Краткие сведения о процессах сопровождающих процесс криодеструкции патологических тканей

Краткие  сведения  о  процессах сопровождающих процесс  криодеструкции патологических тканей 

     Криодеструкция   биологических  тканей,  представляет  собой  сложный  физико-химический  процесс,  целью  которого  является  формирование  в  тканях  и  органах  зоны  крионекроза,  Размеры  этой зоны  несколько  превышают  размеры  объекта  подлежащего   удалению.  Побочные, негативные  эффекты  криодеструкции,  напрямую  зависят  от  локализации  зоны  криотравмы,  поэтому  оптимизация  процесса  локального  замораживания  патологических  тканей  является  важной  теплотехнической  задачей.  Изучение  работы теплоаккумулирующих  криодеструкторов,   позволяет  наглядно  показать процессы замораживания   влагосодержащих тканей  в медицинских  целях.

     Локальный  теплоотвод  от  биологического  объекта  к  элементам  криохирургического  устройства   позволяет  сформулировать  зону  с  аномально  низкой  температурой, внутри  которой  происходят  процессы,  обеспечивающие  достижение  крионекроза.     Действие низких температур  на ткани  определяется  процессами кристаллизации льда.

          Образование внутриклеточного льда, нарушает тонкую структуру клетки и сопровождается  дегидратацией  клеток. По мере роста кристаллов внеклеточного льда,  внеклеточный раствор концентрируется.  В системе клетка – межклеточный раствор возникает осмотический градиент, под действием которого  и свободная  жидкость вытесняется из клеток. Этот процесс сопровождается   сжатием клеток, ростом  осмотического давления  и  концентраций  растворенных солей до токсичных значений. Когда  сжатие клеток достигает максимума  характер и направленность диффузионных потоков меняется.  

        Рост  концентрации растворенных солей  в межклеточном пространстве вызывает адекватный рост температуры кристаллизации  раствора, и стимулирует  рост кристаллов в менее концентрированных внутриклеточных растворах.

         Повреждение клеток при образовании,  росте и рекристаллизации внутриклеточного льда  связывают с  механическим разрушением клеточных структур растущими  кристаллами льда (деформация и разрыв цитоплазматических мембран,  нарушение межклеточных контактов,  деструкция нормальной пространственной  организации  клетки  и др.).

       Решающая роль в конечном  деструктивном эффекте   принадлежит скорости охлаждения и последующего отогрева объекта.  Именно эти факторы определяют характер и особенности протекания физико-химических процессов при охлаждении  и  отогреве,  прежде  всего процессов кристаллизации льда вне или внутри клетки.

     Эффективной  технологией деструкции следует считать сочетание   быстрого замораживания с последующим медленным отогревом.

     Важное отметить, что  при быстром распространении  зоны кристаллизации, снижается процент здоровых клеток попадающих в зону переохлаждения.

     Гибель клеток достигается при температуре 258-253 К, поэтому температура на границе предполагаемой зоны деструкции была ниже температуры замораживания клеток примерно на 20 К. Оптимальный темп охлаждения  - не менее 2-2.5  К/мин.

     Определенное значение имеет  экспозиция   тканей в замороженном состоянии.

     Хорошие результаты дает  двух - трехкратное повторение циклов охлаждение - отогрев.

Таким  образом, конечный  результат  применения  криодеструкции  зависит  от  локализации  искусственной  зоны  замораживания.

     Размеры,  форма  и  распределение  температур  в зоне замораживания определяются  интенсивностью  и  площадью  теплоотвода  к  криохирургическому  устройству.   Процесс  переноса  теплоты  из   охлаждаемого объекта   к  элементам  криохирургического устройства   иллюстрируется  схемой  (см. рис.1).

     Рис.1.  Принципиальная  схема  криохирургического  вмешательства:

 2 – объект  воздействия,

 1 – охлаждающий  узел криохирургического устройства.

 А – зона  гарантированного  некроза,   Т₂₍₁₎=263 К,

 В – зона  замораживания,  Т=270 К,

 С – зона  гипотермического  влияния  Т_п.=306 К.

     Объект  криовоздействия  2  находится  в  состоянии  контакта  с  охлаждающим  узлом  1.  Тепловой  поток  объекта   определяется  величиной  градиента  температур  точке контакта с  системой охлаждения:

     Δ Т_2-1 = [Т₂₍₁₎ – Т₁₍₁₎]; 

 градиентом  температуры  в  охлаждающем  узле:

     Δ Т₁ = [Т₁₍₁₎ – Т_(i)];

и  в  объекте  воздействия:

     Δ Т₂ = [Т_2(i) – Т₂₍₁₎].

     На  время  операции  охлаждающая система   и  объект  воздействия  образуют  теплотехнический  комплекс,  который  принято  называть  криомедицинской  системой.

     Правильный  подбор   является  основным  условием  эффективной  работы.  Основу  для  прогнозирования  криодеструкции  и  подбора  составляют  методы  математического  моделирования  процессов  замораживания – дефростации, общие  сведения  о  методике  такого  моделирования   приведены  ниже.  Несмотря на возросшую достоверность математического моделирования и рост быстродействия вычислительной техники,  эти методики используют в основном в научной работе. Практикующие врачи выбирают продолжительность криоопераций  по косвенным признакам.