RUS  ENG
Полная версия
ЖУРНАЛЫ // Компьютерные исследования и моделирование // Архив

Компьютерные исследования и моделирование, 2018, том 10, выпуск 1, страницы 103–112 (Mi crm122)

АНАЛИЗ И МОДЕЛИРОВАНИЕ СЛОЖНЫХ ЖИВЫХ СИСТЕМ

Математическое моделирование теплофизических процессов в стенке кисты Бейкера, при нагреве внутрикистозной жидкости лазерным излучением длиной волны 1.47 мкм

С. А. Чернядьевa, А. В. Жиляковb, В. И. Горбатовc, Н. Ю. Коробоваb, Н. И. Сивковаd, А. В. Аретинскийe, А. И. Чернооковf

a ГБОУ ВПО «Уральский государственный медицинский университет» Минздрава России, Россия, 620000, г. Екатеринбург, ул. Репина, д. 3
b ГАУ здравоохранения Свердловской области «Областной специализированный центр медицинской реабилитации “Озеро Чусовское”», Россия, 620053, г. Екатеринбург, п. Чусовское Озеро, ул. Мира, д. 1
c ФГБОУ ВО «Уральский государственный горный университет», Россия, 620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, д. 30
d ФГАОУ ВПО «УрФУ имени первого Президента России Б. Н. Ельцина», Россия, 620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, д. 19
e ООО «ПЭТ-Технолоджи» ОП, Россия, 620036, г. Екатеринбург, ул. Соболева, д. 29, стр. 8
f 6 ЗАО «Центр Флебологии», 119002, г. Москва, пер. Сивцев Вражек, д. 45, стр. 1

Аннотация: Работа посвящена теоретическому изучению величины деструктивного влияния на нормальные ткани организма инфракрасным излучением, выходящим за пределы обрабатываемого патологического очага. Такая ситуация возможна при сверхдлительном воздействии прямого лазерного излучения на биоткани. Решением этой проблемы может служить равномерное распределение тепла внутри объема через опосредованное нагревание жидкости, что способствует минимальному повреждению перифокальных структур. Представлена нестационарная теплофизическая модель процесса распространения тепла в биотканях, позволяющая проводить исследования передачи энергии от внутреннего жидкого содержимого кисты Бейкера, нагреваемого инфракрасным лазерным излучением заданной удельной мощности, через определенную толщину ее стенки к окружающим биологическим тканям. Расчет пространственно-временного распределения температуры в стенке кисты и окружающей жировой ткани осуществляется конечно-разностным методом. Время эффективного воздействия температуры на всю толщину стенки кисты оценивалось достижением 55$^\circ$С на ее наружной поверхности. Безопасность процедуры обеспечивает длительность экспозиции данной величины не более 10 секунд.
В результате проведенных вычислений установлено, что имеются несколько режимов работы хирургического лазера, соответствующих всем требованиям безопасности при одновременной эффективности процедуры. Локальная односторонняя гипертермия синовиальной оболочки и последующая коагуляция всей толщины стенки за счет переноса тепла способствуют ликвидации полостного новообразования подколенной области. При ее толщине 3 мм удовлетворительным является режим нагрева, при котором время воздействия длится около 200 секунд, а удельная мощность лазерного излучения во внутренней среде жидкостного содержимого кисты Бейкера составляет примерно 1 Вт/г.

Ключевые слова: математическая аналогия, биологическая ткань, теплопередача, теплоемкость, киста Бейкера, моделирование процесса, термокоагуляция.

УДК: 616.768.3-006.38

Поступила в редакцию: 21.08.2017
Исправленный вариант: 19.01.2018
Принята в печать: 24.01.2018

DOI: 10.20537/2076-7633-2018-10-1-103-112



© МИАН, 2024