CC BY
59
УДК 616-72
□ ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ РАССАСЫВАЮЩИХСЯ И НЕРАССАСЫВАЮЩИХСЯ ШОВНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Плешков В.В.
Научные руководители - к.т.н., доцент Лямец Л.Л., к.м.н., доцент Афанасьев Д.В.
Смоленский государственный медицинский университет Россия, 214019, Смоленск, ул. Крупской, 28. pleshkoff_2.0@mail.ru - Плешков Владимир Владимирович
Резюме. В ходе исследования произведена сравнительная оценка такой механической характеристики хирургического шовного материала, как силы, необходимой для разрыва нити. Изучались широко используемые в современной хирургии нити: Викрил, ПГА, Пролен, Монофил. По результатам эксперимента рассасывающийся шовный материал Викрил (США) обладает большей механической прочностью на разрыв, чем рассасывающийся материал ПГА (РФ). Нерассасывающийся шовный материал Пролен (США) обладает большей механической прочностью на разрыв, чем нерассасывающийся шовный материал Монофил (РФ).
Ключевые слова: шовный материал, Викрил, Пролен, Монофил, ПГА, механические свойства.
□ STUDY OF MECHANICAL PROPERTIES OF ABSORBABLE AND NON -ABSORBABLE SUTURE MATERIALS
Pteshkov V.V.
Scientific advisers - associate professor Lyamets L.L., PhD Afanasyev D.V. Smolensk State Medical University 28, Krupskoy str., Smolensk, 214019, Russia pleshkoff_2.0@mail.ru - Pleshkov V.V.
Abstract. Comparative assessment of breaking force of surgical suture material as its mechanical characteristic was performed in the study. Vicryl, PGA, Prolene, Monophyl were investigated as commonly used in modern surgery suture materials. The study shows that absorbable suture material Vicryl (USA) has greater tensile strength than absorbable suture material PGA (Russia). Non-absorbable suture material Prolene (USA) has greater tensile strength than non-absorbable suture material Monophyl (Russia).
Keywords: suture material, Vicryl, Prolene, Monophyl, PGA, mechanical properties.
Введение. Большинство хирургических операций и манипуляций предполагает разъединение, а в дальнейшем и соединение тканей. Наиболее распространенным средством соединения тканей является хирургический шовный материал [6]. Начиная с 50-х годов ХХ века все больше работ посвящено проблеме шовных материалов в хирургии, так как выяснилось, что шовный материал является по сути "мини-протезом" или инородным телом, которое остается в тканях. От качества, химического состава, структуры материала зависит реакция тканей на его имплантацию, а в конечном счете нередко и итог операции [2]. О связи использованного шовного материала и развивающихся послеоперационных осложнений имеются данные в мировой и отечественной литературе [5]. В современной хирургии наиболее широкое применение нашли синтетические рассасывающиеся и нерассасывающиеся нити с атравматическими иглами. Преимущества и тех, и других сочетают в себе комбинированные или комплексные нити -крученые или плетеные, снаружи покрытые полимерным материалом. На сегодняшний день существуют десятки нитей под разными торговыми названиями от отечественных и зарубежных медицинских фирм. При этом один и тот же вид шовного материала одной длины и условного номера USP с одинаковой атравматической иглой представлен на рынке несколькими нитями с конкретным торговым названием, стоимость которых может различаться в несколько раз: как правило, шовный материал отечественного производства в два-три раза дешевле зарубежного. Длина, размер, химическая и физическая структура и другие важнейшие характеристики таких нитей-аналогов абсолютно одинаковы. Тем не менее, многие важные параметры, например, сроки
полной биодеградации (рассасывания) и остаточный процент первоначальной прочности для рассасывающихся нитей вовсе не указываются [1] ив лучшем случае находятся в свободном доступе на официальных сайтах компании - производителя. В то же время ряд авторов считает, что конкретные физические и механические свойства таких нитей-аналогов могут существенно различаться [3;4]. Таким образом, вопрос выбора конкретного шовного материала, являющегося одним из важнейших расходных материалов в хирургической клинике, из разнообразия представленных на рынке отечественных и зарубежных хирургических нитей, является весьма актуальным как с точки зрения экономики и организации здравоохранения и хирургической службы, так и с точки зрения качества лечения пациентов врачами хирургического профиля.
Цель исследования. Целью настоящей работы являлось изучение одного из основных механических свойств шовного материала - силы, необходимой для разрыва нити - образцов рассасывающихся и нерассасывающихся синтетических хирургических нитей отечественного и зарубежного производства.
Методика. В ходе исследования были изучены образцы хирургических нитей № 4/0 (условный номер USP), метрического размера 1,5 следующих производителей: Викрил (Vicryl) фирмы "Ethicon", Johnson & Johnson (США); ПГА (полигликолидная нить) фирмы "Линтекс" (Санкт-Петербург, РФ); Пролен (Prolene) фирмы "Ethicon", Johnson & Johnson (США); Монофил (нить полипропиленовая) фирмы "Линтекс" (Санкт-Петербург, РФ). Рассасывающиеся плетеные нити Викрил и ПГА имеют сходный химический состав (сополимер гликолида 90% и L-лактида 10%) и в сущности являются различающимися по стоимости аналогами. Средняя розничная стоимость одной нити Викрил USP 4/0 окрашенной длиной 75 см с одной атравматической иглой колеблется в диапазоне от 230 до 343 рублей, а средняя розничная стоимость одной нити ПГА USP 4/0 окрашенной длиной 75 см с одной атравматической иглой - от 87 до 155 рублей. Нерассасывающиеся монофиламентные нити Пролен и Монофил состоят из полипропилена и также являются различающимися по стоимости аналогами. Средняя розничная стоимость одной нити Пролен USP 4/0 окрашенной длиной 45 см с одной атравматической иглой составляет от 267 до 360 рублей, а средняя розничная стоимость одной нити Монофил USP 4/0 окрашенной длиной 75 см с одной атравматической иглой - от 75 до 115 рублей. Исследовались 4 выборки малого объема: каждый вид шовного материала (Викрил, ПГА, Монофил, Пролен) был представлен 10 образцами длиной 15 см. Исследование носило пилотный характер, так как для его осуществления авторами была сконструирована оригинальная гидродинамическая испытательная установка (рисунок 1) в силу отсутствия профессиональных дорогостоящих электромеханических испытательных стендов [8] в лабораториях и структурных подразделениях не только Смоленского государственного медицинского университета, но и других ВУЗов и даже производственных предприятий Смоленска.
Рисунок 1. Схема испытательной установки. Исследуемый образец нити длиной 15 см (3) самозатягивающимся способом фиксировался между статичной верхней направляющей-кольцом (1) и нижней свободной направляющей-кольцом (2). К нижней направляющей фиксировалась емкость (4), в которую по системе (5) осуществлялась равномерная подача жидкости из стороннего резервуара.
4
а
Каждый образец исследуемой нити длиной 15 см фиксировался самозатягивающимся способом (рисунок 2) к двум статичным направляющим - металлическим кольцам. Для снижения травматизации нити и надежной фиксации концов образцов нитей оба металлические кольца были обклеены медицинским лейкопластырем в два слоя.
Рисунок 2. Схема фиксации исследуемого образца нити к кольцу-направляющей (2). Свободный конец исследуемого образца нити (1) фиксировался к кольцу тремя оборотами (3) самой же исследуемой нити самозатягивающимся способом.
Верхнее кольцо фиксировалось к несущей конструкции статично. К свободно подвешенному на исследуемой нити нижнему кольцу статично фиксировалась пустая пластиковая емкость массой 0,588 кг и объемом 10 литров, в которую по системе переливания крови осуществлялась подача пресной водопроводной воды комнатной температуры из стороннего стеклянного резервуара. Скорость подачи воды и, соответственно, возрастания нагрузки была одинакова для каждого эксперимента. Таким образом, нагрузка на исследуемый образец нити представляла собой возрастающий вес пластиковой емкости, в которую осуществлялась подача воды, и подчинялась линейному закону - возрастала равномерно: от веса пустой пластиковой емкости (5,76 Н) в момент начала эксперимента до того значения веса емкости с водой, которое соответствовало максимальной нагрузке на образец нити, приводящей к его разрыву. Среднее значение (медиана), характеризующее нарастание нагрузки, составило 0,03 Н в секунду (1,89 Н в минуту). При достижении максимальной нагрузки происходил разрыв исследуемого образца нити, нижнее кольцо и закрепленная к нему емкость с водой падали в ловушку с амортизирующей удар подкладкой. Подача воды и нарастание нагрузки прекращались. Для каждого исследуемого образца нити фиксировались следующие параметры: место разрыва исследуемого образца нити; длительность эксперимента (время наполнения емкости до момента разрыва образца нити); масса емкости с водой на момент разрыва образца нити. Вычислялся вес емкости с водой на момент разрыва образца нити (F) по формуле F = тд, где т - масса емкости с водой; д - ускорение свободного падения
(9,8 м/с ). Это значение и есть та сила, необходимая для разрыва образца нити. Для определения массы в ходе исследования использовались электронные весы с рабочим диапазоном значений от 1 г до 5000 г, с инструментальной погрешностью ±1 г. Произведено сравнение силы, необходимой для разрыва нити между образцами зарубежных и отечественных рассасывающихся нитей (Викрил и ПГА соответственно) и нерассасывающихся нитей (Пролен и Монофил соответственно). Обработка данных осуществлялась в табличном редакторе Microsoft Excel 2007. Поскольку выборки имели малый объем, то проверить гипотезу о нормальном распределении выборочных значений не представлялось возможным. Среднее арифметическое значений силы, необходимой для разрыва нити, не может рассматриваться как адекватная оценка центральной тенденции исследуемых значений, поэтому для количественной оценки центральной тенденции использовалась структурная средняя - медиана. Для оценки количественных различий
исследуемого признака (силы, необходимой для разрыва нити) между выборками использовался U - критерий Манна-Уитни из области непараметрической статистики [7]. Уровень значимости а при проверке статистических гипотез принимался равным 0,05.
Результаты. Из двух групп рассасывающегося шовного материала образцы нити Викрил выдерживали большую нагрузку, чем образцы нити ПГА (р<0,05): медиана значений силы, необходимой для разрыва образца нити Викрил, составила 25,28 Н; а медиана значений силы, необходимой для разрыва образца нити ПГА, - 18,87 Н. Из 10 образцов нити Викрил в 2 случаях разрыв нити произошел в верхней и нижней трети рабочего участка между кольцами, в остальных 8 случаях - в местах фиксации нити к верхнему (3 образца) и нижнему (5 образцов) кольцам. Из 10 образцов нити ПГА только в 1 случае разрыв нити произошел в нижней трети рабочего участка между кольцами, в остальных 9 случаях - в местах фиксации к верхнему (4 образца) и нижнему (5 образцов) кольцам. Из двух групп нерассасывающегося шовного материала образцы нити Пролен выдерживали большую нагрузку, чем образцы нити Монофил (р<0,05): медиана значений силы, необходимой для разрыва образца нити Пролен, составила 15,46 Н; а медиана значений силы, необходимой для разрыва образца нити Монофил, - 14,80 Н. Из 10 образцов нити Пролен только в 1 случае разрыв нити произошел в верхней трети рабочего участка между кольцами, в остальных 9 случаях - в местах фиксации нити к верхнему (6 образцов) и нижнему (3 образца) кольцам. Из 10 образцов нити Монофил в 5 случаях разрыв нити произошел в верхней трети (1 образец), нижней трети (2 образца) и в середине (2 образца) рабочего участка между кольцами, в остальных 5 случаях - в местах фиксации нити к верхнему (2 образца) и нижнему (3 образца) кольцам.
Выводы. Как показывают результаты эксперимента, рассасывающийся шовный материал Викрил (Vicryl) фирмы "Ethicon", Johnson & Johnson (США) обладает большей прочностью на разрыв, чем рассасывающийся шовный материал ПГА (полигликолидная нить) фирмы "Линтекс" (Санкт-Петербург, РФ) и обладает меньшей склонностью к случайным повреждениям и травматизации при манипуляции, исходя из анализа места разрыва образцов исследуемых нитей. Нерассасывающийся шовный материал Пролен (Prolene) фирмы "Ethicon", Johnson & Johnson (США) обладает большей прочностью на разрыв, чем нерассасывающийся шовный материал Монофил (нить полипропиленовая) фирмы "Линтекс" (Санкт-Петербург, РФ). Однако, Пролен гораздо более склонен к случайным повреждениям и травматизации, чем Монофил (1 разрыв в рабочем участке нити против 5 соответственно). Таким образом, анализ исключительно результатов эксперимента показывает, что из двух сравниваемых рассасывающихся нитей Викрил обладает преимуществом в прочности на разрыв над ПГА, но и по стоимости превосходит ПГА в среднем в 2 - 2,5 раза. Из двух сравниваемых нерассасывающихся нитей Пролен обладает незначительным преимуществом в прочности на разрыв над Монофилом и уступает Монофилу в устойчивости к случайным повреждениям при манипуляциях, но по стоимости превосходит Монофил в среднем в 3 раза. Безусловно, результаты исследования на малых выборках не позволяют делать категоричные выводы и давать рекомендации по предпочтительному использованию того или иного шовного материала. Тем не менее, данное независимое сравнение механических свойств наиболее широко применяемых видов шовного материала имеет определенную практическую ценность. Дальнейшие исследования в данной области позволят внести большую ясность в понимании того, стоит ли переплачивать в 2-3 раза за зарубежный шовный материал, полагаясь на сложившийся стереотип о превосходстве всего импортного над отечественным, или же отдать предпочтение более дешевому российскому шовному материалу.
Литература
1. Дрыга А.В. Изучение физических и имплантационных свойств некоторых видов современного синтетического шовного материала / А.В. Дрыга, В.А. Привалов, А.В. Понькин, Ж.А. Голощапова, А С. Фефилова // Вестник ЮУрГУ. - 2005. - №4. - С.292 - 296.
2. Егиев В.Н. Шовный материал (лекция) / В.Н. Егиев //Хирургия. - 1998. - №3. - С.33 -38.
3. Князюк А.С. Физические свойства нового антибактериального хирургического шовного материала / А.С. Князюк, Д.Н. Бонцевич, А.П. Поликарпов, Л.М. Пригожаева, Н.И. Шевченко // Журнал Гродненского государственного медицинского университета. - 2015. - №1. - С.94 - 97.
4. Князюк А.С. Физические свойства шовного материала на основе полиэфира / А.С. Князюк, Б.О. Кабешев М.Л. Каплан, Е.С. Лещенко, Д.Н. Бонцевич, В.В. Аничкин, Н.П. Глазырин, Н.П. Гракович // Проблемы здоровья и экологии. - 2008. - №1. - С. 146 - 151.
5. Нуриахметов Р.Р. Морфологическое обоснование выбора шовного материала при операциях на двенадцатиперстной кишке //Р.Р. Нуриахметов, И.З. Салимгареев // Креативная хирургия и онкология. - 2012. - №2. - С. 50 - 52.
6. Петров С.В. Общая хирургия. Учебник / С.В. Петров // - М.: Издательская группа "ГЭОТАР-Медиа". - 2012. - С. 365 - 412.
7. Сидоренко Е.В. Методы математической обработки в психологии / Е.В. Сидоренко // - СПб.: ООО "Речь". - 2000. - С. 49 - 55.
8. Федоров А.Е. Экспериментальное исследование механических свойств современных хирургических рассасывающихся шовных материалов / А.Е. Федоров, В.А. Самарцев, В.А. Гаврилов В.Э. Вильдеман, С.В. Словиков // Российский журнал биомеханики. - 2009. - Т. 13, №4(46). - С. 78 - 84.
