Диссертация (Исследование теплообмена при охлаждении биоткани внутренних органов для проведения роботических операций), страница 3

Кандель и крупнейший физикакадемик А.И. Шальников. Почти одновременно с американцем Купером. Э.И.Кандельзаинтересовалсявозможностямииспользованиясверхнизкойтемпературы в нейрохирургии. По его инициативе в начале шестидесятыхгодов ряд ученых под руководством и при непосредственном участии А.И.Шальникова создали целую серию криохирургических устройств и аппаратовдля практического применения [9]. Первые в нашей стране криохирургическиеинструменты созданы в ИФЦ АН СССР в 1962 г. Криохирургическаяаппаратура разрабатывалась во многих организациях: МГТУ им. Н.Э.

Баумана,ИАЭ им. И.В. Курчатова, ВНИИМТ, ВНИИВТ, НИИ Сатурн, ИПКИК АНУССР, ФГИНТ АН УССР, ОТИХП, ХМИ, ИФ АН УССР [13-17]. В 90-е годыXX века распространились криохирургические системы нового поколения наоснове использования аргона высокого давления и средств медицинскойвизуализации [1].С конца XIX - начала XX века во многих странах начали проводитьсяисследования по оценке влияния на организм искусственного охлаждения(общая гипотермия) [8,18,19]. В 1863 г. А. Вальтер в экспериментах накроликах показал, что снижение температуры увеличивает безопасность14хирургического вмешательства.

В 1938 г. T. Фэй впервые использовал методгипотермии для лечения онкологических больных. С 1949 по 1953 год в Канадеактивно разрабатывались показания к искусственной гипотермии больных,оперируемых по поводу пороков сердца. В дальнейшем этот метод нашелширокое распространение во всем мире. Суть этого метода заключается в том,что при помощи специальной аппаратуры снижают температуру тела больного,одновременно блокируя ответные реакции организма на охлаждение.

Помимообщей гипотермии в практику вошли методики локальной гипотермии. Так,гипотермия желудка стала использоваться для остановки интенсивныхкровотечений из верхних отделов пищеварительного тракта при язвеннойболезни желудка и двенадцатиперстной кишки, при геморрагических гастритах.В последние десятилетия XX века во всем мире получили распространениеустройства локальной гипотермии для автоматического поддержания заданнойтемпературы отдельных частей тела или органов. Охлаждение в этихустройствах обычно достигается за счет циркуляции газового или жидкоготеплоносителя.Былисозданыаппаратыдлягипотермиижелудка,поджелудочной железы, почек, прямой кишки и органов малого таза,предстательной железы и т.п. В начале XXI века в США появились разработкиперспективной технологии применения бинарного льда (БЛ) для гипотермиипри операциях на головном мозге, внутренних органах и при первой помощипострадавшим [50].Опыты по замораживанию клеток проводятся с конца XVIII века, опервой успешной криоконсервации сообщено в 1949 году.

С середины 1950-хгодовпроводятсятемпературныхцеленаправленныеуровнейхранения,исследованияскоростейохлаждения,оптимальныхдопустимыхколебаний температуры и др. В США уже более чем 30 лет существуетразвитая структура криобанков для коммерческого использования. Это –криобанки спермы, крови, органов, банки стволовых клеток.

Быстрое развитиенаправлений медицины, связанных с применением трансплантационногоматериалавызвалос70-хпо80-егодыпотребностьвзапасах15трансплантационных материалов. Консервация тканей и органов является насегодняшний день одной из наиболее сложных общебиологических проблем.Известно, что сроки хранения тканей и органов при плюсовых температурахнепродолжительны. Длительное хранение могут обеспечить только низкиетемпературы (обычно от минус 80 до минус 196 °С) [20].Также «холодовой фактор» широко использовался и как средствосохранения и даже восстановления здоровья.

В 80-е годы XX века в Европе иЯпонии вошли в моду криокамеры, в которых обычный атмосферный воздухсмешивается с испаряющимся жидким азотом, благодаря чему пациентоказывается в воздушной среде при температуре от минус 100 до минус 120 °С.Эффект при этом примерно тот же, что и при купании в проруби, нозначительно более низкая теплопроводность воздуха исключает слишкоминтенсивные потери энергии, неизбежные в воде.

Оригинальные разработки поданному направлению были проведены и в СССР [8].В СССР существовал ряд научных школ, связанных с разработкойтехники и технологий для различных медицинских криометодов. Среди нихможно выделить находящиеся в Москве ВНИИИМТ, МВТУ им. Н.Э. Баумана,в Харькове Институт проблем криобиологии и криомедицины, в СанктПетербурге ЛТИХП, а также было произведено множество практическихмедицинских работ, посвященных тематике применения низких температур вмедицине.

Сами же медицинские криометоды в основном появлялись иразвиваются на текущий момент за рубежом – в США, Японии, Германии,научные публикации и разработки также ведутся в Израиле, Китае, Канаде,Индии, Польше, Франции. В РФ применение криомедицинской техники итехнологий сегодня отстает от мирового уровня. Хотя некоторые научныеработы его достигают, в основном используется научный задел, доставшийся отСССР.Развитие криомедицинской техники проходило неравномерно. Возможновыделить этапы стремительного развития, связанные с прорывными идеями,развитием смежных отраслей, повышением общего уровня техники.

Они16способствовали развитию теоретических исследований, появлению новых идей.Далее новые разработки и идеи постепенно требовали все более сложногооборудованияипроцессразвитиякриомедицинызамедлялся.Такжезамедление в развитии криомедицины было связано с аналогичными скачкамив альтернативных технологиях лечения, например лазерных технологиях, и сполитико-экономическими факторами.Сегодня общее развитие криомедицины за рубежом заметно превышаетуровень как разрабатываемой в РФ техники, так и применяемых на практике вРФ технологий. Однако, научный задел, оставшийся после предыдущего скачкаразвития криомедицинской техники в 80-е годы XX века позволяет в некоторыхнаправленияхнайтиновыенишидляразвитиякриомедициныикриомедицинской техники на мировом уровне.В разделе 1.1.1 рассматривается использование низких температур вмедицинских целях, которое имеет длительную историю. Подчеркивается, чтовместе с медицинскими криометодами развивалось и их техническоеобеспечение.Затронутасовременнаяситуациясприменениемкриомедицинской техники и технологий в РФ.

Сделан вывод о том, что общийуровень развития техники обгоняет уровень развития криомедицинскойтехники.1.1.2. Современное представление о медицинских криометодахПо общепринятому определению криотерапия – это местное или общееиспользование низких температур в терапии. Она включает в себя методылечения, которые основываются на дозированном охлаждении тканей, органовили всего организма, обеспечивают их лечебное действие [21]. Криотерапияявляется физическим методом консервативного лечения (в отличие отхирургических методов он производится без механического разделениятканей), однако применение холода в «криохирургических» целях ужедовольно-таки близко к хирургическому, но при этом имеет не совсем17хирургический характер.

Причем одни и те же криометоды могут применятьсякак для терапии так и для профилактики (причем даже одновременно), и дляпростоты всех их называют «криотерапией».Необходимо учитывать, что развитие медицинской техники привело кширокому использованию методов лечения, в основе которых лежит действиеразличных физических факторов (ультразвука, электрического или магнитногополя,сверхвысокочастотногоэлектромагнитногополя,ионизирующегоизлучения, лазерного излучения, высокой или низкой температуры) [22].Биологический эффект бывает значительным и при слабом воздействии,играющем роль спускового механизма [23]. Преимущества физических методов[22]: универсальность действия, благодаря чему один и тот же фактор можетприменяться при самых различных заболеваниях; физические факторы, являясьэлементами внешней среды, представляют собой привычные для организмараздражители; физические факторы в терапевтических дозировках не обладаюттоксичностью, не вызывают побочных эффектов; длительное последействие,суть которого состоит в том, что терапевтический эффект не толькозначительное время сохраняется, но нередко даже нарастает после окончаниякурса лечения; увеличение периода ремиссии хронических заболеваний;отсутствие лекарственной зависимости; отсутствие аллергии и лекарственнойболезни; возможность в одном факторе сосредоточить воздействие на причинуболезни,звеньяразвитияболезнииеёсимптомы(вотличиеотфармакотерапии); хорошая совместимость с другими профилактическими,лечебнымии(гомеостатический)реабилитационнымиитренирующийсредствами;характернормализующийдействия,возможностьстимулирования деятельности регуляторных механизмов; безболезненность,доступность, возможность повсеместного использования, в том числе и на дому[22].

Медицина будущего во многом будет основана на применениифизических факторов в лечении и профилактике заболеваний.Возможновыделитьосновныенаправлениясовременногонепосредственного использования охлаждения в терапии и профилактике:18криохирургия, гипотермия ядра, гипотермия оболочки. Низкие температурыдля медицины применяются также в нетерапевтических и непрофилактическихцелях.

Среди таких методов: криоконсервация, лиофилизация, криофиксация,криогранулирование,использованиесверхпроводимости,получениемедицинских газов и редких изотопов. Причем необходимо отметить, чтополучение газов – криогенный метод. Использование их в данном случае –медицинский. Исходя из выше описанного само понятие «медицинскийкриометод» (далее в тексте – «криометод») как метод применения низкихтемператур в медицинских целях включает в себя не только понятие«криотерапия».