Введение к работе
Актуальность проблемы: Криотерапия - метод лечения, основанный на охлаждении поверхности кожного покрова человека. Широкий список медицинских показаний к применению криотерапии определяет потребность общества в специальной техники. Производство криотерапевтических систем долгое время развивалось спонтанно, без достаточного теоретического обоснования. Сложившиеся технологические решения крайне противоречивы и не поддаются систематизации. Существуют множественные примеры производства аппаратов с технологиями, не обеспечивающими лечебный эффект. Развитие производства криотерапевтических систем в России нуждается в четких и обоснованных технологических рекомендациях. С учетом высокого социального и гуманитарного значения эффективности технологии криотерапевтического воздействия, параметры охлаждения должны быть утверждены на уровне Министерства Здравоохранения и Социального Развития Российской Федерации. Исходя из этого, актуальность работы очевидна и обоснована.
Цели и задачи исследований: Исследования направлены на выбор и обоснование оптимальных значений основных технологических параметров процесса криогенного охлаждения, объектом которого является поверхность тела человека.
Для решения поставленной цели необходимо выполнить следующие исследования:
Выполнить обзор и анализ техники и технологии криотерапии, определить основные параметры технологического режима, сформулировать тепловую задачу охлаждения, условия эффективности и безопасности;
Разработать физическую и математическую модели объекта криогенного охлаждения, программное обеспечение для моделирования конвективного охлаждения;
Сопоставить охлаждение объекта традиционными теплоносителями и криогенным газом, выявить физические причины известных из практики преимуществ криогенного охлаждения, проанализировать влияние структуры объекта, определить диапазоны выбора значений технологических параметров;
Исследовать влияние температуры газа на охлаждение в условиях естественной конвекции;
5. Определить интервал оптимальных температур и временные пара
метры процесса охлаждения;
Исследовать влияние сочетаний различных значений температуры и скорости газа на результаты охлаждения в условиях вынужденного движения;
Определить оптимальные сочетания значений температуры и скоро-
сти газа, временные характеристики процесса охлаждения.
Идея работы: состоит в организации многофакторного численного эксперимента по исследованию нестационарной теплопередачи при конвективном охлаждении поверхности биологического объекта.
Научная новизна:
Впервые исследован процесс неразрушающего охлаждения поверхности тела человека в лечебных целях, определены физические основы эффективности охлаждения криогенным газом;
Выявлена нелинейная зависимость позитивных результатов от экспозиции охлаждения, определены минимальные и максимальные значения продолжительности охлаждения;
Определен диапазон оптимальных температур при охлаждении в условиях естественной газовой конвекции (120 К — 150 К);
Исследовано охлаждение в условиях вынужденной конвекции, определены оптимальные сочетания температуры и скорости криогенного теплоносителя;
Доказаны эксплуатационные преимущества аппаратов с вынужденной конвекцией криогенного газа;
Разработаны физическая и математическая модели объекта, учитывающие локализацию охлаждения, нелинейность начального распределения температур и наличие внутренних источников теплоты.
Практическое значение: Разносторонний анализ тепловых процессов, сопровождающих криогенное охлаждение, определил причинно - следственные связи между технологическими параметрами, обеспечил выполнение широкого круга исследований по оптимизации конструкции элементов криотерапевтических комплексов. Конкретизация технологических требований создали условия для производства конкурентоспособного криотерапевтического оборудования. Законодательное закрепление технологии криотерапии, на уровне МЗ и СР РФ, сдерживает распространение некачественной криотерапевтической техники, повышает безопасность пациентов. Внедрение разработанной технологии при производстве комплекса «КАЭКТ - 01 Крион» создало условия для экспорта оборудования за рубеж, в том числе в страны -производители аналогичной продукции.
Внедрение: результаты работы внедрены при производстве криотерапевтических комплексов «КАЭКТ-01 Крион» вООО «НГІП КРИОН» (Россия). Рекомендованные значения основных технолоп-гческих параметров утверждены МЗ и СЗ РФ. Результаты исследований используются при обучении студентов по специальности 140401 вСПбГУНиПТ.
Апробация работы: Материалы работы докладывались на международной конференции «Криогеника 2002», первой Приволжской конференции по криологии, международной конференции по криогенике в Праге в 2003г., международных конференциях «КриогенЭкспо 2004», «КриогенЭкспо 2005», междуна-
5 родных конференциях по криотерапии в Польше в 2004 и 2005 годах, 6 съезде физиотерапевтов РФ в 2006 году.
Публикации: Основные положения диссертации изложены в 9 печатных работах, в том числе 2 работах, опубликованных в изданиях, рекомендованных в ВАК.
Структура и объем работ: Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов, списка литературы, включающего в себя 63 названия (из них 7 на английском языке). Работа изложена на 153 машинописных листах, содержит 38 рисунков и 17 таблиц.
