Способ определения механических свойств биологических мягких тканей

 

Изобретение относится к медицине и биологии, а именно к способам оценки состояния биологических мягких тканей по их механическим характеристикам . Цель - расширение Функциональных возможностей способа. Для этого устанавливают нагрузку на исследуемую ткань. Регистрируют перемещение и скорость перемещения по времени . После этого нагрузку снимают. После 5-минутного отдыха повторяют всю процедуру при времени измерения 120-150 с, а затем рассчитывают скорости деформации и релаксации, модули мгновенной и длительной упругости, ,показатели прямой и обратной ползучести. Предлагаемый способ позволяет получить такие механические характеристики мягких тканей, которые являются более информативными для оценки их функционального состояния, а также позволяет измерять их с большей точностью, ошибка составляет 8%, 3 табло с 5S (Л

ССЮЭ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИН (gg)g С- 01 N 33/48

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4310444/14 (22) 29.06.87 (46) 23.04.91. Бюл. 9 15 (71) Институт проблем механики

АН СССР (72) Е,А.Годин, А.В.Манжиров, Ю.Н.Радаев и Е.Ш.Штенгольд (53) 612.475(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

) Р 1107834, кл. А 61 В 10/00, 1986. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ

СВОЙСТВ БИОЛОГИЧЕСКИХ МЯГКИХ ТКАНЕЙ (57) Изобретение относится к медицине и биологии, а именно к способам -оценки состояния биологических мягких тканей по их механическим характеристикам. Цель — расширение функцио нальных возможностей способа. Для

Изобретение относится к медицине и биологии, конкретно, к способам оценки состояния биологических мягких тканей по их механическим характеристикам, и может быть использовано в трансплантологии для контроля состояния донорских органов и тканей, для объективного определения степени отечности ткани, в спортивной медицине для оценки степени тренированности спортсменов.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей способа.

Пример 1. Определение степени восстановления мышцы после физической нагрузки.

Доброволец А, 33 лет, рост 175, вес 74 кг, подвергался велоэргомет„„SU„„1644029 А 1

2 этого устанавливают нагрузку на исследуемую ткань, Регистрируют перемещение и скорость перемещения по времени, После этого нагрузку снимают.

После 5-минутного отдыха повторяют всю процедуру при времени измерения

120-150 с, а затем рассчитывают скорости деформации и релаксации, моду;ли мгновенной и длительной упругости, ,показатели прямой и обратной ползучести. Предлагаемый способ позволяет получить такие механические характеристики мягких тканей, которые являются более информативными для оценки их функционального состояния, а также позволяет измерять их с большей точностью, ошибка составляет 8%.

3 табл. рической пробе мощностью )50 Вт в течение 8,5 мин.

После пробы производилось измерение механических свойств бедренной ,мьппцы испытуемого по предлагаемому способу.

К наконечнику диаметром 5 мм прикладывали груз несом 400 г и регистрировали перемещение и скорость наконечника во времени в течение

100 с. На кривой зависимости осадки от времени отмечается в начале быстрая, практически мгновенная осадка

1s 3,2 мм, а затем постепенное увеличение осадки до значения 11=5,? мм.

Затем производилась мгновенная разгрузка наконечника, при этом релаксация происходила с большей скоростью, чем ползучесть при нагружении.

1644029

Затем по формулам рассчитывались величины Е (модул мгновенной упругрсти), Е„ (модуль длительной упругости), „ и (показатели прямой и обратной полэучести ткани). После этого через 15 мин, 1 ч, 2 ч и 3 ч производили повторную оценку механйческих свойств мьппцы, Результаты измерений отражены в табл. 1.

Т а б л и ц а 1

L I 3

« .т— ч Е К 1 д

;0 1,47

0,25 1,01

1 091

2 0,88

3 0,86

0,83

0,58 52 47

О 52 32 28

О 50 23 19

0,51 21 ° 16

О 51 19 15

0,48 17 14

1 1е

Почка

Правая 1,23 0,62 9 11

Левая 1,11 0,60 28 48

4(Показатель, измеряемый по известному способу.

Щ.

Показатель, измеряемый по известному способу.

Из табл. 1 видно, что восстановление мышцы после физической нагрузки фактически закончилось к 1 ч отдыха.

В дальнейшем механические характеристики мышцы практически не изменялись. Кроме того, видно, что модуль длительной упругости. который измеря 30 . ется в известном способе, является малочувствительным показателем восстановления мьппцы.

Пример 2, Определение механических свойств донорской почки.

Опыт проводился на беспородной собаке весом 8,5 кг. Под нембуталовым наркозом производилась перевязка почечной вены левой почки на 10 мин, после чего обе почки иссекались и по- 40

Ю мещались в охлажденный до 5 С раствор Кребса.

Затем проводилась оценка механический свойств каждой почки аналогично предыдущему примеру (однако время 45 измерения равно 120 с) с предварительным сжатием каждой почки корпусом с усилием 500 г и величиной тестового воздействия 200 г. Результаты исследования отражены в табл. 2. ! Таблица2

Из табл. 2 видно, в результате перевязки левой почечной вены произошел отек тканей левой почки причем

1 в отличие от примера 1 при отеке происходило изменение обратной ползучести в существенно большей степени чем

Э прямой, что является признаком отека ткани. Такая разница не фиксируется по известному способу, где измеряется только Е е

P р и м е р 3, Измерение механи,ческих свойств ягодичной мышцы человека.

Испытуемый Б., возраст 32 года, рост 186 см, вес 85 кг. В положении испытуемого лежа на животе устанавливали нагрузку на ягодичную мышцу испытуемого. Регистрировали перемещение и скорость перемещения во времени.

После этого нагрузку снимали с ягодичной мышцы испытуемого, После 5-минутного отдыха повторяли всю описанную процедуру при времени измерения 100,с, затем вновь повторяли процедуры при времени измерения !20 и 150 с. Результаты измерений отражены в табл, 3.

Таблица 3

Показа- Значения показателей при вретели мени измерения с

В

80 100 120 150

0,93 0 93

0,36 0,36

20 20

15 15

Е 0,98 0,95

Eg 0,42 0,37 ф 15 19 у 12 15

Hs табл, 3 можно видеть, что при времени измерения меньше 100 с ошибка модуля мгновенной упругости составляет 3%, ошибка измерения модуля длительности упругости составляет 14Х ошибка измерения показателя прямой ползучести равна 21Х, а ошибка измерения показателя обратной ползучести составляет 20%. Это происходит пото-. му, что процесс ползучести ко време» ни измерения, меньшему .100 с., еще не завершился. Иэ табл. 3 также можно видеть, что показатели, полученные при временах измерения 100 и 120 с, отличаются друг от друга на 2-3% что находится в пределах ошибки измерений, Из табл. 3 также видно, что дальнейшее увеличение времени измерений не приводит к повышению точ1644029

Формула изобретения

Способ определения механических свойств биологических мягких тканей. путем измерения деформации в динамическом режиме, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей способа, измерения деформации начинают в мо10 мент приложения и снятия механического усилия, проводят в течение 100200 с, а затем рассчитывают скорости деформации и релаксации, модули мгновенной и длительной упругости

15 показатели прямой и обратной ползучести, ности результата, т.е. является неоптимальным.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить такие механические характеристики мягких тканей, которые являются более информативными для оценки их функционального состояния.

Кроме того, способ позволяет измерять их с большей точностью; так, ошибка определения длительного модуля упругости, измеряемого в известном способе, составляет 322, а по предлагаемому способу 8Х.

Составитель А.Переверзева

Редактор И.Бланар Техред Л.Олийнык Корректор Л.Бескид

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород,, Заказ 1237 Тираж 418 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 й