CC BY
17SCIENTIFIC ELECTRONIC JOURNAL INNOVA № 2 (11) 2018
ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ БРЮШНОГО ОТДЕЛА АОРТЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ВОЗРАСТНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ
STUDY OF PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF THE ABDOMINAL AORTA, DEPENDING ON AGE-RELATED CHANGES
| Северинов Д.А., Кузьмина Н.М., Щ Severin D.A., Kuzmina N.M. Kuzmin A.V.,
Кузьмин А.В., Самарский И.С., Липатов В.А. Samara S.I., Lipatov V.A.
Щ Курский государственный медицинский Щ Kursk State Medical University
университет
E-mail: SeverinovDA@kursksmu.net
Резюме
Одной из проблем является высокая летальность от сердечно-сосудистых заболеваний. Целью проведенного исследования являлось изучение показателей физико-механических свойств аорты, их возрастной динамики, а также изменений в структуре стенки аорты соответственно совокупности патологических процессов и заболеваний. Авторы работы выявили, что примененная ими модифицированная методика изучения физико-механических характеристик биологических тканей с помощью разрывной машины может быть использованы для изучения образцов in vitro; образцы стенки аорты полученные от трупов возрастной группы до 50 лет, более подвержены растяжимости (на 50,8%) и обладают большей пластичностью (на 108,64%) по сравнению с образцами от трупов возрастной группы старше 50 лет, прочность аорты возрастной группе до 50 лет оказалась на 30,07% меньше по сравнению с образцами, взятыми от трупов старше 50; при сравнении полученных данных с характеристиками сосудистых протезов фирм Линтекс, Север и B. Braun было выявлено, что прочностные характеристики стенки аорты, полученные от трупов до 50 лет и старше, ниже, чем прочностные характеристики заплат.
Ключевые слова: аорта, плотность, эластичность, механические свойства, возраст, протез, заплата
Библиографическая ссылка на статью
Северинов Д.А., Кузьмина Н.М., Кузьмин А.В., Самарский И.С., Липатов В.А. Исследование физико-механических свойств брюшного отдела аорты в зависимости от возрастных изменений // Innova. - 2018. - № 1 (10) - С. 28-30.
DOI: 10.21626/innova/2018.2/08
На современном этапе развития медицины такая отрасль, как имплантология, является одной из наиболее перспективных и развивающихся, и потому вопросы, которые она призвана решать, остаются открытыми для обсуждения [2]. Эти вопросы находятся в сфере интересов не только сосудистых хирургов, но и врачей других специальностей, исследователей в области химии, механики, биотехнологии и т.д. История развития имплантологии тесно связана со становлением сердечно-сосудистой хирургии, прогресс которой за последние 50 лет позволил сохранить жизнь сотням тысяч пациентов, а также снизить уровень летальности от сердечнососудистых заболеваний во всем мире. Но несмотря на значимые положительные достижения, поиск универсального материала до настоящего момента не закончен и
сопровождается научными изысканиями во многих отраслях [4]. Стоит отметить, что ни один из существующих протезов не является идеальным и имеет ряд определенных недостатков.
На сегодняшний день одной из проблем современного общества в сфере здравоохранения являются высокие показатели смертности от сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ). В 2015 году из 16 миллионов случаев смерти от неинфекционных заболеваний (в возрасте до 70 лет) - 37% случаев составляет летальность от ССЗ [1]. В структуре ССЗ хирурги выделяют такую патологию, как кровотечения из поврежденных (травмированных) сосудов, решение которой является актуальным вопросом сердечно-сосудистой хирургии [3]. В связи с ростом показателей данной патологии ежегодно
SCIENTIFIC ELECTRONIC JOURNAL INNOVA № 2 (11) 2018
увеличивается операционная активность сердечно-сосудистых хирургов, соответственно чему возрастает число реконструктивно-восстановительных вмешательств (так в период с 2010 по 2014 год, по данным ВОЗ, число пластических операций на магистральных сосудах увеличилось в 5 раз). Но несмотря на многолетний опыт использования пластического материала на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ), который является всемирно признанным стандартом, научным сообществом активно продолжается поиск синтетического материала для производства новых образцов сосудистых протезов и имплантов [5].
Целью исследования являлось изучение показателей физико-механических свойств аорты, их возрастной динамики, а также изменений в структуре стенки аорты соответственно совокупности патологических процессов и заболеваний.
В качестве объекта исследования были использованы участки грудной и брюшной аорты (нисходящая часть дуги - длиной 10 см, а также участок передней стенки инфраренального отдела (10 сантиметров выше бифуркации аорты) в виде прямоугольного лоскута - такой же длины и шириной 2 см), изъятые от 30 трупов лиц мужского и женского пола, умерших в возрасте от 33 до 92 лет. Забор материала осуществляли в течение первых суток с момента наступления смерти. Материал был разделен на следующие возрастные периоды: от 0 до 50 лет - 9 человек (1 группа) и от 50 до 92 лет - 21 человек (2 группа).
При заборе фрагментов аорты с целью унификации и исключения ошибок исследования из-за сокращения стенки сосуда после его полного пересечения нами применялся инструмент для забора биологического материала с фиксированными пропорциями -держатель для сосудов. Это позволило забирать участок аорты строго определенной длины (10 см) и уменьшить погрешность, возникающую после выделения фрагмента аорты из-за ее сокращения. Применение указанного приспособления позволило избежать ошибок уже на этапе забора материала и унифицировать методологический подход.
После препаровки и промывания в холодной проточной воде исследуемого материала, измеряли толщину стенки и диаметр исследуемого образца с помощью микроштангельциркуля.
Далее производили испытания на разрывной машине, в ходе которых определяли показатели физико-механических свойств аорты: поверхностная плотность, разрывная нагрузка (вдоль), жёсткость (вдоль), жёсткость (поперек). ГОСТ 8847-85 - прочностные характеристики (разрывная нагрузка и разрывное удлинение при одноосном растяжении; разрывная нагрузка и
разрывное удлинение при двуосном растяжении); ГОСТ 8846-87 - поверхностная плотность.
С помощью разрывной машины РЭМ-0,2-1 согласно методикам, описанным в ГОСТ 8847-85 «Полотна трикотажные. Методы определения разрывных характеристик и растяжимости при нагрузках, меньше разрывных», исследовали прочностные характеристики (конечная длина, максимально достигнутая нагрузка и коэффициент пластической деформации при одноосном растяжении) прямоугольных участков грудного отдела аорты.
Статистическую обработку полученных результатов проводили с применением методик описательной и вариационной статистики. Для подтверждения статистической значимости различий исследуемых параметров
использовался критерий Манна-Уитни. Статистически достоверными считались различия средних величин при p<0,05. В качестве программной среды для обработки данных использовали лицензионную версию Biostatistics 4.03.
Средняя величина удлинения трупного материала у группы № 1 при максимальной нагрузке, индивидуальной для каждого участка, увеличилась на 64% (72,65 мм) от исходной величины (100 мм). При этом максимальная разрывная нагрузка составила 39,75 Н.
Средняя величина удлинения трупного материала у группы № 2 при максимальной нагрузке, индивидуальной для каждого участка, увеличилась на 15% (14,47 мм) от исходной величины (100 мм). При этом максимальная разрывная нагрузка составила 16,75 Н.
Исходя из имеющихся результатов можно сделать вывод о том, что участки брюшного отдела аорты у первой группы подвержены большему растяжению, чем участки грудного отдела второй. Данное явление связано с возрастными особенностями строения сосудов.
Различия в коэффициенте пластической деформации между двумя группами можно считать значительными и статистически достоверными. Иными словами, мы точно отвергаем тот факт, что группы одинаковы, и можем с точностью сказать, что между ними есть различия.
Различия между двумя группами в коэффициенте пластической деформации можно считать существенными, т.к. U эмпирическое < U критического ф<0.005).
Согласно имеющимся результатам можно сделать вывод о том, что участки брюшного отдела аорты у первой группы более пластичны и обладают хорошей способностью к вытяжке в отличие от образцов второй группы. Данное испытание также свидетельствует о возрастном различии в строении сосудов.
Следовательно, различия в максимальной нагрузке между двумя группами можно считать
SCIENTIFIC ELECTRONIC JOURNAL INNOVA № 2 (11) 2018
незначительными и статистически
достоверными. Иными словами, мы не можем точно отвергать тот факт, что группы одинаковы, но можем с точностью сказать, что между ними есть несущественные различия.
Различия между 2 и 1 группами в максимально достигнутой нагрузке можно считать несущественными, т.к. U критическое (p<0.005) < U эмпирическое.
Основываясь на данных, представленных выше, можно сделать вывод о том, что участки брюшного отдела аорты у первой и у второй группы имеют незначительные различия.
Таким образом, можно сделать следующие выводы: примененная нами и модифицированная методика изучения физико-механических характеристик биологических тканей с помощью использования разрывной машины может быть использованы для изучения образцов in vitro; образцы стенки аорты полученные от трупов возрастной группы до 50 лет более подвержены растяжимости (на 50,8%) и обладают большей пластичности (на 108,64%) по сравнению с образцами от трупов возрастной группы старше 50 лет, прочность аорты возрастной группе до 50 лет оказалась на 30,07% меньше по сравнению с образцами, взятми от трупов старше 50; при сравнении полученных данных с характеристиками сосудистых протезов
фирм Линтекс, Север и B. Braun было выявлено, что прочностные характеристики стенки аорты полученные от трупов до 50 лет и старше ниже, чем прочностные характеристики заплат.
Литература
1. Затейщикова А.А. Эндотелиальная регуляция сосудистого тонуса: методы исследования и клиническое значение / А.А.Затейщикова, Д.А.Затейщиков// Кардиология. - 2013. - Т. 38, № 9. - С. 68-80.
2. Орлова Я.А. Жесткость артерий, как предиктор сердечно-сосудистых осложнений при ИБС / Я.А. Орлова // Терапевт. арх. — 2013. I Т. 82 (1). — С. 68-73.
3. Педли Т. Гидродинамика крупных кровеносных сосудов / Т. Педли; пер с англ. — М: Мир, 2013. — 400 с.
4. Терегулов А.Э. Способ определения объемной упругости артериальной системы. Патент № Ru 2373843 C1.
5. Терегулов Ю.Э. Интегральная жесткость артериальной системы у больных с артериальными гипертензиями различ- ного генеза / Ю.Э.Терегулов, Е.Т.Терегулов, Д.К.Хусаинова и др. // Казанский медицинский журнал. — 2014. — Т. 95. № 6. — С. 781-785.
