Разработка настольной модели для оценки совместимости материалов перевязочных материалов для ран с системами терапии ран отрицательным давлением

В данном исследовании представлена настольная модель, предназначенная для оценки совместимости материалов для перевязочных материалов с системами терапии ран отрицательным давлением путем оценки давления и сбора жидкости в течение 72 часов при непрерывном и прерывистом давлении.

Системы терапии ран отрицательным давлением (NPWT) способствуют заживлению ран за счет приложения субатмосферного давления к раневому ложу, что способствует образованию грануляционной ткани и уменьшает воспаление. С этими системами можно использовать повязки для ран для ускорения заживления; тем не менее, влияние повязок на работу устройства NPWT трудно оценить. Целью данного исследования была разработка настольной аналоговой модели плоти для проверки совместимости материалов для перевязочных материалов раны с устройствами NPWT. В этом исследовании было оценено усовершенствованное устройство для ухода за ранами на основе хитозана на предмет его влияния на эффективность NPWT при максимальном и минимальном давлении терапии. Цель состояла в том, чтобы использовать модель для сравнения показаний давления и сбора жидкости для образцов с хитозановым устройством для ухода за ранами и без него. Настольная модель была сконструирована с использованием пластикового ящика, подключенного к нескольким манометрам. На куске свиной грудинки, используемом в качестве аналога мякоти, создавался круговой дефект и вставлялся в коробку. Дефект заполняли стандартной пеной NPWT или пеной в сочетании с повязкой на рану. В бокс добавляли имитированную биологическую жидкость, содержащую бычью сыворотку, которая затем испытывалась при максимальном (-200 мм рт. ст.) или минимальном (-25 мм рт. ст.) давлении в течение 72 ч. Давление и сбор жидкости регистрировались каждые 12 часов. Система NPWT успешно поддерживала давление в течение 72 часов испытаний, как с испытательными правками, так и без них. Добавление раневых повязок не влияло на сбор жидкости. Испытательный бокс доказал свою эффективность в качестве настольной модели, так как он мог быть герметизирован и поддерживаться в вакуумных условиях в течение 72-часового периода испытаний. Эта модель успешно продемонстрировала свою полезность при оценке совместимости материалов для перевязочных материалов с системами NPWT.

Существуют различные терапевтические подходы, помогающие в лечении и заживлении ран. К таким терапевтическим подходам относятся усовершенствованные раневые повязки, факторы роста, гипербарическая оксигенотерапия, кожные заменители и терапия ран отрицательным давлением (NPWT)¹. NPWT относится к системам перевязочных материалов, которые непрерывно или периодически прикладывают к системе давление ниже атмосферного, что обеспечивает отрицательное давление на поверхность раны. ТРОД стал популярным методом лечения острых или хронических ран². Система NPWT состоит из пенопласта с открытыми порами, адгезивной повязки для раны, системы сбора жидкости и аспиратора³. Отсасывающий насос, или вакуум, используется для поддержания постоянного давления на рану, что помогает увеличить кровоток и снизить риск инфекции⁴. NPWT способствует образованию грануляционной ткани за счет удаления жидкости из раны и уменьшения отека¹. Клинически величина давления всасывания, используемая для ран, колеблется от -20 мм рт.ст. до -200 мм рт.ст., но наиболее актуальным испытанием является -125 мм рт.ст.5.

Эксперименты ex vivo с использованием NPWT представляют собой сложную задачу из-за отсутствия подходящих настольных моделей для тестирования. Современные методы тестирования систем NPWT включают компьютерное моделирование методом конечных элементов (FEA), которое использовалось для проверки влияния NPWT на места разрезов⁶. Другие модели включают настольные модели ран на основе агара, которые можно использовать для проверки поглощения жидкости⁷. В естественных условиях модели свиней также использовались для изучения заживления ран⁸. Эти модели имеют такие преимущества, как простота моделирования на компьютере для прогнозирования того, как должна заживать рана в теории, а также тестирование жидкости, проходящей через материал модели. Тестирование in vivo является окончательным для определения того, работает ли система на живых субъектах⁸. Все эти модели имеют и недостатки. Компьютерное моделирование может не точно представить, как бы зажила рана в реальной жизни. Модель на основе агара может показывать хороший сбор жидкости через рану, но может не представлять, как жидкость будет протягиваться через ткани и мышцы^. Модели in vivo стоят дорого и требуют значительных ресурсов для завершения исследования. Кроме того, может быть трудно поддерживать животных в полунеподвижном состоянии, поэтому могут возникнуть проблемы, связанные с тем, что они тянут за систему, что может привести к запутанным результатам.

Для NPWT необходима настольная модель, чтобы можно было протестировать новые материалы для использования с системой с использованием реальной ткани. Новая модель должна быть в состоянии отразить, как ткани и мышцы влияют на сбор жидкости. Новая модель также должна иметь возможность предоставлять показания давления внутри раневого ложа, чтобы определить, получает ли рана столько же давления, сколько подает вакуумный насос. Также могут быть протестированы новые материалы/устройства, такие как дополнительные повязки для раны, различные типы пены и различные адгезивные повязки поверх раны.

Некоторые раны требуют дополнительных повязок, чтобы помочь в процессе заживления и снизить риск инфекции. Еще одна причина, по которой могут потребоваться дополнительные материалы для перевязки раны, заключается в предотвращении врастания тканей между поверхностью раневого ложа и пеной с открытыми порами. Эта дополнительная повязка снижает риск прилипания раневого ложа к пене с открытыми порами, что помогает уменьшить повреждение и боль при остановке системы NPWT⁹. Эти дополнительные повязки могут быть размещены вокруг пены с открытыми порами, чтобы действовать как барьерная мембрана между раневым ложем и пеной. В качестве интерфейса между раневым ложем и пеной используются определенные материалы, такие как парафин или марля с вазелином. Парафин показал положительный потенциал в качестве повязки на рану^{, не} влияя на передачу давления от системы к 9. Однако, как сообщалось, марля, залитая вазелином, ингибировала сбор жидкости и, таким образом, не считалась подходящим дополнительным материалом⁹.

Раневые повязки на основе хитозана могут быть хорошей дополнительной повязкой для добавления во время NPWT из-за их антимикробного действия и биосовместимости^10,11. Хитозан является N-деацетилированным производным хитина, который является природным полисахаридом, обнаруженным у грибов и членистоногих^12,13. Хитозан проявил антибактериальные свойства, присущие широкому спектру грамотрицательных и грамположительных бактерий¹⁴. Таким образом, мембраны хитозана стали популярными при лечении ран, потому что они легко производятся, имеют длительный срок хранения и проявляют врожденное антимикробное^{действие}. Эти мембраны также демонстрируют хорошую биосовместимость, биоразложение и нетоксичны¹⁰.

В этом исследовании Foundation DRS, усовершенствованное устройство для ухода за ранами хитозаном и гликозаминогликаном, было изучено для определения его биосовместимости с NPWT. Основа DRS - это биоразлагаемый каркас для дермальной регенерации, изготовленный с идеальными характеристиками обработки и пористостью для содействия клеточной инвазии и неоангиогенезу в ранах. Это устройство полезно для лечения различных травм и применений. Он был создан для использования по назначению при широком спектре ран, таких как пролежни, диабетические язвы стопы, ожоги первой степени, травматические раны, раскрывшиеся раны и хирургические раны ^10,11. Тональный крем DRS является хорошим вариантом для использования в NPWT благодаря своему производственному процессу, который предотвращает превращение устройства в гидрогель при намокании. Это устройство сохраняет открытую пористую структуру при смачивании, что должно позволить жидкости течь во время нанесения NPWT^12,13.

Целью данного исследования была разработка настольной аналоговой модели плоти, которая могла бы быть использована для проверки совместимости материалов для перевязочных материалов ран с устройствами NPWT. Клинически давление колеблется от -80 мм рт.ст. до -125 мм рт.ст. для большинства применений NPWT⁴. Для моделирования наихудших клинических условий использования использовали более высокое и низкое давление (-25 мм рт.ст. и -200 мм рт.ст.). Еще одной целью этого исследования было определить, влияет ли добавление хитозанового устройства для ухода за ранами на показания давления и сбор жидкости NPWT. Нарушения в сборе жидкости или потеря давления во время NPWT могут привести к плохому заживлению ран и клиническим исходам. Сбор жидкости должен быть аналогичен тестовым группам с хитозановым устройством для ухода за ранами и без него. Показания давления также должны быть одинаковыми во всех испытуемых группах в течение 72 часов. В клинических условиях повязку на рану меняют каждые 48-72 ч, поэтому в^{данном исследовании каждый} образец тестировался в течение 72 ч. Во время испытаний следует следить за показаниями давления, чтобы не допустить падения давления.

Подробная информация о реагентах и оборудовании, использованных в этом исследовании, приведена в Таблице материалов.

1. Создание тестового бокса

1. Приобретите пластиковый контейнер на 3,2 стакана.
2. Создайте отверстие диаметром 2 дюйма в центре крышки контейнера. Кроме того, сделайте два отверстия по 3/8 в двух углах крышки контейнера примерно в 1/2 дюйма от края уплотнения. Используйте кольцевую пилу для создания отверстий.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Схема, показывающая общую испытательную установку с использованием коммерческой машины NPWT, подключенной к лабораторному настольному аналоговому блоку из плоти, показана на рисунке 1. На этой схеме показано, как коробка используется для экспериментов. Коробка, созданная для этого эксперимента, показана на рисунке 2.
3. На первом из 3/8 отверстий подключите манометр непосредственно к отверстию.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Этот манометр использовался для контроля перепадов давления за пределами исследуемой ткани, которые указывали бы на утечки в ткани.
4. На второе отверстие 3/8 введите небольшую гибкую внутривенную трубку с внешним диаметром менее 3/8 через отверстие длиной 7 дюймов на внутренней стороне крышки. Затем установите напорную трубку на манометр низкого давления снаружи контейнера.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Во время испытания напорная трубка была помещена в раневое ложе.

2. Подготовка аналога мякоти

1. Используйте коммерчески доступную соленую свиную грудинку, известную здесь как ткань, для моделирования мышечной и жировой ткани для тестирования NPWT.
2. Создайте дефект круговой раны на поверхности ткани с помощью скальпеля с лезвием #21 примерно 1,5 дюйма в ширину и 0,75 дюйма в глубину. Затем проведите ткань через жир с каждой стороны с помощью лезвия скальпеля #21.
3. После того, как раневой дефект будет создан, протрите ткань, чтобы удалить лишний жир с кожи, а затем замочите на ночь в деионизированной воде, чтобы удалить лишнюю соль.

3. Загрузка испытательной камеры

1. Заполните дно испытательной камеры пеной с открытыми порами толщиной 1,5 дюйма. Затем положите салфетку поверх пенопласта.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Вручную центрируйте образец ткани так, чтобы образовавшийся раневой дефект находился непосредственно под отверстием в верхней части века.
2. В экспериментальных группах добавьте хитозановое устройство для ухода за раной внутрь раневого дефекта так, чтобы дно и боковые стороны дефекта были закрыты. Затем заполните оставшуюся часть дефекта пеной с открытыми порами.
3. Вставьте напорную трубку, соединенную с манометром на испытательной камере, в пенопласт с открытыми порами, который используется для заполнения дефекта. Убедитесь, что эта трубка расположена примерно на полпути вниз от поверхности раневого дефекта.
4. Накройте ткань адгезивной повязкой для раны. Затем сделайте небольшой надрез на клеевой повязке, прямо поверх середины пенопласта с открытыми порами, заполнив раневой дефект.
5. Проденьте вакуумную насадку через крышку испытательной камеры и поместите ее поверх клеевой повязки, где был сделан небольшой надрез. После установки вакуумного сопла закройте крышку испытательной камеры, чтобы прижать повязку для клеевой раны и вакуумное сопло вниз, что способствует созданию уплотнения.
6. Подсоедините канистру для сбора жидкости объемом 500 мл к вакуумному насосу, а затем подсоедините вакуумную форсунку к канистре для сбора жидкости.

4. Создание моделируемой жидкости организма

1. Создание симулированной жидкости организма в соответствии с Marques et ^al.15.
2. Приготовьте имитированную жидкость организма, смешав 8,035 г NaCl, 0,355 г NaHCO₃, 0,225 г KCl, 0,231 г K₂HPO₄3H₂O, 0,311 г Cl₂Mg6H₂O, 0,292 г CaCl, 0,072 г NaSO₄^2-, 6,118 г (HOCH₂)₃CNH₂, и 39 мл 1 М HCl в 960 мл деионизированной воды, чтобы довести общий раствор до 1 л.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Состав моделируемой жидкости организма показан в таблице 1.
3. Затем смешайте смоделированную жидкость организма с бычьей сывороткой в соотношении 3:1. Дополните окончательный раствор 5% 10-кратным антибиотиком/антимикотиком для борьбы с микроорганизмами. Размешайте раствор после добавления бычьей сыворотки и антибиотиков/антимикотиков, а затем храните его в холодильнике.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Окончательное решение будет называться полным решением. Этот раствор не должен храниться стерильно и должен быть свежим перед каждым испытанием образца.

5. Условия тестирования

1. Отрегулируйте настройки вакуумного насоса для образцов в зависимости от условий испытания.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Группы испытаний: Группа 1 Контроль (n = 3): Пеноматериал в отдельности с непрерывным всасыванием при -200 мм рт.ст.; Группа 2 Контроль (n = 3): Пена в чистом виде с прерывистым всасыванием от 0 до -200 мм рт.ст.; Группа 3 (n = 3): Хитозан Устройство для ухода за ранами под пенопластом с непрерывным всасыванием при -200 мм рт.ст.; Группа 4 (n = 3): Хитозан Устройство для ухода за ранами под пеной с прерывистым всасыванием от 0 до -200 мм рт.ст.; Группа 5 Контроль (n = 3): Только пена с непрерывным всасыванием при -25 мм рт.ст.; Группа 6 Контроль (n = 3): Только пена с прерывистым всасыванием от 0 до -25 мм рт.ст.; Группа 7 (n = 3): Хитозан Устройство для ухода за ранами под пеной с непрерывным всасыванием при -25 мм рт.ст.; Группа 8 (n = 3): Хитозан Устройство для ухода за ранами под пену с прерывистым всасыванием от 0 до -25 мм рт.ст.
2. Для групп испытаний на максимальное давление установите давление на уровне -200 мм рт.ст. Для групп испытаний минимальным давлением установите давление на уровне -25 мм рт.ст. Затем установите настройки вакуумного насоса на прерывистое или постоянное давление. Прогоните все образцы в течение 72 часов.
   ПРИМЕЧАНИЕ: При непрерывной настройке давление подается непрерывно в течение 72 часов. Прерывистая настройка подает давление в соотношении 5/2 (давление 5 минут, затем 2 минуты без давления) в течение 72 часов. Максимальные и минимальные значения были выбраны исходя из диапазона давления, который могут использовать клинические системы NPWT. Цикл продолжительностью 72 часа был выбран в зависимости от продолжительности клинического использования NPWT перед выполнением смены повязки³.
3. Во время испытания записывайте давление на манометре и количество жидкости в канистре для сбора жидкости каждые 12 часов в течение 72 часов.
4. Если количество аналога жидкости в организме падает ниже 75% от верхней части испытательной камеры, как видно визуально, снимите вторичный манометр и добавьте в камеру полный раствор.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Подготовку образцов и настройку для тестирования можно увидеть на рисунке 3.
5. Через 72 ч выключите вакуумный насос и отсоедините канистру для сбора жидкости от вакуумной форсунки. Снимите канистру для сбора жидкости с вакуумного насоса.
6. Извлеките ткань из испытательной камеры и снимите клейкую повязку с раны. Затем извлеките пенопласт с открытыми порами и посмотрите, осталось ли еще целым хитозановое устройство для обработки раны. Он считается неповрежденным, если его можно удалить без поломки, разрыва или разрыва; Тем не менее, незначительные разрывы или истончение допустимы, если мембрану можно полностью удалить.

6. Статистический анализ

1. Для статистического анализа используйте значения давления, которые регистрировались каждые 12 часов в течение периода испытания на трех образцов для каждого условия испытания. Для статистического анализа использовалось окончательное значение сбора жидкости из трех испытуемых образцов для каждого условия испытания.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Для всех статистических анализов уровень значимости был установлен на уровне α = 0,05.
2. Вычислите среднее значение и стандартное отклонение (n = 3/группа) в каждой временной точке. Перед проведением статистического анализа проведите тестирование нормальности для каждой группы с использованием теста Шапиро-Уилка (например, непрерывное всасывание при -200 мм рт.ст., непрерывное всасывание при -25 мм рт.ст., прерывистое всасывание при -200 мм рт.ст. и прерывистое всасывание при -25 мм рт.ст.), чтобы определить, подходит ли тест ANOVA или тест Краскела-Уоллиса.
3. Проанализируйте данные экспериментальной и контрольной групп, подвергнутых одинаковым условиям испытания давлением (например, непрерывное всасывание при -200 мм рт.ст.; непрерывное всасывание при -25 мм рт.ст.; прерывистое всасывание при -200 мм рт.ст. или прерывистое всасывание при -25 мм рт.ст.) с использованием двустороннего ANOVA или теста Краскала-Уоллиса с использованием типа мембраны и времени в качестве основных факторов.
4. Если были выявлены статистические различия, проведите апостериорный анализ. Используйте апостериорный тест HSD Тьюки после ANOVA или апостериорный тест Данна после теста Краскела-Уоллиса, чтобы определить, какие группы отличаются.
5. Используя итоговые значения сбора жидкости для каждого образца в контрольной и экспериментальной группах, провести двухсторонний t-критерий, предполагая неравные дисперсии.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Давление анализировалось в каждой временной точке, чтобы убедиться в отсутствии значительного падения давления в течение всего периода испытаний. В то время как сбор жидкости изучался в каждый раз, он анализировался только в конечном моменте времени. Это связано с тем, что каждая ткань имеет разные жировые и мышечные профили, что приводит к разной скорости сбора жидкости, что делает общий сбор жидкости более полезным для анализа, чем сбор жидкости по временным точкам.

Целью исследования была разработка настольной модели для NPWT, в которой используется тканевый аналог, и использование модели для исследования совместимости материалов для перевязочных материалов раны с аппаратом для терапии ран отрицательным давлением. Модель была использована для изучения того, способен ли аппарат NPWT поддерживать давление в течение долгого времени с добавлением устройства для обработки раны. Модель также была использована для определения того, отличаются ли создаваемое давление и жидкость, собираемая аппаратом NPWT в присутствии устройства для ухода за раной, по сравнению с отсутствием устройства.

Среднее давление ± стандартного отклонения рассчитывали в каждый момент времени в течение 72-часового испытания для каждой контрольной и экспериментальной группы. Для каждой группы сравнивали показания давления, чтобы определить, были ли какие-либо перепады давления или повышение давления с течением времени. Для всех четырех условий испытания при максимальном и минимальном давлении, а также для контрольной и экспериментальной групп статистического изменения давления за 72-часовой период испытаний не произошло (p > 0,7). Поскольку в течение 72-часового периода испытаний не было замечено никакого падения давления ни в одной из групп, добавление хитозановой мембраны не повлияло на производительность вакуумного насоса во время испытаний.

При максимальном давлении (рис. 4) не наблюдалось разницы между показаниями давления в контрольной и экспериментальной группах для условий непрерывного испытания, но разница была для условий прерывистого испытания. В условиях непрерывного испытания опытная группа показала схожие показания давления (-169,6 мм рт.ст. ± 1,56 мм рт.ст.) по сравнению с контролем (-172,9 мм рт.ст. ± 2,18 мм рт.ст.) (p = 0,27).

При минимальном давлении (рис. 5) наблюдалась разница между показаниями давления в контрольной и экспериментальной группах для условий непрерывного испытания, но не было разницы для условий прерывистого испытания. В условиях непрерывного испытания опытная группа показала более низкие показания давления (-21,8 мм рт.ст. ± 0,7 мм рт.ст.) по сравнению с контролем (-27,1 мм рт.ст. ± 1,75 мм рт.ст.) (p = 6 x ^10-7). В условиях прерывистого испытания опытная группа показала схожие показания давления (-20,6 мм рт.ст. ± 1,45 мм рт.ст.) по сравнению с контролем (-23,4 мм рт.ст. + 1,83 мм рт.ст.) (p = 0,29). Сбор жидкости был одинаковым во всех группах (рис. 6 и рис. 7).

Наблюдались различия в показаниях давления среди испытуемых образцов. Различия в значительной степени объяснялись количеством жира в каждой ткани и тем, насколько фенестрированной была ткань перед тестированием, а не с испытательной камерой, поскольку она регулярно проверялась на герметичность, и в случае обнаружения утечка устранялась до тестирования образца.

Рисунок 1: Схема испытательной установки NPWT. Схема, показывающая общую испытательную конструкцию системы терапии ран отрицательным давлением, используемой в этой работе, включая вакуумный насос, трубку, адгезивную повязку и пену, дополнительную повязку на рану и раневой дефект. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 2: Конструкция настольной модели NPWT. Репрезентативное изображение дизайна пластикового короба, созданного для настольной модели NPWT. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 3: Этапы подготовки образцов и сборки компонентов к испытаниям. Шаги, предпринятые для тестирования образца, такие как подготовка образца, загрузка испытательной камеры и общая настройка. В испытательной камере в этом эксперименте показаны два манометра: один подключен сбоку для считывания давления (слева), а другой используется в качестве предохранителя и удаляется для добавления большего количества жидкости в камеру (справа). Испытательная камера также показывает размещение заполненной пеной ткани, раневой повязки и вакуумной насадки, размещенной сверху. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Иллюстрация 4: Сравнение максимального давления. Среднее ± показания давления стандартного отклонения для контрольной и опытной групп (группы 1-4, n = 3/группа) при максимальном давлении (-200 мм рт.ст.) в течение 72 ч. Пунктирная синяя линия и пунктирная серая линия показывают непрерывные группы давления. Маленькая пунктирная оранжевая линия, а также пунктирные и пунктирные желтые линии показывают прерывистые группы давления. Показания давления были усреднены по трем образцам в каждой группе от 0 до 72 ч с шагом в 12 часов. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Иллюстрация 5: Сравнение минимального давления. Среднее ± показания давления стандартного отклонения для контрольной и опытной групп (группы 5-8, n = 3/группа) при минимальном давлении (-25 мм рт.ст.) в течение 72 ч. Пунктирная синяя линия и пунктирная серая линия показывают непрерывные группы давления. Маленькая пунктирная оранжевая линия, а также пунктирные и пунктирные желтые линии показывают прерывистые группы давления. Показания давления были усреднены по трем образцам в каждой группе от 0 до 72 ч с шагом в 12 часов. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Иллюстрация 6: Репрезентативные изображения окончательного сбора жидкости для групп с 1 по 4. (A) Репрезентативное изображение сбора жидкости через 72 часа для контрольной пробы группы 1 при непрерывном всасывании при максимальном давлении. (B) Репрезентативное изображение сбора жидкости через 72 часа для контрольной пробы группы 2 при прерывистом всасывании при максимальном давлении. (C) Репрезентативное изображение скопления жидкости через 72 часа для испытательного образца группы 3 при непрерывном всасывании при максимальном давлении. (D) Репрезентативное изображение скопления жидкости через 72 часа для испытательного образца группы 4 при прерывистом всасывании при максимальном давлении. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 7: Репрезентативные изображения конечного сбора жидкости для групп с 5 по 8. (A) Репрезентативное изображение сбора жидкости через 72 часа для контрольной пробы группы 5 при непрерывном всасывании при минимальном давлении. (B) Репрезентативное изображение сбора жидкости через 72 часа для контрольной пробы группы 6 при прерывистом всасывании при минимальном давлении. (C) Репрезентативное изображение скопления жидкости через 72 часа для испытательного образца группы 7 при непрерывном всасывании при минимальном давлении. (D) Репрезентативное изображение сбора жидкости через 72 часа для испытательного образца группы 8 при прерывистом всасывании при минимальном давлении. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Таблица 1: Реагенты, необходимые для приготовления моделируемой жидкости организма в 1 л деионизированной воды.

Существует несколько настольных моделей для NPWT, но они имеют существенные ограничения. Loveluck et al. разработали компьютерную модель FEA для определения того, как NPWT влияет на места наложения швов, но не учитывали дополнительные материалы для перевязки раны⁶. Rycerz et al. разработали модели на основе агара для оценки распределения раствора для закапывания в раны во время NPWT⁷. В то время как агар служил средой для оценки распределения водорастворимых материалов/красителей в различных моделях, он представляет собой простой однородный материал, который не воспроизводит сложную гетерогенную структуру ран с участием мышечных и жировых тканей, подвергшихся воздействию NPWT. Кроме того, эти тесты проводились в течение относительно коротких периодов времени до 3,5 ч, в то время как в клинических условиях вакуум обычно включается в течение 48-72 ч перед сменой раневой повязки^. В качестве альтернативы, in vivo можно использовать модели со свиньями, но они дороги и требуют специального контроля и процессов утверждения перед использованием⁷. В настоящее время не существует настольных моделей, в которых используется реалистичный состав тканей и структуры для оценки сбора жидкости и давления внутри раневого ложа по сравнению с вакуумным насосом в различных экспериментальных условиях.

Чтобы устранить это ограничение, была разработана и изготовлена настольная модель, способная считывать давление в течение 72 часов изнутри дефекта раны, чтобы увидеть, какое давление прикладывается к ране по отношению к показаниям вакуумного насоса. Это было достигнуто с помощью манометра, подключенного к напорной трубке, которая проходила через середину пены. Чтобы восполнить жидкость в емкости во время испытаний и не повлиять на разрежение, был добавлен второй манометр, который можно было снять для пипетирования в дополнительную жидкость. Этот второй манометр также действовал как предохранительный, потому что он должен был показывать ноль, а если это не так, то испытательная камера находилась под давлением, а не образец ткани, что делало испытание недействительным. Еще одна проблема, которую решала система, заключалась в том, чтобы убедиться в достаточном количестве пломб на образце; Это достигалось путем помещения куска пены под образец, чтобы поднять его таким образом, что, когда крышка испытательной камеры была закрыта, ткань опускалась вниз настолько, чтобы закрыть камеру без дополнительного пространства.

Свиная грудинка была использована для удовлетворения потребности в аналоге раневой ткани. Свиная грудинка, которая происходит из нижней части желудка свиньи, была использована, потому что у нее есть слои жира и мышц, которые имитируют сложные человеческие мышцы и жировые ткани и лучше имитируют характеристики раневой ткани. Кроме того, свиную грудинку легко получить недорого, а для удаления солей вяления перед использованием нужны лишь минимальные манипуляции. Различный состав используемых образцов тканей мог вызвать некоторые различия в давлении, наблюдаемые между группами. Различный состав жира и тканей или способ размещения пены в ткани могли повлиять на давление, которое могла выдержать машина. Клинически у пациентов также будут наблюдаться вариации мышечной, жировой и тканевой массы, поэтому различия, наблюдаемые из-за состава свиной грудинки, могут быть репрезентативными для вариаций в том, как устройство работает у пациентов.

Эта настольная модель также позволяет испытывать NPWT in vitro в новых областях применения, от различных давлений до различных материалов повязочных материалов. Это также позволяет регистрировать давление изнутри раневого ложа, где находится пена, а не только наблюдать за показаниями давления вакуумного насоса. Это показывает, применяется ли давление, подаваемое насосом, внутрь раны. Модель, созданная в этом исследовании, полезна, поскольку она позволяет регистрировать сбор жидкости и давление без использования компьютерного моделирования или испытаний in vivo . Аналогичным образом, эта настольная модель является преимуществом, поскольку она позволяет увидеть, как аппарат NPWT работает на мышечных и жировых тканях, которые более точно имитируют клиническое состояние, а не на материалах на основе агара. Эта модель более доступна по цене, чем тестирование in vivo , так как не требует использования живых животных, а создается из недорогих предметов.

Эта модель была использована для сравнения давления, создаваемого и собираемой жидкостью, с помощью аппарата NPWT с коммерческим хитозановым устройством для ухода за ранами и без него. Аппарат NPWT был способен поддерживать давление в течение 72 часов в присутствии или при отсутствии хитозанового усовершенствованного устройства для ухода за ранами. При использовании аппарата NPWT с устройством для ухода за раной или без него не наблюдалось различий в показаниях давления между контрольной (без устройства для ухода за раной) и тестовой (без устройства для ухода за раной) группами в течение 72 часов в условиях максимального и минимального давления испытания. Тем не менее, не было различий в сборе жидкости между контрольной и тестовой мембранами в группах лечения.

Определенные шаги в протоколе имели решающее значение для обеспечения точности показаний давления и сбора жидкости для каждого образца. Наиболее важные шаги в процессе тестирования были найдены на Шаге 1. Чтобы обеспечить точную регистрацию показаний давления, созданный испытательный бокс не должен был показывать утечки; В противном случае манометры не будут работать должным образом. Другие важные шаги в этом процессе включают шаги 2.2 и 3.1. Шаг 2.2 был решающим, потому что раневой дефект должен был быть достаточно глубоким, чтобы проникнуть через последний слой жира в образце, а ткань должна была быть фенестрирована для сбора жидкости. Шаг 3.1 был критическим, потому что дефект нужно было заполнить пеной с открытыми порами. Пена должна заполнить весь дефект раны и плотно прилегать; В противном случае он не создаст должного уплотнения с помощью вакуума, что вызовет проблемы с показаниями давления. Шаг 3.4 был критически важным, поскольку адгезивная повязка на рану должна была покрывать весь образец. Если повязка на адгезивную рану не покрывала весь образец, внутри испытательной камеры могли возникнуть утечки под давлением.

Ограничением этой работы является то, что не существует сопоставимой модели для сравнения. Тиражирование и использование модели другими людьми поможет подтвердить полезность модели. Еще одним ограничением этой модели является возможность утечки воздуха при подключении напорной трубки к манометру. Лучший способ свести к минимуму риски утечек воздуха за счет использования другого подхода к подключению может быть полезен в будущих исследованиях.

Эта настольная модель была необходима для NPWT, чтобы можно было протестировать новый материал на совместимость путем изучения сбора жидкости и создания давления, чтобы убедиться, что дополнительная повязка на рану не влияет на производительность системы NPWT. Созданная модель имеет множество потенциальных применений в NPWT. Он может быть использован для тестирования различных материалов для повязочных материалов для ран и вариантов местной доставки лекарств в материалах для повязочных материалов. С помощью этой модели можно создавать и тестировать несколько типов ран, таких как режущие, туннельные или ожоговые раны. Для различных типов ран можно исследовать давление и сбор жидкости, чтобы определить оптимальные настройки NPWT. Эта модель также открывает другие возможности для принятия решения о том, как тестировать NPWT на образцах кожи, в то время как раньше модели в основном ограничивались другими материалами или моделированными испытаниями. В заключение следует отметить, что разработанная настольная модель смогла успешно оценить давление внутри раневого ложа для раневых повязок, чтобы определить, совместимы ли они с системой NPWT.

В целом, испытанное устройство для ухода за ранами хитозаном, по-видимому, не ингибировало давление или сбор жидкости в системе NPWT для тестируемых условий. В этой работе была разработана настольная модель, позволяющая преодолеть ограничения современных настольных моделей за счет возможности тестирования в течение длительных периодов времени с использованием тканевого аналога и возможности использования материалов для перевязочных материалов.

Эта работа была поддержана грантом от Bionova Medical, Inc. (Джермантаун, Теннесси).

Это исследование стало возможным благодаря Департаменту биомедицинской инженерии Университета Мемфиса и Bionova Medical.