Авторы

Анализ влияния криотерапии на различные толщины кожного покрова с использованием численного моделирования

DOI: 10.17586/1606-4313-2018-17-4-35-42
УДК 621.593

Анализ влияния криотерапии на различные толщины кожного покрова с использованием численного моделирования

Ережеп Д. ., Миникаев А.Ф. , Соколова Е.В., Пронин В. А.

Ссылка для цитирования: Ережеп Д., Миникаев А.Ф., Соколова Е.В., Пронин В.А. Анализ влияния криотерапии на различные толщины кожного покрова с использованием численного моделирования // Вестник Международной академии холода. 2018. № 4. С.35-42.

Аннотация
Рассматривается метод измерения температуры покровных тканей человека во время общего криотерапевтического воздействия (WBC). Исследованы физические процессы, в устройстве для криотерапевтического воздействия на организм человека (криосауна). Компьютерная модель объекта исследования построена с использованием методом конечных элементов, в пробной версии программного продукта Comsol Multiphysic. Математическая модель позволяет рассчитать температуру покровных тканей во время процедуры WBCи по ее окончанию. Изучена зависимость интенсивности потерь теплоты от толщины покровных тканей. Использован модуль BioheatTransfer, что позволило учитывать тепловое влияние. Сформулированы рекомендации по выбору режимов криосауна. Исследования направлены на повышение эффективности и безопасности WBCза счет индивидуальных характеристик пациентов.

Ключевые слова: моделирование, тепловой поток, температура, криосауна, криотерапевтический эффект, WBC.

Список литературы

1. Баранов А.Ю. Низкотемпературные установки медицинского назначения. Ч. 1. Аппараты для общего криотерапевтического воздействия. – СПб.: Университет ИТМО, 2016. 178 с.

2. Ережеп Д., Миникаев А.Ф., Пронин В.А., Захаренко В.П. Моделирование динамики изменения температуры кожных покровов в процессе общего криотерапевтического воздействия // Вестник Международной академии холода. 2018. № 2. С. 71-77. DOI: 10.17586/1606-4313-2018-17-2-71-77.

3. Dugué B., Smolander J., Westerlund T., Oksa J., Nieminen R., Moilanen E. and Mikkelsson M. Acute and long-term effects of winter swimming and whole-body cryotherapy on plasma antioxidative capacity in healthy women. // Scand. J. Clin. Lab. Invest. 2005. V. 65. No 5. P. 395-402. DOI: 10.1080/00365510510025728.

4. Yerezhep D., Tukmakova A.S., Fomin V.E., Masalimov A., Asach A. V., Novotelnova A.V., Baranov A.Yu. Numerical analysis of whole-body cryotherapy chamber design improvement // Journal of Physics: Conf. Series. 2018. V. 1015. P. 032151. DOI: 10.1088/1742-6596/1015/3/032151.

5. Lubkowska A.Cryotherapy: Physiological Considerations and Applications to Physical Therapy. Physical Therapy Perspectives in the 21st Century – Challenges and Possibilities (Ed. Josette Bettany-Saltikov). London, UK: InTech, 2012. Chapter 7. Р. 155-176. DOI: 10.5772/35055.

6. Bouzigon R., Grappe F., Ravier G., et al.Whole- and partial-body cryostimulation/cryotherapy: Current technologies and practical applications // J. Therm. Biol. 2016. V. 61. P. 67-87. DOI: 10.1016/j.jtherbio.2016.08.009.

7. Yamauchi Y., Yamauchi T., Miura K. The analgesic effects of −170 °C whole body cryotherapy on rheumatoid arthritis (R. A.); curable // IASP, Pain, 1987, Vol. 30, Supplement 1, P. 261.

8. Savica M., Fonda B. and Sarabon N. Actual temperature during and thermal response after whole-body cryotherapy in cryo-cabin. // J. Therm Biol., 2013. V. 38, No 4, pp. 186-191. DOI: 10.1016/j.jtherbio.2013.02.004.

9. Kao B., Kelly K. M., Aguilar G., et al. Evaluation of Cryogen Spray Cooling Exposure on In Vitro Model Human Skin // Lasers in Surgery and Medicine. 2004. V. 34. No 2. P. 146-154. DOI: 10.1002/lsm.10245.

10. Yamauchi T., Yamauchi Y., Miura K., Cooper A. Clinical effects of −170 °C whole body cryotherapy (W. B. C. T.) on steroid dependant chronic diseases // Journal of Steroid Bio-chemistry, 1986, Vol. 25, Supplement 1, P. 25.

11. Adam J.Whole-body cryotherapy: History, concept and equipment // Kinésithérapie, la Revue. 2014. V.14. P.41-44. DOI: 10.1016/j.kine.2014.06.005

12. Mesure S., Catherin-Marcel B. and Bertrand D.La cryothérapie corps entier: littérature et perspectives de recherché. Kinési-hérapie, la Revue. 2014. V. 14 (152-153). P. 56-60. DOI: 10.1016/j.kine.2014.06.003.

13. Polidori G., Marreiro A., Pron H., Lestriez P., Boyer F. C., Quinart H., Tourbah A. and Taïar R.Theoretical modeling of time-dependent skin temperature and heat losses during whole-body cryotherapy: A pilot study. // Med. Hypotheses. 2016. V. 96. P. 11-15. DOI: 10.1016/j.mehy.2016.09.019.

14. Cuttell S., Hammon L., Langdon D. and Costello J.Individualising the exposure of –110 °C whole body cryotherapy: The effects of sex and body composition. // J Therm. Biol. 2017. V. 65. P. 41-47. DOI: 10.1016/j.jtherbio.2017.01.014.

15. Баранов А.Ю., Иванов В.И., Осина А., Синькова В.А., Шестакова О. А. Мониторинг температуры газа в зоне WBC // Вестник Международной академии холода. 2017. № 4. С. 75-81.DOI: 10.21047/1606-4313-2017-16-4-75-81.

16. Цыганов Д. И. Криомедицина: процессы и аппараты. Монография. – М.: САЙНС-ПРЕСС, 2011. 304 с.

17. Buzdov B.K. Mathematical modeling of biological tissue cryodestruction. // Applied Mathematical Sciences. 2014. V. 8. No 57. pp. 2823-2831. DOI: 10.12988/ams.2014.43148.

18. Haemmerich D., Chachati L., Wright A.S, Mahvi D.M. Hepatic radiofrequency ablation with internally cooled probes: effect of coolant temperature on lesion size. // IEEE transactions on biomedical Еngineering. 2003. V. 50. No 4. pp. 493-500. DOI: 10.1109/TBME.2003.809488.

19. Tungjitkusolmun S., Woo E.J., Cao H., Tsai J.Z. Thermal-electrical finite element modelling for radio frequency cardiac ablation: effects of changes in myocardial properties. // Medical & Biological engineering & Computing. 2008. V. 38. No 5. pp. 562-568. DOI: 10.1007/BF02345754.

20. Chang I.A. Considerations for thermal injury analysis for RF ablation devices. // Open biomedical engineering journal. 2010. V. 4. pp. 3-12.

Wilcox D.C. Turbulence Modeling for CFD, 2nd ed., DCW Industries, 1998.

Читать статью полностью