Local low-temperature exposure: destruction, preservation, therapy

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The impact of local low-temperatures on biological tissues, depending on the temperature reached, can lead to destructive, preservation, or therapeutic effects. This paper takes a unified approach to the transition from general recommendations to personalized recommendations for the dosing of local low-temperature exposure. The exposure process is divided into three stages: planning, provision and control, and an analysis of compliance with the planned dose. Solutions to the problems of heat transfer in cryosurgery and cryopreservation are given to possibly improve the planning stage. In the framework of the first way, two cases are considered. The first case is to improve the accuracy of prostate cryoablation planning. The second case is to compare the effectiveness of various materials of cryosurgical applicators: copper, brass, and artificial sapphire, which can be used to influence and control the freezing zone by optical methods. In the framework of the second way, a case of using local low-temperature exposure to simultaneously preserve the framework of biological tissue and remove a layer of donor cells, called decellularization, is shown for transplantology. The results of the above examples can potentially be used to plan a local low-temperature impact. Thus, new-generation methods and technologies allowing accurate dosing can be developed.

About the authors

Aleksandr V. Pushkarev

Bauman Moscow State Technical University

Author for correspondence.
Email: pushkarev@bmstu.ru
ORCID iD: 0000-0002-1737-7838
SPIN-code: 5796-8324

leading engineer, Cand. Sci. (Tech.)

Russian Federation, Moscow

Natalia Yu. Saakyan

Bauman Moscow State Technical University

Email: natali.saakyan@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-6799-5450
SPIN-code: 4390-3138

student

Russian Federation, Moscow

References

  1. Shurrab M, Wang H, Kubo N, et al. The cooling performance of a cryoprobe: Establishing guidelines for the safety margins in cryosurgery. International Journal of Refrigeration. 2016;67: 308–318. doi: 10.1016/j.ijrefrig.2016.03.007
  2. Rabin Y. Mathematical modeling of surface deformation during vitrification. Cryobiology. 2021;102:34–41. doi: 10.1016/j.cryobiol.2021.07.014
  3. Yamashita M, Miura H, Ohara Y, et al. Evaluation of Temperature Distribution Around the Probe in Cryoablation of Lipiodol-Mixed-Tissue Phantom. CardioVascular and Interventional Radiology. 2021;44(3):489–495. doi: 10.1007/s00270-020-02710-3
  4. Yoshikawa T, Miura H, Hirota T, et al. Fundamental Evaluation of Thermophysical Properties of Lipiodol Associated with Cryoablation: Freezing Experiments Using Lipiodol Phantom. CardioVascular and Interventional Radiology. 2020;43(3):514–519. doi: 10.1007/s00270-020-02710-3
  5. Ye J, Lugnani F, Yuan L, et al. The pattern of cell survival in the pig liver following one freeze-thaw cryosurgery cycle. Cryo letters. 2022;43(1):25–31. doi: 10.54680/fr22110110712
  6. Pushkarev AV, Ryabikin SS, Saakyan NY, et al. A study of prostate multiprobe cryoablation near urethra for precision treatment planning. Cryobiology. 2022;109:10–19. doi: 10.1016/j.cryobiol.2022.10.002
  7. Pushkarev AV, Ryabikin SS, Tsiganov DI, et al. Comparison of probe materials for tissue cryoablation: operational properties of metal and sapphire cryoprobes. Journal of Biomedical Photonics & Engineering. 2022;8(4):040501. doi: 10.18287/JBPE22.08.040501

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2023 Pushkarev A.V., Saakyan N.Y.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».