ХИРУРГИЧЕСКИЙ ДРЕНАЖ

ХИРУРГИЧЕСКИЙ ДРЕНАЖ
Хирургический дренаж относится к области медицины, а именно к устройствам, применяемым в челюстно-лицевой хирургии и стоматологии и может быть использован для отведения экссудата из полостей челюстно-лицевой области.
Часто встречающимся поражением мягких тканей челюстно-лицевой области являются абсцессы и флегмоны. Больные с данной патологией составляют более 50% от общего числа госпитализируемых в отделения челюстно-лицевой хирургии. Ведущие позиции в лечении гнойных ран занимает активная хирургическая тактика. Ее основными компонентами являются хирургическая санация гнойного очага и дренирование раны с целью эвакуации продуктов тканевого распада. С целью дренирования гнойной раны используют марлевые турунды, резиновые полоски, резиновые и полихлорвиниловые трубки. Вышеописанные дренажи не в полной мере обеспечивают отток экссудата. В последнее время всё большее применение находит активное дренирование с применением аспирационных устройств с памятью формы. При этом используются физический фактор обработки послеоперационной раны - вакуум. Активную аспирацию гнойного содержимого из раны нередко сочетают с промыванием ее раствором антисептика. Однако при лечении гнойных ран аспирация нередко неэффективна из-за присасывающе-обструкционного эффекта. В связи с вышесказанным требуется дополнительное совершенствование активных видов вакуум-аспирации в челюстно-лицевой хирургии.
Наиболее близким по технической сути является «ХИРУРГИЧЕСКИЙ ДРЕНАЖ» по патенту РФ №129819 от 23.08.2012, заявка №2012136032, опубликованному 10.07.2013,  МПК A61M27/00,  состоящий из трубки, отличающийся тем, что трубка состоит из нетканого титанового материала со сквозной пористостью с диаметром пор от 120 до 200 мкм, 70±10% пористости, имеет заданные индивидуальные размеры от 2 до 50 см, придаваемые методом обрезания, при этом наружный диаметр трубки составляет 7,0 мм - 5 см, внутренний диаметр трубки 5 мм - 3,6 см, стенка трубки состоит из титановой проволоки, проволоки никелида титана или металлов с памятью формы, трубка имеет закрытый дистальный конец, не имеет внутреннего просвета, имеет металлическую трубку, спаянную с трубкой из нетканого титанового материала со сквозной пористостью; металлическая трубка располагается в трубке в количестве от 1 до 10.
Оптимальным рабочим давлением вакуумных насосов, применяемых для аспирации экссудата из раневой полости, является отрицательное давление, составляющее 125 мм рт. ст. Такими насосами являются, например, S 042 NPWT VivanoTec,  производитель: Paul Hartmann. Применение хирургического дренажа, выполненного в виде трубки, состоящей из нетканого титанового материала со сквозной пористостью, с диаметром пор от 120 до 200 мкм, 70±10% пористости, не обеспечивает ламинарного течения содержимого раны через дренаж при приложенном к нему отрицательном давлении, составляющим 125 мм рт. ст.
Задачей предлагаемого технического решения является обеспечение ламинарного отвода содержимого раны через дренаж при приложенном отрицательном давлении 125 мм рт. ст.
Поставленная задача решена за счет хирургического дренажа, содержащего элемент цилиндрической формы из нетканого проволочного титанового материала со сквозной пористостью. Для определения оптимальных размеров (формы) дренажа, из какой проволоки должен состоять дренаж и какой пористостью он должен обладать мы воспользовались численными методами; хирургический дренаж снабжен отводящим патрубком, соединенным с элементом цилиндрической формы из нетканого проволочного титанового материала.
Суть технического решения иллюстрирована чертежом, где на фиг.1 - хирургический дренаж.
На фиг. 1 изображены элемент 1 цилиндрической формы, отводящий патрубок 2.
Хирургический дренаж выполнен следующим образом.
Хирургический дренаж содержит элемент 1 цилиндрической формы из нетканого проволочного титанового материала со сквозной пористостью. Диаметр проволоки нетканого титанового материала выполнен от 0,09 до 0,15 мм включительно. Пористость нетканого титанового материала составляет от 70 до 85% включительно. Длина элемента 1 цилиндрической формы составляет 60 мм, а диаметр 8 мм. При увеличении геометрических размеров тела дренажа происходит снижение скорости движения экссудата, которые обусловлены инерционными потерями, возникающими в теле дренажа, но эффект равномерного течения сохраняется.
Хирургический дренаж работает следующим образом.
мл
с
Дренаж устанавливают в рану, плотно расположив в ней элемент 1 цилиндрической формы. К нижней части элемента 1 цилиндрической формы подают физиологический раствор по трубке диаметром 3 мм в объеме 0,01 /. Через верхнюю часть дренажа, например, через патрубок 2, производят аспирацию физиологического раствора и содержимого раны вакуумным насосом, создающим отрицательное давление в 125 мм рт. ст.
Диаметр проволоки от 0,09 до 0,15 мм нетканого титанового материала, а также его пористость от 70 до 85% были выбраны в результате расчёта гидродинамических показателей дренажа. Расчет осуществлялся при помощи математического моделирования течения физиологического раствора, в проницаемом дренаже, выполненном из нетканого проволочного титанового материала со сквозной пористостью, для чего была создана трёхмерная модель проницаемого цилиндрического дренажа. При моделировании рассматривали стационарный процесс течения физиологического раствора в подводящей, отводящей трубках и дренаже при вакуум-аспирации. Было доказано ламинарное течение физиологического раствора при отрицательном давлении 125 мм рт. ст., и линейный характер распределения давления при диаметре проволоки нетканого титанового материала - от 0,09 до 0,15 мм и его пористости - от 70 до 85%.
Для расчета течения потока был использован программный пакет ВГАД ANSYS CFX v. 15.0. В данной программе рассчитывалось течение жидкостей с применением системы дифференциальных уравнений в частных производных, называемых уравнениями Навье-Стокса. Эти уравнения являются, фактически, законами сохранения массы, импульса и энергии для сплошной среды.
Уравнение неразрывности для несжимаемой среды (уравнение сохранения массы) имеет вид в векторной записи  в координатной записи:
Здесь  - компоненты вектора скорости жидкости, - декартовы координаты,
Уравнение движения (уравнение сохранения импульса) для несжимаемого течения в координатной записи для ортогональной декартовой системы координат выглядит следующим образом
Здесь  - плотность жидкости, p - давления жидкости,  - коэффициент кинематической вязкости жидкости,  - оператор Кронекера, , , суммирования по индексу нет.
Система уравнений Навье-Стокса в общем случае не может быть решена аналитиче-ски. Ее приближенное реше-ние может быть получено численным методом, за счет аппроксимации дифференциальных уравне-ний системой ал-гебраических уравнений, которые затем могут быть решены с помощью ПЭВМ. Таким образом, численное моделирование обеспечивает нахождение результатов в дискретных точках пространства и времени.
Наиболее универсальным и широко применяемым методом вычислительной гидроаэродинамики (ВГАД) является метод контрольного объема. Основная идея метода заключается в разбиении расчетной области на набор контрольных объемов (расчетных ячеек) и формальном интегрировании уравнений движения сплошной среды по каждому объему. При этом учитывается тот факт, что уравнения движения сплошной среды фактически являются вариантами обобщенного уравнения конвективно-диффузионного переноса (используемого, например, для определения локальной концентрации примеси в жидкости):
Здесь  - некий параметр течения (так при  получаем уравнение неразрывности, при  - уравнение сохранения импульса по соответствующей координате),  - обобщенный коэффициент диффузии,  - источник величины  (в случае уравнения сохранения импульса ему соответствуют объемные силы, например, сила тяжести или сила гидравлического сопротивления пористого субстрата).
Применение формулы Гаусса-Остроградского позволяет понизить порядок производных в конвективном (с первого до нулевого) и диффузионном (со второго на первый) членах дифференциальных уравнений за счет перехода от интегралов по объему V к интегралам по ограничивающей его поверхности A:
Дальнейшая процедура метода сводится к получению алгебраических аналогов интегро-дифференциальных уравнений за счет приближенного вычисления интегралов. Полученные алгебраические уравнения (т.н. уравнения баланса потоков) будут нелинейными, так как нелинейны исходные дифференциальные уравнения. Их линеаризация осуществляется за счет итерационного метода: нелинейные слагаемые вычисляются исходя из начального приближения, и переносятся в правую часть получившейся системы линейных алгебраических уравнений (СЛАУ). Полученная СЛАУ решается численно (как правило приближенными методами из-за своей большой размерности). На основе полученного решения вычисляются новые значения нелинейных слагаемых и т.п. Сходимость итерационного процесса при этом контролируется по поведению невязок (результата подстановки текущего приближенного решения в нелинейные уравнения баланса потоков) - средневзвешенных или максимальных по расчетной области.
В результате расчётов были определены оптимальные диаметры проволоки нетканого титанового материала выполнен от 0,09 до 0,15 мм, и  оптимальная пористость от 70 до 85%. Описанные параметры полученные в результате расчётов обеспечивают  наиболее эффективное ламинарное аспирирование содержимого гнойной раны.
Техническим результатом предлагаемого технического решения является обеспечение ламинарного отвода содержимого раны через дренаж при приложенном отрицательном давлении 125 мм рт. ст. за счет хирургического дренажа, содержащего элемент цилиндрической формы из нетканого проволочного титанового материала со сквозной пористостью, при этом диаметр проволоки нетканого титанового материала выполнен от 0,09 до 0,15 мм, а его пористость составляет от 70 до 85%;  хирургический дренаж снабжен отводящим патрубком, соединенным с элементом цилиндрической формы из нетканого проволочного титанового материала.