Непрямые тепловые измерения кровотока тканей для новейших медицинских технологий

Украина, 252056, Киев, пр. Победы 37, Национальный технический университет (КПИ)

Скорость кровотока является фундаментальной биомеханической характеристикой живой ткани. Измерение этого параметра позволяет диагностировать физиологическое состояние ткани и её функционирование в норме и при патологии. Значительный дополнительный интерес к методам оценки и точных измерений кровотока возник в связи с внедрением и широким распространением таких новейших медицинских технологий как термотерапия и гипертермия.

При локальном или региональном нагреве ткани тепловая конвекция через кровоток играет важнейшую, а иногда и определяющую, роль в происходящей в ткани термодилюции, и потому точное знание конкретных значений кровотока в ткани, подлежащей термотерапии, позволяет с большей достоверностью предугадывать результат лечения. Однако измерения кровотока во время проведения термотерапевтической процедуры несут в себе ценную информацию о влиянии локального теплового нагрева на обрабатываемую ткань и могут дать возможность увеличить эффективность лечения. Так, при использовании гипертермии для разрушения аномальных (опухолевых) тканей измерения кровотока позволят контролировать степень разрушения нагреваемой ткани, а также оптимизировать гипертермическое воздействие.

В данной работе впервые предлагается оценка степени деструкции обрабатываемой ткани, определяемая через распределение кровотока в ней. В качестве критерия достижения необходимого клинического результата рассматривается полное прекращение кровотока в опухолевой зоне, которое согласно разрабатываемой ныне идее проф. Дж. Фолкмана обусловливает дальнейшую самодеструкцию опухоли.

Для измерения кровотока в процессе проведения термотерапии предлагается использовать широко распространённые и хорошо разработанные термодилюционные методы. Причём в качестве источника тепла необходимого для всех тепловых методов измерения кровотока может служить тот же источник, который используется для воздействия на ткань. Переходные температурные зависимости при включении и выключении источника тепла, а также температура насыщения косвенным образом характеризуют изменяющееся под действием термотерапии распределение кровотока в ткани.

Для определения степени разрушения ткани по данным термодилюционных измерений используется математическая модель, в которой ткань представляется в виде двуслойной системы с движущейся во времени границей раздела между перфузированной и некротизирующейся под действием нефизиологических температур областями. Полученные оценки основаны на решениях двуслойных задач нестационарного биотеплопереноса в активных неоднородных средах.

По сути, впервые предлагаются обоснованные рекомендации по выбору начального режима нагрева, его корректировке в течение всего процесса термотерапии исходя из конкретных свойств опухолевой ткани в каждый момент времени, а также по определению момента достижения необходимого клинического результата. Предлагаемые подходы повышения эффективности и достоверности термотерапии могут быть использованы для внешних источников тепла любой природы, а также обращают внимание на новые возможности применения ставших классическими тепловых методов измерения теплофизических и перфузионных свойств биологических тканей.