CC BY
19SCIENTIFIC ELECTRONIC JOURNAL INNOVA №4 (13) 2018
ИЗМЕНЕНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГРУДНОГО ОТДЕЛА АОРТЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ВОЗРАСТНЫХ И ПАТОЛОГИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ
CHANGES IN PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF THE THORACIC AORTA DEPENDING ON AGE AND PATHOLOGICAL CHANGES
Кузьмина Н.М., Кузьмин А.В., Щ Kuzmina N.M., Kuzmin A.V., Северинов Д.А., Самарский И.С., Severinov D.A., Samara I.S., Lipatov V.A. Липатов В.А.
Курский государственный медицинский Щ Kursk State Medical University университет
E-mail: [email protected]
Резюме
С помощью испытательного стенда были изучены некоторые механические характеристики грудной аорты трупов. Изменения физических свойств крупнейшего сосуда человека были сопоставлены с возрастом и имеющимися в анамнезе заболеваниями. Полученные данные сопоставлены с механическими свойствами сосудистых протезов и заплат в аспекте их выбора при операциях на аорте.
Ключевые слова: аорта, свойства, эластичность, плотность, протез, заплата
Summary
On a test bench, several mechanical characteristics of the thoracic aorta of corpses were studied. Changes in the physical prope rties of the largest human vessel were compared with age and a history of diseases. The obtained data are compared with the mechanical properties of vascular prostheses and patches in the aspect of their choice during operations on the aorta.
Key words: aorta, properties, elasticity, density, prosthesis, patch
Библиографическая ссылка на статью
Кузьмина Н.М., Кузьмин А.В., Северинов Д.А., Самарский И.С., Липатов В.А. Взменения физико-механических свойств грудного отдела аорты в зависимости от возрастных и патологических изменений // Innova. - 2018. - № 4 (13) - С.
43-45.
DOI:
Сердечно-сосудистые заболевания не напрасно именуют эпидемией XXI века: за последние несколько лет именно они стали главной причиной повышения уровня смертности в индустриально развитых странах, в том числе и в России, где от них ежегодно умирает около 1 млн 200 тыс. человек [3].
Сегодня в России смертность от сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ) в 2-4 раза выше, чем в западноевропейских странах, США, Канаде, Австралии, и пока, увы, наблюдается тенденция к ее дальнейшему росту. Во многих же экономически развитых странах в последние 30 лет, напротив, отмечается снижение смертности от ССЗ. Этот феномен, в
References to the article
Kuzmina N.M., Kuzmin A.V., Severinov D.A., Samara I.S., Lipatov V.A. Changes in physical and mechanical properties of the thoracic aorta depending on age and pathological changes // Innova. - 2018. - № 4 (13) - P. 43-45.
первую очередь, связан с изменением образа жизни человека: отказом от курения, переходом к здоровому питанию и более высокой физической активности [2,5].
К группе ССЗ обычно относят ишемическую болезнь сердца, инсульт и поражение периферических артерий, поскольку у них общие факторы риска, хотя значимость последних может и различаться [4]. Стоит отметить, что ведущая роль в развитии перечисленных заболеваний отводится атеросклерозу - хроническому заболеванию, при котором возникают изменения стенок кровеносных сосудов и нарушение их функций, в результате чего к тканям и органам поступает
SCIENTIFIC ELECTRONIC JOURNAL INNOVA №4 (13) 2018
недостаточное количество кислорода (ишемия) [1].
Целью исследования являлось изучение показателей
физико-механических свойств аорты, их возрастную динамику, а также изменения 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-х 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-х 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.
При определении конечной длины участков грудного отдела аорты были получены следующие результаты.
Средняя величина удлинения трупного материала у группы №1
при максимальной нагрузке, индивидуальной для каждого участка, увеличилась
на 64% (64,58 мм) от исходной величины (100 мм). При этом максимальная разрывная нагрузка составила 15,17 Н.
Средняя величина удлинения трупного материала у группы №2 при максимальной нагрузке, индивидуальной для каждого участка, увеличилась на 15% (15,18 мм) от исходной величины (100 мм). При этом максимальная разрывная нагрузка составила 21,48 Н.
Согласно полученным данным, различия в конечной длине 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.
Разницу в величине конечной длины среди двух групп можно считать существенной, т.к. U эмпирическое < U критического ф<0.005).
Исходя из имеющихся результатов можно сделать вывод о том, что участки грудного 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(p<0.005).
Согласно имеющимся результатам можно сделать вывод о том, что участки грудного отдела аорты у первой группы более пластичны и обладают хорошей способностью к вытяжке в отличие от образцов второй группы. Данное
SCIENTIFIC ELECTRONIC JOURNAL INNOVA №4 (13) 2018
испытание также свидетельствует о возрастном различии в строении сосудов.
Различия в максимальной нагрузке 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 2 и 1 группами в максимально достигнутой нагрузке можно считать существенными, т.к. U эмпирическое < U критического(p<0.005)
Основываясь на данных, представленных выше, можно сделать вывод о том, что участки грудного отдела аорты у первой группы менее прочны в отличие от образцов второй группы. Это связано с тем, что с возрастом сосуды уплотняются в связи с образованием атеросклеротических бляшек, отложением кальция в стенках.
Таким образом, можно сделать следующие выводы: освоенная и модифицированная нами 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 43%) и обладают большей пластичностью (на 52,5%) по сравнению с образцами от трупов возрастной группы старше
50 лет, прочность аорты возрастной группе до 50
лет оказалась на 34% меньше по сравнению с образцами взятых от трупов старше 50 лет; в ходе сравнения 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. Абакумов М. В. и др. Математическая модель гемодинамики сердечно-сосудистой системы //Дифференциальные уравнения. - 2017. - Т. 33. - №. 7. - С. 892-898.
2. Бураковский В. И. и др. Хирургическое лечение ИБС, сочетающейся с поражением атеросклерозом магистральных артерий -одна из основных проблем сердечнососудистой хирургии //Грудная хирургия. -2017. - №. - С. 64-71.
3. 3. Годлевска М. А. Изменения механических свойств мозговых артериальных сосудов с возрастом //Биомеханика: труды Рижского науч.-исслед. ин-та травматологии и ортопедии. Рига. - 2015. - №. XIII. - С. 137.
4. 4. Климов А. Н., Никульчева Н. Г. Липиды, липопротеиды и атеросклероз //Вопросы медицинской химии. - 2017. - Т. 43. - №. 1. -С. 58-58.
5. 5. Липовецкий Б. Атеросклероз и его осложнения со стороны сердца, мозга и аорты. Руководство для врачей. - Litres, 2017.
