Головними параметрами, що характеризують кріохірургічну установку, є, безумовно, кріогенні параметри, які й забезпечують ефективність застосування методу. Важливим фактором у реалізації кріогенних параметрів є вибір кріоагента. Представники різних шкіл використають різні кріоагенти, фізичні властивості яких визначають ефективність і область застосування кріохірургічного апарата.

Апарати, що використовують у якості кріоагента вуглекислоту й закис азоту дозволяють одержати, у найкращому разі, температуру кріодії мінус 69°С и мінус 89°С відповідно, тому застосування їх дуже обмежено.

Існують апарати, що застосовують у якості кріоагента газоподібний аргон і працюють, використовуючи ефект Джоуля-Томпсона, що дозволяє прохолоджувати тільки кріоінструменти голчастого типу (діаметром не більше 3 мм) і заморожувати невеликі об єми біологічної тканини.

Ми вважаємо, що найбільш ефективним, доступним і дешевим кріоагентом є зріджений азот, а кріохірургічні установки, що використовують його в якості кріоагента — найбільш ефективно реалізують переваги кріохірургічного методу лікування.

Однак, застосування зрідженого азоту є необхідним, але не завжди достатньою умовою ефективності кріохірургічної техніки. Як було зазначено раніше, кріохірургічна установка повинна забезпечувати температуру робочої поверхні кріоінструмента, що перебуває в тепловому контакті із органом, який заморожується, на рівні мінус 180°С і нижче. Реалізація цієї умови пов язана з рядом технічних труднощів. Температура кипіння зрідженого азоту при нормальних умовах — мінус 196°С. Однак, це не виходить, що й температура робочої поверхні кріоінструмента, який перебуває в тепловому контакті із органом, що заморожується, також мінус 196°С. Реальна температура залежить від конструкції теплообмінника, у якому відбувається кипіння зрідженого кріоагента.

Існує ряд традиційних підходів до створення кріохірургічних інструментів. Виходячи з конструкції теплообмінників можна прогнозувати температурний рівень його робочої поверхні в контакті із органом, що заморожується.

мал. 1

На мал. 1 показаний варіант, у якому зріджений кріоагент кипить у теплообмінній камері (1), а змінні робочі аплікатори (2) за допомогою нарізного з’єднання (3) нагвинчуються на теплообмінник. Така конструкція дозволяє використати широку розмаїтість форм змінних аплікаторів.

Однак, як видно з мал. 1, тепловий контакт аплікатора з теплообмінником здійснюється шляхом їх механічного з’єднання, що приводить до високого теплового опору в місці контакту й, як результат — температура робочої поверхні опускається не нижче мінус 100°С (за умови, що температура стінки теплообмінника опуститься до мінус 180°С й нижче).

мал. 2

Вищевказаний недолік можна усунути, якщо робоча поверхня аплікатора одночасно є стінкою теплообмінної камери (мал. 2).

У цьому випадку усувається тепловий опір між теплообмінником і змінним аплікатором, але й таке конструктивне рішення не гарантує охолодження робочої поверхні до температури, близької до температури кипіння зрідженого азоту.

мал. 3

На мал. 3 показана залежність коефіцієнта тепловіддачі від температурного напору, або від величини тепла, що підводить до поверхні кипіння зрідженого кріоагента.

Як видно із графіка, максимальний теплоз’єм відбувається на ділянці перехідного кипіння — з пузирчастого в плівкове. Завдання конструктора — забезпечити саме такий режим кипіння в теплообмінній камері. Ця вимога може реалізуватися шляхом використання в порожнині теплообмінника пористої структури зі змінною пористістю - зменшення розмірів пор у міру наближення до внутрішньої стінки робочої поверхні аплікатора.

Як було згадано вище, важливим параметром кріохірургічної установки є можливість точного виміру температури робочої поверхні кріоінструмента — температури кріодії. Кріохірург повинен точно знати реальну температуру кріодії, що дозволить йому орієнтуватися в тимчасових параметрах кріооперації. Крім того, інформація про реальну температуру дозволить застосовувати математичне моделювання процесів кріодії, що дозволить лікареві точно прогнозувати розміри зони заморожування.

Кріохірургічна установка повинна максимально виключити суб’єктивний фактор з операційного процесу. Інакше кажучи, лікарі повинні бути впевнені, що всі задані параметри кріохірургічної операції кріохірургічна установка забезпечить самостійно за допомогою блоку автоматичного керування.

Кріохірургічна операція, в основному, є важливим, але все-таки фрагментом операційного процесу. Цей фрагмент повинен органічно вписатися в загальну операційну картину. Тому, важливими факторами є підготовчі дії, які важливо робити швидко й просто, без затягування операційного процесу. У комплексі підготовки кріохірургічної установки до роботи і її безпосередня дія не повинна приводити до втрати темпу всього операційного процесу. Це особливо важливо у випадку, коли застосування кріохірургічної установки в ході операції не планувалося заздалегідь.

Кріохірургічна установка повинна бути економічною, тобто мати високий коефіцієнт корисної дії — використати мінімальну кількість зрідженого кріоагента в одиницю години. Інакше кажучи, зріджений кріоагент повинен практично повністю випаруватися безпосередньо в порожнині теплообмінника й у зрідженому виді не виводитися в атмосферу.

Виходячи з величезного власного досвіду створення й серійного випуску кріохірургічних апаратів, а також використовуючи рекомендації й поради наших численних медичних співвиконавців з різних країн, ми пропонуємо до Вашого розгляду концепцію створення універсального автоматизованого кріохірургічного комплексу, що може ефективно використовуватись в будь-якій області медицини, у якій доцільне застосування кріохірургічного методу лікування.