CC BY
62
постепенное уменьшение толщины роговицы; возвращение к дооперационным значениям в обеих группах отмечалось к 1-му месяцу послеоперационного периода. Статистически значимых различий между группами во все сроки наблюдения не обнаружено (р>0,05).
В обеих исследуемых группах отмечалась тенденция к снижению плотности эндо-телиальных клеток. Значения абсолютной потери эндотелиальных клеток в отдаленные
сроки наблюдения при использовании систем «Оптимед» и А1соп 1пйпШ статистически значимо не различались (р>0,05) (табл. 2).
Выводы. Результаты проведенных экспериментальных и клинических исследований позволяют заключить, что метод факоэмуль-сификации с использованием новой гидродинамической схемы с имплантацией интраоку-лярной линзы является эффективным для восстановления зрения при катаракте.
Сведения об авторах статьи: Азнабаев Булат Маратович - д.м.н., профессор, зав. кафедрой офтальмологии с курсом ИПО ГБОУ ВПО БГМУ Минздрава России. Адрес: 450000, г. Уфа, ул. Ленина, 3. Тел./факс: (347) 223-24-21. Е-mail: [email protected]. Мухамадеев Тимур Рафаэльевич - к.м.н., доцент кафедры офтальмологии с курсом ИПО ГБОУ ВПО БГМУ Минздрава России. Адрес: 450000, г. Уфа, ул. Ленина, 3. Тел./факс: (347) 277-62-62. Е-mail: [email protected]. Бикчураев Дамир Ринатович - врач-офтальмолог офтальмологического отделения ГБУЗ АО «ГКБ №2 им. братьев Губи-ных». Адрес: 414057, г. Астрахань, ул. Кубанская, 1. Тел./факс: (8512) 65-61-87. Е-mail: [email protected]. Дибаев Тагир Ильдарович - младший научный сотрудник ЗАО «Оптимедсервис». Адрес: 450000, г. Уфа, ул. 50 лет СССР, 8. Тел./факс: (347) 277-60-60. Е-mail: [email protected].
Махмутов Вадим Фанирович - клинический ординатор кафедры офтальмологии с курсом ИПО ГБОУ ВПО БГМУ Минздрава России. Адрес: 450000, г. Уфа, ул. Ленина, 3. Тел./факс: (347) 277-62-62. Е-mail: [email protected].
ЛИТЕРАТУРА
1. Allen, D. Phacoemulsification. In: Ophthalmology, 3rd ed. Eds. Yanoff M., Duker J.S. / D. Allen - Mosby, 2008. - Chapter 5.7.
2. Fishkind, W.J. Evolution of ultrasound pumps and fluidics and ultrasound power: from standard coaxial towards the minimal incision possible in cataract surgery. In: Minimizing Incisions and Maximizing Outcomes in Cataract Surgery. Eds. Alio J. L., Fine I. H. / W.J. Fishkind - Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2010. - 319 p.
3. Seibel, B. Phacodynamics: mastering the tools and techniques of phacoemulsification surgery. 4th ed. / B. Seibel. - Thorofare, NJ: SLACK Incorporated, 2005. - 377 p.
4. Steinert, R.F. Cataract surgery, Third Edition / R.F. Steinert. - Elsevier Health Sciences, 2010. - 711 p.
5. Zacharias, J. Volume-based characterization of postocclusion surge / J. Zacharias, S. Zacharias // J. Cataract Refract. Surg. - 2005. -Vol. 31. - P. 1976-1982.
УДК 617.741-089.8:615.47
© Б.М. Азнабаев, Т.Р. Мухамадеев, И.М. Сафаров, С.Н. Сергеев, А.Ф. Самигуллина, 2014
Б.М. Азнабаев1, Т.Р. Мухамадеев1, И.М. Сафаров2, С.Н. Сергеев2, А.Ф. Самигуллина1 ХАРАКТЕРИСТИКА ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИ ФОРМООБРАЗОВАННЫХ КЕРАТОМОВ ИЗ СТАЛИ РАЗЛИЧНОЙ СТРУКТУРЫ
'ГБОУ ВПО «Башкирский государственный медицинский университет» Минздрава России, г. Уфа 2ФГБУН «Институт проблем сверхпластичности металлов РАН», г. Уфа
Проведена оценка качественных характеристик (рельефа поверхности, режущей кромки, микротвердости и остроты) прецизионных офтальмологических скальпелей из стали различных структурных состояний марки 45Х13М, изготовленных по технологии электрохимического формообразования. Результаты показали, что наноструктурирование стали методом интенсивной пластической деформации сдвигом под высоким давлением позволяет получить кератомы с более качественной режущей кромкой, с высокими показателями микротвердости и остроты лезвия, не уступающими зарубежным аналогам. Применение наноструктурной стали для изготовления прецизионных офтальмологических скальпелей может являться весьма перспективным направлением в реализации программ развития инновационных отечественных технологий.
Ключееые слова: кератомы, офтальмологические скальпели, наноструктурная сталь.
B.M. Aznabaev, T.R. Mukhamadeev, I.M. Safarov, S.N. Sergeev, A.F. Samigullina CHARACTERISTICS OF OPHTHALMIC SCALPELS OBTAINED BY ELECTROCHEMICAL SHAPING TECHNOLOGY
The assessment of the qualitative characteristics (surface relief, cutting edge, microhardness, sharpness) of precision ophthalmic scalpels made of 45Х13М steel of various structures obtained by electrochemical shaping technology was conducted. The results showed that nanostructuring of steel using methods of intensive plastic deformation in torsion under high pressure allows to receive scalpels with better cutting edge, higher microhardness and higher sharpness of a blade, and that these scalpels do not yield to foreign analogues. The application of nanostructured steel in precision ophthalmic scalpels manufacture could be a very promising direction in implementation of programs of innovative domestic technologies development.
Key words: keratome, ophthalmic scalpel, nanostructured steel.
Сложность современных операций, стремление выполнить их с минимальной травмой для пациента заставляют хирургов предъявлять высокие требования к качеству хирургического инструментария [5]. Значительную роль в его совершенствовании играет применение новых перспективных материалов, характеризующихся повышенной прочностью, твердостью, износостойкостью. Осваивается производство прецизионного алмазного инструмента, получаемого в результате термохимической обработки искусственно выращенных монокристаллов алмаза. За рубежом активно исследуются аморфные сплавы на основе циркония, так называемого объемного металлического стекла, обладающего высокой прочностью, проводятся разработки по использованию кремниевых лезвий [12,13]. Ограничением к широкому применению данных технологий являются их высокая стоимость, сложность исполнения, а также требование тщательного ухода за изготовленным многоразовым инструментом [9]. Этим и объясняется, что наиболее распространенным материалом для изготовления офтальмологических скальпелей по-прежнему остается сталь [8].
Зарубежная медицинская промышленность добилась серьезных успехов в конструировании и изготовлении микрохирургического инструментария. Разработанные металлические инструменты отличаются высоким качеством материала, легкостью, достаточной остротой лезвия, но имеют высокую стоимость [5]. В последние годы в медицине внедряются наноструктурные материалы (НКМ), которые обладают повышенными значениями прочности и твердости в сравнении с обычными поликристаллическими материалами [6].
Целью данной работы явилось исследование качественных характеристик кератомов, полученных методом электрохимического формообразования из стали нанокристалличе-ской структуры.
Материал и методы
Проведено исследование рельефа поверхности и режущей кромки кератомов, микротвердости образцов материалов, а также
Химический состав
оценена острота лезвий офтальмологических скальпелей. Сравнения проводились между кератомами, полученными по технологии электрохимического формообразования [1], и зарубежным аналогом (Alcon ClearCut, США). Для изготовления кератомов была использована сталь марки 45Х13М в трех структурных состояниях: в равновесном исходном (первый образец), в состоянии мартенсита (второй образец) и в наноструктурном состоянии (третий образец).
Мартенситная структура образца стали марки 45Х13М была получена путем закалки и отпуска заготовок [7], нанокристаллическая структура - методом интенсивной пластической деформации сдвигом под высоким давлением [3]. Электронно-микроскопические исследования поверхности скальпелей проводили на растровом электронном микроскопе Tescan Mira 3LMH.
Измерение микротвердости осуществляли на приборе Duramin Struers путем вдавливания стандартной четырехгранной алмазной пирамиды с углом при вершине 136° (ГОСТ 9450-76) и нагрузкой 10H [4]. Образцы для измерения микротвердости были подготовлены при помощи электролитической полировки электролитом следующего состава: 10% раствор химически чистой хлорной кислоты (HClO4) в бутаноле (бутиловом спирте) [2]. Напряжение между образцом и катодом -U = 40±5В, время полировки - 10 секунд за одно погружение.
Объективная оценка остроты офтальмо-хирургических скальпелей проводилась при помощи теста пенетрации роговицы на сепаратных свиных глазах.
Статистическую обработку данных осуществляли с помощью описательной статистики и параметрических методов оценки достоверности (программа IBM SPSS Statistics v. 21), при этом количество измерений в каждой группе составляло не менее 15.
Результаты и обсуждение
Используемая в работе сталь марки 45Х13М по назначению относится к инструментальным сталям, а по химическому составу - к высоколегированным хромомолибдено-вым сталям (табл. 1).
Таблица 1
стали марки 45Х13М
Элемент C Mn Si Cr Mo P S
Массовая доля, % 0,42 0,6 0,4 13,5 1,0 0,025 0,01
Электронная микроскопия образца стали марки 45Х13М исходной равновесной структуры показала содержание большого количества крупных вторичных карбидов
(рис. 1а). Данные изменения в структуре стали приводят к снижению ее коррозионной стойкости и ударной вязкости, что негативно влияет на качество изготавливаемого инстру-
мента, который становится более хрупким. Термическое упрочнение путем закалки и отпуска заготовок исследуемой стали привело к формированию мартенситной структуры с высоким внутренним напряжением и растворению вторичных карбидов (рис. 1б), что повысило твердость и прочность легированной стали. После интенсивной пластической де-
формации сдвигом под высоким давлением в стали сформировалась нанокристаллическая структура, размер дислокационных зерен которой в среднем составляет 100-150 нм, что придало образцу стали высокую твердость, прочность и сопротивляемость разрушению (рис. 1 в).
"' Л •• .
' ' - ч ,
Рис. 1. Микроструктура стали марки 45Х13М: а - равновесное исходное состояние; б - после закалки и низкотемпературного отпуска; в - после интенсивной пластической деформации сдвигом под давлением
Наличие частиц вторичных карбидов в исходном состоянии образца стали марки 45Х13М явилось причиной формирования неоднородного рельефа поверхности и неровной режущей кромки электрохимически фор-мообразованных кератомов (рис. 2 а,б). Создание мартенситной структуры в результате проведенной термической обработки стали позволило добиться меньшей шероховатости
поверхности и сформировать более качественную режущую кромку (рис. 2 в,г) кера-тома, не уступающему импортному аналогу (рис. 2 ж,з). При изучении поверхности кера-тома, полученного из наноструктурной стали, обращала на себя внимание гладкость рельефа, режущая кромка была ровная, без дефектов и отличалась более высоким качеством (рис. 2 д,е).
д е ж з
Рис. 2. Электронно-микроскопические изображения поверхности и режущей кромки кератомов: а, б - сталь марки 45Х13М исходное равновесное состояние; в, г - сталь марки 45Х13М, после закалки и низкотемпературного отпуска; д, е - сталь марки 45Х13М, наноструктурное состояние; ж, з - зарубежный аналог (Л1соп С1еагСи, США)
Исследованная микротвердость образцов из исходного состояния стали марки 45Х13М значительно уступала таковой изделий импортного производства (табл. 2), поскольку образование вторичных карбидов привело к резкому разупрочнению и охрупчи-ванию материала. После проведенной дополнительной термообработки удалось повысить твердость стали, что положительно отрази-
лось на режущей способности изготавливаемых кератомов, но их микротвердость уступала твердости лезвий зарубежных аналогов. Наноструктирование стали позволило достичь наибольшей твердости электрохимически формообразованных кератомов, статистически не отличающейся от твердости образцов импортного аналога (табл. 2).
б
а
в
Таблица 2
Микротвердость импортного аналога и кератомов, _полученных из образцов стали 45Х13М_
Исследуемые образцы кератомов Микротвердость, МПа
Сталь марки 45Х13М, исходное состояние 535±12*
Сталь марки 45Х13М после закалки и низкотемпературного отпуска 550±10*
Сталь марки 45Х13М, наноструктурное состояние 605±20
Зарубежный аналог (А1соп С1еагСи, США) 610±15
* Статистическая значимость р<0,05 при сравнении с Alcon ClearCut, США.
При объективной оценке остроты скальпелей результаты теста пенетрации образцов статистически значимо не отличались (табл. 3).
Таблица 3
Острота импортного аналога и кератомов, полученных из образцов стали 45Х13М_
Исследуемые образцы кератомов Острота лезвия, г
Сталь марки 45Х13М, исходное состояние 19±2
Сталь марки 45Х13М после закалки и низкотемпературного отпуска 18±1
Сталь марки 45Х13М, наноструктурное состояние 16±1
Зарубежный аналог (А1соп С1еагСи, США) 15±1
Все скальпели обладали хорошей остротой, позволяющей плавно и без напряжения ткани выполнять роговичные разрезы. Тем не менее при хорошей гладкости поверхности и режущей кромки лезвия, а также при достаточной твердости материала кератома, что наблюдалось у образцов из нанострукту-рированной стали, выполняемые разрезы обладают качественной геометрией, адаптация краев операционной раны происходит более полно, а пролиферативные процессы при ее заживлении протекают умеренно, без выраженной продукции соединительнотканных волокон [10,11].
Вывод
Применение наноструктурной стали для изготовления прецизионных офтальмологических скальпелей методом электрохимического формообразования позволяет добиться высоких качественных характеристик кератомов и является весьма перспективным направлением в реализации программ развития инновационных отечественных технологий.
Сведения об авторах статьи: Азнабаев Булат Маратович - д.м.н., профессор, зав. кафедрой офтальмологии с курсом ИПО ГБОУ ВПО БГМУ Минздрава России. Адрес: 450000, г. Уфа, ул. Ленина, 3. Тел./факс: (347) 275-97-65. E-mail: [email protected]. Мухамадеев Тимур Рафаэльевич - к.м.н., доцент кафедры офтальмологии с курсом ИПО ГБОУ ВПО БГМУ Минздрава России. Адрес: 450000, г. Уфа, ул. Ленина, 3. Тел./факс: (347) 275-97-65. E-mail: [email protected]. Сафаров Ильфат Миндигалеевич - к.т.н., с.н.с. ФГБУН ИПСМ РАН. Адрес: 450001, г. Уфа, ул. Степана Халтурина, 39. Тел./факс: (347) 282-37-51. E-mail: [email protected].
Сергеев Семен Николаевич - стажер-исследователь ФГБУН ИПСМ РАН. Адрес: 450001, г. Уфа, ул. Степана Халтурина, 39. Тел./факс: (347) 282-37-51. E-mail: [email protected].
Самигуллина Айгуль Фидратовна - к.м.н., ассистент кафедры офтальмологии с курсом ИПО ГБОУ ВПО БГМУ Минздрава России. Адрес: 450000, г. Уфа, ул. Ленина, 3. Тел./факс: (347) 277-62-62.
ЛИТЕРАТУРА
1. Азнабаев, Б.М. Способ электрохимического формообразования режущих кромок инструментов / Б.М. Азнабаев, Р.Р. Абдрах-манов, В.Н. Бараков [и др.] // Патент РФ на изобретение № 2355524, 2009. - Бюл. № 14.
2. Акшенцева, А.П. Металлография коррозионно-стойких сталей и сплавов: Справочник - М.: Металлургия, 1991. - 288 с.
3. Гусев, А.И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии: 2-е изд.- М.: Физматлит, 2007. - 416 с.
4. ГОСТ 9450-76. Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников. - М.: Издательство стандартов, 1993. - 35 с.
5. Дидковский, В.П. Перспективы развития хирургического офтальмологического инструментария / В.П. Дидковский, И.В. Шар-городская // Украинский медицинский журнал. - 2007. - № 5 (61). - С. 125-129.
6. Кодолов, В. Производство и использование металл-углеродных нанокомпозитов / В. Кодолов, В. Тринеева, Ю. Васильченко, А. Захаров // Наноиндустрия. - 2011. - №3. - С. 24-26.
7. Лившиц, Б.Г. Металлография. - М.: Металлургия, 1990. - 236 с.
8. Трубилин, В.Н. Современные возможности аппаратно-технологического обеспечения хирургии катаракты // Eyeworld Россия. -2012. - № 5 (2). - С. 10-11.
9. Ament, C. Surgical Blade: Design, Geometry, and Tissue Considerations / C. Ament, B.A. Henderson, R. Pineda II // In: Essentials of cataract surgery. Ed.: Bonnie An Henderson. SLACK Incorporated, 2007. - P. 147-155.
10. Angunawela, R. A new age of cataract surgery / R. Angunawela, C.V. Von Mohrenfels, J. Marshall // Cataract & Refractive Surgery Today. - 2005, May. - P. 36-38.
11. Elkady, B. Corneal incision quality: microincision cataract surgery versus microcoaxial phacoemulsification / B. Elkady, D. Pinero, J.L. Alio // J. Cataract Refract. Surg. - 2009. - Vol. 35. - N 3. - P. 466-474.
12. McDermott, G. Maintaining diamond blades / G. McDermott // Cataract & Refractive Surgery Today. - 2007. - N 6. - P. 89-92.
13. Tsai, P.H. Huang Sharpness improvement of surgical blade by means of ZrCuAlAgSi metallic glass and metallic glass thin film coating / P.H. Tsai, Y.Z. Lin, J.B. Li et al. // Intermetallics. - 2012. - Vol. 31. - P. 127-131.
