Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Regression Points in Non-Intrusive Polynomial Chaos Expansion Method and D-Optimal Design

Szepietowska K., Magnain B., Lubowiecka I., Florentin E.

Machine Dynamics Research

|

2017

|

Vol. 41, No. 2

5--16

EN

The paper addresses selected issues of uncertainty quantification in the modelling of a system containing surgical mesh used in ventral hernia repair. Uncertainties in the models occur due to variability of abdominal wall properties among others. In order to include them, a nonintrusive regression-based polynomial chaos expansion method is employed. Its accuracy depends on the choice of regression points. In the study, a relation between error of mean, standard deviation, 95th percentile and location of regression points is investigated in the models of implants with a single random variable. This approach is compared with a classic choice of points based on the D-optimality criterion.

2

A preliminary study on the optimal choice of an implant and its orientation in ventral hernia repair

Lubowiecka I., Szepietowska K., Szymczak C., Tomaszewska A.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2016

|

Vol. 54 nr 2

411--421

EN

This paper addresses the problem of ventral hernia repair. The main goals are to find an optimal surgical mesh for hernia repair and to define its optimal orientation in the abdominal wall to minimise the maximum force at the tissue-implant juncture. The optimal mesh is chosen from a set of orthotropic meshes with different stiffness ratios for typical hernia placement in the abdominal area. The implant is subjected to an anisotropic displacement field, different for the selected hernia placements. The assumed displacement fields correspond to regular human activity. Proper implantation of the mesh may determine the success of hernia repair and/or the postoperative comfort of patients. The proposed solution is based on FEM simulations of different surgical meshes behaviour. In typical hernia placements, the optimal orientation of the stiffer direction of the implant is perpendicular to the spine. However, the presented results show some cases that an oblique direction may be the optimum one.

3

Mechanical behaviour of knit synthetic mesh used in hernia surgery

Tomaszewska A.

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2016

|

Vol. 18, no. 1

77--86

EN

Purpose: There is a discussion in literature concerning mechanical properties and modelling of surgical meshes. An important feature of elastic modulus dependency on load history is taken into account in this paper, as implants are subjected to variable loading during human activity. The example of DynaMesh®-IPOM surgical implant is studied. Methods: The analysis is based on failure tension tests and cyclic loading and unloading tests performed for the material samples. Stiffness changes of the material samples within successive load cycles are noted. The values the elastic modulus of the material tend to during successive cycles determine the material stiffness in the preconditioned state. The analysis is performed for two axes of the mesh, as the material reveals orthotropic properties. Results: For the initial displacements state of the material bilinear stiffness functions are determined for the two considered material axes. The functions for the preconditioned state are specified basing in the observed stiffness changes in subsequent loading cycles in experiments with different load (and strain) ranges. The identified elastic modulus values for different strain levels in the preconditioned state are then a basis for the nonlinear stiffness function formulation. Conclusions: The author concludes that two states of the considered mesh should be considered in calculations, initial and preconditioned ones. As the material stiffness in its preconditioned state is higher than in the initial one, omitting of the preconditioned state in calculation, e.g., considering fixation of the mesh, may lead to underestimation of necessary fixation strength.

4

Elaboration of the Optimal Structure of Flat Implants for Hernia Treatmentsn

Struszczyk M. H., Rogaczewska A., Dobrowolska A., Majcherek Z.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2009

|

Vol. 17, no. 1 (72)

102--108

EN

One of the most commonly conducted procedures in general surgery is hernia treatment. This problem concerns approx. 4% of the human population. The factor that significantly lowers the efficacy of the hernia treatment procedure, also called hernioplasty, is the high risk of recurrence, which leads to repeated surgery. The aim of this thesis is to design an optimal surgical mesh structure for hernia treatment with the use of the non-tension method. In order to select an optimal prototype, qualitative analysis of chemical purity, physical properties as well as morphology and pathophysiology were performed. A designated group of quality markers and a general quality marker based on risk analysis acc. PN-EN ISO 14971:2004 Standard allowed to select an optimal hernia mesh prototype.

PL

Jednymi z najczęściej wykonywanych zabiegów w chirurgii ogólnej są operacje zaopatrywania przepuklin (łac. hernia). Problem ten dotyczy około 4% populacji ludzkiej. Czynnikiem znacznie obniżającym efektywność wspomnianych zabiegów, zwanych także hernioplastyką, jest wysokie ryzyko nawrotu, co prowadzi do konieczności przeprowadzenia ponownego zabiegu. Celem niniejszej pracy jest zaprojektowanie optymalnej struktury siatki chirurgicznej, służącej do zaopatrywania przepuklin techniką beznapięciową. Optymalny prototyp implantu został wyselekcjonowany dzięki analizie jakościowej w zakresie czystości chemicznej oraz właściwości fizycznych pod kątem morfologicznym oraz patofizjologicznym. Wyznaczone grupowe wskaźniki jakości oraz generalny wskaźnik jakości, wyselekcjonowane na podstawie analizy ryzyka przeprowadzonej w zgodności z normą PN-EN ISO 14971:2004, pozwoliły na wyselekcjonowanie optymalnego prototypu siatki chirurgicznej.

5

Investigation into Biological, Composite Surgical Meshes

Niekraszewicz A., Kucharska M., Struszczyk M. H., Rogaczewska A., Struszczyk K.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2008

|

Vol. 16, no. 6 (71)

117--121

EN

A method is proposed to prepare composite surgical meshes modified by chitosan. The polypropylene mesh OPTOMESHTM Macropore is used as the half product onto which a coating of microcrystalline chitosan with a lowered pH is deposited. The thus modified surgical mesh is sterilized by means of ethylene oxide and assessed in respect to physical–mechanical and biological properties. Cytotoxicity, irritating and allergenic testing was carried out in specialized medical institutions. All examinations made of the microcrystalline chitosancoated meshes confirmed their biocompatibility as acceptable for potential uses in surgery. Hydrolytic and enzymatic degradation of the meshes was estimated, too. It was found that after 180 days the chitosan coating had lost 50% of its original weight when immersed in a bath at 37 °C containing 10 μg/cm3 of lysozyme.

PL

Opracowano metodę wytwarzania kompozytowych siatek chirurgicznych modyfikowanych chitozanem. Wykorzystano półprodukt w postaci polipropylenowych siatek typ OPTOMESHTM Macropore, na które techniką apreterską nanoszono powłokę chitozanową w postaci mikrokrystalicznego chitozanu o obniżonym pH. Modyfikowane siatki chirurgiczne sterylizowano tlenkiem etylenu oraz poddano ocenie parametrów fizyk -mechanicznych i badaniom biologicznym. W wyspecjalizowanych jednostkach medycznych przeprowadzono ocenę cytotoksyczności, działania drażniącego i uczulającego. Przeprowadzone testy wykazały wystarczającą do potencjalnych zastosowań biozgodność kompozytowych siatek chirurgicznych pokrytych mikrokrystalicznym chitozanem. Zbadano podatność na degradację hydrolityczną i enzymatyczną modyfikowanych siatek. Stwierdzono, że w kąpieli zawierającej 10 μg/cm3 lizozymu w temperaturze 37 °C po 180 dobach powłoka chitozanowa wykazuje ponad 50% wag. ubytek masy.

6

Innowacyjne siatki chirurgiczne do zaopatrywania ubytków tkanki łącznej

Struszczyk M., H.

Zeszyty Naukowe. Rozprawy Naukowe / Politechnika Łódzka

|

2007

|

Z. 361

11-262

PL

Jednymi z najczęściej wykonywanych zabiegów w chirurgii ogólnej sąl operacje zaopatrywania przepuklin (łac. hernia). Problem ten dotyczy okoto 4 % populacji ludzkiej. Czynnikiem znacznie obniżającym efektywność wspomnianych zabiegów, zwanych także hernioplastyką, jest wysokie ryzyko nawrotu, co prowadzi do konieczności przeprowadzenia ponownego zabiegu. Zastosowanie nowej techniki zaopatrywania przepuklin, tzw. techniki beznapięciowej, spowodowało zmniejszenie ilości nawrotów z 8 % do 1,5 %. Celem niniejszej pracy jest zaprojektowanie optymalnej struktury siatki chirurgicznej, służącej do zaopatrywania przepuklin techniką beznapięciową, charakteryzującą się: .średnią liczbową powierzchnią makroporów większą niż 1000 žm2, .stosunkiem procentowym całkowitej powierzchni makroporów do całkowitej powierzchni siatki chirurgicznej nie mniejszym niz 50 %. Zastosowanie odpowiedniej wielkości makroporów w projektowanej siatce chirurgicznej, powinno wpłynąć na obniżenie ryzyka wystąpienia efektu fibrotic briging oraz ryzyka nadbudowy grubej blizny pooperacyjnej, jeżeli implantuje się relatywnie dużą ilość materiału sztucznego. Wielkość powierzchni makroporów powinna być ograniczona jedynie kryterium wytrzymałości mechanicznej (obwodowa siła przebicia powinna byc większa od 32 N/cm obwodu, maksymalna siła rozciągająca większa od 100 N). Masa powierzchniowa projektowanych implantów powinna zostać obniżona, jednakże jej poziom powinien gwarantować utrzymanie wymaganych parametrów wytrzymałościowych, wynikających z patofizjologii miejsca aplikacji. Odczyn tkankowy, po implantacji prototypów siatek chirurgicznych, powinien być porównywalny z odczynem tkanki na obecność komercyjnych siatek chirurgicznych. W ramach pracy wyselekcjonowano optymalny rodzaj surowca do projektowania siatek chirurgicznych. Selekcja surowca odbywała się pod kątem czystości chemicznej oraz wtaściwości mechanicznych. Główny nacisk zostat położony na minimalizację materiału syntetycznego przy zachowaniu odpowiednio wysokiej wytrzymałości mechanicznej. Opracowano technologię wytwarzania różniących się splotem pięciu prototypów siatek chirurgicznych, biorąc pod uwagę zastosowanji takich warunków wytwarzania, które w minimalnym stopniu wpływałyby na wtaściwości użytego surowca oraz na czystość biologiczną gotowego wyrobu. Z powodu rodzaju zastosowanego polimeru -polipropylenu, zastosowano do sterylizacji tlenek etylenu (EO). Celem selekcji optymalnego prototypu przeprowadzono analizę jakościową w zakresie czystości chemicznej ekstraktów polarnych i apolarnych oraz wtaściwości fizycznych pod kątem morfologicznym oraz patofizjologicznym. Wytypowany do badań biozgodności prototyp siatki chirurgicznej charakteryzował się minimalną masą powierzchniową, zapewniającą jednak wymagane parametry wytrzymałości mechanicznej: .wytrzymałość na rozciąganie > 100 N, .wytrzymałość na rozrywanie > 32 N/cm obwodu, .wytrzymałość na wyrwanie szwu > 17N. Wyznaczone grupowe wskaźniki jakości oraz generalny wskaźnik jakości pozwoliły na wyselekcjonowanie optymalnego prototypu siatki chirurgicznej. Jej właściwości zostaty zweryfikowane w cyklu oceny biozgodności, w zakresie zgodnym z wymaganiami normy zharmonizowanej PN-EN ISO 10993-1:2004, tzn.: .cytotoksyczności, .reaktywności sródskórnej, .alergenności, .genotoksyczności, zarówno w stosunku do: -komórek bakteryjnych, -komórek ssaczych. .lokalnego efektu poimplantacyjnego (w okresie 2,4, 12, 26 i 52 tygodni), .toksyczności ostrej, .toksyczności subchronicznej, .zawartości endotoksyn bakteryjnych, .zanieczyszczenia mikrobiologicznego przed procesem sterylizacji EO. Testowany prototyp siatki chirurgicznej spełnia wymagania biozgodności z potencjalnym miejscem aplikacji klinicznej. Wyselekcjonowany prototyp siatki chirurgicznej charakteryzował się wysoką porowatością, powyżej 50 % oraz średnią liczbową powierzchnią makroporów > 1000 žm2, co spowodowało tworzenie, po implantacji w tkance mięśniowej i podskórnej, pasma łącznotkankowego jedynie wokół pojedynczych nitek prototypu siatki. Szerokość pasma łącznotkankowego była zmienna i wynosiła maksymalnie 0,3 -0,5 mm, nie przekraczając jednocześnie całkowitej średnicy "oczka" implantu. Charakterystyczną cechą tego pasma było jego zwązanie, aż do zaniknięcia, w centralnej części "oczka". W ogólnie dostępnej literaturze nie odnaleziono tak szerokiego aspektu badań, dotyczącego oceny właściwości fizycznych, czystości chemicznej oraz biozgodności siatek chirurgicznych, a także analizy wpływu wyżej wymienionych właściwości na bezpieczeństwo i funkcjonalność projektowanych siatek chirurgicznych. W dotychczas opublikowanych pracach badawczych postawiono główny nacisk na ocenę lokalnego efektu poimplantacyjnego siatek chirurgicznych, wykonanych z nitek polipropylenowych, zakładając, że surowiec składa się tylko z czystego polimeru. Nie badano efektu ogólnoustrojowego implantowalnych siatek chirurgicznych, które, jak oznaczono w niniejszej pracy, zawierają w znaczącej ilości substancje pomocnicze o nieznanym wplywie na organizm, zarówno lokalnym, jak i ogólnoustrojowym.

EN

One of the most commonly conducted procedures in general surgery are hernia treatment (in Latin: hernia). This problem concerns approx. 4% of the human population. The factor that significantly lowers the efficacy of the hernia treatment procedure, also called hernioplasty, is high risk of recurrence which leads to repeated surgery. The use of new technique of hernia treatment, so called non-tension method, resulted in smaller number of recurrences from 8% to 1,5%. The aim of this thesis is designing of optimal surgical mesh structure for hernia treatment with the use of non-tension method which will be characterized by: .mean number of macropores higher than 1000 ~m2, .percentage relation of total macropore surface to total mesh surface not lower than 50%. The use of macropores at the appropriate size in the designed surgical mesh should influence the decrease in risk of fibrotic bridging effect and risk of thick postoperative scar formation, if relatively high amount of synthetic material is implanted. The size of macropore surface should be limited by mechanical strength criterion only (circumference bursting strength should be higher than 32 N/cm of circumference, maximum tensile strength higher than 100 N). Surface weight of designed implants should be lowered, however its level should guarantee maintenance of required endurance parameters resulting from pathophysiology of the application site. The tissue reaction after implantation of prototype surgical meshes should be comparable with tissue reaction against presence of commercial surgical meshes. Within frames of this thesis the optimal type of raw material was selected for designing of surgical meshes. The selection of the raw material was performed from the point of view of chemical purity and mechanical properties. The main emphasis was put on minimizing the amount of synthetic material with maintaining high enough mechanical strength. The manufacturing technology of five surgical mesh prototypes was elaborated differentiated by the knit, bearing in mind the application of such manufacturing conditions which minimally would influence the properties of the used raw material, as well as appropriate biological purity of the readymade product. Due to the used polymer, polypropylene, the ethylene (EO) oxide was used for sterilization. In order to select optimal prototype the qualitative analysis as for chemical purity of polar and non- polar extracts was performed, physical properties as for morphology and pathophysiology. Chosen surgical mesh prototype for biocompatibility testing characterized by minimal surface weight guaranteeing sufficient mechanical strength parameters, namely.: .tensile strength > 100 N, .rupture strength > 32 N/cm of circumference, .suture pull out strength > 17N. Designated group quality markers and general quality marker allowed to select the optimal surgical mesh prototype the parameters of which have been verified in wide cycle of biocompatibility evaluation in compliance with scope of harmonized requirements of PN-EN 150 10993-1:2004 Standard, namely: .cytotoxicity, indirect test, .intradermal reactivity, .allergenicity, .genotoxitity, both towards: -bacteria cells, -mammalian cells. .local post-implantation effect (after 2, 4, 12, 26 and 52 weeks), .systemic acute toxicity, .systemic subthronic toxicity, .content of bacteria endotoxins, .microbiological contamination before EO sterilization process. The tested surgical mesh prototype completely fulfil'ed biocompatibiiity requirements as for possible application sites. The selected surgical mesh prototype characterized by high porosity above 50% and mean number macropore surface > 1000 žm2 what significantly lowered, after implantation in muscle and subcutaneous tissue, formation of connective tissue band only around single threads of the mesh prototype. The width of the connective tissue band was changeable and amounted maximally to 0,3 -0,5 mm, not exceeding the total diameter of "the loop". The characteristic quality of this band was its narrowing till it disappeared in the central part of "the loop" of the selected surgical mesh prototype. In commonly available literature no such wide aspect of testing was found concerning evaluation of physical properties, chemical purity and biotompatibility of surgical meshes and also the influence analysis of the above mentioned properties on safety and functionality of the designed surgical meshes. In research theses published so far main emphasis was put on the evaluation of local post- implantation effect of surgical meshes made of polypropylene threads, assuming that the raw material consists only of pure polymer. Systemic effect of implanted surgical meshes has not been tested which, as designated in his thesis, contain substantial amount of auxiliary substances with unknown influence on the organism both local and systemic.