350 руб
Журнал «Технологии живых систем» №4 за 2014 г.
Статья в номере:
Теплофизическое моделирование криохирургической операции на примере рака предстательной железы
Ключевые слова: рак предстательной железы криохирургия криоаблация криодеструкция прогнозирование температурных полей ansys
Авторы:
А.О. Васильев - аспирант, кафедра урологии, Московский государственный медико-стоматологический университет. E-mail: lexvasilyev@me.com А.В. Говоров - к.м.н., доцент, кафедра урологии, Московский государственный медико-стоматологический университет. E-mail: alexgovorov@newmail.ru А.В. Пушкарёв - магистр, кафедра «Э4», МГТУ им. Н.Э. Баумана; инженер 1-й категории, кафедра медицинской техники, Российская медицинская академия последипломного образования. E-mail: pushkarev@bmstu.ru Д.И. Цыганов - д.т.н., профессор, зав. кафедрой медицинской техники, Российская медицинская академия последипломного образования. E-mail: dtsiganov@yandex.ru А.В. Шакуров - магистр, кафедра «Э4», МГТУ им. Н.Э. Баумана; инженер, НИИ ЭМ МГТУ им. Н.Э. Баумана. E-mail: shakurov@bmstu.ru
Аннотация:
Приведена клиническая информация по применению криоаблации предстательной железы в Российской Федерации, основные моменты и недостатки технологии криохирургической операции, которые говорят об актуальности исследования. Предложена универсальная математическая модель, описывающая нестационарные трехмерные процессы замораживания биологической ткани, в частности для задачи криохирургического воздействия на патологическую ткань при малоинвазивной многозондовой хирургической операции с учетом реальных теплофизических свойств биологической ткани. На базе математической модели созданы алгоритм и оригинальная программа теплофизического расчета криохирургического воздействия. Для реализации конкретных особенностей теплофизической модели выбран программный комплекс ANSYS, позволяющий эффективно решать широкий спектр задач компьютерного моделирования. Определены закономерности формирования температурных полей и время криодеструкции в конкретной постановке задачи. Уточнено распределение температуры на поверхности оперирующей части криозонда. Приведены дальнейшие планы исследования.
Страницы: 47-53
Список источников

  1. Говоров А.В., Васильев А.О., Пушкарь Д.Ю. Криоаблация - альтернативный метод лечения рака предстательной железы. Материалы III научно-практ. конф. «Фундаментальная и практическая урология». 2014. C. 51-55.
  2. Цыганов Д.И., Пушкарев А.В., Россихин Н.А., Шакуров А.В.Теплофизическое замораживание биоткани для разработки новых робот-ассистированных технологий. Медицинские, технические и технологические аспекты проблем роботохирургии. М.: Информ-Право. 2013.
  3. Цыганов Д.И. Криомедицина: процессы и аппараты. М.: САЙНС-ПРЕСС. 2011. 304 с.
  4. Bhattacharya A., Mahajan R.L.. Temperature dependence of thermal conductivity of biological tissues // Physiol. Meas. 2003. V. 24 (3). P. 769-783.
  5. Choi J., Bischof J.C. Review of biomaterial thermal property measurements in the cryogenic regime and their use for prediction of equilibrium and non-equilibrium freezing applications in cryobiology // Cryobiology. 2010. V. 60 (1). P. 52-70.
  6. Sehrawat A., Shimada K., Rabin Y. Generating prostate models by means of geometric deformation with application to computerized training of cryosurgery // Int. J. Computer Assisted Radiol. Surg. 2013. V. 8 (2). P. 301-312.
  7. Rossi M.R., Tanaka D., Shimada K., Rabin Y.Computerized planning of cryosurgery using bubble packing: An experimental validation on a phantom material // Int. J. Heat Mass Transfer 2008. V. 51 (23-24). P. 5671-5678.
  8. Rossi M.R., Tanaka D., Shimada K., Rabin Y.Computerized planning of prostate cryosurgery using variable cryoprobe insertion depth // Cryobiology 2010. V. 60. P. 71-79.
  9. Yang B., Wan R.G., Muldrew K.B., Donnely B.J. A finite element model for cryosurgery with coupled phase change and thermal stress aspects // Finite Elem. Anal. Design. 2008. V. 44 (5). P. 288-297.
  10. Keelan R., Yamakawa S., Shimada K., Rabin Y. Computerized training of cryosurgery - a system approach // Cryo Letters. 2013. V. 34 (4). P. 324-337.
  11. Chua K.J. Computer simulations on multiprobe freezing of irregularly shaped tumors // Computers in Biology and Medicine. 2011. V. 41. P. 493-505.
  12. Gang Zhaoa, Hai-Feng Zhanga, Xiao-Jie Guob, Da-Wei Luoc, Da-Yong Gaod. Effect of blood flow and metabolism on multidimensional heat transfer during cryosurgery // Medical Engineering & Physics. 2007. V. 29. P. 205-215.
  13. Tanaka D., Shimada K., Rossi M.R., Rabin Y.Computerized planning of prostate cryosurgery with pullback operation // Comput. Aided. Surg. 2008. V. 13 (1). C. 1-13.
  14. Kickhefel A., Weiss C., Roland J., Gross P., Schick F., SalomirR. Correction of susceptibility-induced GRE phase shift PRFS thermometry proximal to cryoablation iceball // Magn. Reson. Mater. Phy. 2012. V. 25. С. 23-31.
  15. Zhang J., Sandison G.A., Murthy J.Y., Xu L.X. Numerical simulation for heat transfer in prostate cancer cryosurgery // J. Biomech. Eng. 2005. V. 127 (2). С. 279-294.
  16. Duck F.A.. Physical Properties of Tissue: A Comprehensive Reference Book. Acad. Press., San Diego. 1990.
  17. Бобрихин А.Ф., Гудков А.Г., Цыганов Д.И., Шафранов В.В. Малогабаритные автономные криодеструкторы «КМ-01», и «КМ-02» // Технологии живых систем. 2012. Т. 9.№8.