CC BY
42
ЛАЗЕРНЫЙ РАСКРОЙ ЭЛЕМЕНТОВ КАРДИОВАСКУЛЯРНЫХ ПРОТЕЗОВ
Майоров А.П., Тарасов В.М., Гончаренко А.М., *Глушкова Т.В., *Бураго А.Ю.
Институт лазерной физики Сибирского отделения РАН, Новосибирск, Россия,
[email protected] *ГУ Научно-производственная проблемная лаборатория реконструктивной хирургии сердца и сосудов СО РАМН, Кемерово, Россия
Искусственные клапаны сердца и другие кардиоваскулярные протезы широко используются в кардиохирургии. При производстве кардиоваскулярных биопротезов из ксеноперикарда важное значение имеет строгое соблюдение геометрических размеров выкройки и толщины каждого элемента с точностью ± 1 Омикрон, а также, сохранение структуры биоматериала на границе разреза. В настоящей работе представлены результаты экспериментов по раскрою материала эпоксиобработанного перикарда крупного рогатого скота с использованием различных лазеров и представлен макет установки, осуществляющей измерение толщины биоматериала и его раскрой.
При раскрое ксеноперикарда ножницами или скальпелем по лекалам наблюдали отклонение от формы лекал до 1 мм, а также разволокнение коллагеновых волокон в участках, прилегающих к срезу. Глубина разволокнения достигала 40 мкм. Раскрой ксеноперикарда вырубной матрицей позволяет минимизировать погрешность выкраивания, а разволокнение в области среза уменьшается до 5 мкм, однако вырубная матрица сложна в изготовлении и быстро теряет остроту.
Для уменьшения тепловых нагрузок и снижения диструктивных изменений материала эксперименты проводились с импульсными лазерам Nd:YAG, Er:YAG и СО2 лазеры с длинами волн Х=1,06, 2,94 и 106 мкм соответственно.
Er:YAG лазер показал лучшие результаты раскроя биоматериала. Излучение Er:YAG с энергией 150 мДж фокусировалось в пятно 40 микрон. При гистологическом исследовании, очевидно следующее: край среза как бы «запаян» на 0,9 мкм, коллагеновые волокна в этой зоне эозинофильны, слипшиеся, признаков деструкции ткани за границей среза не наблюдали.
СО2 лазер вызывал деструктивные изменения в виде гомогенизации и разволокнения коллагеновых волокон в зоне 5-20 микрон.
Nd:YAG лазер оказался непригодным для раскроя биоматериала. Глубина разреза была обратно пропорциональна степени влажности ксеноперикарда. В зоне до 60 мкм от линии среза наблюдали деструктивные изменения в виде гомогенизации и разволокнения коллагеновых волокон, связанных с коагуляцией белковых структур, а также разрушение фиброцитов. Увеличение средней мощности приводило к увеличению зоны деструктивных изменений более 80 мкм.
Для исследования использовали перикард крупного рогатого скота. Консервацию ксеноперикарда осуществляли диглицидиловым эфиром этиленгликоля (ДЭЭ) по стандартной методике (пат. РФ № 2008767). Оценку структуры консервированного ксеноперикарда выполняли методом световой микроскопии. Ксеноперикард без нарушения тканевой структуры раскраивали с помощью ножниц, скальпеля, вырубной матрицы, а также лазерами. С целью выбора оптимального режима лазерного разрезания проводили сравнительную оценку следующих параметров излучения: длительности и энергии импульса, частоты следования импульсов. Скорость разрезания была постоянной - 40 мм/мин. Структуру ткани в области разреза исследовали методом световой микроскопии. Препараты окрашивали гематоксилин-эозином и пикрофуксином по Ван-Гизону.
На базе проведенных исследований создан макет рабочей установки.
