Теоретические и экспериментальные основы создания криохирургической аппаратуры и медицинских технологий ее применения

• Автор: Цыганов, Дмитрий Игоревич
• Шифр специальности: 05.11.17
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1994
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 315 с.

ГЛАВА 1. МЕДИКО-ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА СОЗДАНИЯ ЭФФЕКТИВНОЙ КРИОХИРУРГИЧЕСКОЙ АППАРАТУРЫ И МЕТОДОВ ЕЕ ПРИМЕНЕНИЯ

1.1 Медико-биологический аспект применения низких температур в хирургии

1.2. Применяемая криохирургическая аппаратура, методы контроля и усиления низкотемпературного воздействия

1.2.1 .Устройство криогенных медицинских аппаратов

1.2.2.Принципы устройства криоинструментов

1.2.3.Методы контроля результатов криовоздействия

1.2.4.Методы усиления криодеструкции

1.3. Математический аппарат для расчета основных параметров криовоздействия и режимов работы криохирургической аппаратуры

1.3.1.Анализ процессов, определяющих перенос тепла в организме

1.3.2.Анализ методов математического моделирования кпиовоздействия

1.4. Особенности формирования теплопроводящих свойств биоткани и методы их расчета

1.4.1.Теплофизические свойства (ТФС) биотканей in vitro
1.4.2.Связь теплопроводности биотканей с их составом и структурой
ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКОГО АСПЕКТА КРИОХИРУРГИИ
2.1. Теплофизические процессы и математическая модель локального криовоздействия
2.2. Модель теплопереноса и аналитическое исследование эффективной теплопроводности биоткани in vivo
2.3. Структурная модель и метод расчета ТФС биоткани in vitro
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ БИОТКАНИ IN VITRO И IN VIVO
3.1. Общая структура и содержание экспериментальной работы
3.2. Методика измерения эффективной теплопроводности биоткани in vivo и описание стенда
3.3. Выбор методов определения ТФС биоткани in vitro и описание экспериментальных стендов
ГЛАВА 4. АНАЛИЗ ОПЫТНЫХ И РАСЧЕТНЫХ ДАННЫХ. ПРОВЕРКА АДЕКВАТНОСТИ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
4.1. Основные закономерности формирования теплопроводящих свойств биоткани in vitro
4.2. Исследование эффективной теплопроводности биоткани in vivo
4.3. Проверка адекватности математической модели
ГЛАВА 5. ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЛОКАЛЬНОГО КРИОВОЗДЕЙСТВИЯ НА БИОТКАНЬ
5.1. Анализ степени влияния теплофизических свойств биоткани, параметров и условий замораживания на результаты криовоздействия
5.2. Атлас прогнозирования результатов криовоздействия
ГЛАВА 6. РАЗРАБОТКА ОПТИМАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ УСИЛЕНИЯ КРИОДЕСТРУКЦИИ ПРИ КОМБИНИРОВАННОМ УЛЬТРАЗВУКОВОМ, СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНОМ И НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОМ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА БИОТКАНЬ
6.1. Разработка экспериментального стенда и методика исследования влияния на биоткань УЗ и СВЧ в комбинации с низкотемпературным воздействием
6.2. Влияние ультразвукового воздействия на размеры зоны замораживания и некроза кожно-мышечной ткани при последующем криовоздействии
6.3. Исследование зависимости теплопроводности биоткани и размеров зон замораживания и крионекроза от параметров предварительного сверхвысокочастотного воздействия
ГЛАВА 7. РАЗРАБОТКА БАЗОВЫХ ОБРАЗЦОВ КРИОГЕННОЙ ХИРУРГИЧЕСКОЙ АППАРАТУРЫ (КХА)
7.1. Основные принципы конструирования и методы расчета базовых образцов КХА
7.2. Конструктивная компоновка КХА
7.3. Описание конструкции и принципов функционирования разработанной КХА
7.3.1.Малогабаритные автономные ручные криоаппараты
7.3.2.Стационарные криохирургические аппараты
7.3.3.Установка для комплексной СВЧ-криохирургии
ГЛАВА 8. КЛИНИЧЕСКАЯ АПРОБАЦИЯ РАЗРАБОТАННОЙ КРИО- ХИРУРГИЧЕСКОЙ АППАРАТУРЫ И БИОМЕДИЦИНСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ ЕЕ ПРИМЕНЕНИЯ
8.1 Криогенное лечение новообразований в детской хирургии
8.2. Применение криогенной медицинской техники в стоматологии
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

описания тепловыделений за счет жизнедеятельности организма. Как будет видно из дальнейшего изложения, эта проблема, специфическая только для задач теплопроводности в биоткани, вызывает очень большие затруднения и неопределенности. В зарубежной литературе наиболее часто встречается способ, предложенный Перлом [204]. Согласно ему тепловыделения в биоткани описываются следующим образом:
Q = дм + Скр ко к(Та - Т) (1.7)
Однако входящие в это уравнение коэффициенты зависят от многих малоизученных факторов и на практике применяется еще около 10 способов описания биологических тепловыделений, которые будут рассмотрены ниже.
Сложности, возникающие при решении подобных задач, заключаются в первую очередь в наличии нелинейности из-за:
— движущейся по заранее неопределенному закону границы с источником теплоты в результате фазового перехода;
— температурной зависимости коэффициентов, характеризующих теплофизические свойства и их анизотропность;
— источника теплоты Q, зависящего от температуры и типа биоткани;
— сложного характера теплообмена на границе биоткань-наконечник криохирургического инструмента;
— анизотропии биоткани, состоящей из нескольких слоев и патологических включений с разными теплофизическими свойствами.
— применения плоских или углубленных наконечников, в результате чего возникают существенно неодномерные температурные поля.
Практически все авторы, решавшие вопросы математического моделирования процессов теплообмена при криовоздействии, использовали всевозможные способы для упрощения описанной задачи.
В работе [155] при прогнозировании температурных полей в биоткани предполагалось постоянство теплового потока к поверхности наконечника криохирургического инструмента и не учитывались тепловыделения в биоткани.
В серии работ Купера с сотрудниками [75-78, 167] опубликованы результаты обширных теоретических и экспериментальных исследований теплообменных процессов при локальном криохирургическом воздействии. В этих работах представлены решения стационарных задач теплопроводности в биоткани в постановке Перла при условии, что теплопроводность биоткани постоянна, а также постоянна температура на границе наконечник-биоткань для плоского, цилиндрического и сферического наконечников. Получены решения о распространении тепла во времени в живой биоткани для полусферического и цилиндрического наконечников.