3.2.2 Проблемы практических расчётов.

В реальных задачах гипертермии приходится сталкиваться с рядом сложностей и неопределённостей. Отметим типичные из таковых.

Тепловые характеристики биотканей обычно определены по результатам исследований in vitro и с приличной погрешностью.

Определение кровотока w всегда проблематично, т.к. он зависит как от особенностей анатомического строения кровеносной системы, так и от регуляторной реакции на внешнее тепловое воздействие. Согласно результатам исследований в норме при температуре 37 ^ОС w имеет приближённо следующие значения (в мл/ г·мин): для жировой ткани 0,02-01; для мышечной ткани ~ 0,1; для почки 1,0-3,0; для печени 0,5-1,0. Кровоток в опухолевых тканях варьируется в широких пределах и существенно зависит от размера опухоли, поскольку в процессе роста в её центральной части кровеносная система отмирает, что приводит к уменьшению среднего кровотока с ростом опухоли. Например, для опухолей W₂₅₆ с массой в диапазоне 0,05-5 г эмпирическая зависимость нормированного среднего кровотока в (мл/г×мин) от массы опухоли G в граммах по результатам экспериментальных исследований имеет вид:

Кровоток внутри опухоли весьма неоднороден. Иногда в центре опухоли он может практически отсутствовать, в то время, как в отдельных её областях примерно в 3 раза превышать средний. На основе экспериментальных данных для моделирования кровотока используется представление о двухслойной сферической опухоли, в которой кровоток на периферии в 10 раз превышает кровоток в центральной части. Имеются и более детальные многослойные модели.

Изменение кровотока при гипертермии в нормальных и опухолевых тканях различно. Кровоток в коже и мышцах при гипертермии, обычно в несколько раз выше, чем при нормальной температуре. В то время как кровоток в опухоли растёт слабо, а иногда даже уменьшается. Имеются наблюдения, когда кровоток в опухоли до температуры 40-41⁰ С монотонно увеличивался, а при более высоких температурах уменьшался.

Для определения поля температур часто задаются некоторыми характерными значениями кровотока. Однако такой подход возможен только для модельных задач, имеющих целью дать предварительную оценку влияния различных параметров на тепловой режим. Для контроля температуры в процессе лечения приходится рассматривать обратную задачу: величину кровотока находить на основе уравнения (3.2) по результатам измерения температуры в нескольких фиксированных точках. По этим причинам методы оценки кровотока, не учитывающие регуляторные влияния на него поля температур, а тем более, исходящие из формальных теплофизических характеристик биотканей, имеют для практики относительную ценность.

Интенсивность метаболического тепловыделения Qm имеет, например, для мышечной ткани порядок несколько мВт/мл и увеличивается в несколько раз при повышении температуры на 10⁰ С, в то время как для нагрева на несколько градусов общее тепловыделение Qe имеет порядок 10-100 мВт/мл. Это означает, что для большинства задач теории гипертермии величиной Qm можно пренебречь по сравнению с Qe.