Непрямые тепловые измерения кровотока тканей для новейших медицинских технологий

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 выключении источника тепла, а также температура насыщения косвенным образом характеризуют изменяющееся под действием термотерапии распределение кровотока 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.