Методы интенсификации криотерапевтического воздействия, страница 2

Температура поверхности эпителия (см. рис. 3.4.1) во второй фазе традиционного криовоздействия снижается с постоянной скоростью, которая определяется интенсивностью  конвективного отвода теплоты. В условиях естественного конвективного обмена интенсивность охлаждения зависит только от температуры теплоносителя.  Увеличение температуры газа от 90 К до 140 К снижает скорость падения температуры эпителия и  повышает продолжительность второго этапа процедуры с 9 до 32 секунд. При температурах теплоносителя свыше 140 К, интенсивность отвода теплоты в подготовительной фазе слишком мала, поэтому температура эпителия не снижается до -2˚С  и ниже. В этих условиях охлаждение не вызывает в системе терморегуляции гиперболической реакции, поэтому процедура протекает по  гипотермическому сценарию.

Рис.3.4.1 Изменения температуры эпителия  при различных температурах теплоносителя

Значения количества теплоты, отведенной  с единицы поверхности тела на различных этапах криотерапевтического воздействия газовыми средами с различной температурой (см. табл.3.4.2),   указывают на   различия в ходе процедур. Повышение температуры теплоносителя от 90 К до 140 К сопровождается увеличением количества   теплоты, отведенной с единицы поверхности тела за процедуру,  причиной которого  является распространение зоны переохлаждения покровных тканей в глубину оболочки.

  Таблица 3.4.3

Потери теплоты за процедуру,кДж/м²

Для всех вариантов криотерапевтической группы в первой фазе процедуры с поверхности объекта отводится в 4-5 раз больше теплоты, чем во второй. При этом процедуры, отнесенные к экстремальной криотерапии, настолько быстротечны, что  в тканях оболочки остается значительное количество аккумулированной теплоты, которая может быть отведена без опасности переохлаждения ядра организма.

Из всех рассмотренных вариантов наименьший отвод теплоты в первой фазе наблюдается при температуре 90 К, когда распределение температур, соответствующее эффективной фазе, достигается за счет потери всего 224 кДж/м² . Максимальный общий отвод теплоты  наблюдается при температуре теплоносителя 140 К  и составляет 446 кДж/м². Если на старте процедуры использовать  интенсивное охлаждение, можно охладить кожный покров с минимальными затратами аккумулированной в оболочке теплоты. Тогда, после перехода в гиперболическую  фазу, в оболочке останется 222 кДж/м² неиспользованной теплоты, которая позволит значительно увеличить продолжительность эффективной фазы процедуры.

     Для рационального использования остатков этой теплоты необходимо резко снизить интенсивность отвода теплоты с поверхности объекта. Исходя из изложенных выше доводов, для снижения теплоотвода необходимо резко повысить температуру газа в процедурной кабине. В реальных условиях для изменения температуры газа, омывающего поверхность тела пациента, с минимальной до некоторой более высокой потребуется определённое время, связанное с инерционностью системы охлаждения. Причём важно отметить то, что это изменение температуры должно произойти с достижением определённого температурного уровня на кожном покрове пациента. Соответственно возникают как минимум  2 технические задачи. Это непрерывный температурный мониторинг поверхности тела пациента и переключение системы криостатирования на высокотемпературный режим  при достижении некоторого порогового значения, которое позволит провести вторую фазу криовоздействия без риска обморожения кожного покрова.

Для обеспечения безопасности пациента введено понятие пороговой температуры эпителия:

t_пор=t_min+∆t_ср ,

где ∆t_ср − постоянная, учитывающая инерционность системы регулирования, t_min− минимально допустимая температура кожи.