Способ определения механических характеристик поддерживающего устройства желудочков сердца

Изобретение относится к механике и трибологии и может быть использовано для диагностики разрушения поверхностных слоев материала при действии контактной нагрузки. Производят нагружение образца путем создания гидростатического давления в размещенном внутри образца упругом элементе. Производят регистрацию радиального перемещения точек наружной поверхности образца в момент разрушения. В качестве упругого элемента используют оболочку, гидростатическое давление создают путем сжатия дополнительной оболочки, размещенной между опорными плитами пресса и гидравлически соединенной с упругим элементом. Производят нагружение упругого элемента в отсутствии образца до значения перемещения, полученного в момент разрушения образца. Разрывную нагрузку определяют в виде разности значений нагрузок при наличии и отсутствии образца на упругом элементе, соответствующих указанному радиальному перемещению. Разрывное удаление определяют по зависимости Uθ=πUr, где Uθ - разрывное удлинение; Ur - радиальное перемещение поверхности образца. Изобретение обеспечивает возможность проектирования имплантатов сердца для хирургического лечения аневризм желудочков. 6 ил.

 

Изобретение относится к биомеханике и может быть использовано для оценки деформационно-прочностных характеристик кардиоимплантатов.

Ряд заболеваний приводит к прогрессирующей дилатации полостей сердца и хронической сердечной недостаточности. В целях хирургического лечения предложены поддерживающие устройства желудочков сердца (ПУЖС) [Chaudhry Р.А., Paone G., Sharov V.G., et al. Passive ventricular constraint with the acorn prosthetic jacket prevents progressive left ventricular remodeling and functional mitral regurgitation in dogs with moderate heart failure // AATS 79th Annual Meeting Program. - 1999. - P.66.; Buckberg G.D. The structure and function of the healthy helical and failing spherical heart, overview: the ventricular band and its surgical implications // Seminars in Thoracic and Cardiovascular Surgery, Vol.13. No 4, 2001, pp.298-300.; Magovern J.A. Experimental and Clinical Studies with the Paracor Cardiac Restraint Device // Semin Thorac Cardiovasc Surg. 2005, Vol.17: pp.364-368.] в виде оболочек, размещаемых подобно корсету снаружи дилатирующего желудочка сердца и препятствующего развитию его аневризмы.

Для изготовления указанного средства протезирования используются эластичные сетчатые материалы. После имплантации благодаря развитой пространственной структуре они способны прорастать биотканью с образованием выстилки, обеспечивающей совместимость с организмом.

С целью определения механических характеристик ПУЖС в соответствии с известными способами [ГОСТ 16218.5-93. Изделия текстильно-галантерейные. Метод определения разрывной нагрузки и разрывного удлинения при растяжении] производят одноосное растяжение стандартных образцов материала в виде полосок и регистрируют разрывную нагрузку и разрывное удлинение по шкале или на индикаторе разрывной машины. Известные способы не позволяют определить механические характеристики поддерживающего устройства в условиях, близких к его функционированию после имплантации, когда нагружение ПУЖС обусловлено давлением дилатирующего желудочка сердца. Кроме того, недостатком указанных способов является погрешность определения разрывной нагрузки из-за возможности перекоса и перекусывания захватных частей образцов и разрывного удлинения, обусловленная проскальзыванием образцов в зажимах испытательной машины. Так как применяемые в ПУЖС сетчатые материалы обладают анизотропией механических свойств, необходимо проводить испытания образцов, вырезанных в различных направлениях, что увеличивает трудоемкость и длительность испытаний.

Для определения механических характеристик изделий в виде оболочек, например труб, применяют нагружение образцов внутренним, в частности гидравлическим давлением [Тарнопольский Ю.М., Кинцис Т.Я. Методы статических испытаний армированных пластиков. Изд. 2-е, перераб. М: Химия, 1975, 246 с, С.218.]

Для обеспечения герметичности вплоть до разрушения внутри испытуемых образцов устанавливаются уплотнительные прокладки. Однако для осуществления нагружения согласно указанному способу требуется очень тщательная обработка внутренней поверхности испытываемого образца.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является способ определения механических характеристик при растяжении [Тарнопольский Ю.М., Кинцис Т.Я. Методы статических испытаний армированных пластиков. Изд. 2-е, перераб. М.: Химия, 1975, 246 с, С.219-220 - прототип], согласно которому нагружение образца создается путем создания гидростатического давления в размещенном внутри образца упругом элементе в виде уплотненного вкладыша-подушки. Гидростатическое давление создается путем подачи жидкости из гидросистемы, а регистрируемыми параметрами являются давление и окружная деформация либо радиальное перемещение точек наружной поверхности образца.

Недостатком прототипа является необходимость использования достаточно сложного приспособления для размещения образца и гидравлического оборудования для создания давления, а также невозможность определения механических характеристик ПУЖС в виде сетчатой оболочки различных размеров применительно к условиям функционирования при имплантации.

Задачами изобретения являются:

- определение деформационно-прочностных свойств поддерживающего устройства желудочков сердца в виде сетчатой оболочки различных размеров в условиях, близких к функционированию при имплантации;

- использование стандартного оборудования для механических испытаний материалов и простого приспособления для размещения образца.

Решение указанных задач достигается тем, что согласно заявляемому способу производят нагружение образца путем создания гидростатического давления в размещенном внутри образца упругом элементе, производят регистрацию радиального перемещения точек наружной поверхности образца в момент разрушения, причем в качестве упругого элемента используют сферическую оболочку, гидростатическое давление создают путем сжатия дополнительной оболочки, размещенной между опорными плитами пресса и гидравлически соединенной с упругим элементом, производят нагружение упругого элемента в отсутствии образца до значения радиального перемещения, полученного в момент разрушения образца, разрывную нагрузку определяют в виде разности значений нагрузок при наличии и отсутствии образца на упругом элементе, соответствующих указанному радиальному перемещению, а разрывное удлинение определяют по зависимости Uθ=πUr, где Uθ - разрывное удлинение; Ur - радиальное перемещение поверхности образца.

На фиг.1 показана схема имплантации и структура ПУЖС в виде сетчатой оболочки, на фиг.2 показана схема испытания ПУЖС; на фиг.3 показана реализация заявляемого способа на машине для статических механических испытаний; на фиг.4 показана диаграмма деформирования, полученная до закрепления образца на упругом элементе; на фиг.5 показана диаграмма деформирования, полученная после закрепления образца на упругом элементе (фиг.1).

Определение механических характеристик образца ПУЖС производят в следующей последовательности. Как показано на фиг.2, образец 1 закрепляют на упругом элементе в виде сферической оболочки 2, в которую нагнетается жидкость 3 по трубопроводу 4 в результате сжатия дополнительной оболочки 5 плитами пресса 6 (фиг.2).

Гидростатическое давление, создаваемое в упругом элементе 2, вызывает его расширение и деформацию связанного с ней образца. Таким образом, используемый упругий элемент в виде оболочки является имитатором желудочка сердца, а дополнительная оболочка играет роль нагнетателя. В процессе нагружения известными способами регистрируют радиальное перемещение точек наружной поверхности образца и нагрузку, прикладываемую к дополнительной оболочке.

Пример использования способа. Определение разрывной нагрузки и удлинения при разрыве ПУЖС производилось в лабораторных условиях с упругим элементом и дополнительной оболочкой сферической формы диаметром 63 мм и 74 мм соответственно. В качестве материала оболочек использовалась резина, имеющая разрывное удлинение, превышающее разрывное удлинение испытуемых ПУЖС. Поддерживающее устройство желудочков сердца в виде сетчатой оболочки закреплялось нитью Пролен 4-0. В качестве нагружающего и силоизмерительного устройства применяли машину INSTRON 5567 (2002). Дополнительная оболочка размещалась между опорными плитами машины и нагружалась в режиме статического сжатия (Фиг.3-5).

Характеристику деформирования образца получали путем вычитания диаграммы деформирования, полученной до закрепления образца на упругом элементе (фиг.4), из диаграммы, полученной после закрепления образца (фиг.5). С использованием полученной результирующей диаграммы, приведенной на фиг.5, определяли разрывную нагрузку в виде разности значений нагрузок при наличии и отсутствии образца на упругом элементе, соответствующих радиальному перемещению при разрушении образца (в примере величина перемещения составила 66 мм (фиг.6).

Разрывное удлинение определяли по геометрическому соотношению для сферической оболочки Uθ=πUr, где Uθ - разрывное удлинение; Ur - радиальное перемещение поверхности образца.

Использование для изготовления упругого элемента эластомеров типа резины позволяет реализовать большие обратимые деформации и провести испытания ПУЖС различных размеров. Следовательно, применение предлагаемого способа обеспечивает определение механические характеристики поддерживающего устройства желудочков сердца в условиях, близких к функционированию при имплантации. При этом используется стандартное высокоточное оборудование для статических механических испытаний материалов и простое приспособление для размещения образца.

Способ определения механических характеристик поддерживающего устройства желудочков сердца из эластичного сетчатого материала, включающий нагружение образца поддерживающего устройства путем создания гидростатического давления в размещенном внутри образца упругом элементе и регистрацию радиального перемещения точек наружной поверхности образца в момент разрушения, отличающийся тем, что в качестве упругого элемента используют оболочку, гидростатическое давление создают путем сжатия дополнительной оболочки, размещенной между опорными плитами пресса и гидравлически соединенной с упругим элементом, производят нагружение оболочки в отсутствие образца до значения радиального перемещения, полученного в момент разрушения образца, разрывную нагрузку определяют по разности значений нагрузок при наличии и отсутствии образца на упругом элементе, соответствующих указанному радиальному перемещению, а разрывное удлинение определяют по зависимости
Uθ=πUr,
где Uθ - разрывное удлинение, Ur - радиальное перемещение поверхности образца.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к медицинской технике. .

Изобретение относится к медицинской технике, конкретнее к протезостроению, и предназначено для использования в протезах голени с присоединением пластинчатых опор на боковой поверхности приемной гильзы культи.

Изобретение относится к области медицинской техники, а именно к протезам нижних конечностей. .

Изобретение относится к медицинской технике, а именно, к протезированию и протезостроению и предназначено для облегчения сборки и разборки протеза и создания для этого протеза быстросъемного замка.

Изобретение относится к области медицинской техники, в частности, к конструкциям юстировочных устройств для протезов нижних конечностей и может быть использовано в протезировании и протезостроении для изменения угловых и линейных параметров несущих модулей протеза, т.е.

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к конструкциям протезов нижних конечностей. .

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для измерения усилий и/или моментов

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к ортопедически-техническим вспомогательным средствам, в частности протезу конечности

Изобретение относится к области медицинской техники, а именно к протезированию, в частности к способу проведения анализа функционирования искусственной конечности у лица, пользующегося ею, причем искусственная конечность выполнена с возможностью регулирования своей основной функции и выполнена по модульному принципу, по меньшей мере, с одним съемным функциональным элементом для выполнения дополнительной функции

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к устройствам для протезирования нижних конечностей, преимущественно бедер

Изобретение относится к медицине. Протез, содержащий предназначенную для размещения ампутационной культи приемную гильзу протеза, которая имеет на своем дистальном конце крепежное устройство для удерживания искусственной конечности. Крепежное устройство имеет плоскую базовую часть с кольцеобразным краем и крепежное средство, позиционируемое с возможностью поворота вокруг продольной оси, проходящей перпендикулярно плоской базовой части, и служащее для крепления искусственной конечности, которое выполнено с возможностью фиксации в установленном угловом положении относительно базовой части с помощью фиксирующего приспособления. Кольцеобразный край окружает с возможностью направления круговой периметр крепежного средства. Базовая часть своим кольцеобразным краем заделана без возможности проворачивания в дистальный конец гильзы протеза. Фиксирующее приспособление предназначено для фиксации углового положения вследствие осевой силы, прикладываемой с помощью по меньшей мере одного винтового соединения, приводимого в действие с дистальной нижней стороны гильзы протеза. Изобретение обеспечивает улучшение возможностей регулирования протеза. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Группа изобретений относится к медицине. Способ проверки прочности конического входа керамических модульных шаровидных головок для протезов тазобедренного сустава, имеющих приемное пространство с конической боковой поверхностью с углом зажимного конуса γ и коническим входом, заключающийся в том, что на участки приемного объема оказывается давление. Радиальное усилие, направленное перпендикулярно к продольной оси шаровидной головки, оказывает воздействие исключительно на область конического входа. Устройство для реализации вышеуказанного способа включает в себя контропору, коническую втулку и пуансон. Все они расположены на одной общей продольной оси. Втулка и пуансон выполнены с возможностью сдвига по продольной оси. Втулка размещается между пуансоном и контропорой. Угол раствора конуса α больше, чем угол раствора зажимного конуса γ подлежащей проверке шаровидной головки. Изобретения обеспечивают готовность всех проверенных шаровидных головок к работе без нанесения ущерба также и под нагрузкой по косой в условиях in vivo. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к механике и трибологии и может быть использовано для диагностики разрушения поверхностных слоев материала при действии контактной нагрузки

Наверх