Сравнительный анализ схем криохирургических установок

Выполнено сравнение технических характеристик современных криохирургических установок, применяемых при транскутанной хирургии, проанализированы схемы рабочих циклов, отмечены достоинства и недостатки. Описаны принципы работы систем и устройство одного из малоинвазивных зондов, используемых в криохирургии. Рассмотрен механизм гибели клетки при криовоздействии. Предложено перспективное направление для модернизации криохирургических установок — применение замкнутого рабочего цикла на многокомпонентном смесевом хладагенте, не имеющее аналогов в данной области в настоящее время. Проведено сравнение характеристик рабочего цикла при работе на различных хладагентах, выбран многокомпонентный хладагент, при котором цикл показывает наилучшие параметры. Оптимальным считается вариант, соответствующий минимальной работе сжатия компрессора и максимальной степени термодинамического совершенства цикла

Литература

[1] Шакуров А.В., Пушкарев А.В., Пушкарев В.А., Цыганов Д.И. Предпосылки для разработки нового поколения криохирургических аппаратов (обзор) // СТМ. 2017. Т. 9. № 2. С. 178–189. DOI: 10.17691/stm2017.9.2.23

[2] Chua K.J. Computer simulations on multiprobe freezing of irregularly shaped tumors // Computers in Biology and Medicine. 2011. Vol. 41. No. 7. P. 493–505. DOI: 10.1016/j.compbiomed.2011.04.015

[3] Zhao F., Chen Zh.Q., Shi M.H. Numerical study on freezing-thawing phase change heat transfer in biological tissue embedded with two cryoprobes // Journal of Central South University of Technology. 2009. No. 16. P. 326–331. DOI: 10.1007/s11771-018-3742-7

[4] Deng Z., Liu J. Numerical simulation of 3-D freezing and heating problems for combined cryosurgery and hyperthermia therapy // Numerical Heat Transfer, Part A: Applications. 2004. Vol. 46. No. 10. P. 587–611. DOI: 10.1080/10407780490487740

[5] Теплофизическое моделирование криохирургической операции на примере рака предстательной железы / А.О. Васильев, А.В. Говоров, А.В. Пушкарев, Д.И. Цыганов, А.В. Шакуров // Технологии живых систем. 2014. № 11. С. 47–53.

[6] Морозова Н.В., Пономарев Д.Е., Пушкарев А.В., Цыганов Д.И. Применение теплофизического моделирования при криохирургии печени // Российский онкологический журнал. 2014. № 4. С. 37.

[7] Пушкарев А.В., Морозова Н.В., Цыганов Д.И. Теплофизическое моделирование процессов в биоткани как инструмент предоперационного планирования роботических криоопераций // Междунар. науч.-практич. конф. «Биотехнологии в комплексном развитии регионов». М.: ООО «Экспо-Биохим-Технологии», 2016. 70 с.

[8] Zherdev A.A., Shakurov A.V., Pushkarev A.V., Burkov I.A., et al. Measurement of characteristics of cryoprobes under different operation modes // Biomedical Engineering. 2017. Vol. 50. No. 5. P. 344–347. DOI: 10.1007/s10527-017-9652-4

[9] Жердев А.А., Цыганов Д.И., Шакуров А.В. и др. Экспериментальное исследование тепловых характеристик малоинвазивных криозондов при различной мощности охлаждения // Медицинская техника. 2017. № 5 (305). С. 15–18.

[10] Пушкарев А.В., Цыганов Д.И., Шакуров А.В., Шафранов В.В. Экспериментальное исследование малогабаритного криодеструктора для детской хирургии // Детская хирургия. 2016. Т. 20. № 5. С. 259–263.

[11] Жердев А.А., Цыганов Д.И., Пушкарев А.В. и др. Investigation of the effect of heating catheter on freezing regions during prostate cryoablation // Высокотехнологическая медицина. 2017. Т. 4. № 3. С. 64.

[12] Цыганов Д.И. Теоретические и экспериментальные основы создания криохирургической аппаратуры и медицинских технологий ее применения. Дисс. … д-ра техн. наук. М.: ВНИИИМТ, 1994. 315 с.

[13] Gage A.A., Baust J. Mechanisms of tissue injury in cryosurgery // Cryobiology. 1998. Vol. 37. No. 3. Р. 171–186. DOI: 10.1006/cryo.1998.2115

[14] Пушкарев А.В., Васильев А.О., Шептунов С.А., Цыганов Д.И. Исследование факторов повреждения биотканей для создания криохирургического оборудования // Известия вузов. Поволжский регион. Медицинские науки. 2016. № 4 (40). С. 122–134.

[15] Seifert J.K., Morris D.L. Indicators for recurrence following cryotherapy for hepatic metastases from colorectal cancer // British Journal of Surgery. 1999. Vol. 86. No. 2. Р. 234–240. DOI: 10.1046/j.1365-2168.1999.00995.x

[16] Gibo Y., Desmet V. Study of the usefulness and the limits of ultrasonic diagnostic criteria for diagnosis of liver tumors // Acta Gastroenterologica Belgica. 1992. No. 7. Р. 405–414.

[17] Шафранов В.В., Цыганов Д.И., Поляев Ю.А. Возможности криохирургии // Анналы хирургии. 1996. № 4. С. 47–52.

[18] Цыганов Д.И. Теплофизические аспекты криохирургии. М.: Рос. мед. акад. последипломного образования, 2005. 180 с.

[19] Пушкарев А.В. Теоретическое и экспериментальное исследование теплообмена при многозондовом низкотемпературном воздействии на биоткани. Дисс. … канд. техн. наук. М.: 2017. 178 с.

[20] Цыганов Д.И., Пушкарев А.В., Морозова Н.В. Изучение возможностей применения инвазивных термосенсоров для контроля температуры в биоткани // Междунар. науч.-практич. конф. «Биотехнология и качество жизни». М.: ЗАО «Экспо-Биохим-Технологии», 2014. С. 185–186.

[21] Архаров А.М., Буткевич И.К. Машины низкотемпературной техники. Криогенные машины и инструменты. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2015. 531 с.

[22] Longsworth R.C. Cryoprobe. Patent US 5452582A. 1994.

[23] Mikus P.W., Kelly G.L., Brady R.K. Cryoprobe Patent US 5800487A. 1998.

[24] Dobak J.D., Ghaerzadeh K., Yu X. Cryosurgical probe with sheath. Patent US 6475212B2. 2002.

[25] Zvuloni R., Schatzberger S. Multiple cryoprobe apparatus and method. Patent US 6706037B2. 2000.

[26] Криоабляция простаты у пациентов с местнораспространенным раком предстательной железы: клинико-экспериментальное обоснование / А.В. Говоров, А.О. Васильев, А.В. Пушкарев, Д.И. Цыганов, Д.Ю. Пушкарь // Качество. Инновации. Образование. 2016. Т. 2. № 2. С. 33–38.

[27] Яковлев В.И., Бычков Е.Г., Макаров Б.А., Самохвалов Я.В. Результаты теоретических и экспериментальных исследований холодильной машины ультранизкотемпературного медицинского морозильника для обеспечения криодеструкции и длительного хранения медико-биологических объектов // Проблемы развития корабельного вооружения и судового радиоэлектронного оборудования. 2016. № 3 (8). С. 51–59.

[28] Лавренченко Г.К. Разработка микрокриогенной системы на многокомпонентном рабочем теле, реализующей модифицированный цикл Клименко // Технические газы. 2009. № 5. C. 21–25.

[29] Жернов А.А., Кешишев Н.Г., Шадеркин И.А., Корякин А.В. Криотерапия рака предстательной железы // Экспериментальная и клиническая урология. 2010. № 2. С. 72–77.