения d = 1/2, для протеза со смещением центра тяжести к месту крепления d = 7та/12, при смещении центра масс к точке В d = 5та/12 (таблица).
Как следует из таблицы, при заданном кинематическом нагружении на протез в виде по-
Российская оториноларингология № 2 (69) 2014
^^ =
Т а б л и ц а
Анализ смещения центра тяжести протеза стремени
Параметр Имплантат со смещенным центром тяжести влево (1,5т) Имплантат постоянного сечения (т) Протез со смещенным центром тяжести вправо (1,5т)
Ускорения и плечо 7a a ac 12; е=- rf=7. 12 a a ac 2; e=7 rf =l- 2 5a a aC —; £= — C 12 l , 5l a =— 12
Динамические нагрузки ин 21ma F = ; 24 = 11mla C 96 ин 12ma F = ; 24 = 8mla 96 ин 15 ma F = ; 24 = 11mla 96
Результаты „ 60ma F =-; 96 3ma Rb = B 96 24ma F =-; 96 24ma Rb = B 96 „ 36ma F =-; 96 24ma Rb = B 96
перечного ускорения а в крепежном узле сила поперечной компоненты звукового давления Р со стороны наковальни увеличивается при смещении центра тяжести к крепежному узлу в 60/24 раза, а динамическая реакция Яв в узле имплан-тат - отверстие убывает уже в 24/3 раза. При смещении центра тяжести к ножке протеза сила Р несколько увеличивается (в 36/24 раза) при этом динамическая реакция Яв остается равной реакции традиционного стержневого протеза.
Заключение. При биомеханическом исследовании протезов стремени с различным положением их центра тяжести определен ряд моментов. При колебаниях протеза стремени во время звукопередачи, помимо основных поршневых (возвратно-поступательных) движений протеза, возникают «вредные» поперечные колебания. Данные «вредные» колебания приводят к выраженным динамическим нагрузкам, т. е. к динамическому давлению конца протеза на стенку
отверстия подножной пластинки овального окна ушного лабиринта. Подобные воздействия конца протеза могут привести к травме рецепторов слухового анализатора и формированию перилим-фатической фистулы. В сравнительном анализе протезов стремени с различным положением центра тяжести выявлено, что протезы с центром тяжести, смещенным к ножке, не отличаются от стержневого протеза по характеру и интенсивности поперечных давлений. В то же время у протеза с центром тяжести, смещенным к головке, значительно меньшая поперечная реакция стенки отверстия в подножной пластинке, что является предпочтительным и уменьшает травматические воздействия на структуры ушного лабиринта.
Таким образом, смещение центра тяжести протеза стремени к головке позволяет уменьшить травматическое воздействие на рецепторы улитки и тем самым улучшить условия звукопередачи протеза.
ЛИТЕРАТУРА
1. Михасев Г. И., Фирсов М. А., Ситников В. П. Моделирование свободных колебаний звукопроводящей системы реконструированного среднего уха // Рос. журн. биомеханики. - 2005. - Т. 9, № 1. - С. 52-62.
2. Тарг С. М. Краткий курс теоретической механики. - М.: Высш. шк., 1986. - 416 с.
3. Тос М. Руководство по хирургии среднего уха: в 4-х т. Хирургические решения при кондуктивной тугоухости / Пер. с англ. А. В. Давыдова; под ред. А. В. Старохи. - Томск: Сибир. гос. ун-т, 2012. - Т. 4. - 274 с.
4. Условия функционирования протеза стремени с позиций биомеханического моделирования / А. М. Еловиков [и др.] // Рос. оторинолар. - 2012, № 5. - С. 57-61.
5. Чигарев А. В. Биомеханика. - Минск: Изд-во Гревцова. - 2010. - 282 с.
Еловиков Алексей Михайлович - канд. мед. наук, доцент, зав. каф. оториноларингологии Пермской ГМА им. акад. Е. А. Вагнера. Россия, 614000, г. Пермь, ул. Куйбышева, д. 39; тел.: 8-342-236-28-87, e-mail: aleks.elovikov@ yandex.ru
Научные статьи
Cелянинов Александр Анатольевич - докт. техн. наук, профессор каф. теоретической и прикладной механики Пермского национального исследовательского политехнического университета. Россия, 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29; тел.: 8-242-239-17-02
Лиленко Сергей Васильевич - докт. мед. наук, вед. н. с., зав. лабораторией вестибулологии Санкт-Петербургского НИИ ЛОР. Россия, 190013, Санкт-Петербург, ул. Бронницкая, д. 9; тел.: 8-812-400-15-34
Нигматуллина Сания Вадимовна - заочный аспирант каф. теоретической и прикладной механики Пермского национального исследовательского политехнического университета. Россия, 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29; тел.: 8-242-239-17-02
УДК 616.284-053-092
ДИФФЕРЕНЦИРОВАННЫЙ ПОДХОД К ЛЕЧЕНИЮ ЭКССУДАТИВНОГО СРЕДНЕГО ОТИТА С ПРИМЕНЕНИЕМ МУКОРЕГУЛИРУЮЩЕЙ ТЕРАПИИ В ДЕТСКОМ ВОЗРАСТЕ
К. С. Зырянова, И. Д. Дубинец, М. Ю. Коркмазов, А. В. Солодовник DIFFERENTIATED APPROACH TO THE TREATMENT OF EXUDATIVE OTITIS MEDIA WITH APPLICATION MUCOREGULATORY THERAPY IN CHILDHOOD
K. S. Zyryanova, I. D. Dubinets, M. Y. Korkmazov, A. V. Solodovnik
ГБОУ ВПО «Южно-Уральский государственный медицинский университет» Минздрава РФ, г. Челябинск, Россия
(Зав. каф. оториноларингологии - проф. М. Ю. Коркмазов)
South Ural state medical University, Ministry of health of the Russian Federation, Chelyabinsk, Russia (Head of the Department of otorhinolaryngology - M. Y. Korkmazov)
Представлены результаты дифференцированного подхода в лечении детей с экссудативным средним отитом. В зависимости от срока давности заболевания и степени дисфункции слуховой трубы 60 пациентов разделены на две группы: основная группа получала комплексную курсовую терапию по стандартной схеме, группе исследования в дополнение к стандартной терапии назначали мукорегу-лирующий препарат на основе карбоцистеина. При сравнении эффективности данной терапии у пациентов группы исследования в зависимости от степени дисфункции получены достоверно значимые результаты при 3-й и 4-й степенях проходимости слуховой трубы по данным отоскопии, тимпаноме-трии и рефлексометрии. Препарат положительно влиял на сокращение сроков лечения экссудативного среднего отита и динамику восстановления проходимости слуховой трубы.
Ключевые слова: экссудативный средний отит, акустическая тимпанометрия, рефлексометрия, проходимость слуховой трубы, консервативное лечение, мукорегуляторы.
Библиография: 10 источников.
Presents the results of a differentiated approach in the treatment of children with secretory otitis media. Depending on the term of prescription of disease and the degree of dysfunction of the auditory tube to 60 patients divided into two groups: the main group received a comprehensive course therapy according to the standard scheme, the group of research - in addition to the standard therapy was administered mucoregulatory preparation on the basis of carbocysteine. When comparing the efficacy of this therapy in patients of the group of studies depending on the degree of dysfunction reliably obtained significant results in 3 and 4 of the degree of patency of the auditory tube according to otoscopy, tympanometry and reflexometry. The drug has a positive influence on the reduction of terms of treatment of exudative otitis media and on the dynamics of the restoration of patency of the auditory tube.
Key words: secretory otitis media, sonic tympanometry, еustachian tube passability, conservative treatment, mucoregulation.
Bibliography: 10 sources.
В последние годы появилась тенденция к увеличению количества пациентов с негнойными заболеваниями среднего уха. Экссудативный средний отит - негнойный отит, при котором поражены слизистые оболочки полостей сред-
него уха с наличием экссудата и снижением слуха в отсутствие болевого синдрома при сохранной барабанной перепонке [1]. По данным М. Р. Богомильского (2006), эта проблема наиболее актуальна у детей младшей возрастной груп-
