Диссертация (1025217), страница 13
Текст из файла (страница 13)
В зарубежной научной литературе присутствуюттермины:«protocol»и«thermalhistory»,которыеописываютпоследовательность изменения температуры при криовоздействии [98]. Пообщепринятому определению термин «история» – совокупность фактов оразвитии какого-либо явления, то есть зависимость от времени «post factum».Медицинский алгоритм в клинической медицине – пошаговый протокол длярешения задач врачебной практики. Он может быть представлен в видепошаговой инструкции либо блок-схемы алгоритма. Протоколы диагностики илечения в медицине – это результаты систематически развивающегосяпроцесса, научно обоснованные, ориентированные на практику, руководства по70действию. Главным смыслом протоколов является представление современногосостояния научных исследований, их перенос и воплощение в практику.
Ониориентируют врачей в решениях и действиях. Следовательно, в данном случаенаблюдаетсязависимостьраспределенияотводатеплотывовременипроцедуры, и наиболее подходящим термином для определения процессаизменения температуры в точке области биоткани, который уже завершился,является «температурная история». Термин «протокол» указывает к чемунужно стремиться при проведении воздействия, своего рода техническоезадание. Следовательно, последовательность изменения температуры какмедицинский алгоритм дозирования криовоздействия во времени – этопротокол температур.Полученная совокупность последовательностей изменения температурывсех точек области биоткани составляет температурную историю области.Причем возможно выделить общий для всех точек полученный диапазонизменения температуры от времени в исследуемой области точек биоткани.Следовательно, для дозирования охлаждения необходимо определитьдопустимый диапазон температур всех точек ЦО – протокол температуробласти (ПТО).
Если полученная температурная история области (полученныйдиапазон) соответствует заданному протоколу, то процедура обеспечена сдостаточной точностью.Одна и та же область биоткани при воздействии одного и того жеоборудования, но по требованиям ПТО для разных криометодов реализуетразныекриовоздействия.Например,пакетскомпонентамикровивморозильнике при соблюдении одного ПТО криоконсервируется, но, еслиприложить ПТО для криохирургии – происходит некроз. То есть в основекриометода с точки зрения инженера лежит ЦО и схема изменения температурее точек.ПТО должно быть согласовано при формировании ТЗ к разработкеоборудования.
Согласно ПТО инженер может разрабатывать оборудование,основываясь на данных от биологов, биофизиков и медицинских работников.71Допустимый диапазон (изменения температуры во времени) могутограничивать различные факторы, среди них: ошибка в температурном уровне,скорости его изменения, вызывающая повреждение (например, некроз); общаядлительность процесса криовоздействия; условия выполнения требуемыхэффектов (например, определенная скорость для формирования реакциинервной системы при гипотермии оболочки) и т.д. Причем некоторые границыдиапазона могут отсутствовать (по сути выражаться 0 К или бесконечностью).На Рисунке 2.2 представлен пример отсутствия нижней границы ПТО(заштрихованы все допустимые значения температур биоткани во временипроцедуры) при наличии ограничений по верхней границе.Рисунок 2.2. Пример отсутствия нижней границы диапазонаИтак, представленный выше диапазон допустимых температур биоткани(от минимального до максимального значения в зависимости от времени)определяет все допустимые значения температуры в каждый моменткриовоздействия.
В общем минимальная и максимальная допустимыетемпературы могут быть ограничены различными факторами, среди которыхтребования безопасности, возможности оборудования, условиями процесса.Например, скорость охлаждения может ограничиваться в определенных рамкахв зависимости от прохождения процессов на клеточном уровне. Следуетучитывать, что главное условие успешного проведения криовоздействия – сдопустимой точностью гарантированное отсутствие выхода области точек издиапазона допустимых значений, которое могло бы привезти к повреждениюобласти биоткани. При этом необходимо выделять наиболее важные элементыЦО, в которых ожидается выход значения температуры из допустимого72диапазона, что может повлечь за собой осложнения после процедуры. Длякаждого медицинского криометода данная последовательность изменениятемператур при проведении криопроцедур должна иметь свой типовой вид,однако ее можно представить и в обобщенной форме. На Рисунке 2.3представлены границы допустимого диапазона температур во времени ипроизвольныйдействительныйпроцесскриовоздействия(температурнаяистория точки), не выходящий за их рамки.Рисунок 2.3.
Температурная история некоторой точки ЦО в некоторомпроцессе, совмещенная с ПТОПТО может иметь различный вид, но основными его составляющимиявляются процессы охлаждения, термостатирования, нагрева. Для базовоготипового процесса эти основные элементы ПТО выделены на Рисунке 2.4.Рисунок 2.4. Основные составляющие ПТООднако следует учитывать, что возможны различные варианты ПТО, гдепоследовательность процессов охлаждения, термостатирования и нагреваможетбытьразличной.Кпримеру,дополнительныйнагревможет73предшествоватьзавершающийпроцессунагревохлажденияможетпревышать(СВЧ-криохирургия),начальнуюлиботемпературунаповерхности для улучшения условий прогревания внутри (общая гипотермияоболочки).
Возможно циклическое изменение температуры с возвращением кисходномузначению.температурнаяисторияНаРисункеточки.Важно2.5представленаобеспечивать ипроизвольнаяконтролироватьвыполнение всех составляющих ПТО.Рисунок 2.5. Произвольная температурная история точкиИсходя из требований дозирования (например, рассмотренных в разделе1.3), важно учитывать не только значения температуры. Не менее важныминдикатором является скорость охлаждения.
Причем существуют различныевозможности по управлению скоростью изменения температуры, например,применение приборов СВЧ перед процедурой увеличивает скорость изменениятемпературы при криохирургии.Какитемпература,скоростьизменениятемпературыдолжнаобеспечиваться во всей ЦО в диапазоне от минимально допустимой домаксимально допустимой (чтобы температура не выходила за значениядопустимого диапазона). Причем, исходя из непрерывности тепловоговоздействия, обычно имеет место допущение о монотонности ее распределенияот минимального до максимального значения. При охлаждении обычно, чемдальше поверхность теплообмена между оборудованием и областью биоткани,тем постепенно будет меньше скорость охлаждения.
Скорость нагрева также74постепенноизменяетсяиможетбытьуправляемой(интенсификация,замедление), либо пассивной (при теплообмене с окружающей средой вусловиях естественной конвекции с учетом перераспределения тепла вбиоткани). Исходя из этого, для анализа достаточны как минимум двеконтрольные точки – с минимальной и максимальной скоростью, которыенаиболее вероятно могут выйти за пределы допустимого диапазона.Причем при совмещении температурных историй всех точек поотдельности, температурные истории могут пересекаться. Например, точка снаиболее быстрой скоростью охлаждения может иметь наименьшую скоростьнагрева, если нагрев осуществляется за счет теплоемкости неохлажденныхчастей биообъекта, которые наиболее удалены от этой точки.
При этомнезначительными флуктуациями от местных теплопритоков и тому подобногопредлагается пренебрегать и для практического анализа в процессе охлажденияи нагрева находить и анализировать изменение температур в точках ЦО спредельными скоростями. Но необходимо учитывать, что это имеет местотолько при условии выполнения допущения о монотонности ее распределения.Если же оно не выполняется, то контролировать предлагается по мгновеннымзначениям температуры. Проще говоря, необходимо управлять скоростьюизменения температуры, чтобы она не выходила за эти пределы.
Значит вкачестве основной характеристики охлаждения и нагрева возможно выделитьскорость изменения температуры. На этапе термостатирования необходимуюточностьподдержаниятемпературыопределяетдиапазондопустимыхтемператур. Причем некоторый разброс значений температуры присутствуетвсегда. На Рисунке 2.6 представлен пример упрощенного представления ПТОнекоторого процесса криовоздействия.Получается, что отдельной задачей является разработка обоснованныхмедико-техническими требованиями ПТО, реализация которых возможна спомощью оборудования, разработанного в соответствии с современнымуровнем развития техники.
В частности, это заключается в полученииминимальных и максимальных точек, в учете отклонений и допущений.75Рисунок 2.6. Пример упрощенного представления ПТО некоторого процессаВ данном разделе представлен обобщенный вариант определениярациональных режимов работы криомедицинского оборудования. Он основанна формализации температурного поля в определенных рамках в ЦО во времякриовоздействия. Данный подход может быть использован вне зависимости отцели криовоздействия, от оборудования и области его приложения в организме.Вразличныхприложенияхменяетсялишькриваямаксимальнойиминимальной разрешенной температуры.Рациональный режим работы криомедицинского оборудования долженобеспечивать ПТО с достаточной точностью.Данная схема вполне ясна как для специалистов инженерного профиля,так и для биологов, медицинских работников.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
