КРИОХИРУРГИЧЕСКИЙ ИНСТРУМЕНТ, ОХЛАЖДАЕМЫЙ ПОТОКОМ НЕДОГРЕТОГО ЖИДКОГО АЗОТА


https://doi.org/10.21822/2073-6185-2019-46-1-19-31

Полный текст:


Аннотация

Цель. Для проведения абляции опухолей успешно применяют криогенные хирургические инструменты. Длительное время процедуры криоабляции в России проводили при помощи криодеструкторов, охлаждаемых жидким азотом, которые способны отводить теплоту от объекта абляции с высокой плотностью теплового потока и быстро формировать зону криоабляции, при этом относительно дешевы и просты в эксплуатации. Однако эти инструменты оказались не пригодны для малоинвазивных операций, поэтому их вытесняют из практической медицины криохирургические инструменты охлаждаемы за счет дросселирования газообразного аргона. Это и обусловило цель исследования - выбор аппаратуры для организации локального переохлаждения патологической ткани.

Метод. Для решения задачи оптимизации криогенного трубопровода был выбран метод поиска Парето-оптимального решения. Для решения данной задачи достаточно повысить давление в потоке жидкости направляемой в NCS при помощи жидкостного микронасоса. В роли критериев качества в данной задаче выбраны: мощность гидравлических потерь и мощность тепловых потерь.

Результат. Получены следующие результаты: минимальное давление в сосуде, обеспечивающее движение жидкости в однофазном состоянии по магистрали длиной 1 м составляет 0,75 МПа; при таком давлении через магистраль диаметром 1 мм поддерживается расход жидкости до 6 кг/ч; теплоотводящая способность инструмента достигает 608 Вт. Тепловая нагрузка на систему охлаждения теплоотводящего устройства аппарата для CA носит нестационарный характер и формируется за счет аккумулированного в тканях пациента запаса теплоты.

Вывод. Использование в криохирургической аппаратуре жидкого азота в недогретом состоянии позволяет преодолеть отмеченные недостатки жидкостных криодеструкторов.


Об авторах

А. В. Глушаев
Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики (Университет ИТМО)
Россия

аспирант факультета низкотемпературной энергетики.

190001, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова 9.



В. Н. Замарашкина
Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики (Университет ИТМО)
Россия

кандидат технических наук, доцент, тьютор факультета низко-
температурной энергетики.

190001, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова 9.



Т. А. Малышева
Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики (Университет ИТМО)
Россия

кандидат технических наук, доцент, доцент факультета программной
инженерии и компьютерной техники.

190001, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова 9.



Е. В. Соколова
Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики (Университет ИТМО)
Россия

старший преподаватель факультета низкотемпературной энерге-
тики.

190001, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова 9.


Список литературы

1. Sumida S. Mechanism of tissue injury in cryosurgery. In: 16th World Congress of the ISC. October 29–

2. November 2, 2011; Hofburg, Vienna, Austria. Korpan N.N., Sumida S. (editors). Vienna: University Facultas Publisher; 2011; p. 55–56.

3. Беляев А.М., Прохоров Г.Г. Криогенные технологии в онкологии. Вопросы онкологии 2015; 61(3): 317–322.

4. Robilotto A.T., Baust J.M., Van Buskirk R.G., Gage A.A., Baust J.G. Temperature-dependent activation of differential apoptotic pathways during cryoablation in a human prostate cancer model. Prostate Cancer Prostatic Dis 2013; 16(1): 41– 49, https://doi.org/10.1038/pcan.2012.48.

5. Xu K., Korpan N.N., Niu L. Modern cryosurgery for cancer. World Scientific Publishing; 2012, https://doi. org/10.1142/8004.

6. Wojciech R. The importance of cryosurgery in gynecological practice. Ginekol Pol 2011; 82(8): 618–622.

7. Govorov A.V., Vasilyev A.O., Pushkar D.U. Specifics of prostate cryoablation. Biomedical Engineering 2015; 49(1): 54–59, https://doi.org/10.1007/s10527-015-9496-8.

8. Berglund R.K., Jones J.S. Cryotherapy for prostate cancer. In: Interventional urology. Rastinehad A.R., Siegel D.N., Pinto P.A., Wood B.J. (editors). Springer International Publishing; 2016; p. 165–171, https://doi.org/10.1007/978-3- 319-23464-9_13.

9. . Korpan N.N. Modern cryosurgery: present and future. In: 16th World Congress of the ISC. October 29–November 2, 2011; Hofburg, Vienna, Austria. Korpan N.N., Sumida S. (editors). Vienna: The University Publisher Facultas; 2011; p. 29–30.

10. Butorina A., Arkharov A., Matveev V. Dreams and reality of cryogenic technology in surgery. In: The 12th CRYOGENICS IIR International Conference. September 11–14, 2012; Dresden, Germany. Czech Republic; 2012; p. 467–474.

11. Erinjeri J.P., Clark T.W.I. Cryoablation: mechanism of action and devices. J Vasc Interv Radiol 2010; 21(8): S187– S191, https://doi.org/10.1016/j.jvir.2009.12.403.

12. Шакуров А.В., Пушкарев А.В., Пушкарев В.А., Цыганов Д.И. Предпосылки для разработки нового поколения криохирургического оборудования (обзор) // Современные технологии в медицине. - 2017. Т. 9. № 2. с. 178-189.

13. Кондратенко Р.О. Разработка и создание аппаратуры для криохирургии и криотерапии: дисс. на соискание уч.степени канд.техн.наук по спец. 05.04.03. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012. – 140 с.

14. Цыганов Д.И. Криомедицина: процессы и аппараты. Монография. - Москва: САЙНС-ПРЕСС, 2011 - 304 страницы.

15. Баранов А.Ю., Соколова Е.В. Новые технологии снабжения криохирургических инструментов жидким азотом // VIII Международная научно-техническая конференция «Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке» (Санкт-Петербург, 15-17 ноября 2017 г.): Материалы конференции - 2017. - c. 112-114

16. Соколова Е.В. Использование недогретой криогенной жидкости для отвода теплоты от объекта криохирургического воздействия // Криотерапия в России: материалы X Международной научно- практической конференции (Санкт-Петербург, 18 мая 2017 г.) - 2018. - с. 83-88.

17. Зайцев А.В., Логвиненко Е.В. Расчет течения вязкой жидкости в канале с учетом изменения фазо- вого состояния // Вестник Санкт-Петербургского университета. Серия 1. Математика. Механика. Астрономия - 2012. - № 4. - с. 87-91

18. Акулов Л.А., Борзенко Е.И., Зайцев А.В. Теплофизические свойства и фазовое равновесие крио- генных продуктов: справочник-Санкт-Петербург: Государственный университет низких темпера- тур и пищевых технологий, 2009- 567 с.

19. Bankoff S.G. A variable density single-fluid model for two-phase flow with particular reference to steamwater flow// J. Heat Transfer. 1960. Vol.82, p.265-272

20. Козлов Б.К. Режимы и формы движения воздухо-водяной смеси в вертикальной трубе. Сб. «Гидродинамика и теплообмен в котлах высокого давления». Изд.АН СССР, 1955

21. Костюк В.В. Методы расчета процессов заполнения и охлаждения емкостей и магистралей крио- генными жидкостями.- Новосибирск: Академия наук СССР Сибирское отделение Институт теплофизики,1990

22. Лабунцов Д.А. Физические основы энергетики. Избранные труды по теплообмену, гидродинамике, термодинамике. М.: Изд-во МЭИ, 2000

23. Чисхолм Д. Двухфазные течения в трубопроводах и теплообменниках: Пер. с анг./ Великобритания.–М.:Недра,1986.–204 с.

24. Зайцев А.В., Логвиненко Е.В. Оптимизация криогенного трубопровода // Омский научный вестник - 2014. - № 3 (133). - c. 164-168.

25. Зайцев А.В., Логвиненко Е.В. Решение задачи оптимизации криогенного трубопровода методом поиска Парето-оптимального решения // Вестник Международной академии холода - 2015. № 2. - с. 55-60

26. Логвиненко Е.В. Оптимизация криогенного трубопровода методом поиска Парето-оптимального решения // В сборнике: Альманах научных трудов молодых ученых Университета ИТМО-2015. - с. 110-112.

27. Соболь И.М., Статников Р.Б. Выбор оптимальных параметров в задачах со многими критериями. – М.: Наука, 1981. – 111 с.

28. Подиновский В.В., Ногин В.Д. Парето-оптимальные решения многокритериальных задач. – М.: Наука, 1982.

29. Архаров А.М., Архаров И.А., Тычкова С.О. К задаче об изменении температуры криогенных жидкостей при откачке их паров и хранении // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. – 2010. – С. 41–45

30. Иванов В.И., Еремеев В.А. Исследование процесса получения переохлажденного сжиженного при- родного газа. Альманах научных работ молодых ученых Университета ИТМО. Том 1. – СПб.: Университет ИТМО, 2017. – 348 с.

31. Баранов А.Ю., Малышева Т.А., Сидорова А.Ю. Моделирование процесса конвективного охлаждения тела на компьютере: Метод. указания для студентов спец.140401 всех форм обучения. – СПб.: СПбГУНиПТ, 2011. – 38 с.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Глушаев А.В., Замарашкина В.Н., Малышева Т.А., Соколова Е.В. КРИОХИРУРГИЧЕСКИЙ ИНСТРУМЕНТ, ОХЛАЖДАЕМЫЙ ПОТОКОМ НЕДОГРЕТОГО ЖИДКОГО АЗОТА. Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. 2019;46(1):19-31. https://doi.org/10.21822/2073-6185-2019-46-1-19-31

For citation: Glushaev A.V., Zamarashkina V.N., Malysheva T.A., Sokolova E.V. POWER, METALLURGICAL AND CHEMICAL MECHANICAL ENGINEERING CRYOGENIC INSTRUMENT REFRIGERATING BY LIQUID NITROGEN IN UNDERHEATED CONDUCTION. Herald of Dagestan State Technical University. Technical Sciences. 2019;46(1):19-31. (In Russ.) https://doi.org/10.21822/2073-6185-2019-46-1-19-31

Просмотров: 35

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2073-6185 (Print)
ISSN 2542-095X (Online)