Главная Каталог статей Медицинские науки Медицинское оборудование и приборы

Исследование материалов для физической модели предстательной железы с прилежащими тканями

Авторы: Бархатова С.И., Беликов Н.В.
Опубликовано в выпуске: #11(40)/2019
DOI: 10.18698/2541-8009-2019-11-548
Раздел: Медицинские науки \| Рубрика: Медицинское оборудование и приборы
Ключевые слова: физическая модель, жировая ткань, предстательная железа, одноосное растяжение, модуль Юнга, предел прочности, ультразвуковой инструмент, лапароскопическая простатэктомия
Опубликовано: 08.11.2019

При проведении лапароскопической простатэктомии существует риск повреждения сосудов и нервов, что может оказать негативное влияние на важнейшие функции мочеполовой системы, поэтому проектируемые системы для малоинвазивной хирургии должны быть апробированы на физических моделях. В данной работе рассмотрены материалы, которые могут быть использованы для физического моделирования предстательной железы и окружающих ее тканей. Для некоторых из них экспериментально определены модуль Юнга, максимальное относительное удлинение при растяжении и предел прочности на разрыв. Исследовано влияние амплитуды колебаний ультразвукового инструмента на скорость разрушения биологической ткани.

Литература

[1] Comley K., Fleck N.A. A micromechanical model for the Young’s modulus of adipose tissue. Int. J. Solids Struct., 2010, vol. 47, no. 21, pp. 2982–2990. DOI: 10.1016/j.ijsolstr.2010.07.001 URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0020768310002465

[2] Phipps S., Yang T.H., Habib F.K., et al. Measurement of the mechanical characteristics of benign prostatic tissue: a novel method for assessing benign prostatic disease. Urology, 2005, vol. 65, no. 5, pp. 1024–1028. DOI: 10.1016/j.urology.2004.12.022 URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0090429504014827

[3] Krouskop T.A., Wheeler T.M., Kallel F., al. Elastic moduli of breast and prostate tissues under compression. Ultrasonic Imaging, 1998, vol. 20, no. 4, pp. 260–274. DOI: 10.1177/016173469802000403 URL: https://journals.sagepub.com/doi/10.1177/016173469802000403

[4] Дубровский В.И., Федорова В.Н. Биомеханика. М., Владос-пресс, 2003.

[5] Hoyt K., Castaneda B., Zhang M., et al. Tissue elasticity properties as biomarkers for prostate cancer. Cancer Biomark., 2008, vol. 4, no. 4-5, pp. 213–225. DOI: 10.3233/CBM-2008-44-505 URL: https://content.iospress.com/articles/cancer-biomarkers/dma-a538

[6] Samani A., Zubovits J., Plewes D. Elastic moduli of normal and pathological human breast tissues: an inversion-technique-based investigation of 169 samples. Phys. Med. Biol., 2007, vol. 52, no. 6, pp. 1565–1576. DOI: 10.1088/0031-9155/52/6/002 URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0031-9155/52/6/002

[7] McAnearney S. The effects of Young’s modulus on predicting prostate deformation for MRI-guided interventions. In: Computational Biomechanics for Medicine. Springer, 2011, pp. 39–49.

[8] Zhang M., Nigwekar P., Castaneda B. Quantitative characterization of viscoelastic properties of human prostate correlated with histology. Ultrasound Med. Biol., vol. 34, no. 7, pp. 1033–1042. DOI: 10.1016/j.ultrasmedbio.2007.11.024 URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0301562907006229

[9] Negrini N.C., Bonnetier M., Giatsidis G., et al. Tissue-mimicking gelatin scaffolds by alginate sacrificial templates for adipose tissue engineering. Acta Biomater., 2019, vol. 87, pp. 61–75. DOI: 10.1016/j.actbio.2019.01.018 URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1742706119300388

[10] Tytgat L., Vagenende M., Declercq H., et al. Synergistic effect of κ-carrageenan and gelatin blends towards adipose tissue engineering. Carbohydr. Polym., 2018, vol. 189, pp. 1– 9. DOI: 10.1016/j.carbpol.2018.02.002 URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0144861718301401

[11] Мухомор А.И. Соноэластография в комплексном трансректальном ультразвуковом исследовании предстальной железы при идентификации ранних стадий рака. Україна. Здоров’я нації, 2013, № 3, с. 75–80.

[12] Lamblin G., Mayeur O., Giraudet G. Pathophysiological aspects of cystocele with a 3D finite elements model. Arch. Gynecol. Obstet., 2016, vol. 294, no. 5, pp. 983–989. DOI: 10.1007/s00404-016-4150-6 URL: https://link.springer.com/article/10.1007/s00404-016-4150-6

[13] Димитриади С.Н. Способ раннего восстановления континенции при радикальной простатэктомии. Клиническая практика, 2011, № 1, с. 35–40.

[14] Bhattarai A., Staat M. Modelling of soft connective tissues to investigate female pelvic floor dysfunctions. Comput. Math. Method. M., 2018, vol. 2018, art. 9518076. DOI: 10.1155/2018/9518076 URL: https://www.hindawi.com/journals/cmmm/2018/9518076/

[15] Vonavkova T., Horny L., Kulvajtova M. Uniaxial tensile test of perivascular adipose tissue. Bull. Appl. Mechan., 2014, vol. 10, no. 36, pp. 11–14.

[16] Осипов Л.В. Технологии эластографии в ультразвуковой диагностике (обзор). Медицинский алфавит, 2013, т. 3-4, № 21, с. 5–21.

[17] Lackey D.E., Burk D.H., Ali M.R., et al. Contributions of adipose tissue architectural and tensile properties toward defining healthy and unhealthy obesity. Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab., 2014, vol. 306, no. 3, pp. 233–246. DOI: 10.1152/ajpendo.00476.2013 URL: https://www.physiology.org/doi/full/10.1152/ajpendo.00476.2013

[18] Зыкин Б.И., Постнова Н.А., Медведев М.Е. Эластография: анатомия метода. Променева дiагностика, променева терапiя, 2012, № 2-3, с. 107–113.

[19] Тухбатуллин М.Г., Галеева З.М., Бастракова А.Е. Ультразвуковая эластография. В: Эхография в диагностике заболеваний внутренних и поверхностно расположенных органов. Казань, Медицинская книга, 2016, с. 119–130.

[20] Николенко В.Н., Коссович Л.Ю., Фомкина О.А. и др. Прочностные свойства артерий основания головного мозга взрослых людей 1-го периода зрелого возраста. Ангиология и сосудистая хирургия, 2008, т. 14, № 3, с. 123–124.

[21] Митьков В.В., Васильева А.К., Митькова М.Д. Ультразвуковая эластография сдвиговой волны у больных с подозрением на рак предстательной железы. Ультразвуковая и функциональная диагностика, 2012, № 5, с. 18–29.

[22] Alkhouli N., Mansfield H., Green J., et al. The mechanical properties of human adipose tissues and their relationships to the structure and composition of the extracellular matrix. Am. J. Psychol., 2013, vol. 305, no. 12, pp. E1427-E1435. DOI: 10.1152/ajpendo.00111.2013 URL: https://www.physiology.org/doi/full/10.1152/ajpendo.00111.2013

[23] Alkhouli N., Mansfield J., Green E., e t al. The mechanical properties of human adipose tissues and their relationships to the structure and composition of the extracellular matrix. Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab., 2013, vol. 305, no. 12, pp. E1427–E1435. DOI: 10.1152/ajpendo.00111.2013 URL: https://www.physiology.org/doi/full/10.1152/ajpendo.00111.2013

[24] Руденко О.В., Сафонов Д.В., Рыхтик П.И. и др. Физические основы эластографии. Часть 2. Эластография на сдвиговой волне (лекция). Радиология — практика, 2014, № 4, с. 62–72.

[25] Березовский В.А., Колотилов Н.Н. Биофизические характеристики тканей человека. Киев, Наукова думка, 1990.

[26] Хайдукова И.В., Беликов Н.В., Резванова А.М. и др. Экспериментальное исследование механических свойств материалов для физического моделирования тканей. Биомедицинская радиоэлектроника, 2018, № 5, с. 22–25. DOI 10.18127/j15604136-201805-08 URL: http://www.radiotec.ru/article/20671

[27] Покровский А.В., Саврасов Г.В., Новиков Ю.В. и др., ред. Ультразвуковая ангиохирургия. Кострома, ДиАр, 2004.