Новости
09.05.2023
с Днём Победы!
07.03.2023
Поздравляем с Международным женским днем!
23.02.2023
Поздравляем с Днем защитника Отечества!
Оплата онлайн
При оплате онлайн будет
удержана комиссия 3,5-5,5%








Способ оплаты:

С банковской карты (3,5%)
Сбербанк онлайн (3,5%)
Со счета в Яндекс.Деньгах (5,5%)
Наличными через терминал (3,5%)

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА КРИОВОЗДЕЙСТВИЯ НА КОСТНУЮ ТКАНЬ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ

Авторы:
Город:
Ростов-на-Дону
ВУЗ:
Дата:
02 октября 2016г.

Введение. Костные опухоли встречаются преимущественно у людей молодого и среднего возраста [1]. Доброкачественные опухоли костей составляют до 50% случаев у больных с опухолями и опухолеподобными поражениями скелета [2]. Основной проблемой лечения доброкачественных опухолей и опухолеподобных поражений костей является их рецидивирование [3,7]. Для профилактики рецидивов широко применяются разнообразные вспомогательные способы, основанные на использовании различных физических явлений, в том числе сверхнизкой температуры. В ортопедической онкологии уже более 50 лет для профилактики рецидивов в качестве адъювантной хирургии применяется криохирургический метод [8]. В отечественной литературе широко представлены данные об эффективности криохирургического вмешательства, предлагаемого для клинической практики в качестве дополнительного фактора при выполнении резекций опухолей костей с целью повышения их абластичности [3]. Доказано также некоторое преимущество контактного метода перед инстилляционным [4,5]. Однако существующие устройства и методики для криодеструкции не позволяют полностью исключить рецидив опухоли, так как многие устройства не способны провести качественное контактное замораживание разнообразных по размеру, форме и рельефу поверхности пострезекционных дефектов костей. Таким образом, разработка новых криохирургических устройств, снижающих риск рецидива, является актуальной задачей медицинской техники. Значительную проблему при оценке эффективности работы криохирургических устройств представляет контроль за процессом замораживания и оттаивания, а также сложность в определении момента достижения эффективной температуры охлаждения кости.

Цели и задачи исследования. Цель нашего исследования – разработать метод контроля за процессом охлаждения тканей при криохирургическом лечении костных опухолей. В рамках поставленной цели решались следующие задачи – определить диапазон температуры при воздействии жидкого азота на модель костной полости, сравнить результаты 2-х способов охлаждения остаточной костной полости – инстилляционного и контактного.

Материалы и методы. Для оценки воздействия жидкого азота на костную ткань при криохирургии нами была изготовлена модель остаточной костной полости. Для изготовления модели была разработана оригинальная пресс-форма из нержавеющей стали, позволяющая многократно повторить изготовление модели и обеспечить серийность эксперимента.

Модель представляла собой чашу с внутренним диаметром 50 мм, внешним - 55 мм, состоящую из смеси гидроксиапатита и коллагена в соотношении - 65% и 35% соответственно, что имитировало кортикальное вещество кости.

В толщу чащи были имплантированы термисторы, позволяющие определять температуру в процессе замораживания и оттаивания при помощи многоканального осциллографа. Для измерения температуры были выбраны термисторы японской фирмы «Murata». Термистор был припаян к тонким медным проводам (диаметром 0.15 мм) в лаковой изоляции. Сам термистор и места зачистки проводов от лака были покрыты цапонлаком в два слоя.

В качестве измерительного прибора был выбран цифровой компьютерный осциллоскоп «Hantek 1008». «Hantek 1008» - восьмиканальный осциллоскоп с заявленной скоростью съема 2.4 миллиона выборок в секунду. Заявленная разрядность АЦП – 12 бит. Максимальный объем внутренней буферной памяти 4000 выборок. Входное сопротивление каналов – 1 Мом. Для повышения входного сопротивления прибора были сделаны буферные усилители на операционных усилителях. Измерение напряжение производилось по каналам от 1 до 7. Восьмой канал использовался для целей синхронизации и нормирования напряжения USB.

Дальнейшие эксперименты показали, что реальные температуры, получающиеся в процессе криоаппликации, лежат в диапазоне тех температур, которые эффективно измеряет установка.

Для изучения воздействия на окружающие кость мягкие ткани в качестве их имитации был приготовлен гидратированный раствор желатина, в который и была помещена модель остаточной костной полости. Для приготовления гидратированного раствора желатина использовали пищевой желатин и воду в соотношении 1:8. Тщательно перемешали смесь, избегая образования комочков, затем разогрели полученную желатиновую смесь на огне до полного растворения желатина. Далее полученную смесь перелили в емкость, устойчивую к перепадам температур, и охладили при температуре 0- 4С в течение 36 часов. Перед началом эксперимента в готовый гидратированный раствор желатина поместили модель костной полости и один термистор.

Размещение термисторов в модели костной полости и в толще гидратированного раствора желатина производилось по схеме, изображенной на рис.1.Термисторы были размещены всего в 7-ми точках: пять термисторов (соответствуют каналам осциллографа 1-5) в толще модели, один (соответствует каналу 6) расположен в толще гидратированного раствора желатина, один (канал 7) свободно расположен на дне модели костной полости.




Мы провели 2 серии экспериментов. В первой серии контактное криовоздействие на модель остаточной костной полости выполнили при помощи криоаппликатора медицинского [6]. Во второй серии опытов в модель остаточной костной полости проводилась инстилляция жидкого азота. Криоаппликатор медицинский выполнен в виде одинаковых шариков (1) диаметром 3-5 мм, каждый из которых имеет сквозное диаметральное отверстие (2). Шарики изготовлены из немагнитного материала с высокой теплопроводностью. Один из крайних шариков установлен на конце хирургической нити (3) неподвижно, остальные шарики установлены на хирургической нити с возможностью свободного перемещения вдоль нее (Рис. 2).

В первой серии эксперимента модель костной полости заполнялась криоаппликатором медицинским, затем наполняли модель костной полости жидким азотом в течение 190 секунд. После происходил самопроизвольный процесс оттаивания модели костной полости. Показания температуры в разные моменты эксперимента, в разных точках модели костной полости, а также скорость процессов как замораживания, так и оттаивания фиксировались при помощи осциллографа.

Во второй серии эксперимента инстилляция жидкого азота проводилась непосредственно в смоделированную костную полость в течение 190 секунд, затем добавление жидкого азота прекращалось. Оттаивание модели проходило самопроизвольно.

Результаты и обсуждение. При контактном способе криовоздействия с использованием криоаппликатора медицинского наиболее низкая температура минус 82,3°С была зафиксирована уже на 33 секунде охлаждения. При этом снижение температуры было равномерным в различных участках модели. В процессе криовоздействия было израсходовано в 1,5 раза меньше хладагента, чем при инстилляции жидкого азота. Скорость самопроизвольного оттаивания модели остаточной костной полости была меньше, чем при инстилляционном способе криовоздействия. В последнем случае достижение наиболее низкой температуры минус 87°С отмечено только на 154 секунде инстилляции, что свидетельствует о большей длительности процесса криовоздействия. Температурное поле при инстилляции жидкого азота неравномерное.

Таким образом, с помощью экспериментальной модели и устройства для измерения низких температур было выявлено, что криоаппликатор медицинский действует в остаточной костной полости как аккумулятор отрицательных температур, в то время как при инстилляционном способе после испарения жидкого азота, процесс охлаждения кости прекращается. В месте контакта каждого шарика криоаппликатора со стенкой костной полости создается точечный участок сверхнизкой температуры.

Выводы. В процессе эксперимента доказано, что контактный способ криовоздействия на модель остаточной костной полости по характеристикам температурного поля эффективнее инстилляции жидкого азота. Предложенная экспериментальная модель остаточной костной полости позволяет изучить температурное поле, определять скорость замораживания и оттаивания как при контактном способе, так и при инстилляции жидкого азота в костную полость. Полученные результаты позволяют разработать предварительные рекомендации по технике проведения криохирургической абляции костной опухоли.

 

 

Список литературы

 

 

1. Ганцев Ш.Х. Онкология: учебник. – М.: МИА, 2006. – 435 стр. 

2.    Егоренков В.В. Пограничные и доброкачественные опухоли костей // Практическая онкология. –  2010. – Т.11,№1. –  С. 37-44.

3. Соловьев Ю.Н. Стратегия диагностики опухолей костей: клинические лекции // Вестник РОНЦ им. Н.Н.Блохина РАМН. – 2003. – №4. – С.8-11.

4.     Демичев Н.П, Дианов С.В. Криодеструкция хрящеобразующих опухолей костей / Травматология и ортопедия России. 1(43) – 2007.

5.Дианов С.В. Воздействие сверхнизких температур на опухолеподобные поражения костей при хирургическом лечении / Травматология и ортопедия России 2(48) – 2008

6. Патент РФ 130835,10.08.2013. 

7. Fifteen years of bone tumor cryosurgery: A single-center experience of 440 procedures and long-term follow-up / I. Meller [et al.] // J. Canc. Surg. – 2008. – Vol. 34. – P. 921-927.

8 . Marcove R.C., Miller T.R., Cahan W.C. The treatment of primary and metastatic bone tumors by repetitive freezing // Bull. N.Y. Acad.Med. – 1968. – V. 44, N5. – P. 532-544.