Аналіз деформацій, напружень, біомеханічної взаємодії імплантату і м'язово-апоневротичних структур передньої черевної стінки людини при алопластиці з приводу її дефектів

Abstract

Мета роботи — провести аналіз деформацій, напружень і біомеханічної взаємодії імплантату і м’язово-апоневротичних структур передньої черевної стінки людини при алопластиці з приводу її дефектів. Матеріали і методи. Дослідження проведене за участю 29 здорових добровольців (аналіз руху і деформаційні зміни передньої черевної стінки під час максимального надування живота, основна група) і 27 пацієнтів, яким виконували лапароскопічні оперативні втручання (контрольна група) з інсуфляцією у черевну порожнину вуглекислого газу до тиску 12 мм рт. ст. Порівнювали механічні властивості м’язово-апоневротичних структур передньої черевної стінки людини з фізико-механічними властивостями імплантатів. Результати та обговорення. Виявлено такі зміни механічних властивостей тканин передньої черевної стінки: середні показники деформації у поздовжньому напрямку становили 6 % в основній групі та 12 % — у контрольній, деформації у поперечному напрямку — відповідно 3 і 8 %. Деформація у поздовжньому напрямку перевищувала таку в поперечному напрямку на 46 %, площа передньої черевної стінки — на 16 %. Модуль пружності тканин передньої черевної стінки у поздовжньому напрямку менший, ніж у поперечному, на 44 %. Максимальну міцність і жорсткість тканини мають поперек білої лінії, а найбільшу еластичність — уздовж. Висновки. Механічні властивості м’язово-апоневротичних структур передньої черевної стінки людини відрізняються у повздовжньому і поперечному напрямках. Функціональну взаємодію сітчастого імплантату з м’язово-апоневротичними структурами передньої черевної стінки необхідно моделювати шляхом порівняння їх біомеханічних властивостей.

Цель работы — провести анализ деформаций, напряжений и биомеханического взаимодействия имплантата и мышечно-апоневротических структур передней брюшной стенки человека при аллопластике по поводу ее дефектов. Материалы и методы. Исследование проведено у 29 здоровых добровольцев (анализ движения и деформационные изменения передней брюшной стенки во время максимального надувания живота, основная группа) и 27 пациентов, которым выполняли лапароскопические оперативные вмешательства (контрольная группа) с инсуфляцией в брюшную полость углекислого газа до давления 12 мм рт. ст. Сравнивали механические свойства мышечно-апоневротических структур передней брюшной стенки с физико-механическими свойствами имплантатов, применяемых в нашем хирургическом отделении. Результаты и обсуждение. Установлены следующие изменения механических свойств тканей передней брюшной стенки: средние показатели деформации в продольном направлении составили 6 % в основной группе и 12 % — в контрольной, деформации в поперечном направлении — соответственно 3 и 8 %. Деформация в продольном направлении превышала таковую в поперечном направлении на 46 %, площадь передней брюшной стенки — на 16 %. Модуль упругости тканей передней брюшной стенки в продольном направлении меньше, чем в поперечном, на 44 %. Максимальную прочность и жесткость ткани имеют поперек белой линии, а наибольшую эластичность — вдоль. Выводы. Механические свойства мышечно-апоневротических структур передней брюшной стенки у человека отличаются в продольном и поперечном направлениях. Функциональное взаимодействие сетчатого имплантата с мышечно-апоневротическими структурами передней брюшной стенки необходимо моделировать путем сравнения их биомеханических свойств.

The aim — to analyse the deformation, stress, biomechanical interaction between the implant and the muscular-aponeurotic structures of the human abdominal wall in defect repair alloplasty. Materials and methods. The study has been conducted on 29 healthy volunteers (the motion and deformation changes of anterior abdominal wall during maximum inflated belly were analysed, study group) and 27 patients who have undergone laparoscopic surgery (control group) with carbon dioxide insufflation into the abdominal cavity to 12 mm Hg pressure. We have compared the muscle-aponeurotic mechanical properties of anterior abdominal wall with physical and mechanical properties of implants used in surgical department. Results and discussion. The studies have shown the following mechanical properties changes of anterior abdominal wall tissues: average deformation indexes in the longitudinal direction amounted to 6 % in the main group and 12 % — in control; deformation in the transverse direction 3 % and 8 %, respectively. Deformation in the longitudinal direction was greater than in the transverse one on 46 %; anterior wall area — on 16 %. Anterior abdominal wall tissue elastic modulus in the longitudinal direction smaller than in the transverse one on 44 %. The maximum strength and rigidity had the white line transvers fibbers, and the greatest flexibility the longitudinal ones. Conclusions. Mechanical properties of muscle-aponeurotic anterior abdominal wall structures in humans differ in the longitudinal and transverse directions. Functional interactions between mesh implant and muscle-aponeurotic anterior abdominal wall structures is necessary to model by comparing their biomechanical properties.