Диссертация (Исследование теплообмена при охлаждении биоткани внутренних органов для проведения роботических операций), страница 22

Для первых 200 секунд онавыше на 15%. Увеличение расхода БЛ позволяет получить некоторый приростскорости охлаждения только в начале криовоздействия.4. При необходимости для получения конкретных требуемых скоростейохлаждения в течение первых нескольких минут охлаждения (замедляя илиускоряя процесс) возможно применять БЛ с различной концентрацией частичекльда и различным расходом, а также охлажденную воду и газ с различнымирасходами.

Приведенный график показывает границы эффективности каждогоиз вариантов.5. Применение смеси охлажденного CO2 и БЛ позволит сконцентрироватьотвод теплоты с помощью БЛ в нижней части полости, а с помощью CO2 навертикальных стенках. При этом значения мощности отвода теплоты будутсуммироваться.4.3. Анализ результатов расчета обеспечения МПГГ при РАЛПАнализ эффективности и безопасности криовоздействияПятый вариант предполагает применение охлажденного CO2 в ситуации сточки зрения начальной температуры, приближенной к РАЛП. В данном случаепринимается условие начала охлаждения после проведения одного изхирургических разрезов.ЦО и ПТО для данного случая описаны в разделе 2.3.

На Рисунке 4.11представлена зона выполнения требований ПТО. На Рисунке 4.12 представленыпримеры температурные истории крайних точек, для которых выполняютсятребования ПТО, полученные в вычислительных экспериментах.142Рисунок 4.11. Область выполнения требований ПТО при МПГГНа Рисунке 4.13 представлена проверка безопасности рассчитанногокриовоздействия. На нем не наблюдается температур ниже 0 °С, значиткриовоздействие согласно расчету безопасно.Метод МПГГ при расходе CO2 около 45 литров в минуту и температуреминус 5 °С позволяет достичь заданной эффективности охлаждения в ЦО.Следовательно, анализ результатов численного исследования согласно ПТОпоказал, что криовоздействие с использованием МПГГ достаточно эффективнов объеме ЦО и является безопасным для проведения при выбранныхпараметрах подачи текучей среды.Анализ последовательности получения результатовПослепроверкивыполнениятребованийПТОнеобходимопроанализировать последовательность работ, направленных на получение143результатов расчета, начиная с выдачи задания на их проведение.

В ходеанализа необходимо удостовериться в непротиворечивости цепочки расчета иполном удовлетворении требований задания на его проведение.Рисунок 4.12. Температурные истории точек ЦО для МПГГ при РАЛП,совмещенные с ПТОС точки зрения последовательности промежуточных работ, исходя изпринятых в разделе 4.1 допущений и проведенной в разделе 3.5 проверкиадекватности программы расчета, можно сделать вывод о допустимой полнотематематической модели и адекватности полученных результатов.Полученные результаты расчетов удовлетворяют требованиям анализаисходных данных для обеспечения местной гипотермии при РАЛП (раздел 2.3).А именно имеется количественное описание глубины криовоздействия приконкретных параметрах оборудования, возможно применение средств контролякриовоздействия,имеетсявозможностьпрогнозироватьрезультатыкриовоздействия.Необходимо учитывать, что измерение температуры в некоторых точкахпри проведении криовоздействия с использованием данных на основе заранееполученных данных при моделировании тепловых полей позволит проводить144контроль проведения процедуры в объеме ЦО в режиме реального времени.При этом будут иметься средства для обеспечения семейства диапазоновпараметров для различных случаев реализации процедуры (например, приразличных, но подобных ЦО).

Это позволит управлять процессом конкретногокриовоздействия. На практике расход охлаждающего вещества долженизменяться в зависимости от температуры ЦО и скорости ее изменения(моделирование дает информацию о пропорциональности роста температуры вглубине).Рисунок 4.13. Проверка безопасности рассчитанного криовоздействияПогрешность при моделировании исходя из проверки адекватности посравнению с физико-техническим экспериментом не превосходит 10 %, приэтом в абсолютном значении максимальное отклонение – не более 1,5 °С.

В145разделе 2.3 описаны требования к точности контроля и моделирования приМПГГ для РАЛП. Указано, что суммарная погрешность результата измерения вданном случае не должна превышать 1,5 °С. По сравнению с биотканью in vivoбудет наблюдаться большая погрешность, однако для нее имеется запас от 1 до2 °С.Реализация МПГГ на практике:Далее необходимо предложить состав и реализацию функциональныхблоков оборудования с учетом согласованности их работы.

Сама система,реализующаяхирургическуюоперациюужеимеется–эторобот-ассистированная хирургическая система. Для данной системы предлагаетсядобавитьподсистему,обеспечивающуюМПГГ.Предлагаемыйвариантобеспечения МПГГ может иметь блок автоматики и управления, блокгенерации холода с источником газа, блок подготовки газа-теплоносителя иисполнительный блок. Предварительный состав функциональных блоковоборудования описан в разделе 2.3.По итогам проведенных расчетов к предварительному составу имеютсяследующиедополнения.исполнительногоблокавПредлагаетсявидетрубки,применятьподающейконструкциюохлаждающийгазнепосредственно в полость. Отсутствие дополнительных теплопередающихстенок позволит осуществлять процесс теплообмена на поверхности текучаясреда-биоткань более эффективно.

При этом для различных веществ и ихрасходов в работе даны собственные показатели эффективности воздействия.Подвод газа рекомендуется осуществлять вблизи ЦО, на удалении от5 до 10 мм, что позволяет сконцентрировать поток газа на охлаждениидобавляемой после проведения следующего разреза части ЦО и близлежащих кней тканей. При формировании струи подвода газа в данном случае в первуюочередь важны расход и сечение подачи газа. Сечение подвода рекомендуется вдиапазоне от 3 до 8 мм, что отвечает требованиям малоинвазивнойлапароскопической хирургии. Форма сечения предлагается круглой иливозможно использовать полукруг при совмещении каналов притока и выхода146газа в одной трубке, а также при использовании датчика температуры(пирометр), установленного на торце трубки.В качестве трубки подачи текучей среды в данной работе используетсязапатентованная автором конструкция (Рисунок 4.14, заявка на патент РФ№ 2015122304).

Инструмент для инсуфляции при проведении внутриполостнойхирургической операции содержит источник инсуфляционного газа (1),средство охлаждения инсуфляционного газа (2), систему для подвода и отводаинсуффляционного газа (3), и бесконтактный датчик температуры поверхностибиологической ткани (4). Система для подвода и отвода инсуффляционногогаза выполнена в виде гибкого шланга, имеющего разделенную на два каналатрубку. Верхний канал предназначен для притока инсуффляционного газа впространство полости, а нижний – для отвода излишков инсуффляционногогаза. Датчик температуры расположен в канале для отвода инсуффляционногогаза в торце трубки.

Соотношение расстояния от торца трубки до отверстияканала для отвода газа к диаметру отверстия канала для отвода газа составляетот 6 до 20. Соотношение диаметра отверстия канала для подвода газа кдиаметру отверстия канала для отвода газа составляет от 1 до 0,5. Соотношениедиаметра канала для подвода газа к внутреннему диаметру трубки составляетот 0,75 до 0,25.Рисунок 4.14 Инструмент для инсуффляции при проведении внутриполостнойхирургической операции147Рекомендации к применению различных вариантов охлажденияОхлаждение газом позволяет с различной интенсивностью одновременновоздействовать на всю брюшную полость. С использованием полученныххарактеристик глубины и мощности охлаждения возможно обоснованнопланировать воздействие, а также контролировать его проведение.Предохлаждение рекомендуется использовать в качестве дополнительныхмер и при необходимости охладить полые органы.

Для этого необходимопроводить планирование гипотермического воздействия, разделяя ЦО научастки. Влияние длительности, температуры и границы эффективности дляохлаждения мочевого пузыря были представлены выше. Программа позволяеттакже отдельно просчитывать другие частные случаи для получениянеобходимых параметров текучей среды.Необходимо учитывать, что при постоянном подводе БЛ возможнопереохлаждение поверхностных слоев, что ограничивает его применение сточкизрениябезопасности.БЛрекомендуетсяприменятьвначалекриовоздействия (для более быстрого достижения температуры начала спазмакапилляров), либо в комбинации с CO2. Также при необходимости локальнойинтенсификации охлаждения возможно дополнительно распылять БЛ спомощью охлажденного CO2.При обеспечении гипотермического охлаждения в общем случаерекомендуется использовать комплексный подход с применением различныхисточниковохлаждениядляразличныхлокализаций:предохлаждения,использования БЛ, МПГГ и др.

При этом имеется возможность с помощьюварьирования расходов и состава текучих сред получить требуемые глубину идлительность охлаждения. При необходимости получить интенсивностьохлаждения выше, чем при применении БЛ с оптимальным расходом возможноприменять кипящие среды с температурой кипения не ниже 0⁰С.В общем, криовоздействие при принятых параметрах удовлетворяеттребованиям ПТО и может быть практически реализованым при заданномнаборе параметров с заданной точностью.1484.4.