Лабораторная работа по свойствам ткани с образцами. Исследование образца ткани. К лубяным волокнам относятся

характеристик: фактической и поверхностной плотности;

механических свойств»

Цель работы:

1. Определить размерные характеристики ткани: линейную плотность, поверхностную плотность; основные структурные характеристики.

2. Определить механические свойства ткани.

Выполнение работы:

Определение фактической плотности ткани

Таблица 8

1. Определение линейной плотности ткани (основных (То) и уточных (Ту) нитей).

2. Определение относительной плотности ткани по формуле 1 и 2 (если линейная плотность основных и уточных нитей разная):

, Еу = (2)

где С – коэффициент равный для х/б - 83-100; для шерсти - 74-80,

штапельная вискозная пряжа - 80, НВис - 83, НШС – 100;

По, Пу – фактическая плотность нитей по основе и утку;

То, Ту – линейная плотность нитей основы и утка.

3. Вычислить поверхностное заполнение ткани (Еs) по формуле 3:

4. Вычислить поверхностную плотность ткани по формуле 4:

G = 0,01*(То*По + Ту*Пу), г/м 2 (4)

5. Определение драпируемости по методу ЦНИИ шелка (метод иглы).

5.1. Вычислить коэффициент драпируемости в % относительно по основе и утку по формуле 5:

Д=(200-А)*100/200 (5)

5.2. Сравнительный анализ результатов: ________________________________

6. Определение прочности ткани при растяжении. ________________________

_________________________________________________

7. Определение сминаемости ткани.

7.1. Отметить, что повлияло на сминаемость данной ткани?

___________________________________

8. Ответы на контрольные вопросы.

1. Как влияет поверхностная плотность ткани на ее свойства и назначение?

_____________________

2. Что такое жесткость ткани? _________________________________________

_____________________

3. Факторы, влияющие на жесткость ткани. ______________________________

____________________________

4. Влияние жесткости, драпируемости, сминаемости на выбор модели одежды.

____________________________

· Оценка и комментарии преподавателя.

Практическое занятие № 8

Тема: «Определение технологических свойств тканей »

Цель работы:

1. Изучить технологические свойства определенных проб тканей.

2. Отметить влияние технологических свойств тканей на все стадии швейного производства.

Выполнение работы:

1. Определить основу и уток, лицевую и изнаночную стороны проб тканей и охарактеризовать фактуру лицевой поверхности.

2. Охарактеризовать пряжу (нити) по способу прядения, строению, величине крутки.

3. Определить волокнистый состав по основе и по утку.

4. Определить (примерно) поверхностное заполнение ткани (Еs) и поверхностную плотность (G); ткацкое переплетение; особенности отделки ткани. Данные исследований занести в таблицу 10.

Характеристика ткани

Таблица 10

5. Определить технологические свойства пробы ткани.

5.1. Скольжение ткани________________________________________________

5.1.1. Что повлияло на скольжение ткани? _______________________________

_____________________

5.1.2. Как учитывается скольжение в раскройном производстве?____________

_____________________

5.2. Сопротивление ткани резанию _____________________________________

5.2.1. Отметить, как повлияет это свойство на процессы раскроя.____________

_____________________

5.3. Сжимаемость ткани охарактеризовать большой или меньшей степенью.

5.3.1. Отметить, что повлияло на сжимаемость данной ткани. _______________

5.3.2. Как влияет сжимаемость данной ткани на износостойкость и расход швейных ниток? ________________________________________________________

____________________________

5.4. Осыпаемость ткани ______________________________________________

5.4.1. Что повлияло на осыпаемость конкретной пробы ткани?

____________________________

5.4.2. Что предусмотрено для укрепления шва в изделии, изготавливаемом из данной ткани? __________________________________________________________

_____________________

5.5. Раздвигаемость нитей в швах______________________________________

5.5.1. Что повлияло на раздвигаемость нитей в швах? ______________________

_____________________

5.6. Определение прорубаемости материалов.

Пя= 100*(Нр/Ко), (6)

Где Ня – явная прорубаемость,%

Нр – число разрушенных нитей,

Ко – число проколов иглы по всей длине строчки.

5.6.2. Анализ причин прорубаемости испытываемого материала и рекомендации по снижению явной прорубаемости. ____________________________________

_____________________

5.6.3. Окончательно установить номера игл и ниток для данной пробы ткани.

_____________________

5.7. Изучить методику определения усадки ткани.

5.7.1. Усадку ткани вычисляют отдельно по основе и утку по формулам 7, 8:

Уо=100(L1-L2)/L1, % , где (7)

Уу=100(L1"-L2")/L1" (8)

L1, L1"- первоначальная размеры образца по основе и утку

L2, L2"- размеры образца по основе и утку после замачивания и высушивания.

Примечание: Этот пункт практической работы выполняется как домашнее задание.

Размеры проб 300*300 мм и на них карандашом наносят контрольные метки. Затем карандашные метки обводят несмываемой краской или прошивают нитками. Стирку производить при температуре примерно 40 о С со стиральным порошком в стиральной машине. Затем отжать и прополоскать при температуре 20-25 о С и снова отжать. Отжатые образцы гладят через неаппретированную хлопчатобумажную ткань электроутюгом, нагретым до температуры 200 о С. Утюг можно передвигать в разных направлениях, но без нажима. После глажения образцы выдерживают в нормальных условиях. Расстояние между контрольными метками измеряют с точностью до 1мм и подсчитывают среднее арифметическое с точностью до 0,1 мм. Эти данные используют для вычисления величины усадки.

5.7.2. Сделать выводы по усадке ткани. Какие факторы повлияли на ее величину? ___________________________________________________________________

__________________________________________

5.8. Определить по пробе ткани ее способность к формообразованию при ВТО в зависимости от волокнистого состава, структуры (плотности, переплетения), характера отделки и вида нитей. _______________________________

Цель работы: Изучить группы свойств тканей.

Материалы для работы:

Время работы - 4 часа

Задание. Изучить свойства ткани. Провести исследования по определению показателей свойств образцов ткани.

К этим свойствам относятся гигроскопичность, воздухопроницаемость, паропроницаемость, водоупорность, пылеемкость, электризуемость.

1. Определение гигроскопичности ткани.

Гигроскопичность характеризует способность ткани впитывать влагу из окружающей среды (воздуха). Гигроскопичностью назы­вают влажность ткани при 100 %-й относительной влажности воз­духа и температуре 20±2 0 С. Гигроскопичность W г %, определяют по результатам взвешивания увлажненного и сухого образцов, ис­пользуя формулу

W г = (m 100 - m с) ´ 100/m с,

где m 100 - масса образца, выдержанного в течение 4 ч при относительной влаж­ности 100 %, г;

т с - масса абсолютно сухого образца, г.

2. Определение воздухопроницаемости ткани.

Воздухопроницаемость - способность ткани пропускать через себя воздух. Она характеризуется коэффициентом воздухопроница­емости В Р, который показывает, какое количество воздуха прохо­дит через единицу площади в единицу времени при определенной разнице давлений по обе стороны ткани. Коэффициент воздухопроницаемости В p , дм 3 /(м 2 с), подсчиты­вается по формуле:

где V- количество воздуха, прошедшего через материал, дм 3 ;

S- площадь ма­териала, м 2 ;

t - длительность прохождения воздуха, с.

Стандартный метод определения воздухопроницаемости пре­дусматривает применение приборов.

3. Определение электризуемости ткани.

Электризуемость имеет немаловажное значение для комплекс­ной физиолого-гигиенической оценки текстильных изделий, осо­бенно содержащих химические волокна и нити. Процесс генера­ции изделием зарядов статического электричества называется элек­тризацией. Свойство материала генерировать заряды статического электричества носит название электризуемости.

Стандартным в нашей стране является метод определения удель­ного поверхностного электрического сопротивления на приборе ИЭСТП.

Литература

Лабораторная работа 11 Анализ пороков текстильных материалов

Цель работы

Освоение основных методов распознавания вида текстильных волокон. Органолептический метод.

Материалы для работы: лупа, микроскоп, ножницы, образцы тканей и трикотажа, контрольные образцы, наглядный материал.

Время работы - 2 часа

Задание: Исследовать волокна ткани органолептическими методами.

Все пороки текстильных материалов подразделяют на три группы:

· пороки волокон и нитей;

· пороки ткачества;

· пороки отделки.

На рис. 11-13 и в табл. 47 приведены наиболее распространенные дефекты волокон, их характеристика и причины возникновения.

Рис. 11. Виды сорных примесей и пороков хлопкового волокна:

а – жгутики, б – комбинированные жгутики, в – пластинки незрелых волокон, г – незрелые семена, д – сорные примеси, е – кожица с волокном

Рис. 12. Виды пороков и сорных примесей чесаного льна:

а, б – шишки, в – костра, г - недоработки

Рис. 13. Пороки вискозных волокон:

а – склейка, б – грубые волокна, в – роговидные волокна (колючки), г - мушки

Таблица 47

Основные виды дефектов волокон

Наименование дефектов Причины возникновения и характеристика
Незрелые волокна Дефект хлопка. У волокон тонкие стенки, лентообразная форма, широкий канал, отсутствие извитости
Галочки Оставшиеся после очистки хлопка мелкие кусочки коробочек хлопчатника просматриваются на поверхности тканей в виде мелких темных точек
Закостренность Дефект льняных волокон, засоренных кострой
Шишки Спутанные в процессе обработки комки волокна, уплотненные у льна, рыхлые у шелка
Засореность шерсти Шерсть животных засорена репьем и другими растительными примесями (лопух, ковыль, чертополох и др.), а также перхотью
Переследы Местное утонение волокна шерсти, вызванное голоданием или болезнью животных
Мертвый волос Грубое, слабое, бесцветное и ломкое волокно, не поддающееся свойлачиваниюи крашению
Моховатость (ворсистость) В процессе излишних механических воздействий шелковые волокна раздавливаются и распадаются на более мелкие компоненты (фибриллы) и делаются ворсистыми
Склейки Прочное склеивание нескольких элементарных волокон вискозного штапельного волокна
Жгутики Слабо склеенные пучки элементарных волокон штапельного вискозного волокна

В группе пороков ткачества выделяют три подгруппы: пороки по основе, пороки по утку, общие пороки изделия; в группе пороков отделки – 4 подгруппы: предварительной отделки, пороки гладкого крашения, пороки набивки, пороки заключительной и специальной отделок.

Наиболее часто встречающиеся пороки внешнего вида тканей приведены в табл. 48.

Таблица 48

Пороки внешнего вида тканей

Порок Вид порока Описание Этап производства, на котором возникает порок
Засоренность Распро-страненный Наличие костры на по­верхности льняных тка­ней и репья на шерстяных Прядение
Шишковатость » Наличие на поверхнос­ти тканей коротких утолщений пряжи в ре­зультате скопления во­локон »
Зебристость » Наличие на поверхнос­ти ткани прочно закреп­ленных небольших ко­мочков перепутанных волокон Ткачество
Утолщенная нить Местный Наличие нитей основы или утка, имеющих бо­лее высокую линейную плотность, чем нити ос­новного фона ткани »
Близна » Отсутствие одной или нескольких нитей осно­вы »
Пролет » Отсутствие одной или нескольких нитей утка по всей ширине ткани или на ограниченном участке »
Подплетина » Наличие рядом лежа­щих неправильно переплетенных и оборванных нитей по основе и утку на небольшом участке »
Забоина » Полосы во всю ширину ткани вследствие повы­шенной плотности по утку »
Недосека » То же вследствие пони­женной плотности по утку »
Ворсовая плешина Распространенный Отсутствие ворса на ог­раниченном участке ткани »
Перекос » Неперпендикулярное расположение нитей ос­новы к нитям утка »
Разноот-теночность » Разная интенсивность окраски или печати Печатание
Щелчок Местный Наличие окрашенного участка небольшого размера и неопределен­ной формы, образовав­шегося от попадания под раклю пуха, ниток »
Засечка » Отсутствие рисунка на ткани вследствие обра­зования складки во вре­мя на-несения рисунка »
Растраф рисунка Распро-страненный Смещение отдельных де­талей рисунка на ткани »

Результаты выполнения задания оформите в виде таблицы 49:

Таблица 49

Результаты исследования образцов

Контрольные вопросы

1. Что такое ткацкое переплетение? Назовите классы ткацких пере­плетений.

2. Каким переплетением вырабатывают ситец, кашемир, сукно, бархат?

3. Как называется полушерстяная ткань с рисунком в полоску или в клетку комбинированного переплетения? Как составляют раппорт комбинированного переплетения?

4. Что такое плотность ткани? Какие характеристики плотности Вы знаете? Как изменяются свойства ткани в зависимости от плотности?

5. Что такое фазы строения ткани? Что влияет на фазу строения ткани?

6. Как определить лицевую и изнаночную стороны ткани? направление основы и утка ткани?

7. Какие характеристики геометрических свойств ткани Вам известны? Как определяют длину, ширину, толщину ткани?

8. Что такое поверхностная плотность ткани? Чем отличаются показатели плотности и поверхностной плотности ткани?

9. Какие разрывные характеристики тканей Вы знаете?

10. От чего зависят жесткость и драпируемость ткани? Какими методами определяют драпируемость ткани?

11. Что такое сминаемость ткани? От чего она зависит? На что влияет сминаемость ткани?

12. Что такое раздвижка нитей ткани, осыпаемость ткани? От чего они зависят? Как они влияют на процессы изготовления одежды?

13. Дайте определение гигиенических свойств ткани. Назовите характе­ристики гигиенических свойств.

14. Дайте характеристику износостойкости ткани. Какие методы определения износостойкости Вы знаете? От чего зависит износостойкость ткани?

Литература

1. Вилкова, С.А Экспертиза потребительских товаров: Учебник. –М,: Издательско-торговая корпорация «Дашков и К», 2012.-284 с.

2. Лифиц И.М. Стандартизация, метрология и сертификация: Учебник. / И.М. Лифиц. – М.: Юрайт-Издат, 2004. – 335 с.

3. Неверов, А.Н. Идентификационная и товарная экспертиза одежно-обувных и ювелирных товаров / А.Н. Неверов, Е.Л. Пехташева, Е.Ю. Райкова / Учебник. – М.: ИНФРА-М, 2012. – 472с. – (Высшее образование)

4. Товароведение и экспертиза промышленных товаров: учебник / под ред. проф. А.Н. Неверова. – М.: МЦФЭР, 2006. – 848 с.

ID: 2015-07-6-A-5344

Оригинальная статья

Калмин О.В., Венедиктов А.А.*, Никишин Д.В., Живаева Л.В.*

ФГБОУ ВПО Пензенский государственный университет Минобрнауки России; * Общество с ограниченной ответственностью «Кардиоплант»

Резюме

Цель : разработка метода химико-ферментативной обработки ксеноперикарда с целью получения нового материала с низкой биорезорбцией. Методы. Материалом исследования были образцы ксеноперикарда, обработанные стандартным и модифицированным химико-ферментативными методами. Часть образцов ксеноперикарда подвергали исследованию механических свойств. Другая часть образцов имплантировалась экспериментальным животным. Сроки имплантации составили 2 недели, 1 и 2 месяца. После выведения животных из эксперимента производилось гистологическое исследование образцов. Результаты. Установлено, что ксеноперикардиальная пластина, обработанная модифицированным методом, обладает более высоким модулем упругости, большей прочностью и меньшей растяжимостью, в отличие от материала, обработанным запатентованным химико-ферментативным методом. Повышение прочности и упругости, но снижение растяжимости образцов экспериментальной группы связано с обработкой глутаровым альдегидом в более высокой концентрации. В связи с этим биодеградация и биоинтеграция в образцах, подвергшихся стандартной обработке, активно выявляются уже в конце первого месяца после имплантации, в отличие от ксеноперикарда, обработанного модифицированным способом, у которого данные процессы проявляются к концу второго месяца. Заключение . Изучение деформативно-прочностных свойств и микроморфологии ксеноперикардиальной пластины на разных этапах эксперимента подтверждает, что модернизированный метод химико-ферментативной обработки ксеноперикарда позволяет создать биоматериал, обладающий лучшими упруго-эластическими характеристиками и характеризующийся более низкой скоростью биорезорбции и замещения собственной соединительной тканью реципиента.

Ключевые слова

Ксеноперикард, тканевая инженерия, химико-ферментативная обработка, биорезорбция, механические свойства

Введение

О.В. Калмин - ФГБОУ ВПО Пензенский государственный университет Минобрнауки России, кафедра анатомии человека, заведующий кафедрой, доктор медицинских наук, профессор; А.А. Венедиктов - Общество с ограниченной ответственностью «Кардиоплант»; Д В. Никишин - ФГБОУ ВПО Пензенский государственный университет Минобрнауки России, кафедра анатомии человека, доцент, кандидат медицинских наук; Л.В. Живаева - Общество с ограниченной ответственностью «Кардиоплант».

На современном этапе развития в реконструктивной медицине одной из наиболее актуальных является проблема подбора материалов для проведения реконструктивных хирургических манипуляций.

Хорошо известно, что «идеальный» трансплантат должен отвечать следующим требованиям: не приводить к воспалительной реакции; не оказывать токсического и иммуногенного действия; должен сохранять заявленные свойства как на этапе хранения, так и в организме, в который он был имплантирован; обладать способностью к физиологической деградации с образованием безопасных продуктов распада; обладать необходимой скоростью деградации, соответствующей процессам образования новой соединительной ткани; давать возможность нанесения биологически активных веществ на его поверхность; должен обладать эффективной и универсальной возможностью стерилизации; иметь длительные сроки хранения.

Наиболее часто в клинической медицине для трансплантации используют следующие основные виды материалов: аутотрансплантаты, аллотрансплантаты и синтетические материалы.

Аутотрансплантаты - это собственные ткани организма пациента. Этот материал имеет значительный плюс, он высоко биосовместим, но при проведении хирургических манипуляций с его использованием врачу приходится забирать материал и, как следствие, травмировать пациента, что увеличивает период реабилитации пациента .

Аллотрансплантаты - это ткани и органы, взятые от донора (человека). В качестве донора может выступать трупный материал. Данный материал труднодоступен, т.к. в Российской Федерации практически отсутствуют банки с алломатериалами. При этом такой материал может нести в себе риск заражения различными инфекциями, что является недопустимым в клинической медицине .

Синтетические материалы широко распространены в практической медицине, имеют относительно небольшую стоимость, но обладают малым уровнем биоинтеграции и довольно часто отторгаются .

Ксенотрансплантаты - это ткани и органы, которые взяты от животных. Их использование началось еще в конце XX века, однако они редко использовались из-за несовершенной методики изготовления ксеноматериала: оставшиеся в материале клетки запускали иммунный ответ, что способствовало отторжению имплантатов.

Основной причиной антигенности являются клетки ксеноматериала, а также глизоамингликаны. Именно поэтому в процессе подготовки необходимо разрушить клетки и вывести их из материала. Суть наиболее распространенного метода обработки ксеноперикарда, использующегося на данный момент (Патент на изобретение РФ № 2197818 от 28.10.2008 г.), состоит в том, что фермент разрушает носители антигенности, а вследствие обработки ткани гипертоническими растворами хлорида натрия фрагменты клеток удаляются из материала. При этом волокна соединительной ткани остаются незатронутыми и сохраняют свою структуру, а дальнейшая обработка глутаровым альдегидом превращает ткань ксеноматериала в биополимер. Однако данный метод не лишен недостатков и требует дальнейшего развития и оптимизации.

Цель

Целью настоящего исследования явилась разработка метода химико-ферментативной обработки ксеноперикарда с целью получения нового материала с низкой биорезорбцией.

Материал и методы

Взятие ксеноперикарда производилось не позднее 20 минут с момента забоя животного. Полученный перикард погружался в физиологический раствор и доставлялся в лабораторию для дальнейшей обработки. Образцы были разделены на 2 группы: опытную и контрольную. В каждой группе исследовалось по 20 образцов ксеноперикарда.

Контрольная группа была обработана стандартным методом (Патент РФ № 2197818 от 28.10.2008 г.). Опытную группу образцов ксеноперикарда подвергали действию протеолитического фермента при различных режимах: изменяли время обработки, концентрацию протеолитического фермента, температуру при обработке, уровень рН, а также концентрацию сшивающего агента, в качестве которого служил раствор глутарового альдегида. Подобная модель ткани, будучи относительно «сильно зашитой», в теории должна обладать пониженной скоростью биоразложения. В конце обработки ксеноперикарда проводился гистологический контроль материала на наличие клеточных элементов и сохранность коллагеновых и эластических волокон ксеноперикарда.

На половине образцов из каждой группы изучали деформативно-прочностные свойства биоматериала. Исследование проводили на испытательной машине INSTRON-5944 BIO PULS, при этом изучались: максимальная нагрузка, максимальная относительная деформация, модуль упругости, напряжение при растяжении при максимальной нагрузке. Во время измерений образцы смачивались в физиологическом растворе.

Оставшиеся 10 образцов из каждой группы имплантировали экспериментальным животным. При проведении эксперимента соблюдались положения Европейской Конвенции по защите экспериментальных животных (1986 г.). В качестве экспериментальных животных выступали белые крысы породы Wistar массой до 260 г. Экспериментальных животных содержали на обычной диете. Экспериментальную модель создавали путем имплантации образцов материалов животным под кожу в область межлопаточного пространства. Операция проводилась в условиях стерильности под масочным эфирным наркозом. Подкожные полости формировали тупым способом с помощью стерильного шпателя. Разрез ушивали рассасывающейся нитью. Срок имплантации составил 2 недели, 1 месяц и 2 месяца. По истечении сроков образцы из каждой экспериментальной группы извлекали и производили гистологический анализ материала. Образцы тканей фиксировали в нейтральном 10%-ном формалине, проводили через батарею спиртов возрастающей концентрации и заливали в парафин. Парафиновые срезы толщиной 5-7 мкм окрашивали гематоксилином-эозином и по методу Вейгерта-Ван-Гизона. Используя микроскоп с цифровой фото насадкой, разрешением 7 мегапикселей с каждого гистологического препарата было получено по три фотографии. На микрофотографиях изучали: состояние коллагеновых и эластических волокон; наличие и характер клеточных элементов; наличие новообразованных кровеносных сосудов; явления биоинтеграции и биодеградации; наличие и степень воспалительной реакции.

Результаты

Исследование деформативно-прочностных свойств. Исследование выявило, что образцы ксеноперикардиальной пластины, обработанные запатентованным и экспериментальным методами, имеют различные деформативно-прочностные свойства (табл. 1).

Модуль упругости (модуль Юнга) пластин ксеноперикарда экспериментальной группы был выше в 1,52 раза, чем в контрольной группе. Наоборот, максимальная относительная деформация образцов экспериментальной группы была ниже в 1,32 раза по сравнению с контрольной. Образцы экспериментальной группы обладали более значительной прочностью по сравнению с контрольной группой, прошедшей запатентованную обработку (в 1,36 раза). Повышение прочности и упругости, но снижение растяжимости образцов экспериментальной группы связано с обработкой глутаровым альдегидом в более высокой концентрации. В результате такой обработки происходит образование большего количества поперечных сшивок между коллагеновыми волокнами. Вследствие этого коллагеновая сеть становилась более плотной, а весь ксеноматериал становится более прочным и упругим, но менее растяжимым.

Значение напряжения при максимальной нагрузке в контрольной группе незначительно отличалось от аналогичного показателя экспериментальной группы. Следовательно, такой вид модификации ксеноперикардиальной пластины не оказывает сильного влияния на распределение сил между волокнами при приложении нагрузки в виде одноосного растяжения.

Микроскопическое исследование.

1. Обработка ксеноперикарда стандартным методом. При гистологическом исследовании контрольных образцов ксеноперикарда, прошедших стандартную обработку, было установлено, что при окраске гематоксилином и эозином клеточные элементы не выявлялись; при окраске по методу Вейгерта-Ван-Гизона, несмотря на обработку ксеноперикарда агрессивными веществами и разрушение клеточных элементов, состояние эластических и коллагеновых волокон оставалось без изменений.

При исследовании ксеноперикарда на 14-е сутки после имплантации при окраске гематоксилином и эозином отмечались было установлено, что в 2 образцах имелась слабо выраженная лимфогистиоцитарная инфильтрация (в среднем на 2/3 от общей толщины ксеноперикардиальной пластины) с включением эпителиоидных клеток и клеток фибропластического ряда, в 1 образце - умеренно выраженная лимфогистиоцитарная инфильтрация. Вокруг имплантированных образцов ксеноперикарда сохранялась умеренная клеточная инфильтрация, наблюдалось образование грануляционной ткани с единичными новообразованными сосудами (рис. 1).

Рис. 1. Контрольные образцы ксеноперикарда (а - ксеноперикард, обработанный стандартным методом, окраска гематоксилином-эозином, х200; б - ксеноперикард, обработанный стандартным методом, окраска по Вейгерту-Ван-Гизону, х400; в - ксеноперикард, обработанный модифицированным методом, окраска гематоксилином-эозином, х200; г - ксеноперикард, обработанный модифицированным методом, окраска по Вейгерту-Ван-Гизону, х400)

При анализе гистологических препаратов, окрашенных по Вейгерту-Ван-Гизону, выявлено частичное разрушение коллагеновых и эластических волокон, что свидетельствует об активных процессах биодеградации исследуемого фрагмента ксеноперикарда.

К концу первого месяца эксперимента в местах прилегания трансплантата к тканям реципиента отмечались выраженные пролиферативные процессы. Ксеноперикардиальная пластина имела однородную структуру, по наружной поверхности была инфильтрирована лимфоцитами и гистиоцитами. Пластина была окружена выраженным инфильтрационным валом. В составе клеточного инфильтрата встречались плазматические клетки, лимфоциты, гистиоциты, клетки фибробластического ряда. В области контакта с материалом преобладают лимфоциты и гистиоциты, на периферии грануляционного вала - пролиферирующие фибробласты и очаги новообразованного коллагена. В зоне вокруг ксеноперикарда определялись новообразованные кровеносные сосуды. При окраске по Вейгерту-Ван-Гизону выявлялись формирующиеся собственные коллагеновые и эластические волокна.

Через 2 месяца после начала эксперимента на поверхности материала отмечались явления биодеградации. Было обнаружено практически полное врастание собственной соединительной ткани и новообразованных сосудов, значительное уменьшение количества лимфоцитов и макрофагов в инфильтрате. Фибробласты активно синтезировали соединительнотканный каркас вокруг трансплантата. При окраске по Вейгерту-Ван-Гизону определялось большое количество новообразованных собственных коллагеновых и эластических волокон. Подобные изменения свидетельствовали об активном процессе биодеградации ксеноперикардиальной пластины и интеграции в нее собственной соединительной ткани с дальнейшим полным замещением имплантата (рис. 2).

Рис. 2. Ксеноперикард, обработанный стандартным методом, (а - 14-е сутки, окраска гематоксилином-эозином, х200, б - 14-е сутки, окраска по Вейгерту-Ван-Гизону, х400; в - 30-е сутки, окраска гематоксилином-эозином, х200; г - 30-е сутки, окраска по Вейгерту-Ван-Гизону, х400; д - 60-е сутки, окраска гематоксилином-эозином, х200; е - 60-е сутки, окраска по Вейгерту-Ван-Гизону, х400)

2 . Обработка ксеноперикарда модифицированным методом. При гистологическом исследовании контрольных образцов ксеноперикарда, обработанных модифицированным методом, было выявлено, что при окраске гематоксилином-эозином клеточные элементы не выявлялись; при окраске по Вейгерту-Ван-Гизону состояние эластических волокон и коллагеновых волокон оставалось без изменений, но они имели более рыхлое пространственное расположение.

При гистологическом исследовании ксеноперикарда на 14-е сутки в образцах при окраске гематоксилином-эозином выявлялась умеренная лимфогистиоцитарная инфильтрация: в одном образце отмечались процессы инкапсуляции, в остальных образцах лейкоциты проникали на 1/3 от общей толщины пластины.

При анализе препаратов, окрашенных по Вейгерту-Ван-Гизону, отмечалось частичное разрушение коллагеновых и эластических волокон на всю глубину лимфогистиоцитарной инфильтрации, а в толще ксеноперикардиальной пластины наблюдались коллагеновые и эластические волокна без изменений, что говорит о слабо активных процессах биодеградации исследуемого объекта.

К концу 1-го месяца эксперимента в тканевом ложе трансплантата отмечаются выраженные пролиферативные процессы. Материал трансплантата имел однородную структуру, по поверхности был инфильтрирован лимфоцитами и гистиоцитами. Трансплантат был окружен выраженным инфильтрационным валом. В составе клеточного инфильтрата выявлялись лимфоциты, гистиоциты, плазматические клетки, клетки фибробластического ряда. В области контакта собственных тканей с материалом имплантата преобладали лимфоциты и гистиоциты, по периферии грануляционного вала - пролиферирующие фибробласты и очаги новообразованного коллагена. В реактивной зоне вокруг ксеноперикарда выявлялись новообразованные кровеносные сосуды. При окраске по Вейгерту-Ван-Гизону были найдены формирующиеся собственные коллагеновые и эластические волокна.

Через 60 суток обнаруживались явления биодеградации материала на наружной его поверхности, было выявлено практически полное прорастание в пластину собственной соединительной ткани и новообразованных сосудов. Отмечалось значительное уменьшение количества лимфоцитов и макрофагов в воспалительном инфильтрате. Пролиферирующие фибробласты активно формировали соединительнотканный каркас вокруг трансплантата.

При окраске по Вейгерту-Ван-Гизону выявлялось значительное количество собственных коллагеновых и эластических волокон. Выявленные тканевые изменения подтверждали наличие активного процесса биодеградации ксеноперикарда и интеграции в него собственной соединительной ткани с последующим замещением ксеноперикарда (рис. 3).

Рис. 3. Ксеноперикард, обработанный модифицированным методом (а - 14-е сутки, окраска гематоксилином-эозином, х200; б - 14-е сутки, окраска по Вейгерту-Ван-Гизону, х400; в - 30-е сутки, окраска гематоксилином-эозином, х200; г - 30-е сутки, окраска по Вейгерту-Ван-Гизону, х400; д - 60-е сутки, окраска гематоксилином-эозином, х200; е - 60-е сутки, окраска по Вейгерту-Ван-Гизону, х400)

Обсуждение

Полученные в ходе проведенных экспериментальных исследований данные показывают, что ксеноперикардиальная пластина, обработанная модифицированным методом, обладает более высоким модулем упругости, большей прочностью и меньшей растяжимостью, в отличие от материала, обработанным запатентованным химико-ферментативным методом, меньше деформируется. Повышение прочности и упругости, но снижение растяжимости образцов экспериментальной группы связано с обработкой глутаровым альдегидом в более высокой концентрации. В результате такой обработки происходит образование большего количества поперечных сшивок между коллагеновыми волокнами.

В связи с этим биодеградация и биоинтеграция в образцах, подвергшихся стандартной обработке, активно выявляются уже в конце первого месяца после имплантации, в отличие от ксеноперикарда, обработанного модифицированным способом, у которого данные процессы проявляются к концу второго месяца. Полученные данные подтверждают довольно высокую эффективность применения модифицированной ксеноперикардиальной пластины в реконструктивных операциях, когда необходимо длительное сохранение механической прочности трансплантата.

Заключение

Изучение деформативно-прочностных свойств и микроморфологии ксеноперикардиальной пластины на разных этапах эксперимента подтверждает, что модернизированный метод химико-ферментативной обработки ксеноперикарда позволяет создать биоматериал, обладающий лучшими упруго-эластическими характеристиками и характеризующийся более низкой скоростью биорезорбции и замещения собственной соединительной тканью реципиента. Результаты исследования позволяют предположить большую эффективность применения ксеноперикардиального имплантата, обработанного модифицированным методом, для восстановления соединительной ткани реципиента. Эти ксеноперикардиальные пластины могут применяться как самостоятельный пластический материал для использования в реконструктивных операциях, требующих имплантаты с указанными свойствами, так и в качестве матрицы для нанесения стволовых клеток, используемых в генной инженерии.

Конфликт интересов. Работа выполнена в рамках приоритетного направления научно-исследовательской деятельности Пензенского государственного университета на 2011-2015 годы № 4 «Биомедицинский кластер».

Литература

  1. Сравнительный анализ использования аутотрансплантата из связки надколенника и учетверенного сухожильного трансплантата m. semitendinosus и m.gracilis для пластики ПКС // VIII конгресс Российского артроскопического общества: программа и тезисы / Д.С. Афанасьев, А.В. Скороглядов, С.С. Копенкин, А.Б. Бут-Гусаим, А.В. Зинченко, В.Ю. Розаев. СПб.: Изд-во «Человек и его здоровье», 2009. С. 104.
  2. Батпенов Н.Д., Баймагамбетов Ш.А., Раймагамбетов Е.К. Реконструкция передней крестообразной связки свободным аутосухожилием связки надколенника // VIII конгресс Российского артроскопического общества: программа и тезисы. СПб.: Изд-во «Человек и его здоровье», 2009. С. 104.
  3. Кузнецов И.А. Артроскопическая аутопластика передней крестообразной связки с использованием сухожилия полусухожильной мышцы // Сборник материалов зимнего Всероссийского симпозиума «Коленный и плечевой сустав - XXI век». М., 2000. С. 95-97.
  4. Демичев Н.П. Сухожильная гомопластика в реконструктивной хирургии. Ростов-на-Дону: Изд-во Рост. ун-та, 1970. 102 с.
  5. Кузнецов И.А., Волоховский H.H., Рябинин М.В. Применение аллотрансплантатов при артроскопической реконструкции ПКС коленного сустава // Сборник материалов 2-го конгресса РАО. М., 1997. С. 23.
  6. Кузьмина Ю.О., Королев А.В., Дедов С.Ю. Анализ осложнений, возникающих после артроскопической пластики передней крестообразной связки аллотрансплантатом из связки надколенник // РУДН, ГКБ № 31. М., 2004. С. 56.
  7. Burri C. Grundlagendes Kniebandersatzesdurch Kohlenstoff // Unfallheilkunde. 1980. Bd. 83. S. 208-213.
  8. Klein W. Die arthroskopis chevordere Kreuzbandplastikmit Semitendinosuss chlinge, verstaerktdurch Kennedy-LAD // Arthroskopie. 1990. Bd. 3. S. 7-14.
  9. 0

    Ваша оценка: Нет

Тема: Изучение свойств ткани.

Обучающая цель:

Научить делать правильный выбор ткани на изделие;

Способствовать развитию умения определять свойства ткани.

Воспитательная цель:

Воспитание культуры поведения на уроке;

Воспитание ответственного поведения в жизни;

Развивающая цель:

Развитие творческого подхода к заданной цели;

Развитие аналитических способностей (анализ, сравнение);

Развитие творческих способностей обучающихся.

Требуемая IT подготовка

При подготовке использованы средства Pow e r Point для создания презентаций, Microsoft Word для подготовки приложений, образцов составления устного выступления.

В процессе подготовки к уроку использовались ресурсы: компьютерные программные средства - Microsoft Word , материалы интернет-ресурсов.

Оборудование и материалы:

Презентация Pow e r Point «Свойства ткани», образцы ткани, ножницы, емкость с водой, округлая сфера (глобус).

Задачи урока:

    Учится применять их при выборе ткани.

Ход урока

    Организационный момент. Приветствие.

Отметить присутствующих и отсутствующих учеников на уроке.

2. Изучение новой темы. Введение.

Учитель на доске пишет словосочетание «ВЫБОР ТКАНИ» и задает вопрос: «Какие ассоциации возникают у вас с этим словосочетанием?».

Ответы учеников: «Для чего. Для кого. Из чего. Где купить».

Учитель: Из этого мы можем сделать ВЫВОД, что прежде чем выбрать ткань, необходимо подготовиться к этому процессу. Здесь нужны определенные знания. А если мы сделаем не правильный выбор, то в итоге, изделие не будет отвечать требованиям.

Так какая же ЦЕЛЬ стоит перед вами?

Ученики: Научиться делать правильный выбор ткани на изделие.

Учитель: Для этого нам необходимо знать характер, свойства ткани.

Задачи урока:

    Познакомится со свойствами ткани.

    Научится их применять при выборе ткани.

Учитель включает презентацию:

1 слайд: Свойства ткани

2 слайд: В природе существует три основных вида свойств:

Физико-механические, гигиенические, технологические.

3 слайд: К физико-механическим относятся такие свойства, как прочность, сминаемость и драпируемость.

Давайте разберем подробней каждое свойство.

4 слайд: Устойчивость ткани к стирке, воздействию солнечных лучей, к трению, к растяжению.

Устойчивость ткани к стирке – это когда ткань после стирки не потеряла свою форму и цвет.

Устойчивость ткани к воздействию солнечных лучей – ткань считается прочной, если при долгом нахождении на солнце не потеряла свой цвет, т.е. не выгорела.

Устойчивость ткани к трению - любая одежда, которую мы носим постоянно, соприкасается с различными поверхностями, после чего могут образовываться потертости и катышки.

Устойчивость ткани к растяжению – хороший пример с детскими х/б колготками, которые очень быстро теряют свою форму и сильно растягиваются в коленках.

Вывод:

Вопрос учителя: «Скажите, девочки, в какой ситуации мы сталкиваемся с этим свойством?».

Ответ учеников: При стирке шерстяных вещей. Они обладают малой устойчивостью к стирке.

5 слайд: Сминаемость- свойство ткани сминаться.

Практический эксперимент. Раздать два образца ткани. Ученики загибают кончик образцов и держат 5 – 10 секунд. Затем разгибают и определяют сминаемость каждого образца: высокая или низкая сминаемость.

Вывод:

Вопрос учителя: Скажите, малосминаемость – это хорошо или плохо, в каких случаях мы учитываем сминаемость ткани?

(Привести пример с юбкой – карандаш, деловой стиль).

6 слайд: Драпируемость – это свойство ткани под собственным весом образовывать складки.

Практический эксперимент. Необходимо взять два глобуса и на каждый поместить образец ткани разного качества: с высокой и низкой драпируемостью.

Ученики сравнивают какая ткань способна образовать больше складок, а какая наоборот.

Вопрос учителя: В каких случаях мы можем применить это свойство?

(Привести пример со шторами, ламбрекенами, широкими юбками).

Повторение:

7 слайд: К гигиеническим свойствам относятся: гигроскопичность, пылеемкость, теплозащитность.

8 слайд: Гигроскопичность – это свойство ткани впитывать влагу выделяемую телом человека и выпускать ее в окружающую среду.

Вопрос учителя: Какие ассоциации возникают у вас с этой картинкой?

Ответ учеников: на физкультуру одеваем одежду из натуральных тканей, чтоб телу было комфортно и легко дышалось.

Вопрос учителя: (Указать на картинку) А если это не натуральная ткань, а синтетическая куда пойдут стрелочки?...

Практический эксперимент: Взять два образца ткани и опустить в воду. Сравнить какой образец обладает высокой или низкой гигроскопичностью.

Вывод:

Вопрос учителя: Какой же вывод мы можем сделать, познакомившись с этим свойством?

Ответ учеников: Одежда ближе к телу должна обладать высокой гигроскопичностью, чтобы телу было комфортно.

9 слайд: Пылеемкость – это свойство ткани задерживать пыль на своей поверхности.

Вопрос учителя: Скажите, от чего же зависит пылеемкость?

Ответ учеников: От поверхности. Если поверхность ткани гладкая, то пыль с нее легко слетает, а если шероховатая, то ткань способна накопить в себе очень много пыли.

Учитель: Поднять двух девочек и на их одежде определить какая обладает высокой или малой пылеемкостью.

Как же можно бороться с этим? Да, просто, чаще стирать и чистить изделие.

10 слайд: Теплозащитность – свойство ткани удерживать тепло выделяемое телом человека.

Учитель: Это свойство не требует объяснений. Скажите, какие ткани обладают высокой теплозащитностью, а какие малой?

Вопрос учителя: В каком случае мы можем применить это свойство?

(привести пример с шерстяным жакетом или юбкой для зимнего периода).

11 слайд: К технологическим свойствам относятся: скольжение, осыпаемость нитей, усадка.

12 слайд : Осыпаемость нитей на швах – это выпадение нитей из срезов ткани.

Практический эксперимент: берем два образца ткани и пытаемся выдернуть нитки из срезов ткани. Сравнить образцы. Если нити легко удаляются, то ткань обладает высокой осыпаемостью, а если необходимо приложить усилие, то ткань обладает средней или малой осыпаемостью.

Вывод:

Вопрос учителя: Так при какой работе мы можем столкнуться с этим свойством?

Ответ ученика: При раскрое ткани.

Учитель: Правильно. Значит когда мы раскраиваем ткань, имеющую высокую осыпаемость, то мы припуски на швы даем несколько больше чем обычно.

13 слайд: Усадка – это свойство ткани уменьшаться в размерах после влажно-тепловой обработки.

Зрительный эксперимент: Я сама провела эксперимент взяла кусочек ткани из натуральных волокон произвела ВТО с горячим утюгом, что привело к изменению размеров этого кусочка ткани. Мы знаем, что изделия из натуральных волокон «садятся» после стирки.

Вопрос учителя: Если мы решили шить блузку из хлопчатобумажной ткани, о чем мы задумаемся?

Ответ ученика: Что же делать, чтоб избежать усадки?

Учитель: Есть такой термин в технологии «декатировка» ткани – это отпаривание ткани горячим паром перед раскроем.

Вывод:

Вывод напрашивается сам по себе. Зная об этом свойстве, мы правильно подготовим ткань к раскрою.

14 слайд: Скольжение – это свойство ткани сдвигаться во время раскроя.

Практический эксперимент: У вас на столе лежат два образца ткани и ножницы. Сложите ткань пополам и попробуйте разрезать.

Вопрос учителя: Какие трудности возникли при разрезании?

Ответ ученика: Шелковый образец скользит при разрезании и доставляет трудности,

а хлопчатобумажный хорошо разрезался.

Вывод: При выборе ткани с высокой степенью скольжения, нужно быть готовым к трудностям при обработке.

Например, при раскрое лучше закалывать булавками, резать острыми ножницами.

Контроль

Мы с вами изучили различные свойства ткани. Давайте проведем небольшое тестирование.

Учитель раздает карточки с вопросами. Ученик должен вычеркнуть лишние свойства. За каждый правильный ответ даем 1 балл: 7-9 баллов оценка «5»; 5-7 баллов оценка «4»; 2-4 балла оценка «3» .

Физико-механические

    Прочность

    Усадка

    Осыпаемость

    Сминаемость

    Драпируемость

    Гигроскопичность

Гигиенические

    Прочность

    Теплозащитность

    Гигроскопичность

    Пылеемкость

    Драпируемость

    Сминаемость

Технологические

    Скольжение

    Драпируемость

    Прочность

    Осыпаемость

    Усадка

    Гигроскопичность

Подведение итогов урока. Рефлексия.

Слово учителя: Девочки, в начале урока мы с вами ставили две задачи. Давайте вспомним какие:

    Изучить свойства ткани

    Учиться применять их на практике.

Вопрос учителя : По вашему мнению, мы выполнили задачи урока? Вам понравился урок? Сформулируйте свой ответ, начиная со слова «Я …».

Физико-механические

    Прочность

    Усадка

    Осыпаемость

    Сминаемость

    Драпируемость

    Гигроскопичность

Гигиенические

    Прочность

    Теплозащитность

    Гигроскопичность

    Пылеемкость

    Драпируемость

    Сминаемость

Технологические

    Скольжение

    Драпируемость

    Прочность

    Осыпаемость

    Усадка

    Гигроскопичность

Физико-механические

    Прочность

    Усадка

    Осыпаемость

    Сминаемость

    Драпируемость

    Гигроскопичность

Гигиенические

    Прочность

    Теплозащитность

    Гигроскопичность

    Пылеемкость

    Драпируемость

    Сминаемость

Технологические

    Скольжение

    Драпируемость

    Прочность

    Осыпаемость

    Усадка

    Гигроскопичность

Физико-механические

    Прочность

    Усадка

    Осыпаемость

    Сминаемость

    Драпируемость

    Гигроскопичность

Гигиенические

    Прочность

    Теплозащитность

    Гигроскопичность

    Пылеемкость

    Драпируемость

    Сминаемость

Технологические

    Скольжение

    Драпируемость

    Прочность

    Осыпаемость

    Усадка

    Гигроскопичность

Физико-механические

    Прочность

    Усадка

    Осыпаемость

    Сминаемость

    Драпируемость

    Гигроскопичность

Гигиенические

    Прочность

    Теплозащитность

    Гигроскопичность

    Пылеемкость

    Драпируемость

    Сминаемость

Технологические

    Скольжение

    Драпируемость

    Прочность

    Осыпаемость

    Усадка

    Гигроскопичность

2-07-2011, 03:29

Описание

Экспериментальные исследования | Испытательный стенд для исследования вязкопластических свойств биологических тканей

Учреждение Российской академии медицинских наук НИИ глазных болезней РАМН, Москва; кафедра офтальмологии Первого Московского государственного медицинского университета им. И. М. Сеченова

Представлены результаты разработки оригинального испытательного стенда для исследования вязкопластических свойств биологических тканей. Специальная программа обеспечивает возможность построения графика, отражающего усилия в испытуемом материале. При исследовании изолированных хрусталиков, удаленных экстракапсулярным методом, выявлена высокая корреляция между акустической плотностью и вязкопластическими свойствами вещества хрусталика.

В последние годы в офтальмологии как в научных исследованиях, так и в клинической практике достаточно широко придерживаются подходов, предполагающих активное изучение биомеханических свойств различных анатомических структур. Энциклопедическое определение трактует биомеханику как "раздел биофизики, в котором рассматривают механические свойства тканей и органов, а также механические явления, происходящие в живых организмах в процессе их жизнедеятельности". Данное определение может быть дополнено важным тезисом: "...в том числе в результате заболеваний, а также применения различных методов диагностики и лечения".

Анализ данных литературы свидетельствует о том, что процесс изучения биомеханических свойств структур глазного яблока развивается в трех основных направлениях: экспериментальные исследования, математическое моделирование и прижизненная оценка .

Объектами экспериментальных исследований могут являться удаляемые в ходе хирургических вмешательств анатомические структуры (например, роговица, хрусталик) или их фрагменты, кадаверные изолированные глаза и глаза экспериментальных животных (чаще кролика). Отсутствие процессов репарации в удаленных тканях и кадаверных глазах, возможные постмортальные изменения последних, а также известные различия в анатомическом строении глаз человека и кролика не позволяют оперировать абсолютными значениями различных показателей, характеризующих биомеханические свойства тканей.

Тем не менее к различным вариантам экспериментального изучения биомеханических свойств структур глазного яблока до сих пор широко прибегают в научных целях. Так, при исследовании удаленных тканей возможно выявление корреляционной зависимости между экспериментальными данными и результатами клинических тестов, предпринимаемых для оценки каких-либо биомеханических показателей.

В эксперименте на кадаверных глазах и глазах кролика в сравнительном аспекте оценивают как исходные биомеханические свойства, так и их изменения в результате моделирования различных заболеваний или каких-либо вмешательств (хирургических, лазерных и т. д.). При этом очевидно, что в таких экспериментальных исследованиях могут быть использованы только относительные показатели для оценки наступающих изменений биомеханических свойств. Этот тезис подтверждается и существенной вариабельностью экспериментально полученных в различных исследованиях показателей, характеризующих биомеханические свойства роговицы: модуля Юнга (Е); коэффициента Пуассона (u); прочности (o); запаса деформативной способности (z) и т. д.

Еще одно преимущество экспериментального изучения "биомеханики" заключается в отсутствии ограничений на применяемые методы и подходы, выбор которых в основном лимитирован только современным научно-техническим развитием.

Алгоритм экспериментального исследования биомеханических свойств биологических тканей включает три основных этапа :

1) дозированное механическое воздействие на образец;
2) изменение физического состояния образца (деформация, частичное или полное разрушение);
3) обработка полученных результатов.

Различные варианты экспериментального исследования биомеханических свойств структур и тканей глаза, предполагающие использование описанного алгоритма, объединяют термином "офтальмомеханография ".

К серийно выпускаемым приборам, обеспечивающим возможность проведения механографических тестов, относится испытательное устройство "Instron" - достаточно дорогостоящий и сложный в эксплуатации прибор. Указанная установка позволяет оценивать деформацию образца в зависимости от прилагаемого к нему усилия.

Этот подход весьма удобен для изучения упругих и вязкоупругих свойств тканей, например роговицы, однако плохо позволяет описывать необратимые деформации испытуемого объекта. Последнее обстоятельство приобретает особое значение при оценке биомеханических свойств таких "пластичных" внутриглазных структур, как хрусталик и стекловидное тело.

Предлагаемый испытательный стенд (рис. 1) предназначен для экспериментальных исследований и позволяет проводить количественную оценку вязкопластических и хрупких свойств биологических тканей.

1) гидравлическая система подачи испытательного инструмента (плунжера) с программируемой постоянной скоростью подачи;

2) система оценки усилия, передаваемого на испытуемый образец.

Оба модуля смонтированы на единой станине с бинокулярным микроскопом, обеспечивающим визуальный микроконтроль за испытуемым образцом.

Принципиальная схема стенда включает следующие основные узлы (рис. 2):

1 - нагнетательная система для гидравлической подачи плунжера с постоянной программируемой скоростью (в разработанном устройстве использован серийно выпускаемый инфузомат для дозированных внутривенных вливаний);

2 - оптическая система микроконтроля положения плунжера;

3 - система грубой регулировки положения плунжера;

4 - гидравлический привод плунжера;

5 - система количественной оценки усилия, передаваемого на испытуемый образец (на цифровых весах высокой точности);

6 - испытательный инструмент (плунжер), система фиксации предусматривает возможность применения плунжера с различной конфигурацией рабочей части;

7 - форма для фиксации испытуемого образца;

8 - персональный компьютер с программой для обработки результатов испытаний.

Гидравлическая система подачи плунжера позволяет осуществлять поступательное движение испытательного инструмента со скоростью в диапазоне от 0,06 до 30 мм/мин включительно. По сравнению с прямой механической подачей применение "гидравлики" делает систему более демпфированной и практически исключает избыточное инерционное воздействие инструмента в момент разгрузки напряжения при локальном разрушении ткани.

Система оценки усилия, передаваемого на образец, позволяет 5 раз в секунду получать данные с разрешением 0,02 гс (предельное оцениваемое усилие составляет 300 гс). Обработку данных обеспечивает персональный компьютер. Специальная программа позволяет строить график разрушающего усилия в материале по мере подачи плунжера, в котором данные по оси абсцисс соответствуют величине разрушающего усилия (в грамм-силе - гс), а по оси ординат - степень погружения плунжера в испытуемый образец (в микрометрах - мкм).

Предварительная оценка работоспособности предлагаемого устройства была проведена в рамках научного исследования, касающегося изучения возможностей применения пространственного ультразвукового метода для оценки различных параметров хрусталика, в частности его акустической плотности. При анализе результатов операции ультразвуковой факоэмульсификации по поводу катаракты были получены данные о корреляции акустической плотности хрусталика с "кумулятивной" энергией ультразвука (англ. Cumulative Dissipated Energy), затраченной в ходе факоэмульсификации.

Хотя эти данные в известной степени носили косвенный характер, тем не менее они подтверждали возможность предоперационной оценки плотности вещества хрусталика пространственным ультразвуковым методом. Прямые же доказательства "работоспособности" метода можно было получить при сравнении показателей акустической плотности и биомеханических свойств хрусталика.

В связи с этим 9 хрусталиков, удаленных экстракапсулярным методом по поводу катаракты, были подвергнуты механографическим испытаниям. В ходе дооперационного ультразвукового исследования проводили сравнительный денситометрический анализ ядерных, передних и задних кортикальных слоев хрусталика с определением так называемой суммарной ультразвуковой или акустической плотности (в условных единицах - у. е.) на основе двухмерных тканевых гистограмм. До проведения испытаний образцы хранили в сбалансированном растворе при температурном режиме порядка 5-7°С. Рабочая часть плунжера представляла собой полусферу площадью 0,25 мм2.

В ходе эксперимента для каждого из образцов были получены кривые разрушающего усилия, характеризующие вязкопластические свойства вещества хрусталика. В таблице для каждого испытанного образца представлены данные об акустической плотности (АП в у. е.) и показатель, полученный на основании анализа кривых и отражающий вязкопластические свойства образца - так называемая средняя вязкость (СВ в гс/мм2). Анализ данных таблицы свидетельствует о существенной зависимости между акустической плотностью хрусталика и его вязкопластическими свойствами (коэффициент корреляции 0,74; рис. 3). Исключение составляют результаты испытаний образца № 9, возможно, обусловленные локализацией помутнений хрусталика в основном в задних слоях.

Для наглядности на рис. 4 представлены графики, отражающие вязкопластические свойства условно "мягкого" и "жесткого" хрусталиков по данным ультразвукового пространственного исследования (АП 8,85 и 27,65 у. е. соответственно).

Полученные в эксперименте результаты позволяют сделать вывод о принципиальной возможности применения разработанного испытательного стенда для исследования вязкопластических свойств биологических тканей. В ближайшей перспективе в различных вариантах планируется изучение указанных свойств роговицы.

Статья из журнала: